Разработка установки для переработки отходов слюдопластового производства на Слюдяной фабрике

у_t= 0,105•0,92/(2•(0,007 - 0,001)) = 7,7 МПа;(4.1.5.3.12)

у_m= p_р•D/(2•(s₀ - c)),(4.1.5.3.13)

у_m= 0,105•0,92/(2•(0,007 - 0,001)) = 3,85 МПа.(4.1.5.3.14)

Проверяем условие прочности для сечения, ограниченном размером s₀ = 7 мм.

((у₀ + у_m)² + у_t² - (у₀ + у_m)?у_t)^0,5<ц[у]₀,(4.1.5.3.15)

((301 + 3,85)² + 7,7² - (301 + 3,85)•7,7)^0,5<ц[у]₀,(4.1.5.3.16)

301 МПа < 0,9•540 = 486 МПа,(4.1.5.3.17)

где [у]₀= 0,003•Е = 0,003•1,8•10⁵ = 486 МПа;

ц - коэффициент прочности сварных швов, равный 0,9.

Окружное напряжение в кольце фланца находим по формуле:

у_к= М₀?(1 - н?(1 + 0,9?л'_ф))•ш₂/(D•h²_ф),(4.1.5.3.18)

у_к= 0,0129•(1 - 0,99•(1 + 0,9•0,002))*(4.1.5.3.19)

*16,9/(0,92•0,024²) = 4,1 МПа.

Условие герметичности фланцевого соединения:

и = (у_к/Е)•(D/h_ф)< [и],(4.1.5.3.20)

где и - угол поворота фланца;

[и] - допускаемый угол поворота плоского фланца, равный 0,013 рад.

и = (4,1/1,8?10⁵)•(0,92/0,024)=(4.1.5.3.21)

= 0,001 < [и] = 0,013 рад.

Таким образом, условие герметичности выполняется, следовательно, расчет фланцевого соединения считаем законченным.[19]

4.1.6 Расчет укрепления отверстий

Корпус аппарата снабжен необходимым количеством штуцеров для подключения его к технологической линии. Отверстия не только уменьшают несущую площадь материала корпуса, механически ослабляя конструкцию, но и вызывают высокую концентрацию напряжений вблизи края отверстия.

Необходимо снизить повышенные напряжения в области отверстий до допускаемых значений за счет компенсации ослабления, вызванного наличием выреза.

Сначала проверим выполнение условия укрепления одиночных отверстий.

Наибольший диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления:

d₀ = 2{[(s - c)/s_p - 0,8] - c},(4.1.6.1)

где s - исполнительная толщина обечайки, равная 5 мм по (4.1.2.8);

s_p- расчетная толщина стенки, равная 0,2 мм по (4.1.2.3);

c - суммарная прибавка к расчетной толщине, равная 4 мм (4.1.2.7);

D - диаметр аппарата, равный 0,53 м по (3.5.3.29).

Таким образом,

d₀ = 2{[(5 - 4)/0,2 - 0,8]-(4.1.6.2)

-4•10^-3} = 0,185 м = 185 мм

Диаметры вырезов в корпусе под штуцеры

d₁ =0,14 м по (4.1.4.2)

d₂ =0,11 м по (4.1.4.3)

d₃= 0,05 м по (4.1.4.4) меньше d₀, следовательно их можно не укреплять.[19]

4.1.7 Расчет тепловой изоляции

В качестве материала тепловой изоляции выберем совелит - наиболее распространенный асбесто-магнезиальный материал(85% магнезии + 15% асбеста).

Сырьем для производства совелита служат доломит и асбест. Совелит применяют для тепловой изоляции, материал способен выдерживать температурную нагрузку до +500°С. Коэффициент теплопроводности совелита л_и = 0,08 Вт/м•К.

Принимаем температуру наружной поверхности стенки t_ст=50 °С, температуру окружающей среды t_в = 20°С, тогда толщина слоя изоляции:

д_и = [л_и•(t_б - t_ст)]/[б_в•(t_ст - t_в)],(4.1.7.1)

где б_в- коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции в окружающую среду;

t_б - температура стенки аппарата без изоляции, равная 300 °С.

_в = 8,4+0,06•(t_ст-t_в) = (4.1.7.2)

= 8,4+0,06•(50 -20) = 10,2 Вт/м²К.

Таким образом, формула (4.1.6.1) принимает вид:

_и = [0,08•(300 - 50)]/[10,2•(50 - 20)] = 0,06м. (4.1.7.3)

Принимаем толщину слоя тепловой изоляции равной 60 мм. При такой толщине изоляция будет весить примерно 400 кг.

4.1.8 Расчет опор аппарата

В качестве опор выбираем опорные лапы подвесных аппаратов. Находим массу аппарата.

Масса цилиндрической обечайки:

G_o = 0,785•(D_н² - D²)•Н•_ст,(4.1.8.1)

где D_н - наружный диаметр обечайки, равный сумме внутреннего диаметра и толщины стенки, 0,53 + 0,005 + 0,005 = 0,54 м;

D - диаметр аппарата, равный 0,53 м по (3.5.3.29);

Н_ц- высота цилиндрической части аппарата, равная 2 м;

_ст- плотность стали, равная 7800 кг/м³.

