Методичні вказівки до виконання дипломного проекту з курсу Хімічна технологія та інженерія, НТУУ КПІ

Методичні вказівки до виконання дипломного проекту
освітньо-кваліфікаційного рівня “бакалавр” напрям 0916 “Хімічна технологія та інженерія”, професійна спрямованість “Хімічна технологія тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів” / Уклад.: Л.І.Кущ, В.В.Глуховський, В.В.Токарчук, Л.А.Нудченко – К.: ВПІ ВПУ “Політехніка”, 2007. – 44 с.

ЗМІСТ 

1. Загальні положення

Методичні вказівки розроблені відповідно до Положення про організацію дипломного проектування та державної атестації студентів НТУУ “КПІ”/ Уклад. В.Ю.Угольніков. За загальною редакцією Ю.І. Якименка – К. ВПК “Політехніка”, 2006. – 84 с.

1.1 Освітній рівень бакалавра відповідає базовій вищій освіті, кваліфікаційний – бакалавру з хімічної технології та інженерії. Згідно сучасного ставлення до кваліфікації бакалавра і з точки зору ринку праці призначення цього фахівця – робота на первинних інженерних посадах експлуатаційного супроводження промислових технологій, тобто виробнича функція бакалавра є технологічною і репродуктивною. Саме тому дипломний проект повинен свідчити про здатність і готовність бакалавра з хімічної технології та інженерії до адаптації сучасних промислових процесів з точки зору технологічного, конструкторського, економіко-організаційного їх оформлення, а також проведення технологічних процесів на сучасному рівні автоматизації і в безпечних умовах для працюючих і для довкілля.

1.2 Виконання дипломного проекту є заключним етапом бакалаврської підготовки і має за мету: систематизацію, закріплення і поглиблення теоретичних, практичних знань і вмінь, отриманих на протязі 4-х років навчання, для вирішення конкретних науково-технічних і виробничих задач професійної спрямованості; розвиток навичок ведення самостійної роботи та оволодіння методами дослідження і методикою розрахунків; надбання досвіду аналізу результатів та формулювання висновків і їхнього публічного захисту.

1.3 Дипломний проект є найважливішим підсумком бакалаврської підготовки, у зв’язку з цим зміст проекту і рівень його захисту враховуються як один з основних критеріїв при оцінці якості реалізації освітньо-професійної програми підготовки бакалавра з напряму 0916 “Хімічна технологія та інженерія”.

1.4 Обов’язкові вимоги до змісту дипломних проектів, структури і обсягу визначаються даними методичними вказівками.

1.5 Оформлення дипломного бакалаврського проекту повинне відповідати вимогам стандарту СТП КПИ 2.001-83 “Курсовые проекты. Требования к оформлению документации”, а також ГОСТ 2.105-95. “ЕСКД. Общие требования к текстовим документам”.- 37 с., ГОСТ 2.106-96. “ЕСКД. Текстовые документы”.

Вимоги, приведені в перерахованих нормативних документах, співпадають, іноді як можливі варіанти, з вимогами ДСТУ 3008-95 “Документація. Звіт у сфері науки і техніки”, які використовуються при оформленні дипломних робіт. Тому, для однотипності та усунення непорозумінь при виконанні дипломного проекту і роботи, оформлення текстової частини проводиться по наведеним вище нормативним документам, але в частині, яка співпадає з вимогами ДСТУ 3008-95.

Графічна частина (креслення) має відповідати ГОСТ 2.301-68….ГОСТ 2.317-69. “ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей” – 201с.

Пояснювальна записка викладається українською мовою.

1.6 Теми дипломних проектів затверджуються наказом по факультету не пізніше 10 березня.

2. Зміст дипломного проекту

2.1. Структура та об’єм проекту 

Дипломний  проект складається з текстової (пояснювальна записка об’ємом 70 – 100 сторінок тексту – комп’ютерний набір) і графічної частин (4 – 5 аркушів креслень та ілюстрацій). 

2.2. Зміст пояснювальної записки

Титульний аркуш

Завдання на дипломне проектування

Реферат

Зміст

Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів

Вступ

1. Характеристика продукції та вимоги нормативних документів

2. Фізико-хімічні основи виробництва

3. Характеристика сировини та допоміжних матеріалів

4. Обґрунтування та вибір технологічної схеми і способу виробництва

5. Характеристика технологічної схеми виробництва

6. Матеріальний баланс виробництва

6.1 Матеріальний баланс виробництва

6.2 Матеріальний баланс основного технологічного агрегату

7 Вибір і розрахунок основного та допоміжного технологічного обладнання

8 Тепловий баланс виробництва

9 Контроль виробництва

10 Автоматичне регулювання виробництва

11 Економіко – організаційні розрахунки

12 Вимоги безпеки і охорони навколишнього середовища

Висновки

Перелік посилань

Додатки 

2.3. Графічна документація 

Креслення виконують на креслярському папері встановленого ГОСТ 2.301 – 68 формату А1 з рамкою: ліворуч – на відстані 20 мм, інші сторони – 5 мм. У правому нижньому куті розташовують основний напис (форма 1, додаток Г). Основним форматом для креслень і схем є формат А1 (594 ´ 841 мм). Дозволяється застосування додаткових форматів ряду А2 (594 ´ 421 мм), А2 ´ 3 (594 ´ 1 261 мм), А (594 ´ 1 682 мм) і т.д.

Відповідно до Міждержавних стандартів Єдиної системи конструкторської документації специфікації виконують на окремих аркушах формату А4 (297 ´ 210 мм) і брошурують разом з пояснювальною запискою в кінці розділу “Додатки”.

