Топливо сжигается в зоне обжига, расположенной в средней части печи, с помощью специальных горелочных устройств. В этой части печи поддерживаются максимальные температуры, необходимые для обжига. Продукты горения, проходя вдоль туннеля, попадают в зону подогрева, а затем выбрасываются в атмосферу через дымоходы. Таким образом, в туннеле происходит непрерывное движение воздуха (зона охлаждения) и дымовых газов (зоны обжига, подогрева) навстречу перемещающемуся составу вагонеток с изделиями (противоточное движение).

Зона охлаждения служит для охлаждения обожженных изделий до 60--80° перед выдачей вагонеток из печи и для утилизации тепла, отбираемого от разогретых изделий. В этой зоне охлаждается также и футеровка вагонеток, нагретая до высоких температур. Изделия и футеровка вагонеток охлаждаются холодным воздухом, подаваемым вентилятором в торцовую часть печи сверху и сбоку через несколько каналов, расположенных по длине зоны охлаждения ближе к выходному концу печи.

Воздуха для охлаждения изделий и пода вагонеток требуется в несколько раз больше, чем для горения топлива. Избыточный горячий воздух отбирается из зоны охлаждения печи и используется для сушки изделий в отдельно стоящих сушилах. Его также можно использовать для рециркуляции в зоне подогрева. Обычно эта часть воздуха считается отбираемой из печи на сторону.

Размеры отдельных зон по длине печи зависят от конструктивных особенностей печи, от вида обжигаемых изделий и устанавливаются в зависимости от заданного режима обжига и охлаждения изделий.

При расчетах и конструировании печей не всегда можно точно установить границы между зонами, поэтому в большинстве случаев допускается некоторое увеличение зоны обжига, занятой горелочными устройствами. При работе печи размеры отдельных зон устанавливаются в соответствии с графиком температур по длине печи. При этом часть горелок зоны обжига могут быть не использованы в работе.

Обычно относительно большая по длине печи зона обжига требуется при обжиге динасовых изделий и высокоогнеупорных изделий. Поэтому данные печи имеют большое количество горелок.

Размеры туннельных печей.

Длина печи определяется многими факторами, главные из которых -- форма и размеры обжигаемых изделий, режим обжига и охлаждения и производительность печи.

Малые туннельные печи имеют длину 5--6 м и меньше, но поперечное сечение рабочего канала этих печей составляет 0,01--0,02 м². Эти печи имеют небольшую производительность и используются для обжига специальных изделий небольших размеров, например автосвечей. В настоящее время в огнеупорной промышленности работают печи длиной до 180 м.

Печи большой тепловой мощности для лучшего использования тепла и улучшения процесса обжига и охлаждения изделий, как правило, должны иметь большую длину. Печи шириной 3,0 м для обжига шамотных изделий можно строить длиной 80-- 120 м. При очень большой длине печи увеличиваются тепловые потери в окружающую среду и подсосы воздуха через неплотности, ухудшающие теплообменные процессы.

Ширина туннельных печей выбирается в зависимости от производительности, равномерности обжига и конструкции вагонеток. Практикой установлено, что в печах шириной 3,0--3,2 м можно достичь вполне равномерного обжига изделий. Для более широких печей утяжеляется конструкция вагонеток и возможны их перекосы при проталкивании в длинных печах.

Высота печи выбирается в зависимости от вида обжигаемых изделий.

При малой высоте и большой ширине свод печи делают плоским (подвесным), позволяющим лучше использовать площадь пода вагонетки и иметь больший вес садки на вагонетку. При этом садка получается одинаковой высоты по всей вагонетке. Печи для обжига огнеупорных изделий, имеющие высокое рабочее пространство, строят с арочным сводом, более простым по конструкции.

Таким образом, по конструкции рабочего пространства (высоте печи и конструкции свода) туннельные печи разделяются на печи с арочным сводом и печи с подвесным сводом.

Футеровка печей.

Толщину стен и свода печей и виды огнеупорных и строительных материалов выбирают с учетом большого срока службы печи без ремонта (2,5-3 года) и небольших тепловых потерь в окружающую среду, которые будут в допустимых пределах, если температура наружной поверхности стен в зоне высоких температур не будет превышать 70--80°С.

Печи сооружают на фундаменте, который выполняют каменным (бутовым), бутобетонным, бетонным и железобетонным. Глубина залегания фундамента зависит от свойств грунта и веса печи. На грунт из слабой песчаной глины нагрузка допускается не более 1 кг/см², из плотной глины - 4,5-5,5 кг/см² и из сплошной горной породы - до 15 кг/см². Для нормальной работы печи необходимо, чтобы наивысший уровень грунтовых вод проходил не ближе чем в 0,25 м от фундамента печи. При высоком уровне грунтовых вод устраивают дренажные каналы.

Для большей прочности снаружи стен и свода печи устанавливают металлический или железобетонный каркас, состоящий из вертикальных балок (стоек). Внизу стойки заделывают в бетонный фундамент, а сверху попарно стягивают связями. Конструкция крепления свода определяется конструкцией самого свода.

Наиболее распространен в промышленных печах арочный свод. Нормальный арочный свод выполняется с центральным углом б= 60°.

В стенах при постройке печи оставляют температурные швы, необходимые для расширения кирпича. Так как кладка ведется вперевязку, то каждый шов в вертикальной и горизонтальной проекции имеет форму ломаной зигзагообразной линии.

Температурные швы в своде оставляют по длине печи через 3-7,5 м и таким образом свод выкладывают отдельными секциями.

Садка изделий на вагонетки.

