Модернизация производства керамического кирпича (стр. 16 из 20)
4 Теплотехнический расчёт
4.1 Расчет туннельной печи
Исходные данные для расчёта туннельной печи приведены в таблице 28.
Таблица 28 – Теплотехнические параметры печи
| Наименование показателя | Показатель |
| Годовая производительность, тыс. шт. усл. кирп. | 20000 |
| Расчётное количество календарных дней работы печи в год, день | 329 |
| Максимальная температура обжига, оС | 960 |
| Влажность изделий, поступающих на обжиг, % | 5 |
| Длительность обжига, час | 36 |
| Интервал толкания вагонеток, час | 1,125 |
В качестве топлива используется природный газ.
Режим обжига: 1 интервал 30-60оС – 10,125 часа (9 позиций);
2 интервал 600-960оС – 9 часов (8 позиций);
3 интервал 960-50оС – 16,875 часа (15 позиций);
Определение размеров печи произведём по данным регламента /4/: ширина канала составляет 2,9 метра, а высота от пода вагонетки до замка свода 1.7 метра. Тогда ёмкость печи определяется по формуле:
; (4.1)где P ГОД – годовая производительность по годной продукции, тыс. шт. усл. кирп.;
τЦ – время пребывания изделия в печи, час;
τГОД – годовое рабочее время, час;
р = 3 – брак изделий и потери от загрузки в печь до поступления на СГП, %.
(тыс. шт. усл. кирп.)Количество вагонеток в печи – 32 штуки. В этом случае активная длина печи:
; (4.2)где G 1 – вместимость одной вагонетки, тыс. шт. усл. кирп.;
l В – длина вагонетки, м.
(метр)Длина отдельных зон в соответствии с принятым графиком составит:
; (4.3)где τ i – продолжительность соответствующего интервала, час.
МС – масса сырца, кг.
Для зоны подогрева:
(м)Для зоны обжига:
(м)Для зоны охлаждения:
(м)Следующим этапом рассчитывается горение топлива, теплота сгорания которого определяется по формуле:
; (4.4) 
(кДж/м3)Физическое тепло газа Q1 с учётом коэффициента 1,37 составляет 411 кДж/м3, а общее тепло Q равно их сумме: 44728 + 411 = 5139 кДж/м3. Теоретическая температура горения находится по температуре обжига и пирометрическому коэффициенту, равному 0,8: ТТЕОР = 960:0,8 = 1200оС. Избыток воздуха в зоне горения определяется из условия, что температура воздуха, поступающего из зоны остывания в зону обжига равно 700оС.
Тепловой баланс составляется для зон обжига и подогрева. Часовая производительность печи с учётом брака:
(шт. усл. кирп.) (4.5)Приход тепла воздуха, поступающего из зоны охлаждения при коэффициенте избытка воздуха a = 4, находиться по формуле:
(кДж/м3) (4.6)Приход тепла от химических и физических взаимодействий топлива находиться по формуле брака:
(кДж/м3) (4.7)Общий приход тепла:
(кДж/м3) (4.8)Расход тепла, необходимый для испарения влаги принимается из учёта влажности сырца, температуры отходящих газов и сырца:
(4.9)где Q в – часовое количество остаточной влаги, кг.
(кДж/м3)Расход тепла, на нагрев материала до максимальной температуры составит:
(4.10)Масса обожженного материала GМ = 9774 кг/час. Она равна произведению часового количества остаточной влаги и массы единицы кирпича сырца. С учётом теплоёмкости см для диапазона температур получаем:
(кДж/м3)Удельный расход тепла на 1 килограмм обожженной массы в ходе химических реакций принимаем равным 117 кДж/кг. Следовательно, по имеющимся данным:
(кДж/час) (4.11)Потери тепла в окружающую среду необходимо рассчитать по формулам теплопередачи. Поверхность теплопередачи свода установлена по его внутренней поверхности, а для стен по расстоянию от нижней поверхности пода вагонетки до верха стены. Туннельную печь в данном расчёте потерь тепла ограждающими элементами условно разделяем на отдельные участи по длине, а среднюю температуру принимаем равной среднему значению минимума и максимума интервала температур на границе участка. Всё перечисленное принимаем из /4/.
Фактическим показателем расчёта является тепловой баланс зон. Данные, основанные на регламентных параметрах /4/, представлены в таблице 29.