Дозволяється суміщення специфікації з кресленням при умові їх розміщення на листі форматом А4 (ГОСТ 2.301).

Графічна документація дипломного проекту складається з:

- креслення технологічної схеми відділення або цеху, суміщеної (або поданої окремо) зі схемою дистанційного контролю та автоматичного регулювання технологічних параметрів (1 – 2 аркуші формату А1);

- креслення основного агрегату або елементів агрегату (1 аркуш формату А1);

- ілюстрація технологічних розрахунків або відомостей (1 – 2 аркуші формату А1);

- ілюстрація результатів розрахунку економіко-організаційної частини (1 аркуш формату А1).

3. Вимоги до структури розділів пояснювальної записки

Титульний аркуш пояснювальної записки оформлюється у відповідності з додатком А, завдання і календарний план-графік – у відповідності з додатком Б, зміст – у відповідності з додатком В. 

3.1. Реферат 

Вказується кількість сторінок, таблиць, рисунків, джерел. Стисло описується зміст дипломного бакалаврського проекту. В кінці тексту приводяться ключові слова, що є визначальними для розкриття суті проекту (не більше 20). Реферат складається українською та іноземною мовами. Приклад оформлення реферату – додаток В. 

3.2. Вступ 

Коротко викладають: основну галузь використання продукції; обґрунтування перспектив розширення використання продукції; світові тенденції розвитку галузі промисловості; актуальність даного проекту; мету проектування. 

3.3. Характеристика продукції та вимоги нормативних документів 

у цьому розділі наводять технічне найменування та види продукції, що виробляється, її маркування (якщо таке є) відповідно з вимогами стандартів. Призначення та галузь використання виробів, номер та найменування стандарту або технічних умов, згідно з якими виробляється продукція, а також технічні вимоги до якості продукції. Основні властивості, характеристики та вимоги нормативних документів, які пред’являються до цього виду продукції.

Усі дані подаються з посиланнями на відповідні стандарти, довідкову або науково-технічну літературу. 

3.3. Фізико-хімічні основи виробництва 

Використовуючи дані науково-технічної літератури викладають фізико-хімічні основи процесів одержання в’яжучих матеріалів. Це може бути розгляд процесів або схем дегідратації, декарбонізації; видів або етапів тверднення; процесу гідратації клінкерних мінералів, цементу або складних в’яжучих, як, наприклад, гіпсоцементнопуцоланового в’яжучого, шлаколужних композицій; діаграми складу і т. п. 

3.5. Характеристика вихідних матеріалів та енергетичних ресурсів 

Сировинні матеріали, які використовуються для одержання в’яжучих або виробів із них, визначають не тільки якість продукції, але і спосіб виробництва.

Необхідні сировинні матеріали підбираються за хімічним, фазовим складом, властивостями і їх структурою, наявністю домішок та характером продукції. Приводять відповідність їх вимогам нормативних документів. Аналізують вплив цих показників на реакційну здатність суміші та якість готового продукту.

Обґрунтовують можливість використання відходів промисловості, нетрадиційних природних, в тому числі і місцевих, сировинних матеріалів для підготовки сумішей.

В висновках слід подати вимоги нормативних документів на вихідні сировинні матеріали з вказівкою їх запасів в родовищах, а також висновки про довгострокове забезпечення сировиною виробництва, що проектується.

При необхідності проводиться розрахунок сировинної суміші для одержання наприклад, портландцементного клінкеру, гіпсоцементнопуцоланового в’яжучого і т. д. На кафедрі розроблені типові комп’ютерні програми для розрахунків цементних сировинних сумішей.

Так як більшість технологічних процесів пов’язані з тепловою обробкою, необхідно вказати вид палива, що використовується, його хімічний склад, калорійність та інші фізико-технічні характеристики.

3.6. Обґрунтування та вибір технологічної схеми і способу виробництва

У цьому розділі необхідно провести підготовку технічного рішення шляхом розгляду діючих технологічних схем виробництв. При цьому аналізуються приведені технологічні схеми, можливість забезпечення при їх використанні якісної продукції; енерговитрати; умови праці; інтенсивність роботи обладнання та організації виробництва, екологічна безпека виробництва; та інші параметри, що підтверджують відповідність технологічних рішень новітнім досягненням науки і техніки.

При виконанні проекту з реконструкції діючого виробництва необхідно охарактеризуватийого недоліки та показати, які позиції технологічного процесу і чому не відповідають сучасним досягненням у ційгалузі. На основі аналізу науково-технічної літератури та досвіду роботи передових підприємств необхідно запропонувати технологічні рішення, з використанням яких можливо ліквідувати недоліки в роботі діючого виробництва.

Розділ завершують коротким резюме, в якому показують переваги вибраної технології виробництва які оцінюють за наступними критеріями:

- підвищення якості продукції виробництва та її відповідність світовим стандартам;

- комплексне використання нетрадиційних сировинних матеріалів та відходів виробництв;

- зниження витратних коефіцієнтів сировини, палива та енергоносіїв;

- використання типових проектів, в яких запропоновано індустріальні методи використання місцевої сировини;

- зменшення капіталовкладень на одиницю продукції та зниження собівартості виробів;

- врахування ступеню механізації, автоматизації та зменшення частки ручної праці;

- поліпшення умов роботи та підвищення продуктивності праці;

- вирішення питань охорони праці та екології виробництва і довкілля;

- економіко-організаційні питання та раціональне використання матеріальних, енергетичних ресурсів та ресурсів праці. 