Состав вагонеток с обжигаемыми изделиями передвигается по туннелю периодически, через определенные промежутки времени, с помощью механического (винтовой или тросовый) или гидравлического толкателя. Скорость перемещения вагонеток в печи в период проталкивания составляет 1,0--1,5 м/мин. Количество вагонеток, загружаемых в печь в течение часа или суток, зависит от общей продолжительности обжига и длины туннеля.

Каждая вагонетка при проталкивании перемещается в печи на расстояние, равное длине одной вагонетки.

Для уплотнения входной и выходной части туннеля, в которую при загрузке очередной вагонетки в печь может засасываться холодный воздух, строят форкамеры с плотно закрывающимися дверями. При этом толкатель подает в печь вагонетку из форкамеры. Форкамера отделена от печи подъемной металлической шторкой (шибером). Противоположный конец печи на выдаче вагонеток также оборудуется подъемной дверью. Подъемные механизмы дверей синхронно связаны с работой толкателя.

Обжигаемые изделия укладывают на под вагонетки таким образом, чтобы садка строго соответствовала по высоте и ширине установленным размерам. Габариты садки контролируют металлическим шаблоном, установленным перед форкамерой и соответствующим сечению туннеля, через который проходит вагонетка.

Высота садки изделий зависит от вида обжигаемого материала и обычно не превышает 2 м. Изделия, подвергаемые высокотемпературному обжигу, для предупреждения деформации укладывают на вагонетки высотой не более 1,0--1,1 м.

Количество изделий, вмещающихся на вагонетку, и тоннаж садки определяются размерами вагонеток и типом садки. Изделия для равномерной обтекаемости газами укладывают более плотно в верхней части садки и менее плотно (оставляют каналы) в нижней. Для улучшения горения топлива в садке делают разрывы до 0,3--0,9 м против горелочных устройств. Эти разрывы особенно необходимы в широких печах для прогрева средины садки. Для различных огнеупоров и разной формы изделий применяются в промышленности различные способы садки.

С боковых сторон вагонетки имеются металлические листы - ножи, теплоизолированные огнеупорным бетоном, которые входят в желоба, наполненные песком или молотым шамотом. Это устройство, идущее по всей длине туннеля, называется песочным затвором, которое служит для герметизации рабочего пространства печи от контрольного коридора. Для пополнения песка в желоб песочного затвора во время работы в стенах устраивают специальные наклонные каналы-песочницы с воронкой, закрываемые крышкой. Для того, чтобы песок, выгребаемый ножом вагонетки из желоба песочного затвора, не попадал на рельсовый путь, внизу между стенкой печи и рельсами через каждые 1,5--2,0 м устраивают наклонные отверстия, проходящие ниже рельсового пути. По этим скосам песок просыпается вниз в контрольный коридор печи.

3.13.1 Теплотехнический расчет печи

Исходные данные для расчета.

Туннельная печь для обжига керамического кирпича размером 250*120*65 производительностью 26 млн. шт. в год, режим работы непрерывный, трехсменный;

Годовой фонд времени - 7484,4 часа;

Остаточная влажность кирпича после сушки - 6%;

Брак при обжиге - 3%;

П.П.П. - 8,72%;

Топливо - природный газ Березовского месторождения;

Температура обжига - 1000^оС;

Продолжительность обжига - 26 часов;

Температура атмосферного воздуха - 20^оС;

Коэффициент избытка воздуха б=1,15

Температура выгружаемых изделий - 50^оС;

Температура отходящих газов из печи - 300^оС;

Температура воздуха на сушку - 400^оС;

Масса кирпича - 3,5 кг.

3.13.1.1 Расчет горения топлива

1. Состав сухого газа.

Таблица 3.13.1.1.1 Состав сухого газа, %.

СО2	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	N2
0,4	95,1	1,1	0,3	0,03	0,02	3,05

2. Состав влажного рабочего газа.

Принимаем содержание влаги в природном газе 1%

Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ:

Таблица 3.13.1.1.2 Состав влажного рабочего газа, %.

СО2	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	N2	Н2О
0,39	94,15	1,09	0,3	0,03	0,02	3,02	1

3. Теплота сгорания топлива.

4. Теоретически необходимое количество сухого воздуха для горения топлива:

5. Теоретически необходимое количество атмосферного воздуха для горения топлива с учетом его влажности:

Принимаем влагосодержание атмосферного воздуха d=10г/кг сух. воз.

6. Количество и состав продуктов горения при б=1:

7. Общее количество продуктов горения:

V_б=0,978+2,088+7,322=10,39 (нм³/нм³)

8. Процентный состав продуктов горения:

Всего:100%.

9. Определение коэффициента избытка воздуха - б при действительной температуре горения топлива t_ДЕЙСТ=1000^оС:

Из уравнения теплового баланса горения 1м³ топлива определяем коэффициент избытка воздуха -б.

C_П.Г.=1,35+0,000075•1220=1,44(кДж/м³•^оС)

34757,98+9,23?1,2978?20?б=[10,39+(б-1)?9,23]?1220?1,44

б=2,05

11. Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода воздуха б=2,05:

Сухого воздуха: L_б= б?L₀=2,05•9,23=18,92(нм³/нм³)

Атмосферного воздуха: L_б= б?L₀=2,05•9,38=19,23(нм³/нм³)

12. Количество и состав продуктов горения при б=2,05:

V_б=0,978+2,243+14,976+2,0351=20,23 (нм³/нм³)

12. Процентный состав продуктов горения:

Всего:100%.

Таблица 3.13.1.1.3 Материальный баланс процесса горения.

