1.1 Выбор и обоснование метода производства

Механическая обработка глинистых материалов оказывает существенное влияние на качество керамического кирпича. Поэтому при устройстве оборудования для переработки керамических масс следует выбирать машины в точном соответствии с отличительными свойствами сырьевых материалов и требованиями, предъявляемыми к готовым изделиям.

Вопросы равномерного увлажнения и тщательного перемешивания массы с добавками в производстве кирпича играют решающую роль. Качественным будет только тот кирпич, который изготовлен из однородной по составу и влажности глиняной массы. Для этой цели служат одно и двухлопастные горизонтальные смесители. Чаще используют двухвальные, как более производительные. Шихта поступает на два последовательно установленных лопастных смесителей. Глинистое сырье и добавка в заданной пропорции непрерывно разгружаются в смесители и смешиваются насаженными на валы вращающимися лопастями. Производительность и качество обработки глинистой массы зависят от угла наклона лопастей - чем угол больше, тем больше производительность смесителя, ухудшается качество переработки. Оптимальное перемешивание обеспечивается углами поворота лопастей в пределах 10-30⁰ .

Сушка является очень ответственной операцией, нарушение ее режима может привести к растрескиванию изделий. Основой сушки должен быть режим, обеспечивающий равномерное удаление влаги по всей толще сырца, - при различной влажности слоев создаются усадочные напряжения, вызывающие трещиноватость и деформацию. Особенно опасно образование поверхностной сухой корки за счет интенсивного высыхания поверхности. При сушке изделий стремятся создать оптимальный режим, то есть режим, при котором получают качественные изделия без трещин в минимальные сроки при возможно меньших затратах тепла и электроэнергии.

Для сушки кирпича-сырца лучше выбирать противоточно-прямоточные туннельные сушилки. Противоточными называются, так как теплоноситель движется навстречу к изделию. Прямоточными называются, так как при использовании рециркуляционных вентиляторов теплоноситель движется по направлению движения изделия. Для экономии электроэнергии сушилки можно использовать только как противоточные (не включая рециркуляционных вентиляторов). Но недостаток сушильных мощностей приводит к увеличению трещиноватости изделий при форсированных режимах сушки или повышению остаточной влажности сырца после сушки, что неизбежно приведет к росту брака при обжиге. Итак, входящие в туннель горячие газы омывают прежде всего почти высохший сырец, который может отдавать остатки влаги с любой скоростью, без опасности трещинообразования. Несколько охлажденные газы, частично уже насыщенные влагой, продвигаясь по туннелю навстречу вагонеткам с сырцом, омывают сырец, успевший немного подсохнуть. Наконец, газы, потерявшие значительную часть своего тепла и насыщенные влагой, достигают свежеотформованного сырца. Это создает благоприятные, «мягкие» условия сушки.

Туннельные сушила, по сравнению с камерными, являются более механизированными, и сушка кирпича производится почти без регулировки при установленном режиме. И, наконец, в отличии от камерных сушил, в туннельных сушилах создаются более благоприятные, мягкие условия для сушки: сформованный кирпич-сырец попадает в среду влажного с небольшой температурой теплоносителя. По мере высыхания кирпича-сырца и продвижения вагонеток к выгрузочному концу кирпич встречает теплоноситель с более высокой температурой и менее насыщенной влагой. Сроки сушки в туннельных сушилках меньше, однако все это достигается подбором температуры, влажности, скорости и количества теплоносителя.

Однако туннельные сушилки обладают рядом недостатков, основными из которых являются: увеличенная металлоемкость, требуют стабильной загрузки и выгрузки в течение суток (которая невозможна при односменной работе); обеспечивает выпуск качественной продукции только при равенстве температур загружаемого сырца и мокрого термометра психрометра отработанного теплоносителя сушилки.

В технологии керамического кирпича обжиг является завершающей и наиболее ответственной стадией его изготовления. Процесс обжига керамического кирпича заключается в высокотемпературной обработке сформованного и высушенного кирпича-сырца при заданных температурах в определенной газовой среде. Под влиянием теплового воздействия в керамических массах происходит ряд физико-химических процессов, в результате которых формуются наиболее важные свойства и структура кирпича, определяющие его техническую ценность - прочность, плотность, морозостойкость и др.

Режим обжига представляет собой комплекс взаимосвязанных факторов: скорости подъема температуры, конечной температуры обжига, длительности выдержки при конечной температуре, характера газовой среды и скорости охлаждения. В процессе нагрева при различных температурах в материале керамических изделий происходит ряд сложных физико-химических явлений, вызывающих изменение его свойств.

В процессе обжига могут использоваться различные виды печей, однако в современной индустрии производства кирпича, безусловно, основное положение занимают туннельные печи. Основными преимуществами работы на туннельных печах являются улучшение условий труда рабочих и экономия топлива. Невысокий расход топлива объясняется тем, что в туннельной печи зоны неподвижны и, будучи однажды нагреты, сохраняют свою температуру и не требуют попеременного нагревания и охлаждения, как это имеет место в кольцевых печах. Серьезным преимуществом туннельной печи является возможность автоматизации управления тепловым процессом. Производительность печи 25 млн.шт. условного кирпича в год. Печь представляет собой прямой канал образованный стенами и плоским покрытием из сборных элементов жаростойкого бетона.

1.2 Проектные предложения

Основной загрязняющий фактор в воздействии силикатной промышленности на окружающую среду – это пыль, возникающая при приготовлении сырьевых смесей, дозировании, перемешивании, тонком измельчении и особенно при сушке и обжиге сыпучих материалов. Пыль силикатных производств имеет высокую дисперсность (количество частиц менее 5 мкм доходит до 60%) и содержит значительное количество свободного оксида кремния.

В то же время, например, при производстве кирпича пылевыделение в смесеприготовительном отделении в 12-15 раз превышает допустимые нормы. Даже на участках погрузки и разгрузки кирпича запыленность в 2-3 раза выше допустимых концентраций. Причины повышенного загрязнения воздуха – отсутствии надежной герметизации технологического оборудования, местных отсосов, вакуумной пылеуборки, эффективной общеобменной вентиляции. На мой взгляд, нужно беречь здоровье рабочего персонала и устанавливать как можно больше пылеуловителей, принцип действия которых основан на использовании гравитационных, инерционных и электростатических сил. Такие, например, как пылеосадительные камеры (грубая очистка), сухие и мокрые циклонные аппараты (первая ступень очистки), тканевые рукавные фильтры и электрофильтры (окончательная очистка).

Теперь что касается изготовления кирпича, известно каждому, что керамический кирпич высокого качества может быть получен только при полном разрушении исходной структуры глин, тонком измельчении и тщательном перемешивании расходных материалов до получения однородной массы. Как мне кажется, в технологическую схему изготовления керамического кирпича следует добавить еще и бегуны для более тщательного измельчения глины. Хотя на заводе выбран самый лучший способ приготовления глиняных масс.

2.1 Теоретические основы процессов

Механическая обработка глинистых материалов оказывает существенное влияние на качество керамического кирпича. Поэтому при устройстве оборудования для переработки керамических масс следует выбирать машины в точном соответствии с отличительными свойствами сырьевых материалов и требованиями, предъявляемыми к готовым изделиям. Чтобы получить изделия требуемого качества, необходимо разрушить ее природную структуру, получить пластичную массу, однородную по вещественному составу, влажности и структуре, а так же придать массе надлежащие формовочные свойства.

Процесс измельчения материалов является весьма сложной операцией и зависит от их однородности, плотности, вязкости, твердости, формы кусков, влажности и т. д.

Процесс формования можно разделить на три операции: получение из керамической массы бруса требуемого поперечного сечения, разрезка сплошного глиняного бруса на части, перекладка сформованного кирпича-сырца на транспортные устройства для направления в сушилки.

Кирпич, изготовленный пластическим прессованием, содержит влагу, которая должна быть удалена, чтобы придать кирпичу механическую прочность и подготовить к обжигу. Сушкой называется процесс удаления влаги из материалов путем ее испарения.

Сушка является очень ответственной операцией, нарушение ее режима может привести к растрескиванию изделий. Основой сушки должен быть режим, обеспечивающий равномерное удаление влаги по всей толще сырца, - при различной влажности слоев создаются усадочные напряжения, вызывающие трещиноватость и деформацию. Особенно опасно образование поверхностной сухой корки за счет интенсивного высыхания поверхности. При сушке изделий стремятся создать оптимальный режим, то есть режим, при котором получают качественные изделия без трещин в минимальные сроки при возможно меньших затратах тепла и электроэнергии. Сушку кирпича производят конвективным методом, то есть методом, при котором влага испаряется в следствие теплового обмена между изделиями и теплоносителем. В качестве теплоносителя используется горячий воздух с зоны охлаждения печи. Горячий воздух является одновременно и теплоносителем, и влагопоглотителем, так как передает кирпичу-сырцу тепло и поглощает его влагу.