3.7. Характеристика технологічної схеми виробництва 

Основними критеріями, що визначають техніко-економічну доцільність вибраного способу виробництва, є характеристика сировини, затрати палива і енергії на одиницю продукції, кількісний та якісний вихід продукції, об’єм капітальних затрат, санітарно-гігієнічні умови праці.

Вибрану технологічну схему виробництва необхідно послідовно та логічно описати з викладом усіх технологічних операцій від підготовки вихідних матеріалів до випуску готової продукції.

Слід вказати основні відмінності технологічної схеми проекту від відомих схем і переваги, які дають ці відмінності.

Приводять технологічні параметри процесу; аналізують їх вплив на проходження процесу та якість продукції; описують заходи, що призводять до прискорення випалюваності та поліпшення якості продукції.

Проводять аналіз впливу технологічного режиму на зменшення викидів у навколишнє середовище.

3.8. Матеріальний баланс виробництва 

Матеріальний баланс складається з метою визначення витратних коефіцієнтів; для розрахунку і вибору технологічного обладнання необхідної потужності; для розрахунку теплового балансу.

Цей розділ починають з визначення кількості технологічних ліній, які забезпечують проектну потужність підприємства з врахуванням потужності основного технологічного обладнання та коефіцієнта його використання.

Матеріальний баланс підприємства складають для визначення затрат основної та допоміжної сировини, палива, води та інших матеріалів в годину, зміну, добу, рік, виходячи з заданої річної потужності виробництва і режиму його роботи.

Розрахунок матеріального балансу узагальнюють у вигляді таблиці матеріального балансу, що складається із приходу (вихідна сировина, яка задіяна в ході технологічного процесу або його стадії) і витрат (готова продукція, відходи виробництва, втрати). Розбіжність між приходом і витратами допускається не більш, як пів відсотка.

Приклади розрахунку матеріального балансу наведені в додатку Д. 

3.9. Вибір і розрахунок основного та допоміжного технологічного обладнання 

Вибір і розрахунок технологічного обладнання здійснюють з врахуванням тенденції розвитку сучасної техніки, останніх досягнень в області її конструювання, експлуатації і технічного обслуговування. За довідковою літературою, каталогам та іншим інформаційним матеріалам проводять вибір однотипного обладнання необхідної потужності, причому запас потужності вибирають на 10 – 15% більше запасу потужності, встановленого розрахунком матеріального балансу. Приводять обґрунтування вибраного типу обладнання і його технічні характеристики.

Вибирають тип складів, засоби транспортування, визначають розміри бункерів і обґрунтовують прийняті рішення.

Перелік основного та допоміжного обладнання зводиться в таблицю. Приклад наведено в додатку Ж. 

3.10. Тепловий баланс виробництва 

Тепловий баланс проводиться у випадку використання в якості основного технологічного обладнання теплового агрегату (сушильний барабан, обертова піч, гіпсоварильний котел, автоклав і т.д.). В противному разі проводиться механічний розрахунок основного агрегату (дробарка, млин, формувальна машина і т.д.).

Розрахунок теплового балансу базується на використанні результатів матеріального балансу процесів виробництва.

Тепловий баланс виробництва включає ряд теплотехнічних розрахунків до яких входять: вибір основних типів і конструкцій теплотехнічних агрегатів; визначення їх основних розмірів, потужності, затрат палива, теплотехнічний розрахунок одного з теплових агрегатів (розрахунок горіння палива, тепловий баланс, визначення затрат палива, розрахунок потоку газів, тяги і ін.).

Тепловий баланс узагальнюють у вигляді таблиці теплового балансу, яка складається з приходу і витрат. Розбіжність цих статей має бути не більше одного відсотка.

3.11. Контроль виробництва 

Контроль технологічного процесу виробництва проводиться згідно вимог нормативних документів до якості готової продукції у відповідності з технічними вимогами і з використанням методик, викладених в розділі “Методи контролю” у терміни регламентованими правилами приймання готової продукції.

Приведені дані подаються у вигляді карти контролю.

Приклад оформлення карти контролю технологічного процесу виробництва приведено в додатку К. 

3.12. Автоматичне регулювання виробництва 

У цьому розділі пояснювальної записки на підставі аналізу технологічної схеми, норм технологічного режиму та апаратурного оформлення технологічного процесу визначається необхідний об’єм автоматизації виробництва, який подається у вигляді таблиці.

Таблиця 3.2 – Параметри регулювання та контролю виробництва

Розділ складається з двох частин – графічної та текстової.

Графічна частина повинна відображати рівень автоматизації технологічного процесу. Схема автоматизації виконується згідно з вимогами ДСТУ Б А.2.4-3-95 (Міждержавний стандарт ГОСТ 21.408-93) у вигляді креслення на аркуші формату А1 разом із технологічною схемою (при необхідності можливе роздільне виконання).

Текстова частина містить:

– короткий аналіз особливостей ведення технологічного процесу, виходячи зі здійсненого вище опису технологічної схеми;

– аналіз технологічного процесу як об’єкта автоматизації та формулювання задач автоматизації (обґрунтування вибору параметрів контролю, регульованих параметрів і регулювальних впливів);

– опис розробленої системи керування, що включає короткий опис технічних засобів автоматизації кожного контуру контролю та регулювання;

– специфікацію на використані технічні засоби автоматизації;

– висновки щодо виконання поставлених задач автоматизації.

Цей розділ виконується під керівництвом консультанта і згідно відповідних методичних вказівок кафедри автоматизації хімічних виробництв. 

3.13. Економіко – організаційні розрахунки 

Економічні показники характеризують доцільність та обґрунтованість прийнятих в проекті рішень. Правильний вибір економіко-організаційних заходів дає змогу одержувати техніко-економічні показники при проектуванні на рівні сучасних вітчизняних підприємств екологічного профілю.

