Проект отражательной печи по рафинированию черновой меди

Q_ш = 1950*1254 = 2470000 кДж.

Физическое тепло меди и газов рассчитаем аналогично:

Q_ан = m_ан. л_ан = 497800* 727 = 361000000 кДж.

Физическое тепло газов: Q_г = 871916* 1,4* 1200 = 1470000000 кДж.

Потери тепла во внешнюю среду.

а) окна во время загрузки:

F₁ = 1,1* 1,7 = 1,87 м³

Q₁ = 4,96* (Т / 100)⁴ F*и* t (4)

Q₁= 4,96 (1200 / 100)⁴ 1,87*0,9*3*4,18 = 6386000 кДж.

б) окна, открытые в период окисления и восстановления:

F₂ = 0,5*0,5 = 0,25 м² на два окна 0,5 м²;

F₃ = 0,7* 0,6 = 0,42 (шлаковые);

F₂ + F₃ = 0,5 + 0,42 + 0,92 м²;

Q₂ = 4,96 (1200 / 100)⁴ 0,92* 0,78* 3* 4,18 = 2722000 кДж.

в) через окна закрытые:

F = 1,87 на 3 окна 1,87* 3 = 5,61 м²;

Q = л* (t_кл - t_в / (S / л + 0,06)) F^* t (5)

Q = 0,8*(1300 - 40 / (0,19 / 0,8 + 0.06)) 5,61* 20*4,18 = 1730000 кДж.

г) через кладку печи:

свод Q₁ = л ((t₁ - t₂) / S) F*t (6)

Q₁ = 1,39 ((1200 - 50) / 0,38) 118* 24* 4,18 = 49808000 кДж

Q₂ = F. t (7)

Q₂ = 60* 24* 4,18 = 6825000 кДж.

д) стенки ванны печи

Q₃ = F* t (8)

Q₃ = 25,7. 24. 4,18 = 6638000 кДж.

Всего во внешнюю среду потерь тепла: 74109000 кДж.

В таблице 5 представим тепловой баланс отражательной печи огневого рафинирования черновой меди.

Таблица 5 - Тепловой баланс отражательной печи

ПРИХОД	кДж	%	РАСХОД	кДж	%
Горение газа	1925000000	96,34	Тепло шлака	2470000	0,12
Тепло топлива	1701260	0,08	Тепло меди	361000000	18,06
Реакция востановления	30500000	1,52	Тепло газов	1470000000	73,57
Реакция окисления	18469620	2,03	Во внеш. среду	74109000	3,70
Тепло мазута	57600	0,03	Неучтеное тепло	68149480	4,55
ВСЕГО:	1975728480	100	ВСЕГО:	1975728480	100

2.3 Расчет печи

Отражательные печи бывают двух типов: одно- и двухкамерные. Однокамерные печи имеют некоторые преимущества перед двухкамерными: они более компакты, их сооружение и ремонт дешевле, но производительность ниже, чем двухкамерных, на 25-30%, а расход топлива выше. При меньшем использовании тепла отходящих газов тепловой КПД заметно ниже двухкамерных, но более эффективна регулировка теплового режима, а образовавшийся в ванне расплав менее загрязняется пылью отходящими газами.

Для плавки небольшими порциями однокамерные печи более предпочтительны.

На крупных заводах применяют двухкамерные печи, сочетающие функции плавильного агрегата (одна камера) и копильника-миксера (другая камера) для корректировки химического состава, рафинирования и хранения металла на период разливки. Обе камеры размещаются в одном корпусе.

Рассмотрим стационарную медерафинировочную отражательную печь с суточной производительностью 300 т/сутки. Емкость печи составляет 300 т, ее размеры: длинна по кладке 18050 мм, высота по кладке 4600 мм, глубина ванны 760 мм.

Характеристика и назначение основных частей печи: рабочая ванна, футерована периклазохромировым кирпичом; загрузочные окна - расположены на передней стенке рабочего пространства печи и предназначены для загрузки шихты; футерованные заслонки закрывают загрузочные окна, подъем и опускание осуществляется механическим приводом; в них оборудованы окна для подачи воздуха на окисление и подачи мазута на восстановление; шлаковое окно расположено на боковой стене печи, противоположной форкамере и предназначено для съема шлака через него; летка расположена на задней стенке печи. Летка предназначена для выпуска расплавленного металла из печи в разливочные ковши; нагнетательный вентилятор высокого давления нужен для нагнетания воздуха и сжигание топлива.