Режим обжига представляет собой комплекс взаимосвязанных факторов: скорости подъема температуры, конечной температуры обжига, длительности выдержки при конечной температуре, характера газовой среды и скорости охлаждения. В процессе нагрева при различных температурах в материале керамических изделий происходит ряд сложных физико-химических явлений, вызывающих изменение его свойств.

В интервале температур 0-150°С происходит досушка - удаление физически связанной воды. Давление водяных паров внутри нагреваемого кирпича достигает значительных величин уже при температуре 70°С и возрастает с повышением температуры.

Удаление химически связанной воды (дегидратация) происходит в зоне обжига в интервале температур 150-800⁰ С. В начале зоны обжига при нагревании сырца до 300-400⁰ С удаляется химически связанная вода из гипса, водных оксидов железа и других соединений.

При нагреве до 500-600⁰ С начинается разрушение каолинита (Аl₂ О₃ * Si0₂ *2Н₂ 0).В этот же период выгорают органические примеси. В результате разложения каолинита и удаления из сырца химически связанной воды происходит полная потеря пластичности.

Аl₂ О₃ * Si0₂ *2Н₂ 0 = Аl₂ SiО₅ + 2Н₂ 0

При нагреве до 600-700⁰ С из углекислого кальция СаСО₃ и магния MgCO₃ , если они содержатся в глине, удаляется углекислый газ (С0₂ ). Реакция происходит спокойно, при этом объем изделия не уменьшается и несколько увеличивается пористость кирпича, которая способствует беспрепятственному удалению воды и летучей части органических веществ. Этот период нагрева, включая период дегидратации и модификационных изменений кварца, является практически безопасным и его можно производить с высокой скоростью (100-200⁰ С/ч).

СаСО₃ = CaО + СО₂ ; MgCO₃ = MgО + СО₂

При нагревании свыше 700ºС начинается уплотнение черепка изделия, его спекание и изменение цвета. Процесс спекания состоит в том, что некоторые минералы, находящиеся в глине, под действием высокой температуры вступают в химические взаимодействия друг с другом, образуя легкоплавкие соединения. К таким минералам в первую очередь относится кремнезем (Si0₂ ), вступающий в химические соединения с щелочами (К₂ 0, Na₂ 0, CaO, MgO) и оксидами железа (FeO, Fe₂ 0₃ ).

При этом образуется стекловидное вещество, которое частично заполняет пустоты (поры) в кирпиче и цементирует частицы других минералов. Следовательно, механическая прочность кирпича зависит от количества размягченной стекловидной массы, получающейся при обжиге. В зависимости от химического состава сырья температура обжига кирпича колеблется между 950 и 1100ºС. Подъем температуры следует прекращать на этапе, обеспечивающем появление минимально необходимого количества жидкой фазы для образования спаек и связок между частицами глинообразующих минералов.

Этот период нагрева, связанный с разрушением кристаллической решетки глинистых минералов и значительными структурными изменениями кирпича, опасен в отношении трещинообразования.

После взвара следует выдержка обожженного кирпича при высокой температуре для выравнивания температуры по всей толще кирпича в течение 4-8 часов, обеспечивающая равномерное распределение жидкой фазы, более полного созревания черепка и протекания реакций.

Пройдя зону обжига, печная вагонетка с кирпичом поступает в зону остывания. В этой зоне происходит остывание кирпича по заданной кривой от 1000°С до 50°С.

При 800-750°С керамический кирпич находится в тугопластичном состоянии и переходит в твердое состояние и в начальный период при падении температуры на 100-200°С керамические материалы претерпевают термическое сжатие и деформируются пластически, подвергаясь незначительным нагрузкам, поэтому необходимо замедлять охлаждение во избежание появления напряжений, при быстром охлаждении в кирпиче могут появиться трещины. При этом допускаемая величина температурного перепада по толще кирпича не должна превышать 30⁰ С. Опасным периодом также считаются участок температурной кривой 650-500°С в связи с обратным превращением а-β-кварц. Допустимая скорость охлаждения на этом участке составляет для полнотелого кирпича 250-300°С, для кирпича с пустотами 350-400 ºС.

Охлаждение изделий в интервале 650-500⁰ С характеризуется модификационным изменением кварца (573⁰ С) с уменьшением объема на 0,82%. Скорость охлаждения в этом интервале не должна превышать 150°С/час. Дальнейшее охлаждение изделий (от 500⁰ С и ниже) ограничивается лишь условиями внешнего теплообмена.

Окислительное начало обжига рекомендуется с целью сжигания природных органических примесей глины и введенных в массу выгорающих добавок, несгоревшие остатки которых при окончании спекания изделий могут препятствовать их уплотнению или даже вызвать вспучивание. Поэтому при температуре 800-850 ºС выдержаивают изделие в окислительной среде до полного выгорания коксового остатка. После достижения материалом этой температуры и при дальнейшем его нагреве положительное влияние на качество готовой продукции и активизацию процесса обжига оказывает восстановительная среда. Это объясняется присутствием закиси железа (FeO), которая в отличии от окиси железа (Fе₂ O₃ ) обладает высокой реакционной способностью по отношению к основным компонентам глины. Закисные соединения железа при температуре выше 600⁰ С связываются с другими окислами и способствуют выводу окиси алюминия (глинозема) из кристаллической решетки глинистых минералов. Это приводит к более раннему созреванию материала, повышению прочности и морозостойкости керамических изделий.

2.2 Характеристика сырья и готовой продукции

Исследования на глину были проведены в Центральной лаборатории Средне-Волжской геологической экспедиции (г.Нижний Новгород), полузаводские - в Уфимском филиале «Госоргтехстрома.

Таблица 2.2.1 - Сводка требований к кирпичному сырью по ОСТ 21-78-88 и результаты испытания

По гранулометрическому составу сырье относится к низкодисперсному. Породы полезной толщи согласно инженерно-строительной классификации (СНиР 2-1, 1988) при содержании частиц диаметром менее 0,005 мм в количестве более 30% (в нашем случае 38,1-39,3%)) могут быть отнесены к глине мягкой без примесей. Усредненный объемный вес суглинков составляет 1,95 т/м".

Таблица 2.2.2 - Химический состав глинистых пород, содержание компонентов с допусками ОСТ 21-78-88

Продолжение таблицы 2.2.2

Естественная влажность составляет 18-24%. Общая линейная усадка 7-9%. По чувствительности к сушке сырье относится к чувствительным. Для улучшения природных свойств глины широко применяют отощающие добавки. Ими служат опилки. Предпочтение следует отдавать опилкам продольной резки, т.к. они длинноволокнистые, армируют глиняную массу лучше. Содержание гнили в опилках не должна превышать 5 %, содержание металлических примесей недопустимо.

В состав глин может входить только один минерал, что характерно в основном для огнеупорных глин. Такие глины называются мономинеральными. Если в состав глин входят несколько минералов, их называют полиминеральными. К таким глинам относятся легкоплавкие глины, из которых и изготавливается обыкновенный кирпич.

Легкоплавкие глины обычно сложены из нескольких минералов, преимущественно монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп, иногда с незначительной примесью минералов каолинитовой группы. В легкоплавких глинах из минералов-примесей наиболее часто встречаются кварц, известняк (СаСОз) и доломит (CaC0₃ *MgC0₃ ).

Наиболее характерными свойствами глин являются пластичность, связующая способность, способность давать усадку - воздушную при сушке, огневую при обжиге, спекаемость, огнеупорность.

При повышении пористости глиняного сырца уменьшается его чувствительность к обжигу, что объясняется локальной разрядкой возникающих напряжений за счет свободного объема пор. Поэтому ввод отощителей в состав глиняной массы является эффективным средством для устранения трещинообразования в процессе обжига, так как отощители снижают напряжения, возникающие при сушке, повышают пористость. Благодаря этому ускоряется подъем температуры при обжиге без появления внешних дефектов.

Опилки - это наиболее часто используемая добавка для получения легкого и поризованого кирпича. При добавлении опилок они уменьшают пластичность и повышают влагопроводность кирпича-сырца. Они армируют глиняную массу и повышают ее сопротивление к разрыву, а вместе с тем трещиностоикость во время сушки. Опилки улучшают теплозащитные свойства кирпича, увеличивают морозостойкость. После просеивания опилки состоят из фракций: до 8 мм - 80% менее 1 мм - 20%. Наличие фракции более 8 мм нежелательно. Песок, так же как и опилки, вводится в состав глины как отощающая добавка. Лучше было бы использовать шамот или дегидративную глину (низкообоженный шамот). Шамот получают из обоженных отходов керамических изделий. Он является более эффективным отощителем, чем песок. Он сильнее уменьшает усадку глины, чем многие другие отощители, менее других снижают прочность кирпича.

Заводом выпускается кирпич керамический полнотелый одинарный и кирпич керамический одинарный с технологическими пустотами по ГОСТ 530-95. Размеры кирпича, мм 250 х 120 х 65. Предельные отклонения от номинальных размеров не должны превышать по длине - 5 мм, по ширине - 4 мм, по толщине -3 мм. Непрямолинейность ребер и граней кирпича, не более – по постели 3 мм, по ложку 4 мм. Плотность кирпича не менее 1600 кг/м³ .