Економічні розрахунки виконуються згідно укрупнених статей калькуляції:

- вартість сировини і основних матеріалів за винятком вартості зворотних відходів;

- вартість палива та енергії, витрачених на технологічні цілі;

- основна і додаткова заробітна плата виробничих робітників з нормативними відрахуваннями;

- витрати на підготовку і освоєння виробництва;

- витрати на утримання та експлуатацію устаткування, у тому числі амортизація виробничого устаткування і транспортних засобів.

При розрахунку деяких техніко-економічних показників визначаються витрати на функціонування підприємства (його основних і допоміжних підрозділів), рентабельність запропонованих управлінських рішень, рентабельність продукції і основних фондів, термін окупності капітальних вкладень, коефіцієнт загальної економічної ефективності капітальних вкладень.

Організаційно-економічна частина атестаційної бакалаврської роботи передбачає виконання індивідуальних завдань з наступної тематики:

- оптимізація виду руху предметів праці (розрахунок оптимальної чисельності робочих місць і кількості одиниць обладнання, виходячи з річного завдання підприємства і особливості його технології);

- визначення річної програми виробництва (на підставі обраного режиму роботи підприємства та виробничої потужності);

- розробка структури управління та тарифної сітки підприємства (тарифна сітка, тарифні ставки з урахуванням різних умов праці на підприємстві);

- оптимізація організації допоміжних господарств підприємства – транспортного, складського, енергетичного, ремонтного;

- організація контролю якості на підприємстві (вибір методів, об’єктів і періодичності контролю). Розробка форми паспорту якості;

- розробка та впровадження нової продукції у виробництво, оцінка витрат. Формування характеристик паспорту якості;

- розробка лабораторного регламенту на нову продукцію.

Питання організаційно-економічної частини виконуються під керівництвом консультанта – викладача кафедри економіки та організації виробництва. 

3.14. Вимоги безпеки і охорони навколишнього середовища 

У цьому розділі приводяться характеристики екологічної безпеки виробництва – безвідходне, маловідходне, рядове; інформацію про комплексне використання сировини; заходи по запобіганню негативного впливу виробництва на навколишнє середовище; використання відходів для створення безвідходного виробництва.

Вимоги безпеки щодо проведення виробничого процесу, охорони навколишнього середовища проводити з використанням нормативних документів на сировину та готову продукцію. При цьому необхідно вказати:

- небезпечність речовини з їх відповідністю ГОСТ 12.1.007;

- пожежовибухонебезпечність;

- горючість матеріалів згідно ГОСТ 12.1.004;

- дію пилу матеріалів та його гранично допустимі концентрації;

- вміст природних радіонуклідів та інше згідно нормативним документам. 

3.15. Висновки 

У кінці пояснювальної записки необхідно коротко викласти підсумки виконаної роботи за кожним розділом пояснювальної записки і навести основні техніко-економічні показники запроектованого виробництва, доказово представити його переваги в порівнянні з діючими передовими вітчизняними і закордонними підприємствами.

На підставі аналізу новітніх джерел інформації, в тому числі Інтернет, викласти пропозиції і рекомендації з удосконалення і подальшої інтенсифікації конкретного виробництва, впровадження яких може дати (або вже дало) економічний або соціальний ефект. 

3.16. Перелік посилань 

Наводиться перелік літературних джерел (підручників, методичних посібників та вказівок, періодичних видань та ін.), що були використані при виконані проекту. Оформлення переліку проводиться згідно вимог нормативної документації. 

3.17. Додатки 

До додатківвиносяться специфікації; виведення розрахункових формул; роздруківки результатів розрахунків виконаних за допомогою ПЕОМ по стандартним та кафедральним пакетам програм, інші матеріали, які допомагають більш повно і докладно розкрити задум та шляхи реалізації проекту (роботи).

Оформлення додатків та специфікації проводиться згідно вимог ЕСКД (ГОСТ 2.105-95).

4. Захист бакалаврського дипломного проекту 

Захист проекту проводиться на засіданні державної екзаменаційної комісії (ДЕК). Можливий попередній захист на засіданні кафедри. На захист допускаються проекти, що підписані керівником, консультантами і затверджені завідувачем кафедри. Для доповіді студентові надається 12 – 15 хвилин. В доповіді необхідно висвітлити основні проектні рішення і особливо акцентувати увагу на новаціях, запропонованих в проекті. Після доповіді студент відповідає на запитання голови і членів ДЕК, та присутніх на захисті спеціалістів. Потім оголошується зовнішня рецензія і відзив керівника роботи. Якість захисту комісія оцінює за чотирьохбальною системою і оголошує після захисту всіх робіт на цьому засіданні.

Захищений проект здається на кафедру ХТКМ для зберігання.

Додаток В

РЕФЕРАТ 

Пояснювальна записка до дипломного проекту на тему “Технологічна схема виробництва портландцементного клінкеру сухим способом”: 120 с., 5 рис., 2 табл., 2 додатки, 18 джерел.

Розроблено проект технологічного процесу одержання портландцементного клінкеру сухим методом з використанням нетрадиційних сировинних матеріалів.

В проекті обґрунтовано вибір технологічної схеми одержання портландцементного клінкеру. Приведені характеристики вихідних сировинних матеріалів, готового продукту та вимоги нормативних документів до матеріалів.

Розраховано матеріальний та тепловий баланси процесу.

Наведено схему автоматичного контролю і керування процесом підготовки сировинної суміші та випалу портландцементного клінкеру.

Запропоновані технічні рішення з охорони довкілля. Розроблено економіко-організаційну частину проекту. 