Приход	кг	Расход	кг
Природный газ (Vгаз?с)		Продукты горения (Vпрод?100 ? с)
CН4	94,15•0,717	67,51	СО2	0,978•100•1,977	184,35
С2Н6	1,09•1,356	1,48	Н2О	2,243•100•0,804	180,34
С3Н8	0,3•2,02	0,61	N2	14,976•100•1,251	1854,56
С4Н10	0,03•2,84	0,09	О2	2,035•100•1,429	247,81
С5Н12	0,02•3,218	0,06		невязка	-4,91
СО2	0,39•1,977	0,77
Н2О	1•0,804	0,804
N2	3,02•1,251	3,78
Воздух (Vвоз?б?с)
О2	100•9,23•2,05•0,21•1,429	567,82
N2	100•9,23•2,05•0,79•1,251	1869,99
Н2О	100•0,0016•10•9,23•2,05•0,804	24,34
Итого:	2462,15	Итого:	2462,15

% невязки 4,91•100/2462,15=0,2%

3.13.1.2 Теплотехнический расчет печи

1. Производительность печи.

П=26000000•3,5=91000000=91000 (т/год)

2. Единовременная емкость печной вагонетки.

Длина печи - 120 м, количество вагонеток - 40;

Дина вагонетки:

(м)

Ширина вагонетки 2,9 м.

Единовременная емкость печной вагонетки:

G_В=2784•3,5=9744=9,744 (т)

3. Единовременная емкость печи по массе.

G_П=40•2784•3,5=384,21 (т)

4. Количество обжигаемого сырца в час.

Время обжига 26 часов.

G_C=G_П/Z=384210/26=14777,13 (кг/ч)

5. Количество вагонеток в час.

n=14777,13/9744=1,54 (ваг/час)

6. Длина отдельных зон печи.

L_ПОД1=18 м (20-200^оС)

L_ПОД2=21 м (200-600^оС)

L_ПОД3=12 м (600-1000^оС)

L_ОБЖ=18 м (1000^оС)

L_ОХЛ1=18 м (1000-650^оС)

L _ОХЛ2=9 м (650-600^оС)

L _ОХЛ3=24 м (600-50^оС)

7. Расчет потерь в окружающую среду через футеровку печи.

Q=3,6? б_СУМ •F•(t_Н.- t_ВОЗ.),

где F - наружная поверхность кладки;

б_СУМ - суммарный коэффициент теплоотдачи определяется в зависимости от t_Н.;

t_Н. - температура внешней поверхности печи на данном участке;

t_ВОЗ. - температура окружающего воздуха.

а) Участок №1.

Температуры наружных поверхностей принимаем по практическим данным.

Температура наружных стен t_Н.СТ.=20^оС; температура свода t_Н.СВ.=25^оС, температура пода t_Н.ПОД.=20^оС.

Наружная поверхность кладки:

F_СТ=2•l•h_НАР =2•18•3,075=110,7 м², б_СУМ =9,55

F_ПОД=l•b_НАР =18•2,9=52,2 м², б_СУМ =9,55

F_СВ=l•b_НАР =18•4,1=73,8 м², б_СУМ =9,75

Потери тепла через стенку:

Q_СТ.1=3,6•110,7•9,55•(22-20)=7611,73 кДж/ч

Q_СТ.1=3,6•52,2•9,55•(22-20)=3589,27 кДж/ч

Q_СТ.1=3,6•73,8•9,75•(25-20)=12951,9 кДж/ч

Потери тепла в окружающую среду на остальных участках рассчитываются аналогичным образом.

4. Автоматизация технологического процесса

Тепловую обработку материалов и изделий проводят по заданному технологическому режиму, нарушение которого приводит к браку изделий. Для предупреждения отклонений от установленных режимов требуется постоянный контроль за работой печи при помощи различных контрольно-измерительных и регулирующих приборов и устройств.

Каждая печь имеет свои особенности, которыми она отличается от других печей, например, по конструкции, виду топлива или виду обжигаемого материала. Основная особенность туннельных печей - обжиг изделий на вагонетках, передвигающихся вдоль печного канала с определенной скоростью и проходящих отдельные зоны с различными заданными температурами. Топливо сжигается в средине печи - в зоне обжига, которая располагается между зонами охлаждения и подогрева.

Система обеспечивает:

Автоматическое регулирование температуры в зоне обжига;

Стабилизацию давления газа в общем газопроводе;

Стабилизацию разрежения;

Контроль температуры с регистрацией на ленточной диаграмме в зоне обжига;

Контроль температуры в зоне подогрева;

Контроль температуры в зоне охлаждения;

Контроль давления газа в общем газопроводе;

Световую и звуковую сигнализацию основных технологических параметров;

Дистанционное и автоматическое отключение газа при аварийных ситуациях.

4.1 Описание схемы автоматизации туннельной печи

1. Описание работы системы автоматического управления процессом в зоне обжига туннельной печи излагается на основании функциональной электрической схемы.

Для примера рассмотрим 1-й контур регулирования. Сигнал с термопреобразователя поступает в милливольтметр Р1 и сравнивается с заданным сигналом, соответствующим величине регулируемой температуры. Сигнал рассогласования включает выходное реле КVI.1 милливольтметра Р1, контакт реле КVI.2 замыкается и тем самым включает вентиль. При достижении температуры заданной величины на выходе милливольтметра сигнал исчезает, реле КVI.1 обесточивается и размыкает контакт КVI.2. вентиль отключается, подача газа к горелкам прекращается.

Выбор режима работы осуществляется с помощью переключателя SAI типа ПМОФ. Работа других контуров аналогична.

2. Контроль и регистрация технологических параметров.

Система обеспечивает дистанционный контроль и регистрацию температуры в печи на диаграммной ленте с помощью двенадцититочечного устройства измерения и регистрации Р14 типа А 682-002. в зонах обжига и охлаждения датчиками температуры являются термоэлектрические преобразователи типа ТПП-0679.