Отбитости углов глубиной 10-12 мм не более 2 шт. Трещины протяженностью по постели кирпича до 30 мм, не более: на ложковых гранях - 1 шт, на тычковых гранях - 1 шт. Общее количество кирпича с отбитостями, превышающими допустимые значения в партии - не более 5%. Количество половняка в партии - не более 5%. Известковые включения, вызывающие разрушение кирпича или отколы размером глубиной более 6 мм - не допускаются. Водопоглощение для полнотелого кирпича - не менее 8% (если водопоглощение меньше, то с раствора не будет впитываться вода и накладке связки не будет). Морозостойкость кирпича - не менее 15 циклов. Масса выпущенного кирпича не более 4,3 кг. При формовании кирпича объем технологических пустот составляет не более 13%. Диаметр цилиндрических и квадратных пустот не более 20 мм.

2.3 Операционное описание технологического процесса

Глина с карьера или с отвала поступает на автосамосвалах с Ключищенского карьера в глинозапасник. Глинозапасник предназначен для приема глины, хранения ее и предварительного рыхления и усреднения перед подачей в отделение переработки сырья. Кроме того в глинозапаснике хранится запас отощающих добавок, в качестве которых используется песок и опилки.

Для погрузки глины на ленточный конвейер применяется многоковшовый экскаватор ЭМ-251М. С ленточного конвейера глина непрерывно поступает в ящичный питатель СМК-214, который предназначен для равномерного и непрерывного питания сырьем глинообрабатывающих машин.

Вторым ящичным питателем, у которого вместо пластинчатой ленты установлена резиновая транспортерная лента, в шихту дозируется песок. Песок на ящичный питатель грузится вторым многоковшовым экскаватором.

С одного ящичного питателя глина с опилками, с другого питателя песок попадают на ленточный конвейер, который по галерее транспортирует шихту в вальцы грубого помола. Между ящичными питателями и вальцами установлен электромагнитный железоуловитель, при помощи которого из шихты удаляются металлические включения.

Вальцами грубого помола служат дезинтеграторные камневыделительные
вальцы СМ-1198, которые предназначены для дробления глиняной массы и
частичного удаления каменистых включений. Частично перетертая, измельченная глиняная масса после валков грубого помола через переходное устройство и ленточный конвейер попадает в вальцы тонкого помола СМК-102, где глина подвергается тонкому измельчению и перетиранию. Для равномерного увлажнения и тщательного перемешивания массы используют одно и двухлопастные горизонтальные смесители. Чаще используют двухвальные, как более производительные.

После глиномешалок глиняная масса по ленточному конвейеру попадает в вакуумный ленточный пресс СМК-217. В прессе осуществляются процессы: перемешивание, доувлажнение, вакуумирование, прессование и формование глиняной массы. В смесителе пресса предусмотрено, в случае необходимости, водоувлажнение и пароувлажнение перемешивающейся глиняной массы. После пресса масса уплотняясь выдавливается из мундштука в виде непрерывного бруса. Выходящий из мундштука пресса непрерывный брус режется на отдельные кирпичи установленных размеров резальным автоматом СМК-127 и укладываются на сушильные рамки, а затем на консольные сушильные вагонетки СМК-110. Для сушки кирпича-сырца в цехе установлены противоточно-прямоточные туннельные сушилки. Сушка сырца происходит на консольных вагонетках. Свежесформованный сырец, уложенный на рамках сушильных вагонеток, заталкивается на электропередаточную тележку и при помощи цепного толкателя проталкивается в камеру туннельных сушил.

Отделение садки кирпича предназначено для перегрузки высушенного в туннельных сушилах кирпича-сырца с консольных сушильных вагонеток СМК-110 на обжиговые вагонетки СМК-273. На вагонетку укладывается 2 пакета кирпича по 1500 штук в каждом.

Удаление химически связанной воды (дегидратация) происходит в зоне обжига в интервале температур 150-800⁰ С. В зоне обжига на перекрытии печи установлено 80 сводовых газовых горелок, которые разбиты на 4 группы. Горелки установлены через каждые полтора метра в стыках между вагонетками и по центру вагонеток. В каждую группу горелок предусмотрена самостоятельная подача воздуха, газа. Воздух подается вентиляторами ВВД №5. Подача газов в каждую группу регулируется по температуре на соответствующем участке. Вентиляторы ВВД №5 подают воздух в количестве 50-100% от теоретически необходимого для горения.

По каналу печи из зоны остывания поступает воздух в зону обжига. Пройдя зону обжига, печная вагонетка с кирпичом поступает в зону остывания. В этой зоне происходит остывание кирпича по заданной кривой от 1000°С до 50°С. С целью охлаждения изделий по заданному температурному режиму зона охлаждения разделена на 4 секции: закала, ускоренного охлаждения, замедленного охлаждения, интенсивного охлаждения. На участке закала изделия до 800-850°С. На участке ускоренного охлаждения изделия остывают с 800-850°С до 650⁰ С путем подачи холодного воздуха в обжигательный канал печи. Замедленное охлаждение изделий осуществляют в интервале температур 650-500°С путем изменения объема отбираемого теплоносителя в конце и начале этого участка. На участке интенсивного охлаждения температура изделий снижается с 500°С до 50°С путем подачи холодного воздуха через отверстия в своде и стенах печи и увеличения его отбора через боковые окна, расположенные по длине этого участка.

3.1 Материальные расчеты

Годовой фонд времени работы печи определяется по формуле:

(3.1.1)

где К_исп - коэффициент использования оборудования. Для туннельных печей принимается равным 0,94 - 0,98.

Следовательно, годовой фонд работы печи (ч):

При садке автоматом-садчиком количество кирпича на вагонетке составляет 1352 шт, тогда масса изделий на вагонетке после обжига:

Число вагонеток в печи:

Количество вагонеток, выходящих из печи за час вычисляем по формуле:

(3.1.2)

где τ – продолжительность обжига кирпича.

Производительность часовую вычисляем по формуле:

(3.1.3)

суточная:

(3.1.4)

годовая:

(3.1.5)

При переходе на готовую продукцию это составит:

(3.1.6)

Производительность по сырцу с учетом влажности

часовая:

суточная

годовая:

Вместимость печи определяем по формуле:

(3.1.7)

Ритм поступления вагонеток в печь вычисляем:

(3.1.8)

или 39 мин

Количество вагонеток, выходящих из печи в сутки определим по формуле:

(3.1.9)

Плотность садки кирпича на вагонетке

(3.1.10)

где V_n - объем печного канала, м³ .

Полезную длину печи при заданной производительности найдем по формуле:

, (3.1.11)

где l _ваг - длина вагонетки, м;

Длину зон подогрева и обжига по формуле:

(3.1.12)

где τ_п - продолжительность нагрева и обжига изделий, ч . Принимаем из расчета продолжительности обжига (табл.1);

L * - полезная длина печи, м . Принимаем из технических характеристик назначенной к расчету печи.

Количество вагонеток в зонах подогрева и обжига вычислим по формуле:

(3.1.13)

Длина зоны охлаждения найдем по формуле:

, (3.1.14)

где τ_охл - продолжительность охлаждения изделий, ч.

Количество вагонеток в зоне охлаждения находим по формуле:

(3.1.15)

Таблица 3.1.1 - Исходные данные для составления материального баланса

Материальный расчет процесса сушки будет сводиться к составлению материального баланса и определению массовых расходов всех потоков. Уравнения материального баланса по влаге имеет вид:

, (3.1.16)

, (3.1.17)

где G_H - массовый расход высушиваемого материала, кг/с;

G_K - массовый расход высушенного материала, кг/с;

W - количество отводимой влаги, кг/с;

W_H - количество влаги, содержащейся в высушиваемом материале, кг/с;

W_K - количество влаги, содержащейся в высушенном материале кг/с;

G_c - массовый расход сухого материала, кг/с;

w_CH - начальное влагосодержание материала, %;

w_CK - конечное влагосодержание материала, %.

Из уравнения материального баланса (3.1.1) определим массовые расходы по формулам:

По результатам расчета составляем таблицу материального баланса.

Таблица 3.1.2 - Материальный баланс

3 .2 Тепловые расчеты

Тепловой расчет сводится к составлению теплового баланса процесса сушки и процесса прокалки и определению количества подводимого тепла.

Уравнение теплового баланса процесса сушки имеет вид:

, (3.2.1)

где количество тепла, поступающего в печь с сухим материалом вычисляется по формуле, Вт:

(3.2.2)

- теплоемкость материала, Дж/(кг К);

- начальная температура при входе в печь, ⁰ С;

Количество тепла, поступающего в печь с влагой будет вычисляться по формуле, Вт:

, (3.2.3)

где - теплоемкость влаги, Дж/(кгК);

Q_нагр -тепло от нагревателей, Вт;

Количество тепла, отводимое из печи с сухим материалом, вычислим по формуле, Вт:

, (3.2.4)

где - конечная температура материала при выходе из зоны сушки, ⁰ С;

Количество тепла, отводимое из сушилки с влагой, определяем по формуле:

(3.2.5)

- количество тепла, поступающее с тележками, Вт;

255 Дж/(кг К);

- количество тепла, отводимое с тележками, Вт.