G_o = 0,785•(0,54² - 0,53²)•2•7800 = 131 кг.(4.1.8.2)

Масса плоского днища:

G_пд = 0,785•D²•s•_ст, (4.1.8.3)

где s- толщина днища, равная 5 мм.

G_пд = 0,785•0,53²•0,005•2700 = 3 кг.(4.1.8.4)

Масса конической крышки с диаметром D_H= 920 мм равна35,9 кг по ГОСТ 12620-78.

Масса конической обечайки с углом при вершине 20° и высотой 1,1 м равна 100 кг.

Принимаем массу вспомогательного оборудования (загрузочное и разгрузочное устройства, фланцы, штуцера, газораспределительная решетка) 30% от массы основных частей аппарата, тогда полная масса аппарата:

G_a = 1,3•(G_o+G_к+G_пд+G_кд), (4.1.8.5)

G_a = 1,3•(131 + 100 + 3 + 35,9) = 351кг.(4.1.8.6)

Тогда вес аппарата с учетом веса теплоизоляции будет равен 7367 Н.

Принимаем, что аппарат установлен на четырех опорах, тогда нагрузка приходящаяся на одну опору:

Р_оп = 7367/4 = 1842Н.(4.1.8.7)

Принимаем опоры по ГОСТ 26296-84 с допускаемой нагрузкой 0,0063 МН.



5. СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ

Установка для переработки отходов слюдопластового производства может быть полностью автоматизирована. В данной части дипломной работы подробно рассмотрена автоматизация сушилки кипящего слоя и вспомогательного оборудования.

При автоматизации сушки вкипящем слое основным показателем процесса является температура в слое, и только в случае крупных установок, когда температура по высоте слоя меняется, лучше в качестве такого показателя брать температуру сушильного агента не выходе, которая соответствует средней температуре материала в слое. Регулирующие воздействия при стабилизации температур могут осуществляться изменением расхода влажного материала или сушильного агента, а также изменением температуры последнего. Более предпочтителен первый вариант, так как изменение параметров сушильного агента можно производить только в определенном, довольно узком диапазоне (температуры - ввиду терморазложения материала, расхода - вследствие повышенного уноса частиц с сушильным агентом). Первый способ предполагает наличие между сушилкой и предыдущим технологическим процессом промежуточного бункера с определенным запасом материала. Для предотвращения сводообразованияи зависания материала в бункере предусматривают автоматические устройства, которые осуществляют встряхивание через определенные промежутки времени.

Нормальная работа сушилок КС возможна только при определенной высоте кипящего слоя, с целью поддержания заданного значения этого параметра стабилизируется гидродинамическое сопротивление слоя, т. е. перепад давлений до и после решетки, воздействием на вариатор электродвигателя питателя сухого материала. Можно регулировать перепад давлений и изменением расхода сушильного агента, однако при этом температура в кипящем слое будет сильно колебаться.

Кроме этих регуляторов предусматриваются стандартные узлы регулирования разрежения, начальной температуры сушильного агента, его расхода, соотношения расходов топлива и первичного воздуха.

При сушке, выпаривании, обжиге и других процессах в качестве теплоносителя часто используют топочные газы, получаемые в толках и результате сжигания топлива. В зависимости от требований, предъявляемых к топочному газу, в промышленности используют топки разных конструкций. Наиболее простой является топка с инжекционными горелками, её схема приведена на рисунке 5.1(а). Расход топлива в этом случае изменяется в зависимости от температуры (или какого-либо другого параметра) того процесса, в котором используют полученные топочные газы. Соотношение расходов топлива и воздуха, подсасываемого из атмосферы, поддерживается постоянным за счет изменения инжекционной способности горелки при изменении расхода топлива. Температуру топочных газов сразу после топки регулируют изменением расхода вторичного воздуха.

При использовании горелок с принудительной подачей первичного воздуха (схема приведена на рисунке 5.1(б)) возникает необходимость в регуляторе соотношения топливо-первичный воздух.

В отдельных случаях разбавляющий воздух подается одновременно в охлаждающую рубашку топки и в смесительную камеру. Расход вторичного воздуха при такой технологии изменяется в зависимости от температуры во внутренней футеровке топки или температуры в топке вблизи футеровки, а расход третичного воздуха - от температуры после смесительной камеры.

В данном случае используем горелку с принудительной подачей первичного воздуха.



Рисунок 5.1. Схемы регулирования топок:

а - с инжекторной горелкой; б - с принудительной подачей первичного воздуха; 1 - топка; 2 - смесительная камера; 3 - технологический аппарат (сушилка КС); 4 - инжекторная горелка

С учетом всего раньше сказанного на рисунке 5.2 приведена схема регулирования процесса в сушилках с кипящим слоем.

Рисунок 5.2. Схема регулирования процесса в сушилках с кипящим слоем:

1 - сушилка; 2 - кипящий слой; 3 - решетка; 4 - топка; 5 - промежуточный бункер; 6 - питатели; 7 - вариаторы; 8 - электродвигатели; 9 - циклон.