Система обеспечивает контроль температуры в характерных точках зоны подогрева, обжига и охлаждения. Контроль осуществляется автоматическими показывающими милливольтметрами Р15, Р16 типа Ш 4540.

Датчиками температуры являются термоэлектрические преобразователи типа ТХА-0806.

Контроль аэродинамического режима печи ведется тягонапоромером Р9 типа ТНМП-52.

3. Технологическая сигнализация.

Предусмотрено отключение газа с одновременной звуковой и световой сигнализацией при отклонении от нормы следующих параметров:

разрежение перед дымососом;

давление газа в газопроводе;

давление газа в контурах регулирования.

Датчиками давления и разрежения являются приборы типа ДН и ДТ (позиции Р21-Р28). При аварийной ситуации прекратится подача напряжения питания на электромагнит МИС (VA1), освободится ударный механизм предохранительного клапана, произойдет прекращение подачи природного газа на горение, и одновременно срабатывает звуковая сигнализация МЗ-1 (НАI).

Схемы сигнализации имеют следующие органы управления:

Съем звуковой сигнализации - кнопка SB6

Проверка исправности ламп - кнопка SB5

Принудительное отключение газа - переключатель SА10.

5. Охрана труда

Охрана труда рассматривается как одно из важнейших социально-экономических, санитарно-гигиенических и экономических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда. Охрана здоровья рабочих и служащих в процессе исполнения трудовых обязанностей закреплена в трудовом законодательстве, непосредственно направленном на создание безопасных и здоровых условий труда. Кроме того, разработаны и введены в действие многочисленные правила техники безопасности, санитарии, нормы и правила, соблюдение которых обеспечивает безопасность труда. Ответственность за состояние охраны труда несет администрация предприятия, которая обязана обеспечивать надлежащее техническое оснащение всех рабочих мест и создавать на них условия работы, соответствующие правилам охраны труда, техники безопасности, санитарным нормам.

Одним из важнейших принципов организации производства является создание безопасных и безвредных условий труда на всех стадиях производственного процесса. Мероприятия по охране труда обеспечиваются проектно-сметно-конструкторской и другой технической документацией.

Технологический процесс производства керамического кирпича должен соответствовать требованиям безопасности по ГОСТ 12.3.002-75*ССБТ «Процессы производственные, общие требования безопасности». Организация и проведение технологического процесса предусматривает меры безопасности и безвредности для работающего персонала, близ расположенных жилых массивов и окружающей среды. Производственный процесс должен быть взрыво- и пожаробезопасным.

5.1 Анализ степени опасности технологического процесса при производстве керамического кирпича

Повышение уровня шума оказывает вредное воздействие на организм человека. Производственные процессы на предприятии в разрабатываемом проекте сопровождаются шумом, непревышающим установленные нормы. Контроль шумового воздействия на производстве осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования безопасности» и СН 3223-85 «Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах».

Производственное оборудование цеха должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности». Производственное оборудование должно соответствовать требованиям безопасности в течение всего срока службы. Движущиеся (вращающиеся) части производственного оборудования, являющиеся источниками опасности должны быть ограждены сетчатыми или сплошными металлическими ограждениями в соответствии ГОСТ 12.2.062-81. Эксплуатация оборудования при снятых или неправильно установленных ограждениях запрещается ГОСТ I2.2.06I-8I. При применении сетчатого ограждения должны соблюдаться указанные в приложении 21 расстояния от опасного места до ограждения (Правила ТБ и ПС в ПСМ, часть I).

По электробезопасности цех в соответствии с требованием ПУЭ относиться к категории с повышенной опасностью (2 класс).

Для защиты людей от поражения электрическим током производственное оборудование должно удовлетворять следующим требования:

1) токоведущие части производственного оборудования являющиеся источником опасности должны быть надежно изолированы или расположены в недоступных для людей местах;

2) металлические части производственного оборудования, которые вследствие повреждения изоляции токоведущих частей могут оказаться под напряжением опасной величины, должны быть заземлены (занулены) согласно Правил ТБ и ПС в ПСМ, часть I.

Размещение производственного оборудования в производственных помещениях не должно представлять опасности для персонала и должно соответствовать действующим нормам технического проектирования СНиП и правилам ТБ и ПС в ПСМ, ГОСТ 12.2.061-81.

5.2 Микроклиматические условия

В проекте цеха производственный процесс на участках сушки и обжига оказывает негативное воздействие на качество воздуха за счет поступления теплоизбытков.

Общее количество удельных избытков явного тепла составляет 82,8 кДж/м³ч, что меньше показателя, при котором устанавливается аэрационный фонарь.

Контроль температуры воздуха в цеху осуществляется согласно ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны», который устанавливает оптимальные и допустимые микроклиматические условия в зависимости от характера производственных помещений, времени года и категории выполняемой работы. Категория работ в цехе формования, сушки, обжига IIа (средней тяжести).

Для обеспечения нормальных метеорологических условий на участке формования, сушки и обжига предусмотрена теплоизоляция стенок оборудования и установка вентиляционной системы.

5.3 Выбор и расчет системы вентиляции

Уровни опасных и вредных производственных факторов в производственных помещениях и на рабочих местах не должны превышать величин, определяемых нормами, указанных в ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Воздух рабочей зоны».

Для выбора системы вентиляции рассчитываем объем удаляемого воздуха и определяем кратность воздухообмена.