Определим составляющие уравнения теплового баланса:

;

;

;

;

Потери тепла в окружающую среду, при открывании дверей и через футеровку и кирпичную кладку, Вт:

; (3.2.6)

;

;

Определим количество дополнительного тепла, подводимого к сушилке:

; (3.2.7)

;

Результаты расчета теплового баланса процесса сушки приведены в таблице

Таблица 3.2.1 - Тепловой баланс

Уравнение теплового баланса процесса прокалки имеет вид:

, (3.2.8)

где количество тепла, поступающего в печь с сухим материалом, определяется по формуле, Вт:

(3.2.9)

где -теплоемкость материала, Дж/(кгК);

- начальная температура при входе в зону спекания, ⁰ C ;

Q_нагр -тепло от нагревателей, Вт;

Количество тепла, отводимое из печи с прокаленным материалом, определяется по формуле, Вт:

(3.2.10)

где - конечная температура материала при выходе из печи, ⁰ С;

10% - потери тепла в окружающую среду, при открывании дверей и через футеровку и кирпичную кладку, Вт;

- количество тепла, поступающее с тележками, Вт;

255 Дж/кг К;

- количество тепла, отводимое с тележками, Вт;

Определим составляющие уравнения теплового баланса:

;

;

;

Определим количество дополнительного тепла, подводимого к сушилке:

; (3.2.12)

;

Результаты расчета теплового баланса процесса сушки приведены в таблице.

Таблица 3.2.2 - Тепловой баланс

3.3 Выбор и расчет основного оборудования

Подбор оборудования производится согласно выбранной ранее технологической схеме и производственной программой цеха.

Количество единиц оборудования:

, (3.3.1)

где R-количество материала, которое необходимо переработать;

P- производительность оборудования.

Коэффициент использования определяет эффективность использования оборудования:

(3.3.2)

Таблица 3.3.1 - Техническая характеристика ленточного конвейера, Полевской машинный завод

Принимаем n=2

Таблица 3.3.2 - Техническая характеристика ящичного питателя СМК-214

Принимаем n=2

Таблица 3.3.3 - Техническая характеристика камневыделительных вальцов грубого помола СМ-1198

Принимаем n=2

Таблица 3.3.4 - Техническая характеристика вальцов с гладкими валками СМК-102

Принимаем n=1

Таблица 3.3.5 - Техническая характеристика лопастного смесителя двухвального с фильтрующей решеткой СМК-126

Принимаем n=1

Таблица 3.3.6 - Техническая характеристика паронагревателя ПВЭ 75/ 0.4

Принимаем n=1

Таблица 3.3.7 - Техническая характеристика смесителя с фильтрующей решеткой

Принимаем n=2

3.4 Расчет основного аппарата

Полезная длина печи при заданной производительности определяем по формуле:

(3.4.1)

где l _ваг - длина вагонетки, м

;

Длина зон подогрева и обжига найдем по формуле:

(3.4.2)

где τ_п - продолжительность нагрева и обжига изделий, ч . Принимаем из расчета продолжительности обжига;

L * - полезная длина печи, м . Принимаем из технических характеристик назначенной к расчету печи.

Количество вагонеток в зонах подогрева и обжига находим по формуле:

(3.4.3)

Длину зоны охлаждения по формуле:

(3.4.4)

где τ_охл - продолжительность охлаждения изделий, ч (табл.1). Количество вагонеток в зоне охлаждения:

Рассчитываем длину зоны обжига по формуле:

(3.4.5)

где m - количество горелок, установленных на одной стороне печи, шт;

d - шаг установки горелок. Для расчета можно принимать равным 1,25 - 1,5м.

Высоту наружной стены, отдающей тепло, находим по формуле:

(3.4.6)

где h _пк - высота печного канала, м;

h _св - высота свода , равная, м.

Площадь боковых стен, отдающих тепло, рассчитывается по формуле:

(3.4.7)

Потери тепла в зоне обжига:

через боковые стены определяется по формуле

(3.4.8)

через свод по формуле

(3.4.9)

Общие потери тепла через боковые стены и свод в зоне обжига по формуле:

(3.4.10)

Ширина наружной поверхности свода печи вычисляется по формуле:

(3.4.11)

где В_ст - толщина стены, равная S_m + S _к , м,

b _пк - ширина печного канала, м .

Площадь наружной поверхности свода печи находим по формуле:

(3.4.12)

Определяем длину зоны подогрева по формуле:

(3.4.13)

Высоту наружной стены, отдающей тепло находим по формуле:

(3.4.14)

Формула площади боковых стен, отдающих тепло:

(3.4.15)

Ширина наружной поверхности свода рассчитывается по формуле:

(3.4.16)

Площадь наружной поверхности свода, отдающая тепло по формуле:

(3.4.17)

3.5 Расчет и подбор вспомогательного оборудования

Бункер для хранения опилок.

Согласно производственной программе должен вмещать 2,78 м³ /час.

Необходимо обеспечить 4-х часовой запас сырья:

2,78*4=11,12 м³

Объем бункера с учетом коэффициента заполнения:

11,12/0,8=13,9 м³

Бункер для хранения песка.

Согласно производственной программе должен вмещать 2,03 м³ /час.

Необходимо обеспечить 4-х часовой запас сырья:

2,03*4=8,12 м³

Объем бункера с учетом коэффициента заполнения:

8,12/0,8=10,15 м³

Шихтозапасник.

Согласно производственной программе должен вмещать 24,55 м³ /час.

Необходимо обеспечить запас сырья на 10 суток:

24,55*240=5892 м³

Объем бункера с учетом коэффициента заполнения:

5892/0,8=7365 м³

4 Производственный контроль

Качество глиняного кирпича определяют путем внешнего осмотра, обмера, определения объемной массы, водопоглощения, морозостойкости, предела прочности при сжатии и изгибе и других показателей, устанавливаемых ГОСТами и техническими условиями.

Внешний осмотр полученных изделий позволяет установить качество обжига (недожог, пережог), количество и характер трещин и искривлений, посторонних и крупных включений и пр.

Морозостойкость изделий определяют по ГОСТ 7025. По морозостойкости изделия подразделяют на марки: F15, F25, F35, F50.

Для определения предела прочности при сжатии берут два кирпича, уложенные постелями один на другой. Перед испытанием образцы осматривают и обмеряют. Их измеряют с погрешностью не более 1 мм. Предел прочности при сжатии вычисляют по формуле:

Теплопроводность изделий определяют по ГОСТ 26254 в лабораторных условиях в климатической камере с автоматическим поддержанием температуры в холодной и теплой зонах минус (30±1)°С и плюс (20±1)°С. Теплопроводность изделий определяют при постановке продукции на производство, а также каждый раз при изменении сырьевых материалов, размера и количества пустот.

Удельную эффективную активность естественных радионуклидов определяют по ГОСТ 30108.

Таблица 4.1 – Контроль и анализ исходного сырья и готовой продукции

Продолжение таблицы 4.1

Продолжение таблицы 4.1

5 Автоматизация и автоматизированные системы управления

Газовое хозяйство кирпичного завода включает в себя ГРП, наружные газопроводы, внутренние газопроводы, газовое оборудование котельной, туннельной печи и глинозапасника.

ГРП и УГШ предназначены для снижения давления газа, поступающего из распределительного газопровода и поддержания давления на заданном уровне, а также полное автоматическое отключение газа при каких-либо нарушениях в работе оборудования. В УГШ поступает природный газ с давлением 0,7 кгс/см² , проходит через сетчатый фильтр, где очищается от механических примесей, затем проходит через запорный клапан, вставленный в регулятор давления типа РДГ-50, давление газа после регулятора составляет 0,3 кгс/см² . Предохранительно-запорный клапан настраивается на верхний предел срабатывания, превышающее рабочее давление газа регулятором РГД-50 на 25%, нижний предел настраивается согласно паспорта газопотребляющих установок.

ПСК - предохранительный сбросной клапан настраивается на давление, превышающее рабочее на 15%.

После УГШ газ поступает по наружному газопроводу с давлением 0,3 кгс/см² в горелки печного отделения, на газовое оборудование глинозапасника и котельной.

Параметры настройки УГШ туннельной печи:

- РДГ - 300 мм.вод.ст.

- ПЗК - верхний предел 375 мм.вод.ст., нижний предел - 50 мм.вод.ст.

- ПСК - 345 мм.вод.ст.

После УГШ туннельной печи установлен предохранительный клапан низкого давления ПКН-100, который отсекает газ в следующих случаях:

- при понижении давления воздуха перед горелками ниже 20 мм.вод.ст.

- при повышении давления газа выше 375 мм.вод.ст.

- при понижении давления газа ниже 50 мм.вод.ст.

- при понижении разрежения печи ниже 0,5 мм.вод.ст.

- при отключении электроэнергии.