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНИЙ КЛІНКЕР, ОБЕРТОВА ПІЧ, ЦИКЛОННИЙ ТЕПЛООБМІННИК, ВАЛКОВИЙ МЛИН, ДЕКАРБОНІЗАТОР, МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС, ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС, ЗАХИСТ ДОВКІЛЛЯ. 

Приклад змісту пояснювальної записки проекту

Зміст

Додаток Г

Основний напис для креслень графічної документації. Форма 1 

 Основний напис для текстових документів (перший аркуш). Форма 2 

 Основний напис на текстових документах (наступні аркуші). Форма 2а 

* Пояснення:

- ХК32– номер групи;

- 01 – дві останні цифри залікової книжки;

- 1470 – код кафедри;

- 001 – номер документа; 

Додаток Д 

МАТЕРІАЛЬНИЙ БАЛАНС 

Приклад 1

Матеріальний баланс цементного виробництва 

Матеріальний баланс виробництва це кількісна схема проходження сировинних матеріалів, як основних так і допоміжних, через усі етапи виробництва, починаючи з доставки сировини на підприємство і закінчуючи складом готової продукції.

Розрахунок матеріального балансу починається з розрахунку сировинної суміші за результатами якого встановлюється потреба в основних сировинних компонентах на одну тонну готового продукту. Для цементного виробництва це потреба вапняку, глинистого компоненту та коригуючих добавок на одну тонну клінкеру.

Вихідні дані для розрахунку матеріального балансу:

- склад сировинної суміші з визначенням питомих витрат сировинних компонентів на одиницю продукції;

-  річна потужність заводу по готовому продукту;

-  режим роботи технологічних відділень заводу.

При проектуванні підприємства, матеріальний баланс є вихідним для підбору основного та допоміжного обладнання, розрахунку об’ємів складських приміщень для зберігання сировини, напівфабрикатів та готового продукту, розрахунку об’ємів технологічних ємностей (розхідних бункерів, які встановлюються перед кожної з одиниць обладнання і використовуються для переробки матеріалів на різних стадіях технологічного процесу).

Матеріальний баланс визначає потребу заводу в сировині, паливі, добавках та допоміжних матеріалах необхідних для реалізації технологічного процесу. В матеріальному балансі визначається також кількість напівфабрикатів, які виробляються та кількість готового продукту. 

Розрахунок матеріального балансу цементного заводу 

Розрахунок матеріального балансу цементного заводу виконують на основі наступних показників:

- проектна потужність заводу по клінкеру та цементу;

- питомі витрати сировинних компонентів, які визначаються за результатами розрахунку сировинної суміші;

- асортимент виробництва по видах цементу та кількість добавок, які вводяться при помелі;

- природна вологість сировинних матеріалів, палива, добавок, вологість шламу.

При розрахунку матеріального балансу цементного заводу втрати сировини, палива, добавок, напівфабрикатів та готової продукції визначаються у відповідності:

- втрати сировини приймаються сумарно по всьому технологічному відділу переробки, але без кар’єру, у кількості 1,0% та враховуються в питомих витратах;

- витрати  твердого палива по всьому відділу його переробки – 1,0...1,5 %;

- витрати рідкого палива – 0,5 %.

1 Розрахунок матеріального балансу сировини та напівфабрикатів цементного заводу з виробництва шлакопортландцементу.

1.1 Вихідні дані.

Потужність по клінкеру – 195 000 т/рік.

Потужність по цементу – 278 570 т/рік, при помелі клінкеру передбачається добавки основного шлаку в кількості 30 %.

Склад сировинної суміші:

- вапняк – 38,60 мас. частин;

- глина – 4,11 мас. частин;

- піритні огарки – 1 мас. частина;

- всього – 43,71 мас. частина.

Витрати сухої сировини на 1 тонну клінкеру – 1 640 кг.

Природна вологість сировини:

- вапняку – 10 мас. %;

- глини – 25 мас. %;

- піритних огарків – 10 мас. %.

Режим роботи заводу:

- печі випалу клінкеру – 300 діб по 24 години на добу, всього – 7 200 год/рік;

- млини помелу сировини –  330 діб  по 21 годині  на  добу,  всього  – 6 930 год/рік;

- млини   помелу   вугілля  –  330  діб  по 21 годині  на  добу,  всього  – 6 930 год/рік;

- млини  помелу  цементу  –  330  діб  по  21 годині  на  добу,  всього – 6 930 год/рік;

- сушильний  барабан  –   300  діб   по  24  годині  на   добу,   всього – 7 200 год/рік.

Склад паливної суміші для випалу клінкеру:

- 60% - вугілля марки МС

- 40% - вугілля марки Т

Кількість добавки шлаку при помелі клінкеру – 30 мас. %.

1.2 Розрахунок витрати сировини.

1.2.1 Потреба в сухій сировині:

- на рік – 195 000 · 1,64 = 319 800 т/рік;

- на добу – 319 800 : 330 = 969,1 т/доб;

- на годину – 969,1 : 21 = 46,14 т/год.