Система сжигания топлива состоит из двух горелочных устройств, вмонтированных в боковую стену печи, противоположной понурой части печи; шибер предназначен для создания внутри печного давления.

Определим количество печей П, шт., для выполнения годового задания:

П = G: (Ј*342), (9)

где G - годовая производительность анодного отделения, т;

Ј - суточная производительность печи, сутки;

П = 350 000: (300* 342) = 3,41.

Следовательно, принимаем четыре печи.

Длительность разливки при емкости печи 300 тонн, составляет в среднем 5,5 часов, следовательно, нужная производительность разливочной машины около 54 т/час. На каждую печь принимаем одну разливочную машину карусельного типа производительностью 60 т/час, количество изложниц 25.

Для снятия анодов с изложниц разливочной машины используем две пневматические анодосъемные машины с механическим приводом, производительность 30 т/час.

Для загрузки шихты используем кран грузоподъемностью 3,3 тонны.

Вес годных анодов 486 тонн, количество анодов укладываемых на одну вагонетку 34, масса анода 0,31 тонн. Значит на одну вагонетку грузится:

34* 0,31 = 10,54 т,

следовательно, количество вагонеток будет равно

486: 10,54 = 46,1 шт.

На четыре печи принимаем 188 вагонеток, грузоподъемностью 10 тонн.

На предприятии принимаются шлаковые коробки объемом 0,66 м³. Масса получаемого шлака 1,47 тонн. Следовательно, получаем на четыре печи:

1,47: 2,8: 0,66 * 4 = 3,18 шт.

Следовательно, принимаем четыре шлаковые коробки.

Вагонетки для подачи меди имеют грузоподъемность 5 тонн, емкость печи 300 тонн, так как вагонетки используются неодновременно у всех печей, то их количество можно уменьшить в два раза (по опыту), следовательно, на четыре печи понадобится:

300: 5 * 4: 2 = 120 шт.

Количество принятых вагонеток - 120 шт.

Большинство металлургических процессов осуществляется при значительных затратах топлива или электроэнергии. Затраты на топливо достигают 70% общих производительных затрат, в то же время до 50 - 70% тепла теряется с газами, шлаками и другими отходами производства, поэтому рациональное использование вторичных энергоресурсов имеет большое хозяйственное значение.

Тепло отходящих газов используют для нагрева котлов-утилизаторов в случаях: когда дымовые газы на выходе из печи имеют высокую температуру, когда дымовые газы содержат значительное количество пыли, которая быстро засоряет подогревательные устройства (рекуператоры, регенераторы). Принципиальная схема газо-пылеулавливания для отражательной печи содержит в себе котел-утилизатор.

Известны водотрубные и газотрубные типы котлов-утилизаторов. В котлах первого типа вода циркулирует внутри труб, омываемых водой. При плавильных печах, когда температура отходящих газов выше 700^оС, устанавливают водотрубные котлы, которые менее чувствительны к работе на дымовых газах содержащих пыль.

Для четырех отражательных печей принимаем 4 котла-утилизатора. Котлы-утилизаторы выбираем серии ТОП. Выбор осуществляется по справочнику. Теплоутилизационные аппараты типа ТОП обеспечивают подогрев шихты до 400^оС и регенеративный возврат в печь до 30% тепла сжигаемого топлива. Низкое гидравлическое сопративление котлов этого типа снижает подсосы воздуха и обеспечивает высокий КПД пылеулавливания.

2.4 Расчет освещения

О важности организации оптимальной схемы освещения, для нормальной жизнедеятельности человека, известно достаточно давно. Расчет освещения, необходимого количества светильников и их мощностей, является основой проекта освещения любого помещения. Грамотный расчет светильников и уровня освещенности позволяет создать необходимое постоянное, равномерное освещение в помещении, оптимальной яркости и насыщенности, исключая возникновение ненужных теней и резких контрастов. Ведь плохое освещение может весьма отрицательно сказаться на настроении и психологическом состоянии человека, на его работоспособности. Кроме всего, нельзя забывать и о энергосбережении, что также является одним из важнейших критериев для расчета освещения.

Основные исходные данные, используемые при любом расчете освещения - это, оценка:

- помещения, которое необходимо осветить - длина (а), ширина (b), высота (h), коэффициенты отражения потолка, стен и пола;

- светильники - коэффициент использования светильника, расчетная высота (расстояние между светильником и рабочей поверхностью);

- лампы - тип лампы и мощность;

- нормы - требуемая освещенность.

Вспомогательные материалы: таблицы коэффициентов использования, таблицы коэффициентов отражения, таблица рекомендуемых уровней освещенности, таблица начального светового потока люминесцентных ламп.