Таблица 5.1 – Сводная таблица приборов КИП и А

Продолжение таблицы 5.1

6 Строительно-монтажная часть

Массозаготовительный цех завода по производству керамического кирпича представляет собой одноэтажное здание промышленного типа с размерами:

длина – 168000 м

ширина – 72000 м

высота – 9000 м.

Стены здания построены из панелей марки ПСЯ 16 (ГОСТ 11118-73 «Панели из автоклавных ячеистых бетонов для наружных стен зданий. Технические требования»), колонны используются марки К96-1 (ГОСТ25628-90 «Колонны железобетонные для одноэтажных зданий предприятий»), устанавливаются на расстоянии 6 метров друг от друга. На колонны положены балки скатных покрытий марки 2БДР12-2 (ГОСТ 20372-90 «Балки стропильные и подстропильные железобетонные. Технические условия»), а на них – плиты марки (ГОСТ 9561-91 «Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. Технические условия»). Полы в здании бетонные, поскольку это наиболее дешевый и легкодоступный способ, не требующий больших затрат и удовлетворяющий требованиям для данных производственных помещений.

На плиты покрытий укладывают крышу, состоящую из пароизоляции, утеплителя, выравнивающего слоя, усиленного водоизоляционного ковра и слоя гравия в мастике.

Столярные изделия (двери, окна) предусматриваются по ГОСТ 6629-88 и ГОСТ 14624-84.

Ворота раздвижные размером 4,2 х 4,2.

Водоснабжение и канализация выполняются в соответствии с требованиями СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Все основное оборудование предприятия, а также глино- и шихтозапасник размещены в закрытом помещении с внутренней положительной температурой.

7 Охрана труда и экологическая оценка проекта

7.1 Характеристика производственной опасности проектируемого объекта

7.1.1. Основные физико-химические, токсические, взрыво- и пожароопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся в производстве

Сырьем для производства кирпича является песок кварцевый, глина, опилки. Сырье привозят готовым для использования. Технологический процесс производства керамического кирпича характеризуется выбросами в атмосферу двуокиси азота, окиси углерода от туннельной печи.

Таблица 7.1 – Характеристика веществ и материалов, обращающихся в производстве

Вывод: пожаробезопасное производство.

7.1.2. Опасные и вредные производственные факторы проектируемого объекта

Основные положения по охране труда закреплены в Конституции Российской Федерации, Кодексе законов о труде (КЗОТ) и различных постановлениях. Техника безопасности предусматривает меры безопасности при проведении работ, улучшение технологических процессов производства и внедрение новой техники. Производственная санитария обеспечивает создание здоровых условий труда.

Неблагоприятные условия труда могут быть в основном обусловлены повышенной концентрацией пыли или влаги в помещении; недостаточной тепловой изоляцией обжиговых агрегатов; ненадежным ограждением вращающихся частей механизмов и др.

Производство керамического кирпича характеризуется наличием следующих опасных и вредных производственных факторов:

- опасность поражения людей электрическим током в 220В от подключенного к сети оборудования;

- опасность поражения разрядом атмосферного электричества, т.к. объект находится в зоне активной грозовой деятельности;

- наличие производственного шума и вибрации, исходящих от мельницы, тягодутьевых машин и загрузочно-разгрузочных устройств;

- возможность взрыва и пожара при полной и частичной разгерметизации оборудования;

- возможность получения термических ожогов, связанная с наличием высоких температур;

- возможность получения механических травм, так как в цеху много вращающихся частей механизмов;

- факторы трудового процесса, характеризующие тяжесть и напряженность физического труда

7.1.3. Категорирование производственных помещений и наружных установок по взрыво- и пожарной опасности

Категория производственных помещений и наружных установок производится исходя из свойств и количества обращающихся в производстве взрывоопасных и горючих веществ с учетом особенностей технологических процессов. Категория производственных помещений устанавливаются согласно нормам пожарной безопасности НПБ 105-03

Таблица 7.2 – Классификация производственных помещений по взрыво-, пожаропасности

7.1.4 Санитарная классификация помещения

В соответствии с СанПин 2.2.1/21.1.567-96 процесс обжига кирпича относится к V классу опасности, с шириной санитарно-защитной зоны 100м

7.2 Технологические и технические решения, обеспечивающие безопасность эксплуатации объекта

7.2.1 Обеспечение безопасности ведения технологических процессов

7.2.1.1 Обоснование выбора технологической схемы процесса

Производство предназначено для производства керамического кирпича. Объектом проектирования является тоннельная печь, в которой происходит необходимый технологический процесс – обжиг сырца.

Схемой технологического производства предусмотрено: приготовление сырьевых материалов и шамота определенного гранулометрического состава, отвешивание по заданному рецепту, смешивание в смесителе, подача полученного сырца к тоннельной печи и загрузка в нее загрузчиком; обжиг кирпича, подготовка сырца к формованию, формование изделий, контроль качества изделий, упаковка, отправка на склад готовых изделий. Производство характеризуется наличием значительного количества вращающихся механизмов, частей аппаратов. Однако значительное количество технологических операций полностью автоматизировано и требует только дистанционного контроля, что обеспечивает безопасность персонала. Сырье, используемое для производства кирпича, относится к неядовитым и негорючим веществам; жидких отходов в этом производстве не образуется. Отсевы песка, опил, образующиеся в процессе составления шихты могут при дополнительной обработке вновь использоваться в качестве сырья. Отделом технического контроля, сбрасывается на ленточный транспортер и по транспортеру поступает в накопительный приемный бункер.

Неблагоприятные условия труда могут быть в основном обусловлены повышенной концентрацией пыли или влаги в помещении; недостаточной тепловой изоляцией обжиговых агрегатов; ненадежным ограждением вращающихся частей механизмов и др.

7.2.1.2 Обеспечение безопасности ведения технологического процесса

Основные требования по технике безопасности при производстве всех видов силикатных материалов едины. Все вращающиеся части приводов и других механизмов должны быть надежно ограждены, токопроводящие части изолированы, а металлические – заземлены на случай повреждения изоляции. Звуковая и световая сигнализация должна предупреждать о пуске любого оборудования, а также о неисправностях или аварийных ситуациях.

Агрегатами повышенной опасности являются тепловые установки. Обслуживающий персонал допускается к работе только после проверки знаний правил их эксплуатации.

Все производственные источники теплоты (корпуса агрегатов, теплопроводы и другие) должны быть обеспечены устройствами и приспособлениями, резко ограничивающими выделение конвекционной и лучистой теплоты в рабочем помещении.

При возникновении аварийных ситуаций – взрывов в печном пространстве, регенераторах, дымоходах, неисправности топливной и воздушной систем, отключением топлива и электроэнергии и многое другое, должны приниматься меры по ликвидации аварий, согласно специальных инструкций. При обслуживании оборудования в нормальных условиях эксплуатации, рабочие должны соблюдать правила техники безопасности, изложенные в должностных инструкциях по охране труда.

7.3 Обеспечение электробезопасности и защита от статического электричества

7.3.1 Выбор средств защиты от поражения электрическим током

По степени опасности поражения людей электрическим током, согласно НПБ 105-03 (Правилами устройства электроустановок), помещение относится ко II классу опасности – помещение с повышенной опасностью поражения электрическим током, так как цех характеризуется наличием высоких температур (выше + 600°С). На производстве имеется подстанция с понижающими трансформаторами, входное напряжение 10000В, на производство подается электричество с напряжением 220-380В, и током 0,5-150А. Подстанция относится к III классу опасности поражения электрическим током – повышенной опасности, на подстанции все необходимые электротехнические средства защиты (изолирующие штанги, указатели напряжения, перчатки, боты, диэлектрические коврики и т.д.), доступ на подстанцию имеют только электрики с допуском на работы свыше 1000В. Все токоведущие провода и провода управления уложены в кабельные каналы в полу, на входе в аппараты все провода надежно заизолированы и защищены от механического повреждения металлической рубашкой.

Электробезопасность осуществляется за счет того, что предусмотрено защитное заземление установок с сопротивлением 4Ом (согласно требованиям ГОСТ 12.1.030-81).

Для защиты людей от поражения электрическим током предусмотрено защитное заземление. Заземлению подлежат: корпуса электрооборудования, приводы электромашин, каркасы распределительных щитов.

Безопасное напряжение для ручного инструмента 12В, для переносного инструмента не более 41 В.

В качестве вертикального заземлителя применяются вертикальные стержни (искусственное заземление) длиной 2,5 м и диаметром 0,03 м, которые находятся под землей на расстоянии 0,5 м. Заземляют металлические части электроустановок и оборудования, корпуса электрических машин трансформаторов, светильников, каркасы распределительных щитов, металлические трубы и оболочки электропроводок, металлические корпуса переносных электроприемников и т.д. В качестве естественных заземлителей используют металлические оболочки кабелей, трубопроводы, проложенные в земле, металлические части зданий. Сопротивление защитного заземления проверяют 2 раза в год. Все вышеизложенное характеризует данное производство как достаточно безопасное в плане поражения электрическим током.

Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических безопасных условий труда и эксплуатации оборудования предусмотрены следующие мероприятия:

- все оборудование занулено в соответствии с ПУЭ изд. 7 гл. 1.7;

- обеспечены минимально допустимые габариты проходов и расстояний между электрооборудованием и строительными конструкциями;

- обеспечена защита электрических сетей от возможных механических повреждений;

- обеспечено автоматическое отключение поврежденных участков сети при возникновении коротких замыканий в соответствии с гл. 3.1 ПУЭ издание 6;

- выбор исполнения электрооборудования произведен в соответствии с характером среды помещений;

- другие мероприятия, предписанные нормативной документацией.

7.3.2 Защита от статического электричества

Согласно ЭСИБ ГОСТ 12.1.018-86 проектируемое производство относится к 3 классу электростатической искробезопасности (сильная электризация), т.к. перерабатываются продукты и материалы с удельным объемным электрическим сопротивлением свыше 10⁸ Ом∙м.

Для предупреждения опасных искровых разрядов статического электричества предусмотрено:

- заземление всех металлических частей технологического оборудования. Оборудование, вентиляционные короба представляют собой непрерывную электрическую цепь, которая присоединена к контуру заземления не менее чем в двух точках, R₃ =4 Ом.

- трубопроводы, расположенные на расстоянии 10 см друг от друга, соединяются между собой перемычками, R₃ =10 Ом;

- при транспортировке жидкостей по трубопроводу устанавливается скорость жидкости 10 м/с, d=100 мм.

- для защиты людей: обувь на токонепроводящей подошве, спецодежда из хлопчатобумажной ткани, ручной инструмент изготовлен из неискрящих материалов, пол токопроводящий - железобетонный, не менее 3 см.

- слив и налив жидких продуктов производится со скоростью 0,6 м/с .

7.4 Производственная санитария и гигиена труда

Для предотвращения или уменьшения воздействия на работников вредных производственных факторов (неприятные метеорологические условия, повышенная загазованность, повышенные шум и вибрация, недостаточная освещенность) и создания безопасных и безвредных условий труда, разрабатываются соответствующие организационные, санитарно-гигиенические и технические мероприятия .

7.4.1 H ормирование метеорологических условий на рабочем месте

Таблица 7.3 – Характеристики производственных работ

Таблица 7.4 – Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне

7.4.2 Вентиляция и отопление

В процессе пуска, наладки и эксплуатации вентиляционных установок необходимо соблюдать требования техники безопасности с учетом особенностей работы установок.

Высота от пола до низа выступающих частей воздуховодов и другого оборудования в местах регулярного прохода людей принимается более 2 м, в остальных случаях не ниже 1,8 м.

Все производственные источники теплоты (корпуса агрегатов, теплопроводы и другие) должны быть обеспечены устройствами и приспособлениями, резко ограничивающими выделение конвекционной и лучистой теплоты в рабочем помещении.

Для обеспечения нормируемых параметров воздушной среды проектом предусмотрена естественная и искусственная вентиляция. Естественная вентиляция осуществляется через вентиляционные короба и шахты.

Естественная вентиляция осуществляется через вентиляционные короба, шахты.

Обеспечение нормальных метеорологических условий воздуха на рабочих местах в значительной степени зависят от правильно организованной вентиляции.

7.4.3 Освещение производственных помещений и наружных установок

Согласно СНиП 23-05-95 работа в производственном помещении относится к V разряду (малой точности), т.к. наименьший объект различения не менее 1 мм (КЕО=1,0%, Е=200 лк); в операторной IV разряд зрительной работы, т.к. объект различения составляет 0,5-1 мм (КЕО=1,5%, Е=300 лк).

Во всех производственных помещениях предусмотрено естественное одностороннее боковое, искусственное равномерное общее освещение.

7.4.4 Защита работающих от производственного шума и вибрации

Уровни звука и эквивалентные уровни звука должны отвечать требованиям СН 2.2.4/2.2.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».

Проектом определен комплекс мероприятий по снижению шума и вибрации, источником которых является технологическое и вентиляционное оборудование.

Снижение уровня звука и вибрации работающего оборудования достигается выполнением следующих мероприятий:

- рациональной организацией технологического процесса (соблюдение режимов труда и отдыха рабочими, занятыми на стационарных рабочих местах с отклонениями от нормальных условий труда);

- звукоизоляцией загрузочных и разгрузочных устройств;

- регулярным осмотром оборудования с целью выявления и замены изнашиваемых деталей, влияющих на вибрацию;

- установка изолирующих кожухов на шумные узлы и агрегаты;

- использованием индивидуальных защитных средств от шума;

- выносом высоконапорных вентиляторов за пределы цехов.

- в помещениях стены обшиты звукопоглощающим материалом – пористой штукатуркой;

- оборудование устанавливаются на массивный фундамент с малой амплитудой собственных колебаний;

- систематическая смазка трущихся частей оборудования;

- своевременное проведение плановых профилактических ремонтных работ.

Таблица 7.5 – Допустимые и фактические уровни шума для оборудования

Таким образом, фактические значения уровня шума на производстве соответствуют норме.

7.4.5 Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, ПЭВМ и организации работ

Помещения ВДТ и ПЭВМ имеют естественное и искусственное освещение. Площадь общего рабочего места составляет 6,0 м² . Объем 20 м² . Высота помещения 4 м. Уровень шума менее 50 дБА. Освещенность на поверхности рабочего стола 350 лк. Расстояние между рабочими столами 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов 1,3 м. Высота рабочей поверхности 700 мм. Режим труда и отдыха при работе с ВДТ и ПЭВМ устанавливается для категории работ, через каждые 2 часа продолжительностью 15 минут.

Таблица 7.6 – Параметры работы с ВДТ и ПЭВМ

Таблица 7.7 – Нормировочные значения электромагнитных и электрических полей

7.4.6 Средства индивидуальной защиты

На основании законодательства о труде, на работах с вредными условиями труда рабочим и служащим выдаются бесплатно, по установленным нормам, специальная одежда, специальная обувь, противогазы, защитные очки, каски, перчатки или рукавицы и другие средства индивидуальной защиты на определённый срок. В тех случаях, когда СИЗ не указаны в типовых отраслевых нормах, они могут быть выданы рабочим и служащим предприятием, по согласованию с профсоюзным комитетом, в зависимости от характера и условий выполняемых работ на срок носки до износа или как «дежурные».

Для защиты органов дыхания, лица и глаз от воздействия вредных газов, пыли, дыма и тумана, присутствующих в воздухе производственного помещения цеха, каждому работнику цеха выдаются фильтрующий противогаз с коробкой марки «БКФ».

Для защиты органов дыхания работника, находящегося в атмосфере с недостатком кислорода или при наличии в ней вредных газов, пыли, при выполнении работ малой и средней тяжести используют шланговый противогаз ПШ-1 или ПШ-2, в котором воздух для дыхания под шлем-маску поступает путём самовсасывания через фильтрующую коробку, находящуюся в зоне чистого воздуха. Фильтрующая коробка снабжена противопыльным фильтром. Шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2 выдаются во время проведения газоопасных работ.

Для защиты глаз от травм использовать защитные очки разных марок: ЗП-1-90, ЗП-11-80, ЗП-4-32. Защитные очки, каски, фильтрующий противогаз выдаются каждому работнику цеха и должны находиться постоянно на его рабочем месте и использоваться по назначению и по необходимости.

7.5 Пожарная профилактика, методы и средства пожаротушения

7.5.1 Объемно – планировочные и конструктивные требования пожарной профилактики к территории, зданиям и сооружениям

Для предупреждения распространения пожара по территории предприятия производится ее планировка на зоны по их функциональному использованию.

Возможность распространения пожара в зданиях в значительной степени зависит от огнестойкости здания.

Таблица 7.8 – Степень огнестойкости зданий

Таблица 7.9 – Расстояние при плотности людского потока в общем проходе

В производственных помещениях смонтированы газоанализаторы предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Для обнаружения начальной стадии пожара в производственных помещениях, складах установлены пожарные извещатели с автоматическим включением типа КИ-1- дымовые.

7.5.2 Выбор методов и средств тушения пожара

Пожарная защита обеспечивается системой автоматического пожаротушения.

Предусмотрено пожаротушение воздушно-механической пеной на основе пенообразователя ПО-3 НП. При срабатывании автоматической установки пожаротушения подаются сигналы в помещении КИПиА и в ПЧ-3.

Одновременно для пожаротушения предусмотрено 9 лафетных стволов: в 8-ми лафетных стволах для тушения пожара применяется вода и в 1-м - воздушно-механическая пена.

Огнетушитель порошковый унифицированный ОПУ-5 (ОПУ-10) (продолжительность подачи огнетушащего вещества – 6 - 12 с и 13 с соответственно, длина струи – 5 м, масса огнетушителя – не более 8,8 и 15 кг соответственно).

Для эффективного использования порошковых огнетушителей необходимо, чтобы создавшееся облако порошка полностью накрыло очаг горения, что достигается быстрыми короткими перемещениями струи порошка влево вправо.