В установке по переработке отходов слюдопластовой бумаги предусмотрено помимо циклона использование рукавного фильтра. Рукавные фильтры устанавливают, как правило, для полной очистки газа от твердых веществ, являющихся ценным продуктом. Поэтому показателем эффективности процесса будем считать концентрацию твердого вещества в газе на выходе из фильтра, а целью управления - поддержание его на заданном (минимально возможном для данных условий) значении.В рукавные фильтры поступают возмущения по каналу сжатого воздуха, подаваемого в сопла для регенерации. Регулируют перепад давления ?Рв камерах загрязненного и очищенного газа, который наиболее полно отражает ход процесса:

?Р= ?Р_t + G•µ•W/(k•с•g),

где ?Р_t- перепад давления, обусловленный фильтрующей тканью и неудаленными частицами пыли;

G- масса пыли, осевшей ив единице площади фильтра за определенный промежуток времени;

µ-вязкость газ;

W- скорость газа;

k-проницаемость слоя пыли на ткани;

с- плотность пыли.

Из уравнения следует, что регулировать перепад ?Р можно лишь изменением массы пыли G, так как остальные параметры обусловлены ходом предыдущего технологического процесса. Регулирование осуществляется следующим образом. При достижении максимального перепада позиционный регулятор выдает сигнал па электромагнитные клапаны, установленные на магистрали сжатого воздуха. Клапаны открываются, импульсы сжатого воздуха через сопла поступают в рукава и деформируют ткань, сбивая при этом пыль. Регенерации ткани происходит до достижения минимального перепада давления.

Качественная регенерация фильтрующей ткани рукавов будет осуществляться только при определенном значении давления сжатого воздуха, подаваемого на продувку. Для стабилизации этого давления устанавливают регулятор.

Контролю и сигнализации подлежат следующие параметры: температура загрязненного газа (фильтровальная ткань рассчитана только на определенные температуры), давление сжатого воздуха, перепад давления. При критических значениях давления сжатого воздуха и перепада давления (превышение критического значения перепада приводит к разрыву ткани) срабатывает устройство защиты, отключающее рабочий фильтр и включающее резервный. Контролю подлежит расход газового потока. На рисунке 5.3 представлена типовая схема автоматизации процесса фильтрования газовых систем.

Рисунок 5.3. Схема автоматизации рукавного фильтра:

1 - корпус фильтра; 2 - рукава; 3 - сопла импульсной продувка; 4 - шнек

Высушенный материал перемещается к фасовочно-упаковочному аппарату при помощи ленточного транспортера. Показателем эффективности этого процесса является расход транспортируемого материала, а целью управления будем считать поддержание заданного значения расхода. В связи с тем, что все возмущения на входе в объект (изменение гранулометрического состава материала, его влажности и насыпной массы, проскальзывание ленты транспортера и т.д.) устранить невозможно, расход материала следует принять в качестве величины и регулировать его корректировкой работы дозировочных устройств. Контролю подлежит расход перемещаемого материала и количество потребляемой приводом электроэнергии. При резком возрастании тока электродвигателя транспортера, например в случае залипания ленты, должны сработать устройства сигнализации и защиты. Последние отключают электродвигатель. В связи с возможностью засорения отдельных участков транспортной системы посторонними включениями (комками, налипшим материалом) и опасности выхода из строя отдельных элементов транспортера контролируется и сигнализируется также наличие потока материала с помощью специального датчика. На рисунке 5.4 приведена типовая схема автоматизации процесса перемещения сыпучих материалов.

Рисунок 5.4. Типовая схема автоматизации процесса перемещения сыпучих материалов:

1- бункер, 2 - дозатор; 3 - вариатор; 4- ленточный транспортер

В таблице 5.1 представлена спецификация на технические средства автоматизации.[20]