1) Объем удаляемого воздуха:

,

где Q - избытки явного тепла, кДж/ч;

с - теплоемкость воздуха, кДж/кг•град;

с_СР - плотность воздуха при средней температуре, кг/м³,

t₁ и t₂ - температура соответственно удаляемого и приточного воздуха, ^оС;

2) Плотность воздуха:

с_СР=с₀•(273/273+t_CР),

где с₀=1,29 кг/м³;

с_СР=1,29•(273/(273+34,6)=1,145 кг/м³

Средняя температура:

t_CР=( t_РЗ-+t₁)/2=(25+44,2)/2= 34,6^оС

t₁= t_РЗ+? t•(Н-2)=25+3•(8,4-2)=44,2 ^оС

где t_РЗ - температура рабочей зоны;

? t - перепад температур по высоте помещения (2-5 ^оС/м);

t₂ - среднемесячная температура для наиболее теплого периода года (21,2 ^оС);

Н - высота помещения, м;

(м³/ч)

Определяем кратность воздухообмена:

Поскольку кратность воздухообмена в цехе больше единицы, то для поддержания нормальных метеорологических условий в цехе необходимо установить общеобменную приточно-вытяжную систему вентиляции.

5.4 Оценка взрывопожарной и пожарной опасности. Пожарная профилактика

В качестве топлива при работе сушила и печи для обжига кирпича используется природный газ, который считается пожаровзрывоопасным веществом (главной составляющей частью природного газа является метан СН₄). Продукты горения природного газа (дымовые газы СО и NО₂) вредные вещества. Метан - газ без цвета и запаха, почти в два раза легче воздуха, является горючим и взрывоопасным, коэффициент участия во взрыве 0,5. Теплота образования - 74,8 кДж/моль, теплота сгорания - 802 кДж/моль, температура самовоспламенения - 537^оС. СО (оксид углерода (II)) - ядовитый газ без цвета и запаха, горючий легковоспламеняющийся, горит голубоватым пламенем, легче воздуха, температура кипения 81,63 К, температура плавления 68,03 К, плохо растворим в воде (2,3 объема СО на 100 объемов H₂O при 293 К).Теплота образования - 110,5 кДж/моль, теплота сгорания - 283 кДж/моль, температура самовоспламенения - 605^оС. NО₂ - оксид азота (IV) - бурый трудногорючий газ, получивший в промышленности название «лисий хвост», неспособный к горению на воздухе, но способный возгораться в воздухе от источника зажигания, оказывает вредное воздействие на организм человека.

Помещение цеха соответствует требованиям действующих отраслевых норм и правил (СНиП) и относиться по пожарной безопасности к категории «Г». Пожаро- и взрывобезопасность технологических процессов осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.004-85 «Пожарная безопасность. Общие требования» и ГОСТ 12.1.010-76 «Взрывобезопасность. Общие требования».

5.5 Освещение.

Естественное и искусственное освещение на предприятия в проектируемом заводе на участке формования, сушки и обжига должно соответствовать требованиям СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

1) Расчет естественного освещения.

Площадь оконных проемов:

,

где S₀,S_П - соответственно площадь окон и пола;

е_Н - нормированное значение коэффициента естественной освещенности, %;

К₃ - коэффициент запаса;

з₀ - световая характеристика окон;

ф₀ - общий коэффициент светопропускания окон;

r₁ - коэффициент, учитывающий повышение естественного освещения за счет света внутренних поверхностей помещения;

К_ЗД - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями.

(м²)

Для окон применяем ленточные проемы. Деревянные блоки имеют ширину - 3 м, а высоту - 2,4 м. Устанавливаем 50 оконных проемов.

Тогда площадь оконных проемов составит 360 м², что соответствует расчетам.

2) Расчет искусственного освещения.

Расчет количества светильников для системы общего освещения:

,

где Е - нормированное значение освещенности для систем общего освещения, лк;

S_П - площадь пола, м²,

Z - коэффициент, учитывающий равномерность освещения;

К_З - коэффициент запаса;

F - световой поток источника света, лм; выбираем лампы накаливания мощностью 150 Вт.

n - количество ламп в светильнике, шт;

з - коэффициент использования светового потока, в долях единицы.

Светильники 2-ой группы.

Индекс помещения:

i=(L_П+В)/h₁• (L_П+В),

где L_П - дина помещения, м;

В - глубина помещения, м;

h₁ - высота от уровня условной рабочей поверхности до верха окна: h₁=Н-1, где Н - высота помещения.

h₁=8,4-1=7,4 м

Для участка формования и сушки:

i=(54 +120)/7,4• (54+120)=0,435

Для участка обжига:

i=(144 +18)/7,4• (144+18)=0,435

(шт)

6. Охрана окружающей среды

При производстве керамического кирпича в туннельной сушилке и туннельной печи для обжига в качестве топлива используется природный газ. Продукты горения топлива содержат вредные вещества СО и NО₂, которые удаляются с дымовыми газами и оказывают вредное воздействие на атмосферу и окружающую природную среду. СО оказывает вредное воздействие на организм человека (угарный газ). При вдыхании оксид углерода блокирует поступление кислорода в кровь и вследствие этого вызывает головные боли, тошноту, а в более высоких концентрациях -- даже смерть. ПДК СО при кратковременном контакте составляет 30 мг/м³, при длительном контакте -- 10 мг/м³. Если концентрация оксида углерода во вдыхаемом воздухе превысит 14 мг/м³, то возрастает смертность от инфаркта миокарда. Уменьшение выбросов оксида углерода достигается путем дожигания отходящих газов.

Оценка степени экологической опасности выброса СО и NО₂ проводится путем сравнения максимальной мощности выбросов вредных веществ с ПДВ (предельно допустимые концентрации).

1) Ориентировочная оценка выбросов СО в атмосферу:

G_СО=0,001•В•Q_Н^Р•К_СО•(1-q₄/100),

Где Q_Н^Р - низшая теплота сгорания топлива, мДж/кг;

В - расход топлива, т/год;

К_СО - коэффициент для различных видов топлива;

q₄ - потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания топлива, %.