Пожарные краны, химические пенные и воздушно-пенные огнетушители не допускается использовать для тушения электроустановок, находящихся под напряжением; веществ, тушение которых водой запрещено (щелочные металлы, карбиды металлов, металлоорганические соединения, алюминиевая пудра, гидросульфит натрия, магния и его сплавов и его сплавы и т.п.).

Углекислотные и порошковые огнетушители допускается использовать для тушения электроустановок, находящихся под напряжением не более 1000в. При этом раструб углекислотного огнетушителя должен находиться не ближе 1 м до электроустановок. Конструкция ручных углекислотных огнетушителей обеспечивает их работоспособность при наклоне не более 45^о С.

Класс Б – пожары горючих жидкостей или плавящихся твёрдых веществ.

При возникновении пожара автоматически срабатывает установка пенного водяного и парового пожаротушения и начинается тушение загорания, при этом подается и звуковой сигнал о срабатывании УАПТ.

7.6 Защита зданий и сооружений от разрядов атмосферного электричества (молниезащита)

В соответствии с РД 03718-01 здания должны быть защищены от прямых ударов молний и вторичных проявлений молний, категория здания по устройству молниезащиты соответствует II (в результате аварии могут образоваться взрывоопасные смеси), тип зоны Б.

Для защиты от прямых ударов молний металлическая крыша здания заземляется через каждые 25 м, R₃ < 20 Ом.

Для защиты от вторичных проявлений молний (электростатической, электромагнитной индукции) предусмотрено заземление металлических частей оборудования R₃ =10 Ом.

Интенсивность грозовой деятельности на территории г. Елабуга равна 20÷40 гроз/год.

Для защиты от вторичных проявлений молний металлические корпуса всего оборудования и аппаратов присоединены к заземляющему устройству.

Ввод в здание воздушных сетей, сетей телефона, радио, сигнализации осуществляется через кабели с металлической броней. На вводе в здание оболочка кабелей соединяется с заземлением.

7.7 Защита окружающей среды

Основной деятельностью предприятия является производство керамического кирпича. Производство кирпича имеет следующую технологическую схему: закупка и доставка сырья на завод, складирование и хранение сырья, обработка сырьевых материалов и подготовка шихты, формование, сушка сырца, обжиг, контроль полуфабриката, контроль, упаковка в межцеховую тару и сдача на склад, складирование, упаковка и реализация потребителю.

При производстве кирпича образуются отходы, такие как: отработанные фильтры, автошины, загрязненная макулатура, промасленная ветошь, отработанные люминесцентные лампы (ЛБ и ДРЛ), лом цветных металлов (аккумулятор (6СТ190)), ТБО (технически безопасный отход), древесные отходы, отходы от просеивания опилок, отработанные масла.

ОЧИСТКА: При жизнедеятельности людей на производстве в учреждении образуется ТБОП - твёрдые бытовые отходы промышленных предприятий и учреждений.

На вывоз отходов у предприятия подписаны договора с разными организациями, например, отработанные фильтры, автошины, загрязненную макулатуру, промасленную ветошь, отработанные люминесцентные лампы и лом цветных металлов (аккумуляторы (6СТ190)) вывозит фирма ЭКО-ПОЛЮС (договор №029 – 69 от 16 января 2008 года). На вывоз технически безопасного отхода подписан договор с ЗАО «МПО ЖХ и Б» №67 от 23 января 2008 года. Древесные и отходы от просеивания опил продаются на сторону частным лицам.

От эксплуатации станков металлообработки образуется лом чёрных металлов, металлическая стружка, отработанное индустриальное масло, промасленная ветошь, лом отработанных абразивных кругов и пыль от шлифования чёрных металлов. Данные отходы собираются и сдаются на переработку, утилизацию и захоронение на полигоне ТБО. От эксплуатации компрессора и оборудования образуются отработанные компрессорные и гидравлические масла. Данные отходы собираются и передаются на утилизацию и переработку.

Согласно «Рекомендаций по делению предприятий на категории опасности в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ» ОАО «Елабужская керамика» относится к 3-1 категории опасности.

В процессе обжига в результате горения топлива, физического уноса и термического разложения сырьевых материалов, а также в результате взаимодействия между компонентами шихты выделяются вредные соединения, загрязняющие атмосферу. По агрегатному состоянию выбросы делятся на твердые и газообразные. Твердыми выбросами является мелкодисперсная пыль (взвешенные вещества), состоящая из легколетучих компонентов шихты и продуктов их химического взаимодействия. В газообразных выбросах, в основном, содержатся оксиды азота, серы, которые образуются в процессе горения топлива, а также вещества, образующиеся при разложении сырьевых материалов.

Загрязняющих факторов воды на производстве керамического кирпича не обнаружено, в атмосферу летучие тяжелые и ядовитые газы не попадают, почва не загрязняется, т.к. подписаны договора по вывозу отходов и их утилизации.

8 Экономическое обоснование проекта

Ключищенский завод создан 2 апреля 2004 года, на базе Государственного унитарного предприятия «Строящийся Ключищенский кирпичный завод». Завод находится в с. Ключище Республики Татарстан. Проектировщик завода - Самарский филиал «Госоргтехстром». Новый завод был построен рядом с кирпичным заводом, основанным в 1935г. Из-за полного морального и физического износа старый завод был ликвидирован в 1995 году. Строящийся завод мощностью до 25 млн.шт.кирпича в год был запущен в мае 2000 года и начал производство кирпича на I-ой технологической линии, без приемно-подготовительного отделения. Сырьем для производства служат глины Ключищенского месторождения, которое расположено в 8 км северо-западнее с. Ключище.

Электроэнергией завод снабжается от местных электрических сетей «Прикамья»; топливом служит природный газ от магистрального газопровода через заводскую ГРП; водой обеспечивается из собственной артскважины.

Основным видом выпускаемой продукции является кирпич керамический полнотелый одинарный марки М-75, М-100, М-125 по ГОСТ 530-95, наряду с полнотелым кирпичом предусмотрен выпуск кирпича с технологическими пустотами.

Режим работы проектируемого производства во времени

Годовой календарный фонд времени равен 365 дням или 365 × 24 = 8760 часам.

При круглосуточном режиме фонд времени совпадает с календарным:

Т_ном (реж.) = 365 дням = 8760 часам.

Т_эф = Т_ном × ( 1 – )) ) , (8.1)

где α – планируемый процент времени на простой оборудования в ремонтах в рабочее время, α_реж. ориентировочно равен 5 · 10 % от Т_ном .

Т_эф = 8760 × (1 – 18,25 ) = 298 дней.

100

Т_эф = 298 × 24 = 7152 ч. В_год = 25000 тыс. шт.

Расчет основных фондов и амортизационных отчислений

Таблица 8.1 – Стоимость зданий и сооружений

Таблица 8.2– Стоимость и амортизационные отчисления на оборудование

Средняя норма амортизации:

Н_ам(ср) = А_м(год) /К_, (8.2)

где А_м(год) – сумма амортизации, годовая, руб;

К – суммарная сметная стоимость оборудования, руб.

Н_ам(ср) = 460026,14 / 4275955,58 = 11 %

ОС = 11% ОПФ / 100, (8.3)

где ОС – нормируемые оборотные средства,

ОПФ – сумма основных производственных фондов.

ОС = 0,11 · 1274298604,5 = 140172846,4 руб.

Сумма основных производственных фондов (ОПФ) и нормируемых оборотных средств составляет капитальные вложения в проектируемый объект:

КП = ОПФ + ОС (8.4)

КП = 1274298604,5 + 254859721 = 1414471450,9 руб.

Расчет фонда численности и зарплаты работающих

Расчет численности работающих

Таблица 8.3 – Баланс рабочего времени одного рабочего

Явочная численность определяется по формуле:

Р_яв = Р_см · С, (8.5)

где Р_см – сменная численность, чел;

С - количество смен в сутки, С = 3.
Списочная численность определяется по формуле:
Р_сп = Р_яв · (Т_к / Т_эф ), (8.6)

где Т_к - календарный фонд рабочего времяни, дни;

Т_эф - эффективный фонд рабочего времени, дни.

Р_см = n / Н_обс , (8.7)

где Р_см - сменный состав рабочих на определенном рабочем месте;

n - число обслуживаемых аппаратов;

Н_обс - норма обслуживания.

Таблица 8.4 - Численность основных производственных фондов

Расчет тарифного фонда зарплаты (З_тар ) основных рабочих

З_тар = ∑ ( Р_сп · З_ч ) Т_эф · Т_см , (8.8)

где Т_см – длинность смены, час;

З_ч – часовая тарифная ставка рабочего данного разряда, руб.

З_тар = (3 · 24,5 + 2 · 28,42 + 6 · 19 + 2 · 17,12 + 6 · 22,5 + 4 · 29,52 + 4 · 25,44 + 4 · 22,18 + 9 · 17,12 + 4 · 16,46 + 4 · 16,46 + 8 · 21,36 + 1 · 22,90 + 3 · 28,42 + 3 · 22,5 + 3 · 29,52) · 238 · 8 = 2661792 руб.

Премии и выплаты за переработку норм

З_прем = З_тар · 0,5 = 1330896 руб.