Существует несколько методов расчета освещенности помещения, самым распространенным из которых является метод расчета светового потока. Суть метода заключается в вычислении коэффициента для каждого помещения, исходя из основных параметров помещения и светоотражающих свойств отделочных материалов. Недостатками такого метода расчета являются высокая трудоемкость расчета и невысокая точность. Таким методом производится расчет внутреннего освещения.

Сначала определяется необходимый световой поток освещения всех источников света в помещении, по формуле:

ц = S/((h1-h2) *(a+b)), (10)

где S - площадь помещения, мІ

h1 - высота помещения, м;

h2 - высота, на которой будут установлены светильники, м.

Определение площади помещения рассчитаем по следующей формуле:

S= a x b (11)

Данные по размерам металлургического цеха возьмем по рисунку 3.

Рисунок 3 - Схема участка огневого рафинирования меди металлургического цеха

Определим площадь помещения:

S= 78 * 27,6 = 2152,8 мІ.

Находим индекс помещения или необходимый световой поток:

ц = 2152,8/ ((27,6-24) * (27,6 + 78)) = 19,7

Определение нужного количества светильников осуществим по фор-муле:

N=(E*S*100*Kз)/(U*n*Фл), (12)

где E - требуемая освещенность горизонтальной плоскости, лк;

S - площадь помещения, мІ;

Кз - коэффициент запаса;

U - коэффициент использования осветительной установки;

Фл - световой поток одной лампы, лм;

n - число ламп в одном светильнике.

Выбор светильников - светильник растровый встраиваемый на 4 люминесцентные лампы 18 Вт тип ARS/R 4x18 W, лампы люминесцентные 18 Вт, в одном встраиваемом растровом светильнике 4 лампы Фл = 1150 лм. Для люминесцентной лампы производства Filipps TLD 18/54, нормы освещенности Е = 20 люкс на уровне 24 м от пола (рабочая поверхность), коэффициент запаса Кз = 1,5, коэффициент использования светового потока в долях единицы - 0,8, коэффициент использования осветительной установки по данным справочников равен 51.

Тогда количество светильников для общего освещения равно:

N= (20 * 2152,8 *100 * 1,5) / (51 * 4 * 1150) = 18,35 ? 18 шт.

Затем необходимо выбрать способ размещения светильников, который может быть симметричным или локализованным. При симметричном размещении светильники располагаются как вдоль, так и поперек помещения на одинаковом расстоянии, по углам прямоугольника или в шахматном порядке. Симметричное размещение светильников обеспечивает одинаковое освещение оборудования и рабочих мест, но требует большого расхода электроэнергии. При локализованном расположении светильники размещают с учетом местонахождения станков, машин, оборудования, мест контроля и рабочих мест.

Выберем симметричный способ размещения светильников в два ряда. Тогда расстояние между светильниками будет равно: 78: 18: 2 = 8,7 м. Светильники расположим на расстоянии 8,7 м друг от друга в два ряда.

2.5 Расчет вентиляции

Главной целью любой вентиляционной системы является повышение качества воздуха в помещении, а также создание необходимых условий для производственной деятельности.

Промышленная вентиляция, вне зависимости от типа производственного процесса, сталкивается с главной задачей - справиться с вредностями, которые выделяются при производстве.

К вредностям относятся:

1) тепловыделение;

2) влаговыделение;

3) паро- и газовыделения, включая токсичные вещества;

4) пылевыделения;

5) дымовыделение (аэрозоли) - выделение мельчайших твердых частиц, свободно витающих в воздухе и др.

Более подробно о вредностях при огневом рафинировании черновой меди рассказано в разделе 1.6 курсового проекта.

В связи с этим возникает несколько главных задач:

1) Правильно рассчитать производительность системы вентиляции, достаточной, чтобы добиться необходимых условий в помещении.

2) Разработать подходящие способы подачи и вытяжки воздуха, чтобы система была максимально эффективной. Это включает в себя разработку системы аспирации. Аспирация в промышленности - отсос воздуха от места образования пыли (при производственных процессах) чтобы не допустить ее распространение по помещению.

3) Разработать, при необходимости, систему фильтрации воздуха.

4) Разработать систему, которая будет максимально разумна с экономической точки зрения. Правильные зонты, укрытия, воздушные души, естественная вытяжка, правильные отсосы, увлажнение - эти и многие другие моменты могут снизить расход воздуха в вентиляционной системе, а значит стоимость оборудования, воздушной сети, работ и т.п. При этом эффективность системы останется на нужном уровне.