в тому числі вапняку сухого:

- на рік – 319 800 · 38,6 : 43,71 = 282 413 т/рік;

- на добу – 282 413 : 330 = 855,8 т/доб;

- на годину – 855,8 : 21 = 40,74 т/год;

в тому числі глини сухої:

- на рік – 319 800 · 4,11 : 43,71 = 30 070 т/рік;

- на добу – 30 070 : 330 = 90,1 т/доб;

- на годину – 90,1 : 21 = 4,34 т/год;

в тому числі піритних огарків сухих:

- на рік – 319 800 · 1 : 43,71 = 7 317 т/рік;

- на добу – 7 317 : 330 = 22,2 т/доб;

- на годину – 22,2 : 21 = 1,06 т/год;

Потреба в сировині з урахуванням природної вологості:

вапняку сирого:

- на рік – 282 413 · 100 : (100 – 90) = 313 792 т/рік;

- на добу – 313 792 : 330 = 950,7 т/доб;

- на годину – 950,7 : 21 = 45,27 т/год;

глини сирої:

- на рік – 30 070 · 100 : (100 – 25) = 40 093 т/рік;

- на добу – 40 093 : 330 = 121,5 т/доб;

- на годину – 121,5 : 21 = 5,78 т/год;

піритних огарків сирих:

- на рік – 7 317 · 100 : (100 – 10) = 8 130 т/рік;

- на добу – 8 130 : 330 = 24,6 т/доб;

- на годину – 24,63 : 21 = 1,17 т/год;

1.2.2 Потреба

Вихідні данні:

- вологість шламу – 36 мас. %;

- вага 1 м³ шламу – 1,55 т/м³;

- кількість сухої речовини в 1 м³ шламу – 1,55 · (1 – 0,36) = 0,992 тонни;

- кількість води в 1 м³ шламу – 1,55 · 0,36 = 0,558 тонни.

При річній потребі в сухій сировинній суміші 319 800 т/рік, потреба в шламі становить:

- на рік – 319 800 : 0,992 = 322 381 м³/рік, або 322 381 м³/рік · 1,55 = 499 691 т/рік;

Потреба шламу на піч:

- на добу – 322 381 : 300 = 1 074,6 м³/доб, або 499 691 : 300 = 1 665,6 т/доб;

- на годину – 1 074,6 : 24 = 44,78 м³/год, або 1 665,6 : 24 = 69,4 т/год.

Кількість шламу яка повинна бути вироблена сировинними млинами:

- на добу – 322 381 : 330 = 976,9 м³/доб, або 499 691 : 330 = 1 514,2 т/доб;

- на годину – 976,9 : 21 = 46,51 м³/год, або 1 514,2 : 21 = 72,1 т/год.

1.2.3 Потреба в глиняному шламі який поступає по трубопроводу з кар’єру глини.

Вихідні данні:

- вага 1 м³ глиняного шламу – 1,35 т/м³;

- вологість глиняного шламу – 50 мас. %;

- кількість сухої речовини в 1 м³ глиняного шламу – 1,35 · 0,5 = 0,675 тонни;

- кількість води в 1 м³ глиняного шламу – 1,35 · 0,5 = 0,675 тонни.

При річній потребі в сухій глині 30 070 т/рік, потреба в глиняному шламі з кар’єру глини становить:

- на рік – 30 075 : 0,675 = 44 548 м³/рік;

- на добу – 44 548 : 330 = 135,0 м³/доб;

- на годину – 135,0 : 21 = 6,43 м³/год.

1.2.4 Потреба води на виготовлення сировинного шламу.

Річна потреба води на виготовлення сировинного шламу визначається як різниця між загальною потребою шламу та загальною потребою сировинних матеріалів з урахуванням природної вологості:

499 691 – (313 792 + 40 093 + 8 130) = 137 676 м³/рік;

- на добу – 137 676 : 330 = 417,2 м³/доб;

- на годину – 417,2 : 21 = 19,87 м³/год.

1.2.5 Потреба води на охолодження цементу при помелі.

При помелі цементу в млини для охолодження додається до 1 мас. % води від маси клінкеру.

Потреба води на охолодження:

- на рік – 195 000 · 0,01 = 1 950 м³/рік;

- на добу – 1 950 : 300 = 6,5 м³/доб;

- на годину – 6,5 : 24 = 0,27 м³/год.

1.2.6 Випал клінкеру в печі.

- на рік – 195 000 т/рік (за п. 1.1);

- на добу – 195 000 : 300 = 650,0 т/доб;

- на годину – 650,0 : 24 = 27,08 т/год.

1.2.7 Потреба клінкеру на помел.

- на рік – 195 000 т/рік (за п. 1.1);

- на добу – 195 000 : 330 = 591,0 т/доб;

- на годину – 650,0 : 21 = 28,17 т/год.

1.2.8 Виробництво готового шлакопортландцементу.

При помелі клінкеру додається 30% шлаку (п. 1.1).

Виробництво шлакопортландцементу:

- на рік – 195 000 · 100 : (100 – 30) = 278 570 т/рік;

- на добу – 278 570 : 330 = 844,0 т/доб;

- на годину – 844,0 : 21 = 40,19 т/год.

1.2.9 Потреба сухого шлаку.

- на рік – 195 000 · 30 : (100 – 30) = 83 570 т/рік;

- на добу – 83 570 : 330 = 253,0 т/доб;

- на годину – 253,0 : 21 = 12,04 т/год.

1.2.10 Потреба шлаку природної вологості.

При природній вологості шлаку 35 мас. % та кінцевій вологості шлаку після сушки 1,5 мас. %, потреба шлаку становитиме:

- на рік – 83 570 · (100 – 1,5) : (100 – 35) = 126 640 т/рік;

- на добу – 126 640 : 300 = 422,0 т/доб;

- на годину – 422,0 : 24 = 17,59 т/год.

1.2.11 Потреба гіпсового каменю.

При умові додання до цементу добавки гіпсового каменю в кількості 2 мас. % потреба в гіпсі становитиме:

- на рік – 278 570 · 0,02 = 5 571 т/рік;

- на добу – 5 571 : 330 = 16,9 т/доб;

- на годину – 422,0 : 21 = 0,81 т/год.