M_maxCO=0,001•3997,32•35,76•0,28•(1-0,9/100)=0,04 (г/с)

2)Количество оксидов азота в пересчете на NО₂, выбрасываемых в единицу времени:

G_NО2=0,001•В•Q_Н^Р•К_NО?(1-в),

Где В - расход топлива, г/с;

Q_Н^Р - низшая теплота сгорания топлива, мДж/кг

К_NО - параметр, характеризующий количество оксидов азота образующихся на 1 кДж тепла;

в - коэффициент, зависящий от состава топлива;

G_NО2=0,001•3997,32•35,76•0,07•(1-0,01)=9,91 (г/с)

3) Расчет ПДВ для выбросов СО.

Н=35 м; Д=1,5 м; щ₀=6 м/с; Т_ОГ=250^оС; Т_ОС=17,4 ^оС; ПДК_МР=0,00077мг/м³.

?Т=Т_ОГ-Т_ОС=250-17,4=232,6 ^оС

находим величину вспомогательного параметра f:

Поскольку выбросы горячие расчет величины ПДВ ведем по выражению:

С_Ф=0,5•ПДК_МР; А=160; F=1; з=1.

Объем газовоздушной смеси:

V₁=р•Д²?щ₀/4=3,14•1,5²•6/4=10,6 м³/с

Оценим значение вспомогательных параметров m и n.

f_е=800•(V^|_М)³=28,75

Учитывая, что f<100 и V_М >2, величина n=1.

Величина ПДВ по проектируемому производству составляет:

М_maxСО<ПДВ, поэтому дополнительная очистка выбросов СО не требуется.

4) Расчет ПДВ для выбросов NO₂.

Н=35 м; Д=1,5 м; щ₀=6 м/с; Т_ОГ=250^оС; Т_ОС=17,4 ^оС; ПДК_МР=0мг/м³.

?Т=Т_ОГ-Т_ОС=250-17,4=232,6 ^оС

находим величину вспомогательного параметра f:

Поскольку выбросы горячие расчет величины ПДВ ведем по выражению:

С_Ф=0,5•ПДК_МР; А=160; F=1; з=1.

Объем газовоздушной смеси:

V₁=р•Д²?щ₀/4=3,14•1,5²•6/4=10,6 м³/с

Оценим значение вспомогательных параметров m и n.

f_е=800•(V^|_М)³=28,75

Учитывая, что f<100 и V_М >2, величина n=1.

Величина ПДВ по проектируемому производству составляет:

М_maxNО2<ПДВ, поэтому дополнительная очистка выбросов NО₂ не требуется.

Вода в цехе формования, сушки, обжига для производственных нужд не используется, поэтому производственное (технологическое) водоснабжение для технологических целей отсутствует. Вода на данном участке используется только для хозяйственно-бытовых нужд, для этого устанавливается хозяйственно-питьевое водоснабжение, которое должно обеспечивать подачу доброкачественной воды для хозяйственно-бытового потребления. Система канализации - хозяйственно-бытовая. Водоснабжение и канализация регулируются ГОСТ 2874-82, СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий», СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», СНиП 2.04.03-85 «Канализация наружные сети и сооружения». Хозяйственно-бытовые стоки с участка направляются в общую систему канализации.

Технологические отходы производства (брак формования, обжига) возвращаются в производство. Брак формования возвратный, а брак обжига используют в качестве шамота для приготовления шихты.

7. Строительная часть

Завод по производству керамического кирпича представляет собой одноэтажное здание промышленного типа с пролетами 18 м.

Размеры.

Участок формования и сушки полуфабрикатов:

Длина - 54 м

Ширина -127,2 м

Высота - 8,4 м

Участок обжига кирпича:

Длина - 144 м

Ширина -18 м

Высота - 7,4 м

В одноэтажных промышленных зданиях несущие конструкции применяются сборные железобетонные (бетон марки М 200), фундамент монолитный.

Стены здания построены из панелей марки ПСЯ 16 (ГОСТ 11118-73 «Панели из автоклавных ячеистых бетонов для наружных стен зданий. Технические требования»), внутренние поверхности стен окрашены. Цветовая отделка производственных помещений должна соответствовать «Указаниям по проектированию, цветной отделки интерьеров производственных зданий промышленных предприятий».

Колонны используются прямоугольные в поперечном сечении 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»). Далее устанавливаются фермы ФБ18II-4, а на них - плиты марки (ГОСТ 9561-91 «Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. Технические условия»).

Полы помещений должны быть устойчивыми к допускаемым в процессе производства работ механическим и тепловым воздействиям, поэтому полы в здании бетонные, т. к. 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 для предохранения от атмосферных воздействий.

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

В здании установлена общеобменная приточно-вытяжная вентиляционная система.

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

8. Экономическая оценка проектных решений

Строительство предприятия по производству керамического кирпича планируется в городе Тюмени. Тюмень является областным центром, который расположен в центральной части Западной Сибири. Население в области 3120 тысячи человек. Основа экономики -- нефтегазодобывающая промышленность. Действуют газоперерабатывающие заводы. Развиты машиностроение и металлообработка, лесная и деревообрабатывающая, нефтехимическая, пищевая и легкая промышленность.

Поскольку в данном регионе из-за развития большого количества отраслей промышленности существует высокая потребность в рабочей силе, возникает потребность в строительстве жилья. Также область граничит с другими крупными областями (Екатеринбургской, Челябинской, Омской Новосибирской), где присутствует необходимость строительства жилых и промышленных зданий.