Таблица 5.1

Спецификация на технические средства автоматизации

Обозн.	Наименование и техническая характеристика оборудования	Тип, марка оборудования	Завод-изготовитель	Ед-ца изм.	Кол.
Индикация, регистрация и регулирование температуры с помощью пневматического регулятора (TIRС, пневматика)
TE	Термоэлектрический термометр тип ТХА, гр. ХА, пределы измерения от -50 С до 900 С, материал корпуса Ст0Х20Н14С2	ТХА-0515	ОАО «АПЗ», Россия, г.Арзамас	шт.	1
TT (E/E)	Преобразователь термоЭДС в стандартный токовый сигнал 0…5 мА, гр. ХА	Ш-72	АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва	шт.	1
TT (E/P)	электропневмопреобразователь, входной сигнал 0…5 мА, выходной - стандартный пневматический 0,02…0,1 МПа	ЭПП-63	АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва	шт.	1
TIRK	пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления	ПВ 10.1Э	ОАО «Челябинский завод Техприбор»	шт.	1
TC	Пневматический ПИ-регулятор	ПР 3.31	АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва	шт.	1
Индикация, регистрация и регулирование давления (PIRC, пневматика)
РT	Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа	МС-П-2	ОАО «АПЗ», Россия, г.Арзамас	шт.	1
РIRK	пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления	ПВ 10.1Э	ОАО «Техприбор», г.Рязань	шт.	1
РC	Пневматический ПИ-регулятор	ПР 3.31	Концерн «Метран», г. Челябинск	шт.	1
	Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 С, давление Ру = 1,6 МПа, условный диаметр Dу = 100 мм,	25нч32нж	АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва	шт.	1
Индикация и регистрация давления (PIR, эл.)
РТ	Первичный преобразователь давления со стандартным токовым выходом 0…5 мА	МС-Э	Концерн «Метран», г. Челябинск	шт.	1
РIR	Миллиамперметр показывающий регистрирующий на 2 параметра	А-542	ОАО «Челябинский завод Техприбор»	шт.	1
Индикация, регистрация, регулирование и сигнализация давления (PIRCA, пневматика).
РT	Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа	МС-П-2	Концерн «Метран», г. Челябинск	т.	1
РIRK	пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления	ПВ 10.1Э	ОАО «Техприбор», г.Рязань	шт.	1
РC	Пневматический ПИ-регулятор	ПР 3.31	Концерн «Метран», г. Челябинск	шт.	1
	Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 С, давление Ру = 1,6 МПа, условный диаметр Dу = 100 мм,	25нч32нж	ОАО «Техприбор», г.Рязань	шт.	1
РА	Электроконтактный манометр с сигнальной лампой	ЭКМ-1	Концерн «Метран», г. Челябинск	шт.	1
	Лампа сигнальная	Л-1		шт.	1
Контроль и сигнализация температуры (TIRA)
TE	Преобразователь термоэлектрический хромель-копелевый. HCX-XK(L). Диапазон измерения -40…600°С. Монтажная длина 400 мм.	ТХК-0192	ОАО «Челябинский завод Техприбор»	шт.	1
TIRA	Прибор аналоговый, регистрирующий с дисковой диаграммой и устройством сигнализации. Шкала 0-300 °С.	ДИСК-250	ОАО «Челябинский завод Техприбор»	шт.	1
Контроль расхода сырья (FIR)
FE	Диафрагма камерная Dy=150 мм, Py=4 МПа, Dраст=82,60 мм.	ДСК-4-150	ОАО «Техприбор», г.Рязань	шт.	1
FT	Преобразователь измерительный разности давлений, предельный номинальный перепад давления 40 КПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа.	ДПП-2-11	ОАО «Техприбор», г.Рязань	шт.	1
FIR	Прибор контроля пневматический регистрирующий. Шкала 0-100% неравномерная	ПКР.1	ОАО «Саранский приборостроительный завод»	шт.	1



6. БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ

Производство молотый слюды флогопит из отходов является сопутствующим при производстве слюдопластовой бумаги. Разрабатываемая установка располагается в том же цеху что и основное производство. Поэтому в рабочем помещении уже обеспечены необходимые метеорологические параметры воздуха, организованы соответствующие системы вентиляции и отопления. Безопасность труда обеспечивается правильно организованным естественным и искусственным освещением. Предусмотрены санитарно-бытовые помещения и устройства.

Барабанная мельница мокрого помола, центрифуга, насосы, вентиляторы, газоочистное, пылеулавливающее оборудование, а также транспортные средства относятся к универсальному оборудованию общего назначения или заводскому. Оно применяется без каких-либо изменений в различных химических производствах. Универсальное оборудование эксплуатируется в соответствии с технической документацией завода-изготовителя и паспортом промышленной безопасности объекта.

В настоящей работе был спроектирован колонный аппарат - сушилка кипящего слоя. Сушилки с кипящим слоем являются одним из прогрессивных типов аппаратов для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительно увеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом, интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить продолжительность сушки. Сушилка кипящего слоя является наиболее опасным аппаратом установки для переработки отходов. Поэтому она выбрана в качестве основного объекта анализа с точки зрения безопасности.

6.1 Производственная безопасность

На этапе проектирования были приняты некоторые решения для обеспечения безопасности дальнейшей эксплуатации сушильной установки. В том числе:

1. Произведен расчет тепловой изоляции (пункт 4.1.7), обеспечивающий соблюдение требуемых теплозащитных характеристик. В качестве материала изоляции выбран совелит - наиболее распространенный асбесто-магнезиальный материал (85% магнезии + 15% асбеста). Толщина его слоя для снижения температуры корпуса сушилки с 300 °С до 50 °С составляет 60 мм. Паропровод, сушильные тракты и циклон, который находится в месте прохода обслуживающего персонала, также имеют тепловую изоляцию;

2. Среда внутри сушильного аппарата имеет повышенную температуру, сушилка снабжена необходимым числом штуцеров и фланцевых соединений. Во избежание прорыва горячего газа необходимо обеспечение герметичности. В пункте 4.1.4.3 произведена проверка условий прочности и герметичности соединения конической части корпуса с крышкой аппарата.

3. Сушилка кипящего слоя является аппаратом колонного типа, у которого высота в несколько раз больше диаметра, поэтому он должен быть надежно закреплен во время эксплуатации. В пункте 4.1.6 был произведен расчет массы аппарата и принято решение о креплении его при помощи опорных лап подвесных аппаратов к сварной конструкции, которая в свою очередь крепится к полу при помощи фундаментных болтов.