Доплата за работу в вечернее время: З_веч = (З_тар · 0,2) / 3 = 177452,8 руб.

Доплата за работу в ночную смену: З_ноч = (З_тар · 0,4) / 4 = 266179,2 руб.

Доплата в праздничные дни:

З_праз = Р_сп · 24 · 10 · К_ср · З_{ч 1} , (8.9)

где 24 - число часов в сутках;

10 - число праздничных дней в году;

К_ср - средний расчетный тарифный коэффициент;

З_{ч 1} - часовая тарифная ставка 1-го разряда, 7,5 руб.

К_ср = (∑ К · Р_спр ) / Р_сп , (8.10)

где К - тарифный коэффициент рабочих конкретного разряда;

Р_спр - общая численность рабочих, чел;

Р_сп - общее списочное число рабочих, человек.

К_ср = (3 · 5 + 2 · 6 + 6 · 3 + 2 · 2 + 4 · 6 + 4 · 6 + 4 · 5 + 4 · 4 + 9 · 2 + 4 · 2 + 4 · 2 + 8 · 4 + 1 · 5 + 3 · 6 + 3 · 4 + 3 · 3) / 62 = 3,9

З_праз = 62 · 24 · 10 · 1,9 · 7,5 = 435240 руб.

Доплаты:

Д = З_прем + З_ноч + З_веч + З_праз = 2209768 руб.

Фонд основной зарплаты состоит из тарифного фонда и доплат (Д):

3_осн = З_тар + Д = 4871560 руб

Годовой фонд зарплаты основных рабочих (З_год ) состоит из основного фонда и дополнительной зарплаты:

3_год = (3_осн + 3_доп ) · К_тер , (8.11)

где К_тер - величина поясного коэффициента, К = 1;

З_доп - дополнительная зарплата может быть принята в размере 10-20% от

основного фонда заработной платы.

З_год = (4871560 + 974312) · 1 = 5845872 руб

Зарплата производственных рабочих, приходящая на единицу продукции:

З_уд = 3_год / В, (8.12)

где В - годовой объем производства по проекту в натуральном выражении.

3_уд = 5845872 / 25000 = 233,8 руб / тыс. шт

Отчисления на социальное страхование 26%:

3_уд.с.с. = (3_год · 0,4) / В (8.13)

З_уд.с.с. = (5845872 · 0,4) / 25000 = 93,5 руб / тыс. шт

Средняя зарплата основных рабочих:

3_ср = 3_год / Р_сп (8.14)

З_ср = 58458,72 / 62 = 94288,2 руб.

Средняя месячная зарплата основных рабочих:

З_{ср. мес.} = 3_ср / 12; (8.15)

З_{ср. мес.} = 7857,35 руб./ чел.

Расчет фонда зарплаты вспомогательных рабочих

Таблица 8.5 - Численность вспомогательных рабочих

Расчет тарифного фонда зарплат вспомогательных рабочих:

З_тар = (8 · 29,52 + 8 · 29,52 + 4 · 24,5 + 8 · 22,5 + 8 · 14 + 8 ·14 + 4 ·29,52 + 12 · 17,12 + 24 · 21,36 + 24 · 21,36) · 238 ·8 = 4560308,48 руб

Премии и выплаты за переработку норм:

З_прем = З_тар · 0,5 = 4542944 · 0,5 = 2280154,24 руб

Фонд зарплаты вспомогательных рабочих:

З_осн = З_тар + Д, (8.16)

З_прем = 2280154,24 руб;

З_ноч = 456030,85 руб;

К_ср = 3,9;

З_веч = 304020,57 руб;

З_праз = 336960 руб

Д = З_прем + З_ноч + З_веч + З_праз , (8.17)

Д = 3377165,66 руб

З_осн = 7937474,14 руб.

Годовой фонд зарплаты вспомогательных рабочих:

З_год = (7937474,14 + 7937474,14 · 0,2) = 9524968,97 руб.

Зарплата основных производственных рабочих, приходящая на единицу продукции:

З_уд = 381 руб / тыс. шт.

Отчисления на социальное страхование 26%:

З_уд.с.с = 152,4 руб / тыс. шт.

Средняя зарплата вспомогательных рабочих:

З_ср = 9524968,97 /48 = 198436,85 руб

Средняя месячная зарплата вспомогательных рабочих:

З_{ср мес} = З_ср / 12, (8.18)

З_{ср мес} = 6536,4 руб/чел.

Расчет фонда руководителей и служащих

Таблица 8.6 - Численность руководителей и служащих

Среднегодовая заработная плата одного работающего, определяется по формуле:

З_{ср год} = (З_{год.осн.раб.} + З_{год.всп.раб.} + З_{рук. и служ.} ) / Р_сп , (8.19)

где Р_сп = численность работающих.

З_{ср год} = 16540915,37/129 = 128224,15 руб

Среднемесячная зарплата одного работающего определяется по формуле:

З_{ср м} = З_{ср год} / 12 (8.20)

З_срм = 61582,86 /12 = 10685,35 руб.

Среднегодовая заработная плата одного рабочего определяется по формуле:

З_{ср год} =( З_{год.осн} +Згод.всп.раб) / Р_сп , (8.21)

где Р_сп - численность рабочих.

З_ср ._год = (5845872 +9524968,97) /110 = 139734,92 руб.

Среднемесячная зарплата одного рабочего:

З_{ср м} = 139734,92 /12 = 11644,58 руб.

Производительность труда одного работающего определяется по формуле:

ПТ = В_год / Р_сп , (8.22)

ПТ = 25000 /129 = 193,8 тыс. шт / чел

Производительность труда одного рабочего:

ПТ = 25000 / 110 = 227,3 тыс. шт. / чел.

Расчет себестоимости продукции

Расчет норм сырья, материалов и полуфабрикатов

Таблица 8.7 - Расчет нормы расхода сырья на калькуляционную единицу

Топливо и энергия на технологические цели

Норма расхода электроэнергии, газа, воды на калькуляционную единицу определяется по формуле:

Н_эл = Э_техн / В, (8.23)

где Э_техн - годовой расход электроэнергии на технологические цели, кВт/час.

Н_эл = 12452831 / 25000 = 498 кВт/ч

Н_г = РУВ = 10422861 / 25000 = 416 м³

Н_в = Р_в /В = 9098,8 / 25000 = 0,36 м³

Таблица 8.8 - Смета расходов по содержанию и эксплуатации оборудования

Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования на единицу готовой продукции:

Р_{ас. по сод. обор.(уд)} = ∑рас. Сод.об(уд) / В, (8.24)

где ∑рас.сод.об(уд) - сумма (годовая) расходов по содержанию и эксплуатации оборудования;

В - годовой объем производства, т.

Рас по сод. обор. (уд) = 16605385,03/ 25000 = 664,22 руб / тыс.шт.

Таблица 8.9 - Смета цеховых расходов

Р_{ас. цех.(уд)} = (∑ рас. цех. (уд))/В, (8.25)

где ∑ рас. цех. (уд) - сумма (годовая) цеховых расходов.

Р_{ас. цех.. (уд)} = 34964648,18/ 25000 = 1398,59 руб. / т ыс.шт.

Таблица 8.10 – Сравнительная калькуляция себестоимости 1 тыс. шт. годного кирпича

Цена = ( себестоимость · 0,3) + себест-ть. (8.26)

Расчет экономической эффективности проектируемого производства

Общая эффективность проектируемого производства определяется по формуле:

Э = ( Ц – С) / К = Пр / К, (8.27)

где Ц – стоимость годового выпуска продукции (по проекту) в оптовых ценах предприятия;

С – себестоимость годового выпуска продукции;

К – капитальные вложения;

Пр – годовая сумма прибыли.

Э = ((6719,83 – 5169,1) · 25000) / 1414471450,9 = 0,27

Срок окупаемости капитальных вложений:

Т_ок = К / ( Ц – С) = К / Пр (лет) (8.28)

Т_ок = 1414471450,9 / ((6719,83 – 5169,1) · 25000) = 3,6 г.

Пр = (Ц_опт – С₁ ) · В, (8.29)

Пр = (6719,83 – 5169,1) · 25000 = 38768250 руб.

Таблица 8.11 – сравнительные технико-экономические показатели производства

Вывод: исходя из проведенных расчетов, можно сделать вывод о том, что Ключищенский завод является экономически выгодным предприятием, так как прибыль претприятия составляет свыше 38 млн. руб, а срок окупаемости капитальных вложений 3,6 года. Главной статьей затрат являются затраты на сырье и основные материалы (глина, песок, опилки), следовательно, основным источником снижения себестоимости продукции отдельных процессов является улучшение использования сырья и материалов. Этого добиваются снижением потерь сырья, полуфабрикатов и конечных продуктов в процессе транспортировки, переработки и хранения, сокращением норм расхода сырья и материалов. Важным мероприятием, дающим большой эффект, является более полное использование действующих мощностей на предприятии. Степень использования производственных мощностей определяет годовой выпуск продукции, который непосредственно влияет на срок окупаемости и коэффициент эффективности.