Общепризнанным экологически чистым, долговечным и прочным строительным материалом считается керамический кирпич. Керамический кирпич изготавливается из глины, в шихту добавляются шамот и опилки. Все компоненты шихты проходят предварительную обработку, далее приготовляется формовочная масса, из которой формуется кирпич-сырец. Затем его высушивают в туннельной сушилке и обжигают в туннельной печи. В данном регионе, выбранном для строительства предприятия, находятся 70 месторождений глин. Из них разрабатываются 12 кирпичных месторождений, что позволяет удешевить сырье для производства кирпича. Также есть месторождения газа, который используется в качестве топлива на предприятии.

В 2002 г. в Тюменской области было произведено 146 миллионов штук условного кирпича, в том числе по югу области - 127 миллионов, при потребности около 600 миллионов. Потребительский рынок не насыщен.- сильными конкурентами по поставкам на рынок сбыта керамического кирпича выступают челябинские и екатеринбургские производители строительных материалов. Также недалеко от Тюмени расположен Винзилинский завод строительных материалов, который выпускает керамический кирпич. Внешний вид кирпича и его ассортимент являются основным критерием конкурентоспособности. Важную роль играют также сложившиеся отношения с поставщиками. Немаловажный критерий - стоимость. Даже если разница в цене составляет несколько копеек, строители предпочитают везти кирпич из других областей.

Один из минусов кирпичного производства то, что оно требует больших инвестиций, и долгое время остается нерентабельным.Однако, жилье из красного кирпича пользуется большим спросом. Краснокирпичные дома теплее, долговечнее, звукоизоляция лучше. Несмотря на многообразие стеновых материалов, применяемых в современном строительстве, доля использования керамического кирпича в отрасли продолжает оставаться высокой. Результаты исследования строительного рынка округа подтверждают увеличение объемов кирпичного строительства.

Для того, чтобы успешно работать, нужно учитывать потребности и возможности покупателей. Поэтому перспективы кирпичного производства Тюменской области надо связывать в первую очередь с получением широкого ассортимента кирпича, конкурентоспособного по всем статьям.

Отличительной особенностью кирпича, который будет производиться, является его экологическая чистота, которая объясняется качествами применяемого в производстве сырья. В отличие от продукции других предприятий используемая глина Кыштырлинского месторождения не содержит примесей металлов и горных пород, имеющих иногда вредный радиационный фон.

Проект рассчитан по укрупненным нормативам:

1. Стоимость сырья, материалов, энергоресурсов, оборудования принята по ценам 2003 года по предприятиям тюменской области.

2. Средняя заработная плата по предприятию принимается 7000 рублей.

3. Единый социальный налог составляет 35,6%.

Расчет стоимости производственных зданий и амортизационных отчислений.

Стоимость производственных зданий определяется умножением укрупненного показателя затрат на строительство 1 м³ здания на его объем. Объем вновь строящегося здания составляет 75600 м³, стоимость 1 м³ - 750 рублей. На строительство здания будет затрачено 56700 тыс. руб. Амортизационные отчисления на полное восстановление (реновацию) зданий составляют 5%, в денежном выражении - 2835 тыс. руб.

Расчет стоимости оборудования, инструмента и инвентаря и амортизационных отчислений.

Таблица 8.1 Расчет стоимости оборудования, инструмента и инвентаря и амортизационных отчислений.

Наименование оборудования	Тип, марка	Кол-во, шт.	Стоимость, тыс. руб.	Амортизационные отчисления
			Ед.	общая	Норма, %	Сумма, тыс. руб.
Экскаватор	ЭМ-182	4	1500	6000	15	900
Автомашина	КАМАЗ	8	500	4000		600
Глинорыхлитель	СМК-496	1	500	500		75
Ящичный питатель	СМК-214	2	370	740		111
Ленточный питатель	ПЛ-20	4	240	960		144
Сито-бурат	СМ-236М	2	400	800		120
Щековая дробилка	СМ-166А	1	500	500		75
Молотковая дробилка	СМ-431	1	700	700		105
Камневыделительные вальцы	СМ-1198Б	1	210	210		32
Бегуны мокрого помола	СМ-365	1	1000	1000		150
Вальцы с гладкими валками	СМК-83А	2	220	440		66
Глиносмеситель с фильтрующей решеткой	СМК-125А	1	120	120		18
Ленточный вакуумный пресс	СМК-133	1	900	900		135
Автомат резки-укладки	СМК-127А	1	90	90		14
Электропередаточная тележка	«Гипростром»	2	200	400		60
Туннельное сушило	«Гипростром»	1	1250	1250		188
Сушильная вагонетка	СМК-110А	23	30	690		104
Автомат-садчик	СМ-1092	1	50	50		8
Туннельная печь	«Гипростром»	1	50000	50000		7500
Печная вагонетка	3*3	40	80	3200		480
Итого:				72550		10885
Неучтенное оборудование (10% от оборудования)				7255	15	1088,5
Инструмент, инвентарь (1% от оборудования)				725,5	15	108,85
Итого:				80530,5		12082,35

Инвестиционные издержки составляют:

Стоимость строительства - 56700 тыс. руб.

Стоимость оборудования - 80530,5 тыс. руб.

Затраты на поставку оборудования - 16106,1 тыс. руб.

Монтаж оборудования - 12079,575 тыс. руб.

Пусконаладочные работы - 8053,05 тыс. руб.

Расчет текущих производственных издержек.

Расчет текущих производственных издержек основан на определении себестоимости продукции, производство и реализация которой предполагается программой осуществления инвестиционного проекта. Себестоимость продукции представляет собой стоимостную оценку используемых в процессе ее производства и реализации материальных и трудовых ресурсов. Затраты, образующие себестоимость продукции, группируются в соответствии с их экономическим содержанием по элементам:

1) материальные затраты (за вычетом стоимости возвратных отходов);

2) затраты на оплату труда;

3) отчисления на социальные нужды;

4) амортизация;

5) прочие затраты.