4. Для снижения количества выбросов в атмосферу и запыленности рабочего помещения сушилка снабжена необходимыми газоочистными аппаратами - циклоном и рукавным фильтром;

5. Во избежание образования пробки и прорыва горячих газов сушильные тракты не имеют участков, мешков и тупиков, где может отлагаться пыль. Угол наклона газоходов к горизонту должен составлять не менее 45°. Скорость теплоносителя на входе в сушилку больше 20 м/с, поэтому принято решение о применении горизонтального газохода;

6. Так как сушильная установка является вновьпроектируемым аппаратом, вместимость бункера сырой слюды должна бытьнеменеечасовой производительности сушилки, поэтому бункер спроектирован из расчета на 185 кг материала, подлежащего сушке;

7. Питатель для загрузки влажной слюды имеет устройство для плавного регулирования его производительности, чтобы избежать чрезмерной или недостаточной подачи материала в сушилку, что может привести к спеканию слюды и аварийной ситуации;

8. Температура газов перед дымососом не должна превышать 120 °С, данное условие обеспечивается необходим объемом подсасываемого воздуха;

9. В период пуска и остановки сушилки должен дистанционно подаваться защитный пар над и под газораспределительной решеткой, для чего над решеткой предусмотрен дополнительный штуцер.

Правила безопасности при эксплуатации сушилки с кипящим слоем включают в себя следующие требования:

1. Работники, обслуживающие газовую сушильную установку, должны следить за:

· исправностью механизмов, оборудования и предохранительных клапанов;

· давлением пара в подводящем трубопроводе;

· герметизацией всех трактов сушилки, не допуская увеличения присосов воздуха выше нормированной величины;

· устанавливать строгий контроль за местами возможных отложений частиц слюды;

2. Запрещаются пуск и работа сушильной установки при:

· отсутствии или неисправности КИП, сигнализации и блокировок;

· неисправности оборудования, укрытий и систем промышленной вентиляции;

· отсутствии защитного пара или инертного газа;

· наличии очага горения в сушильном тракте;

· забивке отводов и неисправности предохранительных клапанов;

· забивке отверстий газораспределительной решетки;

· повышении температуры газов перед дымососом более предела;

· достижении нижней величины температуры газов на входе в сушилку;

3. Перед пуском сушильной установки обслуживающий персонал обязан проверить наличие и исправность:

· КИП, сигнализации;

· устройств подачи защитного пара (инертного газа) в сушильный тракт;

· оборудования предохранительных клапанов;

· ограждений и защитных устройств.

· температуру в контролируемых точках сушильного тракта;

На основании настоящих требований составляется рабочая инструкция по безопасной эксплуатации сушильной установки, которая проходит экспертизу промышленной безопасности в специализированных организациях и утверждается техническим руководителем. По результатам режимных испытаний инструкция корректируется, и в соответствии с этим срок ее действия продлевается на два года.

6.2 Экологическая безопасность

В сушильной установке с кипящим слоем подогрев сушильного агента осуществляется за счет сжигания газообразного топлива с высоким избытком воздуха в топке. При этом требуемая температура сушильного агента обеспечивается за счет дополнительного смешения продуктов сгорания и воздуха перед сушильной камерой. В качестве топлива используется природный газ.

Продукты горения природного газа отрицательно влияют на экологию.

Источники диоксида углерода могут быть с достаточной уверенностью выражены количественно. Одним из наиболее значительных источников роста концентрации СО₂ в атмосфере является сгорание ископаемого топлива. Природный газ производит меньше СО₂ на единицу энергии, чем другие виды ископаемых топлив. Поэтому подогрев сушильного агента производится за счет сгорания именно газа, а не, к примеру, мазута.

Кроме того использование природного газа вместо других видов ископаемых топлив является экономически привлекательным и может внести важный вклад в выполнение обязательств, принятых отдельными странами в соответствии с РКИК. Это топливо, которое оказывает минимальное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими видами ископаемых топлив. Переход с ископаемых углей на природный газ при сохранении того же соотношения эффективности преобразования энергии топлива в электроэнергию сократил бы выбросы на 40%. Природный газ генерирует меньше СО₂ при том же количестве вырабатываемой энергии, чем уголь или нефть, поскольку он содержит больше водорода по отношению к углероду, чем другие виды топлива.

Выбросы в атмосферу при сжигании ископаемого топлива зависят не только от вида топлива, но от того, насколько эффективно оно используется. Газообразное топливо обычно сжигается легче и эффективнее, чем уголь или нефть. Утилизация сбросной теплоты от отходящих газов в случае природного газа осуществляется также проще, так как топочный газ не загрязнен твердыми частицами или агрессивными соединениями серы. Благодаря химическому составу, простоте и эффективности использования природный газ может внести существенный вклад в снижение выбросов диоксида углерода путем замены им ископаемых видов топлив.

В целом установка для переработки отходов производства слюдопластовой бумаги положительно влияет на состояние экологии. Отходам слюды присвоен 4 класс опасности, степень вредного воздействия на окружающую природную среду - низкая. Критерием отнесения к данному классу является нарушение экологической системы с периодом самовосстановления не менее 3-х лет. Слюда флогопит мелкодисперсная имеет 3 класс опасности, для которого период восстановления - не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника. Существующие сейчас на «Слюдяной фабрике» способы утилизации отходов слюдяного производства имеют огромное количество недостатков. Для складирования требуются все большие и большие территории, отходы проникают в почву, нарушая обменные процессы в природной среде. Дальнейшее захоронение отходов опять же требует новых территорий. Подземные свалки не заметны на первый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна, ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота. Таким образом, единственным, относительно экологически чистым, способом борьбы с промышленными отходами, на сегодняшний день, является переработка отходов. Вовлечение отходов в переработку позволяет решить проблему их утилизации и снизить себестоимость основной продукции - слюдопластовой бумаги.