2 Розрахунок матеріального балансу палива на сушку шлаку, вугілля та випал клінкеру цементного заводу з виробництва шлакопортландцементу.

В цій частині матеріального балансу визначається потреба палива на сушку шлаку, вугілля яке використовується на заводі та на випал клінкеру. Розрахунки базуються на результатах теплотехнічних розрахунків.

Взагалі, при проектуванні виробництва, спочатку виконуються розрахунки сировинної суміші та складається матеріальний баланс заводу за сировинними матеріалами та напівфабрикатами. На основі цих розрахунків, з урахуванням потреб сировини та напівфабрикатів, здійснюється підбір основного та допоміжного обладнання, в тому числі і теплотехнічного, за його виробничою потужністю. Після чого виконуються теплотехнічні розрахунки теплових агрегатів, за результатами яких здійснюються розрахунки потреб палива.

При виконанні ескізних проектів, які виконуються на першій стадії проектування для розробки техніко-економічного обґрунтування виробництва, що проектується, задаються відповідними потребами теплової енергії на реалізацію технологічного рішення за відповідними технологічними нормами проектування або за статистичними даними експлуатації аналогічного виробництва.

2.1 Вихідні дані

Склад паливної суміші для випалу клінкеру:

- 60% – вугілля марки МС

- 40% – вугілля марки Т

Питомі витрати тепла на випал клінкеру – 1 900 ккал на 1 кг клінкеру (за результатами теплотехнічного розрахунку печі випалу клінкеру).

Питомі витрати сирого вугілля марки Т на сушіння шлаку – 0,09 тонни на 1 тонну сухого шлаку (за результатами теплотехнічного розрахунку сушильного барабану).

Питомі витрати сирого вугілля марки Т на сушіння паливної суміші – 0,03 тонни на 1 тонну сухої паливної суміші (за результатами теплотехнічного розрахунку сушильного барабану).

Режим роботи відділень заводу які використовують паливну суміш:

- печі випалу клінкеру – 300 діб по 24 години на добу, всього – 7 200 год/рік;

- млини помелу вугілля – 330 діб по 21 годині на добу, всього – 6 930 год/рік;

- сушильний барабан – 300 діб по 24 годині на добу, всього – 7 200 год/рік.

Природна вологість паливної суміші – 20,8 мас. %.

Кінцева вологість сухої паливної суміші – 8,0 мас. %.

Теплотворна здатність паливної суміші – 5 532 ккал/кг (за розрахунком по п. 2.1.1). 

Таблиця Д.1 - Розрахунок робочої маси паливної суміші

2.1.2 Потреба сухої паливної суміші на випал клінкеру:

- на рік – 195 000 · 1 000 · 1 900 : 5 532 = 67 000 т/рік;

- на добу – 67 000 : 300 = 223,0 т/доб;

- на годину – 223,0 : 24 = 9,3 т/год.

2.1.2 Виготовлення паливної суміші млинами помелу вугілля:

- на рік – 67 000 т/рік;

- на добу – 67 000 : 330 = 203,0 т/доб;

- на годину – 203,0 : 21 = 10,6 т/год.

2.1.3 Потреба паливної суміші з урахуванням початкової та кінцевої вологості:

- на рік – 67 000 · (100 – 8) : (100 – 20,8) = 77 830 т/рік;

в тому числі вугілля марки МС – 77 830 · 0,6 = 46 698 т/рік;

в тому числі вугілля марки Т – 77 830 · 0,4 = 31 132 т/рік.

2.1.4 Виготовлення паливної суміші сушильним барабаном:

- на добу – 77 830 : 330 = 260,0 т/доб;

в тому числі вугілля марки МС – 260 · 0,6 = 156,0 т/доб;

в тому числі вугілля марки Т – 260 · 0,4 = 104,0 т/доб.

- на годину – 260,0 : 24 = 10,8 т/год.

в тому числі вугілля марки МС – 10,8 · 0,6 = 6,48 т/год;

в тому числі вугілля марки Т – 10,8 · 0,4 = 4,32 т/год.

2.1.5 Потреба вугілля марки Т на сушку шлаку:

- на рік – 83 570 · 0,09 = 7 521 т/рік;

- на добу – 7 521 : 300 = 25,07 т/доб;

- на годину – 25,07 : 24 = 1,05 т/год.

2.1.5 Потреба вугілля марки Т на сушку паливної суміші:

- на рік – 67 000 · 0,03 = 2 010 т/рік;

- на добу – 2 010 : 300 = 6,7 т/доб;

- на годину – 6,7 : 24 = 0,28 т/год.

3ведена таблиця матеріального балансу цементного заводу. 

Таблиця Д.2 – Матеріальний баланс цементного заводу

Приклад 2 

Матеріальний баланс гіпсового виробництва 

Гіпсові заводи відносяться до виробництв, які працюють по неповному тижні.

Виробнича програма виробництва визначається із врахуванням потужності основного агрегату – гіпсоварильного котла.

Річна потужність котла визначається по формулі:

Q = n × T_еф × q × η,    де

T_еф  - ефективний фонд робочого часу за рік, дні;

n     - кількість робочих годин за добу;

q     - потужність котла, т/год;

η  - коефіцієнт використання обладнання за часом із врахуванням простоїв при ремонтах (для цехів з гіпсоварильним котлом η =0,86, – з обертовими барабанами η = 0,88).

T_еф = 365 – n_в - n_св,    де

n_в  – кількість вихідних днів

n_св – кількість святкових днів.

T_еф = 365 – 104 – 10 = 251 днів

Q = 24 × 251 × 13 × 0,86 = 67 348,32 т

Потужність заводу з виготовлення гіпсового в’яжучого 100 000 т/рік.