Таблица 29 – Тепловой баланс зон подогрева и обжига
| Статьи баланса | Значение | |
| кДж/ч | % | |
| Приход тепла | ||
| Химическое и физическое топливо | 10952825 | 56,615 |
| Физическое тепло воздуха | 8393250 | 43,385 |
| Итого: | 19346075 | 100 |
| Расход тепла | ||
| На испарение влаги | 2682767 | 13,867 |
| На химические реакции | 10836238 | 56,013 |
| На нагрев материала | 1156366 | 5,977 |
| Тепло, аккумулируемое футеровкой вагонеток | 1048635 | 5,421 |
| Потери в окружающую среду | 458984 | 2,372 |
| Тепло с отходящими дымовыми газами | 3163085 | 16,35 |
| Итого: | 19346075 | 100 |
Таблица 30 – Тепловой баланс зоны охлаждения
| Статьи баланса | Значение | |
| кДж/ч | % | |
| Приход тепла | ||
| Тепло материала | 10836238 | 91,18 |
| Тепло, аккумулированное футеровкой вагонеток | 1048635 | 8,82 |
| Итого: | 11884873 | 100 |
| Расход тепла | ||
| На нагрев воздуха, идущего на горение | 7487654 | 63 |
| Стороннее тепло с воздухом | 3050695 | 25,6687 |
| Потери в окружающую среду | 387982 | 3,2645 |
| Тепло с выходящим транспортом | 240428 | 2,023 |
| Потери через под вагонеток | 205858 | 1,732 |
| Тепло с выходящим материалом | 512256 | 4,31 |
| Итого: | 11884873 | 100 |
Таблица 31 – Сводный тепловой баланс
| Статьи баланса | Значение | |
| кДж/ч | % | |
| Приход тепла | ||
| Тепло материала | 10952825 | 100 |
| Итого: | 10952825 | 100 |
| Расход тепла | ||
| На испарение влаги | 2682767 | 22,6 |
| На нагрев материала | 1156366 | 9,742 |
| Тепло с отходящими дымовыми газами | 3163085 | 26,649 |
| Тепло во внешнюю среду | 846966 | 7,135 |
| Потери через под вагонеток | 205858 | 1,734 |
| Потери с выходящим материалом и транспортом | 752684 | 6,34 |
| Стороннее тепло с воздухом | 3050695 | 25,7 |
| Неучтённые потери | 11858 | 0,1 |
| Итого: | 11870279 | 100 |
4.2 Мероприятия по экономии энергетических ресурсов
На данном этапе развития современной промышленности всё более актуальной становиться экономия во всех аспектах народного хозяйства, в том числе, промышленности строительных материалов. Уменьшение затрат на топливо и электроэнергию – ключ к снижению себестоимости изделий, а значит и источник роста конкурентоспособности, которая в конечном счёте благоприятно повлияет на репутацию предприятия и спрос на его продукцию, поэтому необходимо реализовывать различные мероприятия направленные на экономию топлива и энергетических ресурсов, сокращение технологических потерь и сопутствующие действия.
В рамках данного дипломного проекта на Энемском кирпичном заводе наиболее рационально предпринять действия сберегательного характера в следующем плане:
- использование комплексных выгорающих добавок, например, молотого каменного угля, интенсифицирующего процесс обжига, а, значит, уменьшающего расход тепла;
- отбор отработанных газов туннельной печи, посредством вентиляционной системы, которая путём смешивания их с более холодным воздухом атмосферы, даёт качественный теплоноситель для сушки кирпича-сырца в туннельных блоках;
- максимальное использование естественного освещения в производственных и других помещениях, а также грамотный режим энергосбережения, реализуемый инженерным и рабочим контингентом.
5. Электрические устройства и автоматика
5.1 Комплексная механизация и автоматизация производства кирпича, уровень автоматизации технологических процессов
Основным решением является реконструкция массоподготовительного отделения – ключевого этапа. Для достижения максимального эффекта данный передел подвергается автоматизации для получения шихты высокого качества. Система автоматического управления и контроля оборудования от глинозапасника до формовочного пресса в проекте предусматривает внедрение микропроцессорного комплекса технических средств КТС ПИУС-2А, который состоит из главного пульта управления, пунктов обработки информации и координации. Оператор данного КТС контролирует следующие участки: массоподготовки, добавок, массопереработки, тонкого помола, шихтозапасника, а также транспортное оборудование и глиносмеситель с фильтрующей решёткой.