6.3 Возможные неполадки и аварийные ситуации, способы их устранения

Как уже говорилось раньше, спроектированная установка находится в одном цеху с установкой для производства слюдопластовой бумаги. Технологические процессы осуществляются в соответствии с режимными картами и рабочими инструкциями по безопасной эксплуатации, разработанными на основании требований по безопасной эксплуатации. Режимные карты и рабочие инструкции утверждены техническим руководителем организации, прошли экспертизу промышленной безопасности в специализированных организациях. Поэтому уже определены и утверждены определенные меры безопасности в случае аварийных ситуаций.

В случае аварийной ситуации на этапе сушки предусмотрена автоматическая остановка работы сушильной установки. Вынужденная (автоматическая) остановка должна производиться в случаях:

· остановки механизмов топочного устройства;

· нарушения параметров топочного режима - обрыва факела, снижения давления топлива и воздуха перед горелкой (форсункой);

· остановки механизмов дымососа, загрузочного устройства сушилки, циклона, рукавного фильтра, конвейера для высушенной слюды;

· забивки циклона, рукавного фильтра;

· прорыва наружу сушильного агента и резкое падение температуры внутри аппарата.

Вынужденная остановка с участием оператора должна производиться в случае неисправности предохранительных клапанов.

При аварийных ситуациях срабатывают блокировки на автоматическую остановку, после чего одновременно открывается клапан растопочной трубы, закрывается направляющий аппарат дымососа с последующим отключением электродвигателя дымососа, подается защитный пар под и над газораспределительной решеткой, останавливается узел загрузки.

Оператор должен уменьшить теплопроизводительность топки посредством ограничений подачи первичного, вторичного воздуха и топлива и наблюдать за выходом слюды из сушилки, циклона, аппарата сухого пылеулавливания, затем остановить разгрузочные устройства, конвейер высушенной слюды, пылеулавливающую систему.

В зависимости от продолжительности остановки необходимо перевести топку в горячий резерв (ограниченная теплопроизводительность топки) иливхолодныйрезерв,прикоторомотключаютсявентиляторыипрекращается подача топлива, на подшипники дымососов и охлаждающие панели топки прекращается подача воды.

После чего обязательно проведение мероприятий по осмотру сушильного тракта, устранению причин, которые привели к вынужденной остановке, восстановлению диафрагм предохранительных клапанов.



7. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Молотая слюда флогопит производится из слюдопластовых отходов. Ее производство является сопутствующим при основном производстве слюдопластовой бумаги. Образующиеся отходы подлежат измельчению, центрифугированию и сушке. Проектируемая установка для переработки отходов находится в одном цеху с основным производством. Главной задачей при разработке установки по переработке отходов слюдопластового производства является не столько экономическая выгода, сколько экологический эффект, получаемый от вторичного использования сырья, имеющего 3-4 класс опасности.

1) Расчет инвестиций в оборудование

Величина необходимых инвестиций в оборудование Ik определяется исходя из расчетно-балансовой стоимости (К), включающей цену оборудования и затраты на его доставку и монтаж. Расчетно-балансовая стоимость i-й единицы оборудования:

К_i = P_i•k (руб.),(7.1)

где Р_i - цена аппарата или отдельного модуля i-го типа;

k - коэффициент перехода к расчетно-балансовой стоимости,

для техники, не требующей специального монтажа и настройки, k = 1,07,

для техники, требующей дополнительного монтажа и настройки, k = 1,12.

Для барабанной мельницы, центрифуги, сушилки и фасовочно-упаковочного аппарата k = 1,12; для остального оборудования k = 1,07.

Таким образом,

K_{бар.мельн.} = 600 000•1,12 = 672 000 руб.;(7.2)

K_цен. = 800 000•1,12 = 896 000 руб.;(7.3)

K_суш. = 250 000•1,12 = 280 000 руб.;(7.4)

K_упак. = 500 000•1,12 = 560 000руб.; (7.5)

K_шн.тр.= 80 000•1,07 = 85 600руб.; (7.6)

K_нас. = 25 000•1,07 = 26 750руб.; (7.7)

K_гидр. = 15 000•1,07 = 16 050 руб.; (7.8)

K_цикл. = 20 000•1,07 = 21 400 руб.; (7.9)

K_рук.ф.= 200 000•1,07 = 214 000 руб.;(7.10)

K_{лент.тр.}= 100 000•1,07 = 107 000 руб.;(7.11)

K_{шл.затв.} = 100 000•1,07 = 107 000 руб.(7.12)

Инвестиции в оборудование:

Ik=N•K_i (руб.),(7.13)

где N- потребное количество техники.

В производстве используется 2 шнековых транспортера и 2 насоса. Так как установка состоит из нескольких различных типов оборудования, то инвестиции рассчитываем по формуле:

Ik= (руб.),(7.14)

где М - количество типов машин (оборудования);

N_i- необходимое количество машин (оборудования) данного (i-го) типа.

Ik=672 000 + 896 000 + 560 000 +280 000+(7.15)

+ 85 600•2 + 26 750•2 + 16 050 + 21 400+

+214 000 +107 000 +107 000 = 3 098 150 руб.

С учетом дополнительных расходов на трубопроводы, промежуточные баки, бункеры и др. принимаем величину инвестиций раной 3 200 000 руб.