Существует два типа промышленной вентиляции - общеобменная и местная (местные отсосы и т.п.). Общеобменная вентиляция прекрасно справляется только с тепловыделениями, т.е. когда нет поступления значительных вредностей в атмосферу цеха. Если при производстве выделяются газы, пары и пыль применяют смешанную вентиляцию - общеобменная плюс местные отсосы. Для огневого рафинирования меди выбираем смешанную вентиляцию.

Расчет системы вентиляции сводится к расчету количества воздуха, которое необходимо ввести в помещение. Данное количество воздуха рассчитывается по формуле:

L = Qизб / (С * Р * (t2 - t1), (13)

где L - количество воздуха для ввода в помещение, мі/ час;

Qизб - избыточное тепло, поступающее в помещение, кДж;

С - удельная весовая теплоемкость воздуха, равная 1004 Дж/кг;

Р - плотность воздуха, кг/м3;

t1 - температура приходящего в помещение воздуха, єС;

t2 - температура уходящего воздуха, єС.

Температура воздуха, удаляемого из помещения t2,°С определяется по

формуле:

t2 = t р. з. + ?t (H ? 2), (14)

где t р. з. - температура воздуха в рабочей зоне,°С,

?t - градиент температуры по высоте помещения (от 1 до 5°С);

H - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, м;

2 - высота рабочей зоны, м.

Отсюда, находим температуру удаляемого воздуха при температуре рабочей зоны 25єС:

t2 = 25 + 5 (15 -2) = 90єС

Тогда количество воздуха при плотности воздуха 0,12 кг/м3 будет равно (количество избыточного тепла взято по данным таблицы 5):

L = 74109000 / (1004 * 0,12 *(90-18) = 8543,2 м/час

Далее необходимо определить кратность воздухообмена по формуле:

N = L / g * 100, (15)

где g - объем помещения (59417 мі)

N = 8543,2 / 59417 * 100 ? 14

Из этого следует, что в цехе необходимо установить 14 вентиляционный установок. По действующим СНиПам выбираем вентялиционные установки с роторной рекуперацией.

Преимущества вентиляционных установок с роторной рекуперацией:

- эффективнее восстанавливают тепло, а также влажность в холодное время года (что для отапливаемого помещения, где воздух становится сухим, очень важно);

- не нуждаются в отводе конденсата, обмерзание исключается даже в самые сильные морозы;

- при правильной установке работают практически бесшумно;

- есть возможность подключения данных установок к системам автоматизации и управления ими через интернет. При этом устанавливаются различные режимы работы, осуществляется контроль уровня влажности и СО2.

2.6 Таблица технико-экономических показателей

Таблица технико-экономических показателей работы участка по огневому рафинированию черновой меди металлургического цеха составлена на основе данных предприятия.

Таблица 6 - Технико-экономические показатели работы участка

№	Показатели	Ед. изм.	Значение
1	Выпуск анодной меди в год	т	340 000
2	Товарная продукция (по оптовым ценам)	тыс. руб.	170 340 000
3	Стоимость основных производственных фондов, в том числе: - активной части - пассивной части	тыс. руб.	29 227,9 5304,2 23923,7
4	Доля активной части ОПФ	%	22,2
5	Среднесписочное количество работающих, в том числе: - основных - вспомогательных - ИТР	чел.	117 82 25 10
6	Выработка продукции - на 1 работающего - на 1 основного рабочего	тыс. руб./ чел.	1 455 897 2 077 317
7	ФЗП работающих в том числе: основных вспомогательных ИТР	руб.	14 691 067,2 10 436 107,2 2 961 600,0 1 293 360,0
8	Среднемесячная заработная плата, в т.ч. основных рабочих вспомогательных рабочих ИТР	руб.	10 463-72 10 605-80 9 872-00 10 778-00
9	Количество основного оборудования на участке	шт	4
10	Выпуск продукции на единицу оборудования	тыс. руб./ ед	42 585 000
11	Фондоотдача ОПФ	тыс. руб./ тыс. руб.	5828
12	Фондоемкость ОПФ	тыс. руб./ тыс. руб.	0,00017
13	Фондовооруженность ОПФ	тыс. руб./ чел.	249,8
14	Себестоимость передела	тыс. руб.	136 272 000
15	Сумма прибыли	тыс. руб.	34 068 000
16	Общая рентабельность	%	25,0

Пояснения к таблице 6:

1) Годовой выпуск продукции взят по данным предприятия.

2) Товарная продукция (ТП) по оптовым ценам рассчитана по цене покупки анодной меди, действующей на предприятии:

ТП = 340 000 т * 501 000 руб./т = 170 340 000 тыс. руб.