В элементе «материальные затраты» отражается стоимость приобретаемых со стороны сырья, основных и вспомогательных материалов, полуфабрикатов, запасных частей для ремонта оборудования и транспортных средств, материалов для ремонта зданий, тары и тарных материалов, топлива и энергии всех видов для технологических и других производственных и хозяйственных нужд.

Затраты на материалы и энергоносители.

Исходные данные и результаты расчетов сведены в таблицу 8.2 и таблицу 8.3.

Таблица 8.2 Расчет затрат на сырье и материалы.

Наименование материала	Единица измерения	Годовая потребность в сырье и материалах	Цена за единицу измерения, тыс. руб.	Затраты на годовой объем производства, тыс. руб.
Глина	т	120751,62	50	6038
Опилки	т	4610,99	10	46
Шамот(брак обжига)	т	15519,99	20	310,4
Итого:				6394,4

Таблица 8.3 Расчет затрат на энергию.

Наименование энергоносителя	Единица измерения	Годовой расход энергоносителя	Стоимость единицы измерения, руб.	Затраты на годовой объем производства, тыс. руб.
Топливо (природный газ)	м3	15724649,56	0,36	5660,874
Электроэнергия	кВт•ч	7650	0,66	5,049
Итого:				5665,923

Затраты на оплату труда.

Режим работы предприятия в 3смены. Календарный фонд времени 365 дней, нерабочих дней 91. Номинальный фонд рабочего времени Т_НОМ составляет 274 дня, эффективный фонд рабочего времени Т_ЭФ - 240 дней. Коэффициент пересчета штатной численности рабочих в списочную 1,14.

Затраты (годовой фонд) на оплату труда рассчитываются по формуле:

ФОТ_i=Зпл_СР.М•Ч_i•12,

Где ФОТ_i - годовой фонд оплаты труда i-той категории работников, ден. ед.;

Зпл_СР.М - среднемесячная заработная плата одного среднесписочного работника, ден. ед.;

Ч_i - списочная численность i-той категории работников, чел.

Численность работников рассчитывается по категориям и группам работников, по цехам и предприятию в целом на основе принятой в проекте технологической схемы производства и режима работы.

Сначала определяем по нормам обслуживания и нормам выработки явное число основных рабочих по цехам и профессиям.

Явное число основных рабочих по нормам обслуживания определяется по формуле:

,

где Ч_ЯВ - явное число основных рабочих в сутки, чел.;

N - количество единиц оборудования данного вида, шт.;

Н_ОБСЛ - норма обслуживания (количество единиц оборудования или рабочих мест, которое должно обслуживаться одним рабочим), маш./чел.;

n_СМ - количество смен в сутки.

Далее рассчитывается штатная численность. При непрерывном производстве:

Ч_ШТ =Ч_ЯВ•(n_СМ+1),

Где Ч_ШТ - штатная численность основных рабочих в сутки, чел.;

Ч_ЯВ - явное число основных рабочих в сутки, чел.;

n_СМ - количество смен в сутки.

Списочная численность рабочих определяется по формуле:

Ч_СП= Ч_ШТ•К_П

Ч_СП - списочная численность рабочих, чел.;

Ч_ШТ - штатная численность рабочих, чел.;

К_П - коэффициент пересчета штатной численности в списочную.

К_П=Т_НОМ/Т_ЭФ,

где Т_НОМ, Т_ЭФ - номинальный и эффективный фонды рабочего времени, дн.

Штатная численность вспомогательных рабочих рассчитывается по нормативам численности:

Подсобных рабочих - 40%, рабочих по ремонту и обслуживанию оборудования - 25% от штатной численности основных рабочих.

Численность руководителей, специалистов и технических исполнителей устанавливается на основе рациональной схемы управления производством

Штатную численность административно-управленческого персонала принимаем в размере 10% от штатной численности производственных рабочих.

Для руководителей, специалистов, технических исполнителей и административно-управленческого персонала списочная численность равна штатной.

Результаты расчета численности работников всех категорий сведены в таблице 8.4.

Таблица 8.4 Расчет численности работников.

Наименование категории и профессии	Явочная численность в смену, чел.	Кол-во смен в сутки	Явочная численность в сутки, чел.	Штатная численность в сутки, чел.	Списочная численность, чел.
1.Производственные рабочие Основные рабочие Экскаваторщик Водитель Разбивщик сырья Дозатор массы Просеиватель Дробильщик Приготовитель масс Формовщик Оператор на автомате-укладчике Подаватель рамок Браковщица Подкатчик вагонеток Водитель электропередаточной тележки Сушильщик Обжигальщик Укладчик кирпича	4 8 1 4 2 2 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1	1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3	4 8 3 12 6 6 3 3 3 3 3 3 6 3 3 1	4 8 12 48 24 24 12 12 12 12 12 12 24 12 12 4
Итого основных рабочих	32	44	70	244	279
1.2 Вспомогательные рабочие Подсобные рабочие Рабочие по ремонту и обслуживанию оборудования Итого вспомогательных рабочих				98 61 159	111,72 69,54 181,26
Итого производственных рабочих				403	362,52
2. Руководители, специалисты, технические исполнители				14	14
3. Административно-управленческий персонал				41	41
Всего работников				458	417,52

По данным таблицы 8.4 годовые затраты на оплату труда работников составят 35072 тыс. руб., а единый социальный налог - 12486 тыс. руб.

Эксплуатационные затраты составят:

Материальные затраты - 12060,323 тыс. руб.

Заработная плата - 35072 тыс. руб.

Единый социальный налог - 12486 тыс. руб.

Амортизация зданий - 2835 тыс. руб.

Амортизация оборудования - 12082,35 тыс. руб.

Прочие затраты - 11180,351 тыс. руб.

Размещено на Allbest.ru