2) Расчет эксплуатационных затрат

Определяем величину затрат на электроэнергию:

З_эн = ,(7.16)

где М - количество типов техники (аппаратов);

N_i- количество техники (аппаратов) i-го типа;

P_i- совокупная мощность электродвигателей аппарата i-го типа;

F_pi- реальный фонд рабочего времени в год на один аппарат i-го типа;

Ц_эн - текущая цена за 1Квт•ч, равная 2 руб.

Наибольшее количество энергии потребляют барабанная мельница, вентилятор высокого давления и фасавочно-упаковочный аппарат. Эти аппараты работают непрерывно 7 часов в сутки. Шнековые транспортеры, насосы, центрифуга работают дискретно (меньше 7 часов), но они потребляют небольшое количество энергии, поэтому для простоты расчетов будем считать их работу непрерывной.

З_эн= (26•7 + 2•(1,1•7) + 2•(2,2•7) + 1,8•7 +(7.17)

+1,1•7 + 22•7 + 15•7 + 4•7)•2•250 = 267 750 руб./год.

Сушка слюды производится топочными газами, образующимися при сгорании природного газа. Затраты на топливо:

З_т = ,(7.18)



где М - количество типов техники (аппаратов), равное 1;

N_i- количество техники (аппаратов) i-го типа, равное 1;

Т_i- нормативное (расчетное) потребление топлива за ед. времени (за час) аппаратом i-го типа, сушилкой кипящего слоя, равное 8,64 м³;

F_pi- реальный фонд рабочего времени в год на один аппарат i-го типа, равный 1750 ч.;

Ц_i- цена за ед. топлива для аппарата i-го типа, равная 3 руб 30 коп за 1 м³ газа.

З_т = 1•1•8,64•1750•3,3 = 49 896 руб./год. (7.19)

Стоимость смазочных и обтирочных материалов для аппаратов, входящих в состав установки для переработки отходов слюдопластового производства незначительна. Тогда годовые затраты на топливо и электроэнергию:

С₂ = З_эн + З_т = 267 750 + 49 896 = (7.20)

= 317 646 руб./год.

Принимаем С₂ = 320 000 руб./год с учетом дополнительных расходов.

С₁ - затраты на сырье, используемое в процессе производства в год, считаем, что С₁ = 0 руб./год, так отходы - бесплатное сырье, ранее вывозимое на свалку.

Издержки на основную заработную плату производственным рабочим (С₃):

Годовой фонд оплаты труда = (руб./год), (7.21)

где N- количество специальностей;

T_i- годовой фонд рабочего времени для одного рабочего i-й специальности (ч);

M_i- количество рабочих i-й специальности;

P_i- тарифная ставка рабочего i-й специальности (руб./ч).

Установку обслуживает один человек, он работает 5 дней в неделю по 8 часов. Его заработную плату принимаем равной 20 000 руб./мес., тогда годовой фонд оплаты труда (С₃) составляет 240 000 руб.

Издержки на дополнительную заработную плату в год:

С₄ = 7,5% от С₃;(7.22)

С₄ = 0,075•240 000 = 18 000 руб./год. (7.23)

Отчисления на социальные нужды (С₅):

Отчисления во внебюджетные фонды составляют 26% от фонда оплаты труда (ФОТ).

С₅ = 26% от (С₃ + С₄);(7.24)

С₅ = 0,26•(240 000 + 18 000) = 67 080 руб./год. (7.25)

Отчисления на амортизацию:

С₆ =(руб.), (7.26)

где N- количество типов оборудования;

Ik_i- инвестиции в i-й тип оборудования (руб.);

Н_аi- норма амортизации i-го типа оборудования (%);

Н_аi= 100% / Т_i,

Т_i- нормативный срок службы оборудования i-го вида (лет).

Средний срок службы используемой аппаратуры составляет 10 лет, тогда



С₆ = (1/10)•3 200 000 = 320 000 руб./год. (7.27)

Отчисления в ремонтный фонд:

С₇ = 3% от инвестиций;

С₇ = 0,03•3 200 000 = 96 000 руб./год.(7.28)

Таким образом, суммарные расходы:

С = С₁ + С₂ + … + С₇ = 320 000 + 0 +(7.29)

+ 240 000 + 18 000 + 67 080 + 320 000 + 96 000 =

= 1 061 080 руб./год.

С учетом прочих возможных расходов С₈ принимаем общую сумму расходов равной 1 100 000 руб./год.

3) Определение стоимости товарной продукции

Отпускная цена

Р_отп = С_уд + Н_пр (руб. за ед. товара), (7.30)

где Р_отп - отпускная цена;

С_уд - удельная себестоимость;

Н_пр - норма прибыли (% от С_уд), задается исходя из анализа текущих рыночных цен на аналогичную продукцию.

Цена реализации:

Р_реал = Р_отп с учетом НДС;(7.31)

Р_реал = (Р_отп•100%) / (100% - НДС) (руб. за ед. товара).

Анализируя текущие рыночные цены на молотую слюду, принимаем отпускную цену на продукцию равной 15 000 руб. за тонну. Тогда цена реализации равна:

Р_реал = (15 000•100%) / (100% - 18%) = 18 300 руб./т. (7.32)

4) Определение валовой выручки

ВВ = Р_реал•V (руб./год),(7.33)

где V - объем товарной продукции, равный 250 т молотой слюды в год.