Кількість котлів, необхідних для забезпечення необхідної потужності заводу: 100 000 / 67 348 = 1,48 шт

Приймаємо два гіпсоварильних котла. Тобто, технологічних ліній в цеху буде дві. Робота виробництва буде здійснюватися в 3 зміни по 8 годин при 5 – денному робочому тижні.

Потреба в гіпсовому камені без врахування виробничих втрат становить:

100 000 × 1,2 = 120 000 т

1,2 – витрати гіпсового каменю на 1т гіпсу на стадії варки.

Втрати при варці:           120 000 – 100 000 = 20 000 т

Із них втрати з виносом 0,5 % гіпсової муки з водяним паром:

(120 000 × 0,5) / 100 = 600 т

Відповідно втрати з гідратною вологою становлять:

20 000 - 600 = 19 400 т

Річна потреба в гіпсовому камені із врахуванням 0,1% втрат при транспортуванні становить (120 000 × 100) / 99,9 = 120 120,12 т

Втрати при транспортуванні становлять:

120 120,12 – 120 000 = 120,12 т

Із врахуванням втрат при помелі та сушці потреба в гіпсовому камені становить:

- із врахуванням 0,1% втрат при переміщенні: 

(120 120,12 × 100) / 99,9 = 120 240,36 т

власне втрати: 120 240,36 -120 120,12 = 120,24 т

- із врахуванням 0,5% втрат гігроскопічної вологи, видаленої при помелі:

(120 240 × 100) / 99,5 = 120 844,58 т

власне втрати: 120 844,58 – 120 240,36 = 604,22 т

При дробленні з врахуванням 0,2 % втрат потреба в гіпсовому камені складає: (120 844,58 × 100) / 99,8 = 121 086,75 т

втрати при цьому складають:     121 086,75 – 120 844,58 = 242,20 т

Із врахуванням 0,1% втрат на сировинному складі річна потреба в гіпсовому камені становить: (121 086,75 × 100) / 99,9 = 121 207,97 т

втрати при цьому: 121 207,96 – 121 086,75 = 121,21 т

При транспортуванні гіпсового каменю з кар’єру на завод втрати становлять 0,3 %.

Отже, річна потреба в гіпсовому камені дорівнює:

(121 207,96 × 100) / 99,7 = 121 572,68 т

власне втрати: 121 207,68 – 121 207,96 = 364,72 т

Враховуючи всі виробничі втрати, затрати гіпсового каменю на 1т гіпсового в’яжучого становлять:       121 572,68 / 100 000 = 1,216 т _каменю / т _гіпсу 

Таблиця Д.3 – Графік руху сировини і напівфабрикатів при виробництві гіпсу

Таблиця Д.4 – Матеріальний баланс цеха гіпсового в’яжучого

Матеріальний баланс гіпсоварильного котла 

Вихідні дані для розрахунку:

- потужність котла –13 т/год

- склад гіпсового в’яжучого в мас. %:

СаSO₄ × 0.5H₂О         -   86,6

СаSO₄ × 2 H₂О           -     5,0

СаSO₄ (розчинний)  -   4,6

мінеральні домішки  -   3,8

Визначаємо склад в’яжучого, яке отримали за одну годину варки:

СаSO₄ × 0,5H₂О           13 000 × 0,866 = 11 258 кг

СаSO₄ × 2 H₂О           13 000 × 0,05 = 650 кг

СаSO₄(розчинний)      13 000 × 0,046 = 598 кг

мінеральні домішки   13 000 × 0,038 = 494 кг

Визначаємо потребу в гіпсовому камені на 1 годину варки згідно реакцій дегідратації:

СаSO₄ × 2H₂О - СаSO₄ × 0,5H₂О + 1,5 Н₂О

172 м.ч.            145 м.ч. 

172 м.ч. СаSO₄ × 2H₂О – 145 м.ч. СаSO₄ × 0,5H₂О

x кг                            –  11 258 кг 

x = (11 258 × 172) / 145 = 13 354,3 кг 

СаSO₄ × 2H₂О = СаSO₄ + 2Н₂О

172 м.ч.       136 м.ч.

172 м.ч. СаSO₄ × 2H₂О – 136 м.ч. СаSO₄

y кг                           - 598 кг 

y = (598 × 172) / 136 = 756,3 кг 

Затрати сирого порошку на 1 годину варки:

13 354,3 + 756,3 + 650 + 494 = 15 254,6 кг

Із врахуванням 0,5 % виносу з водяними парами, затрати гіпсу на годину становлять:      (15 254,61 × 100) / 99,5 = 15 331,25 кг

Отже, затрати гіпсу становлять:

15 331,25 / 13 000 = 1,179 кг

Визначаємо кількість водяних парів, які виділилися з матеріалу при варці:

при утворенні півгідрату                  13 354,3 – 11 258 = 2 096,3 кг

при утворенні розчинного ангідриту   756,3 – 598 = 158,3 кг

Загальні втрати з гідратною вологою: 2 098,3 + 158,3 = 2 254,6 кг

Матеріальний баланс гіпсоварильного котла зведено в таблицю Д.5.

Таблиця Д.5 – Матеріальний баланс гіпсоварильного котла на 1 год. варки

Додаток Ж 

Таблиця Ж.1 - Перелік основного та допоміжного обладнання технологічної лінії

Додаток К

Приклад 1 

Таблиця К.1 – Карта контролю технологічного процесу виробництва силікатної цегли

Приклад 2 

Таблиця К.2 – Контроль виробництва гіпсового в’яжучого 

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!