3) Стоимость основных производственных фондов, их активной и пассивной части приведена по данным предприятия.

4) Доля активной части ОПФ рассчитана следующим образом:

стоимость активной части: стоимость ОПФ * 100% = 5304,2: 29227,9 * 100% = 22.2%

5) Среднесписочное количество работающих по категориям - по данным предприятия.

6) Выработка продукции на одного работающего и на одного основного рабочего участка рассчитана делением товарной продукции в оптовых ценах на среднесписочную численность работающих и основных рабочих соответственно. Например, по основным рабочим выработка будет равна:

170 340 000 тыс. руб.: 82 чел. = 2 077 317 тыс. руб./чел.

7) Годовой фонд заработной платы по категориям работающих на участке принят по данным предприятия.

8) Среднемесячная заработная плата работников по категориям рассчитана делением годового фонда заработной платы на коли-чество работников и деленное на 12 месяцев. Например, по основным рабочим среднемесячная заработная плата будет равна:

10 436 107,2 руб.: 82 чел.: 12 = 10 605-80 руб. в месяц.

9) Количество отражательных печей, как основного оборудования на участке, взято по данным раздела 2.3 курсового проекта.

10) фондоотдача основных производственных фондов рассчитана по формуле:

Fo = ТП: Fс.г, (16)

где Fо - фондоотдача;

ТП - объем товарной продукции, руб.;

Fс.г - среднегодовая стоимость основных фондов, руб.

11) фондоемкость основных производственных фондов рассчитана по формуле:

Fе = Fс.г: ТП, (17)

где Fе - фондоемкость.

12) показатель фондовооруженности труда рассчитан по формуле:

Fв = Fс.г: Чр, (18)

где Fв - фондовооруженность, руб./чел.;

Чр - среднесписочная численность работников за год.

13) Себестоимость передела - себестоимость выпуска анодной меди на участке металлургического цеха. Данный показатель приведен по данным предприятия.

14) Сумма прибыли - разница товарной продукции по оптовым ценам и себестоимости передела:

170340000 - 136272000 = 34 068 000 тыс. руб.

15) Рентабельность - отношение суммы прибыли продукции к затратам на ее производство, выраженное в%.

Рентабельность = 34068000: 136272000*100% = 25%

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы достигнута цель - выполнен проект отражательной печи по аффинированию черновой меди.

Задачи курсовой работы, поставленные для выполнения цели, полностью выполнены:

- раскрыты теоретические основы огневого рафинирования меди;

- описан принцип действия и конструкцию отражательной печи;

- отмечены основные преимущества и недостатки работы печи;

- описан процесс автоматизации и контроля производственного процесса;

- раскрыт вопрос охраны труда на производстве меди;

- выяснены основные вредности и опасности в металлургическом цехе;

- рассчитаны материальный и тепловой баланс печи;

- рассчитаны освещение и вентиляцию в цехе;

- приведены основные технико-экономические показатели работы участка металлургического цеха.

Список использованных источников

1 Лякишев Н.П, Плинер Ю.Л, Игнатенко Г.Ф, Алюмотермия - М. Металлургия, 1998.

2 Гордон Г.М, Пейсахов И.Л., Пылеулавливание и очистка газов - М. Металлургия, 2001.

3 Злобинский Б.М. Охрана труда в металлургии - М: Металлургия. 1986.

4 Ильинский Б.Д, Техника безопасности в цветной металлургии - М: Металлургия, 1996.

5 Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов - М: Металлургия, 2005.

6 Деомидовский Д.А. Металлургические печи цветной металлургии - М: Металлургия, 2000.

7 СНиП - 4 - 79. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1980. - 48 с.

8 Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Энергоатомиздам, 2003. - 472 с.

9 Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г.М. Кнорринга. - М.: Энергия, 2006. - 384 с.

10 Жуков В.П., Спитченко С.А., Новокрещенов С.А., Холод С.И. Рафинирование меди. Учеб.пособие.-Екатеринбург.:УрФУ, 2010.-317 с.

11 Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов. Учебник для техникумов. М.: Металлургия, 1985.-440 с.

12 Вольский А.Н., Сергиевская Е.М. Теория металлургических процессов. Пирометаллургические процессы. Учеб. Пособие для студентов вузов по спец. «Металлургия цветных металлов».-М.: Металлургия, 2008.-344 с.

13 http://www.allbest.ru

14 http://author24.ru/readyworks/Metallurgiya/

Размещено на Allbest.ru