ВВ = 18 300•250 = 4 575 000 руб./год.(7.34)

5) Расчет налоговых отчислений

Налог на добавленную стоимость:

НДС = 18% от ВВ (руб.);(7.35)

НДС = 0,18• 4 575 000 = 823 500 руб.(7.36)

Налог на пользователей автомобильных дорог:

НПАД = 1% от (ВВ - НДС) (руб.);(7.37)

НПАД = 0,01•(4 575 000 - 823 500) =(7.38)

= 37 515 руб.

Налог на имущество:

НИ = 2% от Ik (руб.);(7.39)

НИ = 0,02•3 200 000 = 64 000 руб.(7.40)

6) Расчет чистой прибыли

Расчет прибыли:

П = ВВ - С - НДС - НПАД - НИ(руб.), (7.41)

где С - полная себестоимость производства продукции.

П = 4 575 000- 1 100 000 - 823 500 -(7.42)

- 37 515 - 64 000 = 2 549 985 руб./год.

Налог на прибыль:

НП = 24% от прибыли (руб.);(7.43)

НП = 0,24•2 549 985 = 611 997 руб.(7.44)

Чистая прибыль:

ЧП = П - НП (руб.);(7.45)

ЧП = 2 549 985 - 611 997 = 1 937 988 руб./год.(7.46)

7) Расчет срока окупаемости

Т_ок = Ik/ ЧП (лет), (7.47)

где Ik - инвестиции в проект, так как проект представляет собой организацию нового производства «с нуля», то Ik = Ik + C = 3 200 000 + 1 100 000 = (7.48)= 4 300 000 руб.

Т_ок = 4 300 000 / 1 937 988 2 года. (7.49)

Из произведенных расчетов видно, что проектируемая установка не только позволяет перерабатывать отходы с целью уменьшения отрицательного влияния на окружающую среду, но и дает прибыль равную 2 млн. рублей в год и окупается за 2 года, что говорит о несомненной целесообразности внедрения данного проекта.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сиденко, П.М. Измельчение в химической промышленности / П. М. Сиденко. - М.: Химия, 1977. - 368 с.

2. Крюков, Д.К. Футеровки шаровых мельниц / Д.К. Крюков. - М.: Машиностроение, 1965. - 184 с.

3. Борщев, В.Я. Оборудование для переработки сыпучих материалов/ В.Я. Борщев, Ю.И. Гусев, М.А. Промтов, А.С. Тимонин. - М.: Машиностроение - 1, 2006. -208 с.

4. Борщев, В. Я. Оборудование для измельчения материалов: дробилки и мельницы /В. Я. Борщев. -Тамбов: ТГТУ, 2004. - 75с.

5. Лебедев, П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок / П. Д. Лебедев. - Л.: Государственное энергетическое издательство, 1963. - 320 с.

6. Мухленов, П.И. Расчеты аппаратов кипящего слоя / П. И. Мухленов, Б. С. Сажин, В.Ф. Фролов. - Ленинград: Химия, 1986. - 352 с.

7. Рашковская, Н.Б. Сушка в химической промышленности / Н. Б. Рашковская. - Л.: Химия, 1977. - 80 с.

8. Романков, П.Г. Сушка во взвешенном слое: теория, конструкции, расчет / П. Г. Романков, Н. Б. Рашковская. - Л.: Химия, 1968. - 360 с.

9. Лукьяненко В. М. Промышленные центрифуги / В. М. Лукьяненко, А. В. Таранец. - М.: Химия, 1974. - 378 с.

10. Соколов В. И. Современные промышленные центрифуги / В. И. Соколов. -М.: Машиностроение, 1967. - 525 с.

11. Ветошкин А. Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы / А. Г. Ветошкин. - Пенза: ИПГУ, 2004. - 188 с.

12. Чернобыльский И. И. Машины и аппараты химических производств / И. И. Чернобыльский. - М.: Машиностроение, 1975. - 465 с.

13. Соколов В. Н. Машины и аппараты химических производств: примеры и задачи / В. Н. Соколов. - Л.: Машиностроение, 1982. - 384 с.

14. Сажин Ю. Г. Расчеты рудоподготовки обогатительных фабрик / Ю. Г. Сажин. - Алматы: КазНТУ, 2000. - 179 с.

15. Тимонин А.С. Основы расчета и конструирования химико-технологического и природоохранного оборудования: Справочник: В 3 т. Т.2. / А. С. Тимонин - Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2002. - 1025 с.

16. Иоффе И. Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии / И. Л. Иоффе. - Л.: Химия, 1991. - 352 с.

17. Кольман - Иванов Э. Э. Расчет и конструирование машин химических производств / Э. Э. Кольман - Иванов, Ю. Н. Гусев, И. Н. Карасев, Ю. И. Макаров, М. П. Макевнин, Н. И. Рассказов. - М.: Машиностроение, 1985. - 408 с.

18. Лащинский А. А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры / А. А. Лащинский, А. Р. Толчинский. - Л.: Машиностроение, 1970. - 752 с.

19. Михалев М. Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств / М. Ф. Михалев. - Л.: Машиностроение, 1984. - 301 с.

20. Голубятников В. А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности / В.А. Голубятников, Шувалов В. В. - М. Химия, 1985. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru