Установка для переработки отходов слюдопластового производства

АННОТАЦИЯ
Внастоящем дипломном проекте разработана установка для переработки отходов слюдопластовогопроизводства на «Слюдяной фабрике» в Колпино.
Актуальностьтемы обусловлена необходимостью решения проблемы утилизации отходовпроизводства, которой должно уделяться особое внимание, так как использованиетехногенных минеральных ресурсов является важной составной частью государственнойполитики ресурсосбережения и охраны окружающей среды. Настоящая разработкапозволяет практически полностью использовать отходы, имеющие 3-4 классопасности. В настоящее время отходы размещаются на территории предприятия, азатем вывозятся и захораниваются, что приносит немалые убытки предприятию.Внедрение же разработанной установки позволит не только снизить отрицательноевоздействие на экологию, но и получить экономический эффект. Годовая прибыль отреализации продукта переработки — слюды флогопит мокрого помола 315 составитоколо 2 млн. руб. в год, и это не считая экономии на вывозе и утилизацииотходов другими предприятиями. Срок окупаемости установки — 2 года.
Главнымитехническими решениями, принятыми в данной работе являются использование дляпомола шаровой барабанной мельницы с разгрузкой через решетку, классификацияпри помощи гидроциклона, отжим слюдяной пульпы в осадительной горизонтальнойшнековой центрифуге и окончательное удаление влаги в сушилке кипящего слоя.
Припомощи технологических расчетов выявлены основные конструктивные размерыоборудования и его потребное количество. Конструктивные расчеты выполнены длясушилки кипящего слоя. Рассчитана толщина стенки корпуса аппарата, толщинагазораспределительной решетки, произведен расчет укреплений отверстий,фланцевого соединения и др.
Вкачестве объекта автоматизации выбрана спроектированная сушилка кипящего слоя. Нормальнаяработа сушилок КС возможна только при определенной высоте кипящего слоя, сцелью поддержания заданного значения этого параметра стабилизируетсягидродинамическое сопротивление слоя, т. е. перепад давлений до и послерешетки, воздействием на вариатор электродвигателя питателя сухого материала.
Сушилкакипящего слоя является наиболее опасным аппаратом установки для переработкиотходов. Поэтому она выбрана в качестве основного объекта анализа с точкизрения безопасности. Универсальное оборудование эксплуатируется в соответствиис технической документацией завода-изготовителя и паспортом промышленнойбезопасности объекта.
Вданной пояснительной записке содержатся 33 рисунка и 18 таблиц, общий объем — 114 страниц. К пояснительной записке прилагаются 9 чертежей.

СОДЕРЖАНИЕ
 
1. ВВЕДЕНИЕ
2.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
2.1 Производство слюдопластовых электроизоляционных материалов
2.2Образование отходов при производстве слюдопластовой бумаги
2.3 Продуктпереработки отходов — молотая слюда флогопит
2.4Измельчение
2.5Классификация
2.6Центрифугирование
2.7 Сушка
2.8Транспортирование материала
2.9Технические решения
3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
3.1 Расчетбарабанной мельницы
3.2 Расчетклассификатора
3.3 Подбор насосов
3.4 Расчет центрифуги
3.5 Расчетсушилки с кипящим слоем
3.5.1Материальный и тепловой баланс процесса горения
3.5.2Тепловой и материальный баланс процесса сушки
3.5.3Тепловой конструктивный расчет
3.6 Подбор циклона
3.7 Подборфильтра
3.8 Расчеттопочного устройства
3.9 Подборгазодувки
3.10 Подбор питателей
4.КОНСТРУКТИВНЫЕ РАСЧЕТЫ
4.1 Расчетсушилки кипящего слоя
4.1.1 Выборматериала аппарата
4.1.2 Расчеттолщины обечайки
4.1.3 Расчеттолщины газораспределительной решетки
4.1.4 Расчетштуцеров и подбор фланцев
4.1.5 Расчетфланцевого соединения
4.1.6 Расчетукрепления отверстий
4.1.7 Расчет тепловойизоляции
4.1.8 Расчетопор аппарата
5. СИСТЕМААВТОМАТИЗАЦИИ
6.БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ
6.1Производственная безопасность
6.2Экологическая безопасность
6.3Возможные неполадки и аварийные ситуации, способы их устранения
7.РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
8. СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы дипломной работы обусловлена необходимостьюрешения проблемы утилизации отходов производства, которой должно уделятьсяособое внимание, так как использование техногенных минеральных ресурсовявляется важной составной частью государственной политики ресурсосбережения иохраны окружающей среды. Ежегодно на территории России накапливается 3,5 млрд.т техногенных отходов, но уровень их использования продолжает оставаться крайненизким. Необходимо постоянно улучшать качество и количество используемыхминерально-сырьевых ресурсов на всех стадиях от добычи полезных ископаемых ипереработки сырья до выпуска и использования конечной продукции. В силувышесказанного, появляется объективная необходимость в разработке максимальновозможной безотходной технологии, позволяющей наиболее полно использоватьотходы производства.
Сегодня проблема утилизации отходов горнодобывающего игорноперерабатывающего производств чрезвычайно актуальна в силу различныхпричин. С одной стороны, происходит истощение разрабатываемых месторождений, адальнейшая их разработка требует крупных капитальных вложений. В такой ситуациивозможно вовлечение в переработку так называемых техногенных образований. Сдругой стороны, особый интерес представляет переработка текущих отходовпроизводства, позволяющая наиболее рационально извлечь из них ценныекомпоненты, снижая количество вновь поступающих отходов. Основная массадобываемых и перерабатываемых сегодня слюд идет на производствоэлектроизоляционных материалов, среди которых следует выделить слюдяную бумагу,слюдопластоленту, слюдопласт, микалекс, миканит. Производство любого видапродукции из слюды сопровождается наличием определенного количестватехнологических отходов (от 10 до 40%).
На «Слюдяной фабрике» наибольшее количество отходовобразуется при производстве слюдопластовой бумаги из слюды флогопит. Средивидов отходов следует выделить нерасщепленную слюду, слюду в оборотной воде,укрупненные частицы — «хвосты» и «мику» в отходящей воде. Отходам слюды присвоен4 класс опасности, степень вредного воздействия на окружающую природную среду — низкая. Критерием отнесения к данному классу является нарушение экологическойсистемы с периодом самовосстановления не менее 3-х лет. Слюда флогопитмелкодисперсная имеет 3 класс опасности, для которого период восстановления — не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника.Вовлечение этих отходов в переработку позволит решить проблему их утилизации иснизить себестоимость основной продукции — слюдопластовой бумаги.
Существующие сейчас на «Слюдяной фабрике» способы утилизацииотходов слюдяного производства имеют огромное количество недостатков. Дляскладирования требуются все большие и большие территории, отходы проникают впочву, нарушая обменные процессы в природной среде. Дальнейшее захоронениеотходов опять же требует новых территорий. Подземные свалки не заметны напервый взгляд, но на поверхности земли над ними почва отравлена и разрыхлена,она не пригодна, ни для строительства, ни для земледелия, ни для выпаса скота.Таким образом, единственным, относительно экологически чистым, способом борьбыс промышленными отходами, на сегодняшний день, является переработка отходов.
Отходы, получаемые в процессе производства слюдопластовойбумаги и слюдопласта, по своим характеристикам близки к природным компонентам,поэтому могут быть вторично вовлечены в производство. Продукт переработкиотходов производства слюдопластовой бумаги — молотая слюда флогопит пользуетсяспросом на рынке и находит применение в различных отраслях промышленности.Отходы слюдяной пульпы образуются в результате сброса из системы расщепления находятсяв отстойниках в водной среде. Это обстоятельство определяет способ помола,которым производится порошок слюды флогопит. Слюда мокрого помола используется,в основном, в качестве наполнителя для производства «перламутровых» красок дляавтомобильной промышленности и в качестве добавок во всевозможные лаки ишпаклевки, что придает им влагоустойчивость, морозоустойчивость и стойкостьпротив коррозии. Уникальные светоотражающие и светопреломляющие свойства слюдымокрого помола обусловили ее применение в производстве художественных обоев и вкосметической промышленности в качестве наполнителя при производстве средствмакияжа (тени, пудра, помада с эффектом блеска и т.д.). Также молотую слюдуфлогопит используют для производства резины и в качестве наполнителя впластмассу.
Таким образом, разработка установки для переработки отходов слюдопластовогопроизводства актуальна не только из-за необходимости снижения отрицательноговоздействия на окружающую среду, но и по экономическим соображениям.
К сожалению, на сегодняшний день нельзя говорить одостаточной степени изученности проблемы по использованию отходов слюдяногопроизводства. Проведенный анализ литературы показал, что в настоящее времяуделяется недостаточное внимание вопросам утилизации отходов слюдяногопроизводства как в форме техногенных образований, так и текущимпроизводственным отходам. Но все же стоит отметить, что кое-какие исследованияи разработки в этой области ведутся.
В 2008 году при Иркутском государственном техническомуниверситете Перфильевой Ю. В. была разработана технология извлечения слюды изотходов горно-обогатительных и слюдоперерабатывающих предприятий.
«Нижнеудинская слюдинитовая фабрика» являлась базойэксперимента. Производственные отходы этой фабрики были использованы в качествеисходного компонента для производства модифицированного микалекса. Отходыфабрики можно разделить на две группы — отходы слюдяного производства (включают5 видов) и отходы слюдокерамического сырья (включают два вида). Обе группыотходов были использованы в производстве микалекса. После грохочения в процессепроизводства слюдопластовой бумаги на базе скрапа флогопита Ковдорскогоместорождения образуются отходы. Подрешетный продукт является отходом ипредставляет собой грубые чешуйки различной формы и разных размеров. Из этихотходов были изготовлены пластины модифицированного микалекса. Технологияизготовления модифицированного микалекса из отходов осталась та же, что и приизготовлении микалекса из слюды мусковит.
Кроме того были проведены исследования процесса измельченияотходов с целью получения сырья оптимальной структуры и плотности. Былапроведена проверка уравнения кинетики измельчения отходов в шаровой мельнице имолотковой дробилке экспериментальным и графическим методом, обоснованоприменение технологии флотации для получения дополнительного источника сырьяпри производстве модифицированного микалекса.
Также решением проблемы по переработке отходов слюдызанимаются в Горном институте Кольского научного центра Российской академиинаук. В 2000 году сотрудники института обратились к проблеме переработкимусковитовых руд отвалов рудника Риколатва. Были обследованы все отвалы, выделеныпромышленно значимые, подсчитаны запасы и отобраны технологические пробы. Поданным опробований отвалов, проведенных технологических исследований, впервые вРоссии были утверждены запасы забалансовых мусковитовых руд на примере рудникаРиколатва с учетом всей слюды, находящейся в отвалах. Эта слюда может бытьиспользована для производства молотых слюд, а крупный мусковит (до 20 мм) дляпроизводства слюдобумаг. Учитывая состояние мусковитовых рудников, эти отвалымогут стать основным сырьем для производства концентратов различной крупности имолотых слюд на основе мусковита.
Перечисленные выше факторы в пользу актуальности проблемыпереработки отходов слюды и ее недостаточная изученность определили темудипломной работы. Целью настоящей работы является разработка установки,позволяющей использовать отходы слюдопластового производства для производствамолотой слюды флогопит.
Работа имеет практическую значимость, так как разработаннаяустановка может быть использована для переработки отходов на «Слюдяной фабрике»в городе Колпино.

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
2.1 Производство слюдопластовыхэлектроизоляционных материалов
Темойнастоящей дипломной работы является переработка отходов слюды. В коммерческомотношении термином «слюда» обозначают мусковит и маложелезистыйфлогопит. К листовой слюде относят светлые прозрачные разновидности, которыерасщепляются на пластины разной толщины, пригодные для штамповки изделий нужныхформ. Благодаря высоким электроизоляционным свойствам слюды используются врадиоэлектронике, электромашиностроении, электротермии. Ссамого начала использования слюды специалисты стремились заменить редкую ичрезвычайно ценную крупнолистовую слюду более мелкой. Мелкочешуйчатаяслюда под торговым названием «скрап» идет на изготовление теплоизоляционныхматериалов в теплоэнергетике и стройиндустрии и служит сорбентом в сельскомхозяйстве.
Продуктамислюдопластового производства являются следующие теплоизоляционные материалы:слюдопластовая бумага, слюдопласт, слюдопластовая лента, изделия изслюдопластов (трубки и втулки). Последним направлениемиспользования мелкой слюды как заменителя крупнолистовой слюды являетсяизготовление различных слюдопластовых бумаг. Их производство интенсивно растетво всем мире. В слюдопластовой бумаге чешуйки скреплены междусобой молекулярными силами без помощи склеивающих веществ. Он изготовляетсяпосредством расщепления отходов или мелких (не пригодных для ручной щипки)кристаллов слюды на чешуйки и соединения их в листы без применения смолы.
Взависимости от назначения листы слюдопластовой бумаги в дальнейшем подвергаютпропитке (лакировке) с термообработкой и прессованием. Склеивающие веществаслужат для заполнения пор в материале и склеивания листов слюдопластовой бумагимежду собой. Слюдопласты обладают достаточно высокой механической прочностьюпри повышенной температуре, позволяющей изготовлять из них различные фасонныеизделия. Эти свойства слюдопласта являются следствием того, что в данномпроизводстве слюда не подвергается химической деструкции и не загрязняетсяхимикатами, как это происходит при получении слюдинитовых бумаг; элементарныечастицы имеют в основном толщину от 0,5 до 2 мкм, а по площади намногопревосходят свою толщину, что обеспечивает хорошее прилегание частиц друг кдругу и дальнейшее их сцепление за счет сил молекулярного притяжения.
Какговорилось раньше, наиболее отходным видом слюдопластового производстваявляется производство слюдопластовой бумаги. Поэтому целью настоящей работыявляется разработка установки, позволяющей перерабатывать отходы и получать приэтом не менее полезный и востребованный в промышленности продукт — молотуюслюду флогопит.
2.2 Образование отходов при производстве слюдопластовойбумаги
На «Слюдяной фабрике» в Колпино производят слюдяную бумагу изслюды флогопит марок ИФ-14, ИФ-12 ТУ 21-25-41-78. Сырьем для слюдобумагиявляется слюда-сырец флогопит Ковдорского месторождения марок СФК-25, СФК-10,СФК-4, СФК-4-10 (ТУ 21-25-223-79). Эта слюда представляет собой пластинчатыекристаллы произвольной формы, ограниченные по площади и толщине. В таблице2.2.1 приведены технические требования к сырью для производства слюдобумаги.
Таблица 2.2.1 Технические требования к слюде флогопит дляпроизводства слюдопластовой бумагиПродукт
Площадь кристалла, мм2∙102 Толщина кристалла, мм СФК-25 от 25 до 35 не более 20 СФК-10 то 10 до 25 не более 20 СФК-4 от 4 до 25 от 0,05 до 2 СФК-4-10 от 4 до 35 не более 20
Технологический процесс производства состоит из следующихэтапов:1.        участок первичной обработки слюды (термирование, расколка,очистка);2.        участок производства слюдяной массы;3.        участок отлива слюдобумаги.
1. Участок первичной обработки слюды.
Термист насыпает из ящика слюду в приемный бункер, откуда онаподается транспортером (2) на грохот (3) и далее в конвейерную электропечь (4).Грохот служит для очистки слюды от песка и пыли. В процессе подачи сырья втермопечь обеспечивается очистка его от щепок и мусора вручную. Загрузка слюдырегулируется скоростью движения подающего транспортера. При термировании слюдыудаляется вода, что приводит к уменьшению связей между плоскостями совершеннойспайности. Продолжительность термирования слюды — не менее 15 минут.
Из печи термированная слюда поступает в ударную машину (8),где происходит расщепление кристаллов на слои. Расщепленные пластинки слюдыпроскакивают в щель между броней и лопастями, подаются на пневмосепарацию идалее на сито-бурат (14). Толщина кристаллов регулируется величиной зазорамежду лопастями ротора и лопастями брони.
Вентилятор (5) подает слюду в циклон (11), где она оседает ипоступает в трубопровод, в котором происходит пневмосепарация, плохорасщепленные кристаллы возвращаются в ударную машину, а кристаллы толщинойменее 2 мм поступают в следующий циклон и далее на сито бурат. Пневмосепарациярегулируется шибером перед вентилятором (13). Воздух, который расходуется напневмотранспорт и пневмосепарацию, очищается от слюдяной пыли в скруббере (7) ивыбрасывается в атмосферу.
Сито-бурат (14) представляет собой вращающийся барабан,покрытый сеткой с размером ячеек 3*4 мм. Слюда поступает внутрь барабана, гдепроходит сортировка ее по площади. Мелкая фракция (класс «-5») проходит сквозьячейки барабана и поступает в бумажные мешки (15). Деловая слюда (класс «+5»)поступает в делитель объемов (16). Содержание мелочи в деловой слюде непревышает 1%.
2. Участок производства слюдяной массы
После сито-бурат деловая фракция поступает в делитель объемовслюды, где происходит разделение общей массы на четыре примерно равных потока,каждый поток слюды по пневмотранспорту подается в осадитель (17). Из осадителяслюда подается в моечные машины непрерывного действия (19). В моечной машинепроисходит удаление с поверхности слюды загрязнений. Слюда непрерывно череззагрузочный лоток поступает во вращающийся перфорированный барабан, погруженныйв бак с водой и с помощью ребер лопастей перемещается к выходу, где посредствомковшей выгружается из барабана в лоток и по лотку подается на вибролоток (20) идалее на многовалковый прокатный станок (21).
Прокатные станки служат для расщепления кристаллов слюды поплоскостям совершенной спайности и частичного измельчения по площади за счетвдавливания последней рифлеными валиками в резиновую ленту. В процессе прокаткикристаллы слюды смачиваются водой. В конце транспортирующей ленты прокатанныекристаллы смачиваются водой в течку, соединенную с приемной воронкойдезинтегратора (22).
Мокрые, прокатанные кристаллы слюды через загрузочную трубупопадают в расщепляющую камеру дезинтегратора. Расщепление слюды происходит поддействием струи воды, входящей в камеру через сопловое отверстие под давлением.Расщепленные чешуйки слюды поднимаются в классифицирующую часть дезинтегратораи под действием восходящего потока подпиточной воды поднимаются наверх и черезпереливную трубу транспортируются в сгуститель (25). Нерасщепленные чешуйкислюды снова опускаются в расщепляющую камеру.
В сгустителе происходит повышение концентрации пульпы за счетосаждения слюдяных частиц. Подача пульпы в сгуститель осуществляется черезцентральный приемник, оборудованный гасителем в виде сеточного рукава. Сгущеннаяпульпа подается в классификатор непрерывным потоком в нижней части конуса потрубопроводу, называющемуся «гусиной шейкой». Осветленная вода от сгустителейпоступает в бак оборотных вод.
В гидравлическом классификаторе (26) происходит выделение изслюдяной пульпы грубых частиц — «хвостов», которые не могут подняться вверх,вследствие малой скорости восходящего потока. Частицы эти опускаются внизклассификатора, откуда через «гусиную шейку» непрерывно сливаются в канализацию.Верхний класс слюдяной пульпы поступает через слив в сгуститель-накопитель (28).Сгуститель-накопитель представляет собой емкость, оборудованную барботирующимустройством периодического действия. При достижении заданного количества пульпыавтоматически включается в работу пневматический затвор, герметизирующийнакопитель. Затем открывается кран и через отверстия в барботирующее устройствоподается сжатый воздух, необходимый для взрыхления слюдяной массы перед ееподнятием наверх в промежуточную емкость (29). После взрыхления кранперекрывается, а барботирующее устройство продолжает работать. В результатетого воздух собирается в верхней части накопителя и выдавливает пульпу впромежуточную емкость, в которой производится накапливание слюдяной массы передзагрузкой мешального бассейна. Мешальный бассейн заполняется водой, затем изпромежуточной емкости выгружается пульпа, перемешивается и перекачивается врабочий бассейн.
3. Участок отлива слюдобумаги
Отлив слюдобумаги производится на слюдопластоделательноймашине К-1425. Слюдяная пульпа из рабочего бассейна (32) по лотку поступает внапускное устройство машины, где она равномерно распределяется по ширине ичерез переливной барьер, поступает в ригельную зону (зону осаждения). Вригельной зоне частицы слюды оседают на непрерывно движущуюся по наклонномуформовочному столу сетку, образую слой слюдопластовой бумаги. Этот слойудерживается на сетке при выходе из воды благодаря вакууму в отсасывающихящиках формовочного стола. Далее сетка со слюдобумагой перемещается повакуум-блоку, где слюдобумага подвергается вакуумированию. В зоне вакуумавоздух над блоком нагревается трубчатыми электронагревателями, что способствуетлучшему испарению воды. Затем полотно слюдобумаги поступает в сушильную часть,которая разделена на 4 зоны сушки. Сушка производится горячим воздухом,нагретым электрокалориферами. Намотка слюдобумаги производится на накатеосевого типа. Слюдобумага после прохождения сушильной части поступает нанатяжную станцию, состоящую из параллельно укрепленных на поворотной вилкевалов и неподвижно укрепленного вала. Рулоны слюдобумаги, снятые с машины,взвешиваются и проверяются контролером на соответствие требованиям ТУ.
Как видно из таблицы 2.1.1, отходы, подлежащие переработке,находятся в отстойнике в водной среде. Эти отходы представляют собой пульпу — смесь воды и пластинок слюды, размером до 30-40 мм. Массовая влажность отходов,находящихся в отстойнике и поступающих на дальнейшую переработку, равнапримерно 50-60%, т.е. на 2 тонны слюдяной пульпы, поступающей в отстойник всутки от основного производства слюдопластовой бумаги, приходится примерно 1 тводы и 1 т слюды. Остальные отходы реализуются другими предприятиями, например,слюда мелкой фракции (класс «-5»). На свалку вывозится только мелкая загрязненнаяслюда класс «-4», дальнейшее применение которой пока что невозможно на данномпредприятии. Отходы производства можно переработать в пористый наполнитель длябетона, например. Но так как в данном производстве слюдопластовой бумаги слюдане подвергается химической деструкции и не загрязняется химикатами, из отходовможно получить более качественный продукт — слюду мокрого помола по ГОСТ19571-74, 19572-74, 19573-74, ТУ 5725-011-13187253-97, применяемую в качестведобавок в лаки, краски, шпаклевки, жидкие обои, в качестве наполнителя впластмассу, для производства резины и др.
Таблица 2.1.1 Отходы производства, их использованиеНаименование отходов % отходов Местообразование отходов Использование отходов Мелкая загрязненная слюда (класс «-4») 3 Грохот Вывоз на свалку Слюда крупная толщиной более 2 мм 2 Пневмосепарация Подача в термопечь Слюда мелкой фракции (класс «-5») 12 Сито-бурат Реализация другими предприятиями Слюда (класс «-5») в оборотной воде 8 Моечная машина В отстойник Нерасщепленная слюда 4 Дезинтегратор В отстойник Слюда в оборотной воде 9-11 Сгуститель-осадитель, сгуститель-накопитель Подается с оборотной водой в дезинтеграторы, моечные машины Укрупненные частицы слюды (хвосты) 8 Классификатор В отстойник «Мика» в отходящей воде 13-14 Слюдопласто-делательная машина В отстойник Кромка, обрывы слюдобумаги 5-6 Накат Барботер отходов, затем промежуточная емкость
2.3 Продукт переработки отходов — молотая слюда флогопит
Как говорилось раньше, слюдопластовая бумага производится изфлогопита, поэтому продуктом переработки отходов является молотая слюдафлогопит по ГОСТ19571-74, 19572-74, 19573-74 — порошок с размером частиц до 315 мкм. Слюда флогопит являетсяпредставителем группы слюд алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных металлов.Для слюды характерна высокая электрическая и механическая прочность,термическая и химическая стойкость, гибкость, упругость, прозрачность. Втаблице 2.2.1 представлен химический состав слюды флогопит.
Таблица 2.2.1 Химический состав флогопита (%):
SiO2 37-41
Al2O3 12-14
Fe2O 6,5-7 MgO 24-26
K2O 9-11
TiO2 0,8-2
Na2O 0,4-0,7
Физические свойства слюды флогопит:
·         удельнаятеплоемкость: 0,87∙10-3 Дж/кг∙К;
·         твердость: 2/>3 (по шкале Мооса);
·         плотность: 2670/>2730 кг/м3;
·         удельное объемноесопротивление: (1,7/>6,8)∙1012 Ом∙мм;
·         пробивноенапряжение: 4,2/>4,6 кВ при частоте 50 ГЦ;
·         термостойкость:линейное увеличение толщины 29/>169 % при нагревании до 750 градусов Цельсия;
·         тангенс угладиэлектрических потерь: 0,0034/>0,0147 при частоте 50 кГц.
Технические требованияк порошку слюды флогопит 315:
·         массовая доляостатка на сетке № 2 — отсутствует;
·         массовая доляостатка на сетке № 0315 — не более 6,0 %;
·         массовая доляостатка на сетке № 0125 — не более 50,0 %;
·         массовая долячастиц, проходящих через сетку № 0063 -
не более 55,0 %;
·         массовая доляпустой породы — не более 5 %;
·         массовая долявлаги — не более 3,0 %;
·         массовая доля Si2O-не более 40,0 %;
·         массовая доля FeO3-не более 7,5 %;
·         массовая доля Al2O3-не более 15,0 %;
·         массовая доля MgO- не менее 20,0 %;
·         массовая доля (K2Oи Na2O) — не менее 8,0 %;
·         массовая доля SO3 — не более 0,1 %;
·         массовая доля P2O5 — не более 0,1 %;
·         насыпная масса — не более 0,5 г/см3.
Данные качественные показателивырабатываемой продукции определяют технологию производства, а с учетомзаданной производительности, равной 1 тонне порошка в сутки, и основныеконструктивные параметры оборудования. Из слюдяной пульпы со средним размеромчастиц, равным 20 мм и влажностью 50 процентов необходимо получить продукт — порошок с размером частиц до 315 мкм и влажностью не более 3%. На рисунке 2.3.1изображена схема материального баланса производства молотой слюды флогопит сразмером частиц до 315 мкм. Отходы от производства слюдопластовой бумагиподлежат измельчению и сушке с предварительным отжимом в центрифуге. Такимобразом, целью настоящей дипломной работы является разработка установки,позволяющей осуществить технологический процесс по переработке отходов,образующихся при производстве слюдопластовой бумаги, в материал с заданнымикачествами.

/>

влажная слюда — 2 т/сут
влажность — 50 %
размер частиц — 20 мм
/>

влажная слюда — 2 т/сут
влажность — 50 %
размер частиц — 315 мкм
/>

/>влажная слюда — 1,43 т/сут
влажность — 30 %
размер частиц — 315 мм
/>

слюда — 1 т/сут
влажность — 1 %
/>размер частиц — 315 мм/>
МОЛОТАЯ СЛЮДА ФЛОГОПИТ 315 мкм  

Рисунок 2.3.1. Материальный баланс производства молотой слюды
2.4 Измельчение
Измельчениемназывают процесс разрушения кусков твердого материала при критическихвнутренних напряжениях, создаваемых в результате какого-либо нагружения ипревышающих соответствующий предел прочности. Напряжения в материале могутсоздаваться механическим нагружением, температурными воздействиями,ультразвуковыми колебаниями и др. Наибольшее применение в современномпроизводстве имеют механические способы измельчения. Измельчение делят надробление и помол, а машины, применяемые для этих целей, называются дробилкамии мельницами. В зависимости от размеров частиц продукта (конечного размерачастиц dк) различают следующие виды измельчения: дробление крупное(dк = 100/>350 мм), среднее(dк = 40/>100 мм), мелкое(dк = 5/>40 мм), помолгрубый (dк = =0,1/>5 мм), средий (dк= 0,05/>0,1 мм), тонкий(dк = 0,001/>0,05 мм),сверхтонкий (dк
Основнойхарактеристикой процесса измельчения является степень измельчения, котораяопределяется соотношением средневзвешенных размеров частиц материала до (dн)и после (dк) измельчения:
i= dн/dк,
i= 20/0,315 /> 65.
Степеньизмельчения отражает технологию и определяет параметры измельчителей. Такимобразом, необходимо подобрать аппарат, способный обеспечить степеньизмельчения, равную 65. Степень измельчения, достигаемая на одной машине, длябольшинства видов дробильного оборудования не превышает 5/>50. Поэтому дляобеспечения больших степеней измельчения необходимо применить несколько стадийдробления. В то же время следует отметить, что увеличение стадий измельченияприводит к переизмельчению материала и увеличению эксплуатационных затрат.Поэтому процесс измельчения следует осуществлять, исходя из условия обеспеченияминимального числа стадий дробления. Кроме того, необходимо учесть, чтоизмельчаемый материал представляет собой пульпу, т.е. аппарат долженобеспечивать мокрое измельчение.
Рассмотримвозможность применения различных видов используемого в промышленности оборудованиядля проведения мокрого измельчения с i= 65.
Щековыеи конусные дробилки применяют для крупного и среднего дробления различныхматериалов во многих отраслях народного хозяйства. По технологическомуназначению их делят на дробилки: крупного дробления, обеспечивающие степеньизмельчения i = 5/>8; среднего имелкого дробления (степень измельчения i = 20/>50). Вышеперечисленныеаппараты не могут обеспечить требуемую степень измельчения в одну стадию.
Валковыедробилки применяют для среднего и мелкого дробления материалов высокой исредней прочности, а также для измельчения пластичных и хрупких материалов. Процессизмельчения осуществляется непрерывно при затягивании кусков материала всуживающееся пространство между параллельно расположенными и вращающимисянавстречу друг другу валками. Валковые дробилки также не способны обеспечитьтребуемую степень измельчения.
Вышебыли рассмотрены дробилки, разрушающие материал сжатием, рассмотрим дробилкиударного действия. В измельчителях ударного действия измельчение материалаосуществляется под действием ударных нагрузок, которые могут возникать при взаимномстолкновении частиц измельчаемого материала, столкновении частиц материала снеподвижной поверхностью, столкновении материала и движущихся рабочих органовмашин. К дробилкам ударного действия относятся роторные и молотковые дробилки,а также пальцевые измельчители. Дробилки ударного действия применяют дляизмельчения малоабразивных материалов средней и низкой прочности (известняков,мела, гипса, калийных руд и др.). Они обеспечивают степень измельчения i = 15/>20, и лишь вотдельных случаях до i = 50.
Такимобразом, осуществить необходимый технологический процесс способны лишь аппаратыдля помола. Среди них можно выделить барабанные, вибрационные и струйные мельницы.При проектировании схем измельчения любых материалов необходимо соблюдатьпринцип «не измельчать ничего лишнего», поскольку переизмельчение приводит кизлишнему расходу энергии, снижению производительности и росту износа дробилоки мельниц. Поэтому нецелесообразно применять в данном производстве молотойслюды вибрационную и бисерную мельницы, которые способны произвести помол слюдыдо 5 мкм.
Наиболееоптимальным является использование барабанной мельницы. Она способна обеспечитьстепень измельчения до 100. Достоинствами барабанных мельниц являются простотаконструкции и удобство в эксплуатации. Кроме того, существуют конструкции барабанныхмельниц мокрого помола.
Схемапроцесса измельчения материала в барабанной мельнице показана на рисунке 2.4.1.При вращении полого барабана смесь измельчаемого материала и мелющих тел (шаровили стержней) сначала движется по круговой траектории вместе с барабаном, азатем, отрываясь от стенок, падает по параболической траектории. Часть смеси,расположенная ближе к оси вращения, скатывается вниз по слоям смеси.Измельчение материала происходит в результате истирания при относительномдвижении мелющих тел и частиц материала, а также вследствие удара.
/>
Рисунок2.4.1. Схема рабочего процесса в барабанной шаровой мельнице
Режим движения мелющих тел в барабане, от которого зависитэффективность помола, определяется его угловой скоростью ω. При небольшойугловой скорости загрузка (мелющие тела и измельчаемый материал) циркулирует внижней части барабана (рисунок 2.4.2), поднимаясь по концентрическим круговымтраекториям на некоторую высоту и затем скатываясь параллельными слоями вниз.Такой режим работы называют каскадным.
/>
Рисунок 2.4.2. Схема для расчета параметров шаровойбарабанной мельницы
При большей скорости центробежная сила инерции Рипревысит составляющую G∙cosα силы тяжести G шара, и последний небудет отрываться от стенки барабана даже в верхней точке C, т.е.
m∙ω2∙R > m∙g,(2.4.1)
где m — масса шара, кг.
Откуда критическая угловая скорость вращения барабана будетравна:
ωк = /> , (2.4.2)
где R — радиус внутренней поверхности барабана, м.
Большей эффективностью помола характеризуется водопадныйрежим движения шаров. Он реализуется при частоте вращения барабана меньшекритической. При этом шары поднимаются, например, в точку А (рисунок 2.4.2), азатем, отрываясь от стенок, свободно падают по параболическим траекториям.Измельчение материала происходит под воздействием удара, а также, частично,раздавливания и истирания.
Для определения условия отрыва и свободного полета шарамассой m рассматриваем его как материальную точку, на которую действуют лишьмассовые силы. Отрыв шара в точке А от стенки барабана происходит при условии m∙g∙cosα≥ Pи. Следовательно, условие отрыва и свободного падения,которое можно получить из соотношения m∙g∙cosα ≥ m∙ω2R,имеет вид:
ω ≤ /> . (2.4.3)
Опытэксплуатации барабанных мельниц показал, что наиболее рациональным являетсяизбирательное измельчение материала, когда крупные частицы измельчаются ударом,а мелкие — истиранием. Следовательно, режим работы мельниц должен обеспечиватьчередование ударного режима с истиранием. На практике это реализуется за счетиспользования для футеровки элементов, обеспечивающих переменный коэффициентсцепления мелющих тел со стенками барабана. [4]
Основнымикритериями при выборе той или иной конструкции барабанной мельницы являютсяпроизводительность, природа измельчаемого материала и вид помола — сухой илимокрый. В меньшей степени влияние на выбор оказывает тонина помола.
Шаровыемельницы по виду разгрузки измельчаемого материала делятся на два вида:мельницы с принудительной разгрузкой через решетку и мельницы с центральнойразгрузкой через цапфу. Мельницы с разгрузкой через решетку предназначены дляполучения сравнительно крупного продукта, а мельницы с центральной разгрузкой — более мелкого продукта.
Таккак помол, производимый при переработке отходов является грубым (dк== 0,1/>5 мм), тонаиболее рационально использовать мельницу с разгрузкой через решетку. Решеткуперед разгрузочной цапфой ставят для увеличения производительности шаровоймельницы за счет понижения уровня разгрузки и регулирования степени измельченияпри значительных коэффициентах заполнения барабана. Так же решетка служит дляудержания в рабочем пространстве барабана шаров и недостаточно размолотогоматериала. Достаточно измельченный продукт проходит через отверстия решетки,поднимается ее ребрами (лифтерами) и выгружается через разгрузочную цапфу. Разгрузочнаярешетка мельницы, конструкция которой приведена на рисунке 2.4.3, обычнохарактеризуется «живым сечением», т. е. суммарной площадью всех отверстий.
/>
Рисунок2.4.3. Разгрузочная решетка шаровой мельницы: 1 — центральная футеровка; 2 — клинья крепления решетки
Вотношении выбора «живого сечения» решеток в литературе не имеется твердыхуказаний. Так, например, многие специалисты рекомендуют общее «живое сечение»решеток выбирать в 10 раз большим поперечного сечения разгрузочной цапфы.Диаметр цапф мельниц обычно не является параметром ГОСТа, поэтому определение«живого сечения» решеток, как функции нерегламентируемого параметра, следуетсчитать неудачным. Канд. техн. наук Е. Н. Болталов «живое сечение» решеткирекомендует выражать как функцию от диаметра мельницы или от площади поперечногосечения барабана. «Живое сечение» решеток современных мельниц, выпускаемыхотечественными и зарубежными заводами, составляет 20/>30% площадипоперечного сечения барабана. Профиль сечения щелей решеток в большинствеслучаев выполняется сопловидной формы с углом расширения в сторону разгрузочнойцапфы. Расположение щелей в плоскости решетки определенным образом влияет напроизводительность мельницы. Экспериментально доказано, что мельницы,оборудованные решетками с щелями, расположенными по хордам, имеют большуюпроизводительность по мелким классам и вновь образованной поверхностиизмельчаемого продукта.
Сучетом установки решетки задаемся отношением диаметра к длине барабанамельницы. Правильный выбор длины барабана по отношению к ее диаметру оказываетбольшое влияние на получение максимальной производительности и на оптимальныйрасход энергии, т. е. на решающие технико-экономические показателиизмельчительного агрегата в целом. Для современных мельниц с разгрузкой черезрешетку это отношение равно 0,75/>1,6. Принимаемэто отношение, равным 1.
Применениешаров в качестве мелющих тел обусловлено тем, что стержни способны обеспечитьтонину помола лишь до 0,5 мм, что неприемлемо для настоящих требований кстепени измельчения слюды.
Загрузочныеустройства шаровых мельниц в принципе состоят из двух элементов — питателя тойили иной конструкции и загрузочного патрубка цапфы, служащего одновременно еефутеровкой. Оба эти элемента предназначены для транспортирования продукта суровня загрузки в полость барабана мельницы. Конструкцию и размеры загрузочныхустройств выбирают такими, чтобы обеспечить поступление необходимого количествапродукта в барабан мельницы и тем самым обеспечивать необходимую скоростьзагрузки. Скорость загрузки определяется количеством материала, пропускаемогочерез мельницу в единицу времени. При работе мельницы в открытом цикле онаравна производительности по исходному материалу. При работе в открытом циклеколичество материала увеличенной крупности, выдаваемого мельницей, возрастает сувеличением скорости загрузки. Низкая скорость загрузки приводит кпереизмельчению материала и, следовательно, к понижению производительности иэффективности измельчения по определенному классу. Таким образом, при неудачномвыборе параметров питателя или загрузочного патрубка цапфы, может быть сниженапроизводительнсть мельницы. Одним из основных требований, которому должныудовлетворять питатели любой конструкции, является его высокая транспортирующаясила, способная преодолеть все сопротивления движению загружаемого материала.Эти сопротивления движению материала слагаются из сопротивлений движению вспиральном проходе и загрузочном патрубке цапфы, обусловленных трением изависанием материала, а также из сопротивлений, обусловленных давлением пульпыиз внутренней полости барабана мельницы.
Барабанныйпитатель, конструкция которого приведена на рисунке 2.4.4, представляет собойлитую из чугуна или сварную из стали цилиндро-коническую камеру, открытую собоих концов. Отверстие 2 служит для загрузки и отверстие 3 — для разгрузкиматериала. Питатель крепится болтами к загрузочной цапфе мельницы. Большеераспространение барабанные питатели получили для загрузки на уровне оси мельницпри питании последних крупным сухим исходным материалом. При применении этихпитателей отпадает необходимость в устройстве специальной загрузочной коробки,необходимой, например, при применении улиткового питателя.
/>
Рисунок2.4.4. Барабанный питатель: 1 — крышка питателя; 2 — загрузочное отверстие; 3 — разгрузочное отверстие; 4 — полость

Данныйтип питателей трудноприменим в условиях мокрого помола, поэтому рассмотримдругие конструкции. Улитковый питатель, конструкция которого представлена нарисунке 2.4.5, представляет собой конструкцию из одного, двух или трехспиральных черпаков.
/>
Рисунок2.4.5. Улитковый питатель: 1 — корпус питателя; 2 — сменный козырек
Обычнопитатель делается сварным из листовой стали. Питатель имеет отверстие длявыпуска зачерпнутого материала. На конце каждого черпака крепится сменныйкозырек из марганцовистой стали или легированного чугуна. Максимальный радиусулиткового питателя выбирается в зависимости от скорости вращения мельницы. Дляпредотвращения разбрасывания материала в загрузочной коробке скорость черпанияне должна превышать 85% критической скорости, вычисленной по отношению ккозырьку улитки. Предпочтительнее делать питатели симметричными, так как приодночерпаковых питателях, из-за неуравновешенности вращающихся частей мельницыиногда появляется неравномерный износ зубьев венцовой шестерни приводамельницы. Мельницы с улитковыми питателями применяют в тех случаях, когданеобходимо производить загрузку материала с более низкого уровня, например, приработе с классификатором. Улитковый питатель снабжен загрузочной коробкой.Между стенками и днищем загрузочной коробки и улиткой должны быть предусмотренызазоры, по размеру несколько большие, чем максимальный размер куска руды илидогружаемого шара. Комбинированный питатель, конструкция которого приведена нарисунке 2.4.6, представляет собой конструкцию, объединяющую достоинствабарабанных и улитковых питателей.
/>
Рисунок2.4.6. Комбинированный питатель: 1 — корпус питателя; 2 — спиральный черпак; 3- козырек; 4 — крышка
Прииспользовании барабанного питателя крупнокусковой материал попадает в мельницу,минуя загрузочную коробку. Черпаки при этом служат как элеваторы. Конструкциякомбинированного питателя наиболее предпочтительна для производства молотойслюды из отходов, так как с одной стороны улитковый питатель позволяетосуществить мокрый помол, а с другой — может служить для загрузки в мельницу крупныхкусков материала. [1]
Барабанмельницы изготовлен из углеродистой стали, и если его не защитить изнутрипрочной облицовкой, то при измельчении абразивных материалов он быстроизносится, и мельница выйдет из строя. Кроме того футеровка обеспечивает лучшийподъем мелющих тел при вращении барабана. По назначению футеровки обычно делятна две основные группы — футеровки для мельниц, работающих на крупномзагружаемом материале и футеровки для мельниц тонкого измельчения. Конечно,такое деление сугубо условное. Футеровки барабанов в цилиндрической частишаровых мельниц, работающих на крупном исходном материале, имеют ребра иливолны. Футеровки мельниц тонкого измельчения имеют мелкие ребра или выполняютсягладкими. Совсем гладкая футеровка применяется при дроблении сравнительномягких пород или мелкого питания, когда не требуется создавать высокое давлениедробящей среды, но зато требуется получить максимальное истирающее действие. Вданном технологическом процессе наиболее целесообразно использовать футеровку снебольшой высотой волн, так как помол слюды — грубый, но ближе к среднемупомолу, чем к мелкому дроблению. Футеровка, конструкция которой приведена нарисунке 2.4.3, пригодна больше для очень грубого помола, чем для описанноговыше. На рисунке 2.4.7 изображена волнистая футеровка с распорными клиньями.Кроме того, данная футеровка барабанных мельниц является самой распространеннойи выпускается отечественными заводами.
/>
Рисунок2.4.7. Волнистая футеровка с распорными клиньями
Креплениек барабану ступенчатых и волнистых футеровочных плит шаровых мельницосуществляется чаще при помощи болтов с фасонными головкам. Для посадкифасонных головок болтов в тело плиты последние имеют отверстия овальной формы,идущие на конус в направлении к барабану. На рисунке 2.4.8 изображен болт длякрепления футеровочных плит к барабану.

/>
Рисунок2.4.8. Болт для крепления футеровочных плит к барабану: 1 — упругая шайба; 2 — уплотняющая шайба; 3- корпус барабана
Такжефутеровочные плиты устанавливают и на торцевых частях барабана. У мельниц срешеткой роль футеровки торцевой части барабана на разгрузочном конце выполняетсама решетка, снабженная центральной футеровкой. Футеровку загрузочной иразгрузочной крышек чаще выполняют гладкой, состоящей из отдельных секторов.Футеровки загрузочной и разгрузочной цапф делают в виде вставных втулок разнойконструкции. Загрузочный патрубок выполняют из чугуна в виде конуса,расширяющегося в сторону барабана. Футеровку разгрузочной цапфы выполняют ввиде чугунной воронки с гладкой внутренней поверхностью.
Нарисунке 2.4.9 приведена примерная конструкция барабанной мельницы мокрогопомола, которую предполагается использовать при производстве молотой слюды. Дляподдержания в барабане определенного уровня пульпы и вывода измельченногоматериала из зоны измельчения перед торцовой крышкой 15 устанавливаютдиафрагму. Она состоит из круглой решетки 9 с ребрами 10. Форма реберсоответствует наклону торцовой крышки. Пространство между решеткой и крышкойделится ребрами на секторы. Со стороны барабана против отверстий на решеткуукладывают колосники 8 и закрепляют их с помощью кольца 11 и болтов 12. Этимиже болтами притягивают к торцовой крышке и диафрагму.
Пульпачерез колосники и отверстия в решетке попадает в нижние секторы междудиафрагмой и крышкой. При вращении барабана секторы поднимаются вверх, анаходящаяся в них пульпа стекает в выводную цапфу и удаляется из измельчителя.
/>
Рисунок2.4.9. Разрез барабанной мельницы мокрого помола: 1 — улитковый питатель; 2 — загрузочный вкладыш; 3 — подшипник; 4 -передняя крышка с цапфой; 5 — барабан; 6- броневые плиты; 7 — люк; 8 — колосники; 9 — решетка диафрагмы; 10 — ребрарешетки; 11- кольцо; 12 — болты; 13 — выводной вкладыш; 14 — центральная труба;15 — задняя крышка; 16 — венцовая шестерня
Уровеньпульпы в барабане, из которого она начинает переливаться в секторы,регулируется закрытием или открытием отверстий в решетке. Если в решеткеоткрыты все отверстия, то в секторы попадает пульпа из самых нижних слоевматериала в барабане. Если же в решетке все отверстия закрыты, то пульпа можетвыходить только через центральное отверстие в диафрагме и трубу 14.Следовательно, в этом случае уровень пульпы должен подниматься выше нижнейточки центрального отверстия. Открытие и закрытие отверстий в решетке, а такжеочистку этих отверстий и колосников производят через люки, предусмотренные вкрышке. Колосники устанавливают на решетке так, что во время вращения барабанаони могут перемещаться в радикальном направлении и таким образом самоочищаться.Загрузку шаров в мельницу и их выгрузку производят через люки 7.
Исходныйматериал вместе с определенным объемом жидкости поступает в специальныйприемный короб, устанавливаемый под улитковым питателем. Днище короба имеетцилиндрическую форму с радиусом цилиндра, несколько большим радиуса вращениякрайней точки черпака питателя. При вращении барабана вместе с ним вращается ипитатель, захватывая черпаком пульпу из короба. Зачерпнутая питателем пульпа поулитке проходит через загрузочный вкладыш 2 в зону измельчения, а измельченныйматериал также в виде пульпы, пройдя разгрузочную диафрагму и выводной вкладыш13, выходит из мельницы. Мельницы этого типа работают в замкнутом цикле сгидравлическими классификаторами. [2]
2.5Классификация
Измельчениеслюды осуществляется в замкнутом цикле, т.е. материал неоднократно проходитчерез барабанную мельницу. Измельченный материал из мельницы поступает вклассификатор, где из продукта выделяются частицы материала размерами большедопустимого предела, которые возвращаются в ту же мельницу. Частицы размером315 мкм и меньше удаляются в слив и далее поступают в центрифугу, а частицы сразмером больше 315 мкм возвращаются обратно на доизмельчение в мельницу.
Аппаратами для гидравлическойклассификации являются спиральные классификаторы и гидроциклоны. Первыеприменяются преимущественно в первой из двух или трех стадий измельчения принебольшой и средней производительности измельчительных переделов. Гидроциклонымогут устанавливаться как в первой, так и во второй стадиях измельчения, атакже при доизмельчении продуктов. Гидроциклоны, используемые в качествеклассификаторов, обеспечивают то же качество разделения, что и механическиеклассификаторы, но имеют большую производительность. Достоинства гидроциклонов:высокая производительность, отсутствие движущихся частей, компактность,простота и легкость обслуживания, относительно небольшая стоимость. Выбираем вкачестве классификатора гидроциклон.
Выбор типоразмеровклассифицирующих аппаратов определяется принятой схемой измельчения ипроизводительностью. При выборе гидроциклонов так же необходимо учитыватьследующее:
·         гидроциклоныбольшего диаметра надежнее в эксплуатации, чем гидроциклоны малого диаметра.Гидроциклоны диаметром 710 мм и более рекомендуются для классификации материалапо граничной крупности 100/>150 мкм;
·         давление «Р0»пульпы на входе в гидроциклон при работе последнего в открытом цикле должнобыть не менее 0,04 МПа, а для гидроциклонов, работающих в замкнутом цикле — неменее 0,08 МПа. [14]
Исходная пульпа подаетсяв гидроциклон под давлением через питающую насадку 2, установленную тангенциальнонепосредственно под крышкой аппарата. Пески разгружаются через песковую насадку3, а слив — через сливной патрубок 4, расположенный в центре крышки исоединенный со сливной трубой 5 непосредственно или через сливную коробку 6 (рисунок2.5.2).
/>
Рисунок 2.5.2.Гидроциклон: 1 — цилиндроконический сосуд; 2 — питающая насадка; 3 — песковаянасадка; 4 — сливной патрубок; 5 — сливная труба; 6 — сливная коробка

Возникающая при вращениипульпы благодаря тангенциальной подаче питания центробежная сила выводитчастицы из потока к наружной стенке циклона. Поскольку скорость радиальноймиграции частиц пропорциональна плотности частиц и их диаметру в квадрате, тоболее крупные и более тяжелые частицы успевают выйти из ядра потока, а мелкие,в основной своей массе, остаются в ядре потока. В результате крупная фракциячастиц выгружается через песковую насадку, а слив — через сливной патрубок исливную трубу.
2.6 Центрифугирование
Послепроцессов измельчения и классификации слюдяная пульпа подлежитцентрифугированию — разделению в поле центробежных сил. Слюда имеет слишкомвысокую влажность, поэтому перед подачей в сушилку необходимо произвести отжими снизить влажность процентов до 30. Процесс центрифугирования проводится в аппаратах,называемых центрифугами. По принципу разделения различают осадительные О,фильтрующие Ф, комбинированные К центрифуги и разделяющие сепараторы Р; поконструктивному признаку — горизонтальные Г, вертикальные В, подвесные сверхним приводом П, маятниковые М; по способу выгрузки осадка — ручная черезборт Б, ручная через днище Д, саморазгружающаяся-гравитационная С, ножевая Н,шнековая Ш, вибрационная В. Выбор типа промышленной центрифуги, если неизвестенее аналог, работающий в промышленности на том же продукте, производится наоснове анализа технологических требований, предъявляемых к процессу разделения,свойств суспензии и осадка, мощности производства. В основу такого анализаположен опыт промышленной эксплуатации центрифуг.
Влияниесвойств суспензии на выбор типа центрифуги показано в таблице 2.6.1.

Таблица2.6.1 Влияние свойств суспензии и осадка на выбор типа центрифугиТип центрифуги Концентрация суспензии х, % Минимальный размер частиц σ, мкм
Скорость осаждения, ω0∙103, мм/с
∆ρ, кг/м3 Осадок зернистый, рыхлый Осадок уплотняющийся мажущий Осадок тексотропный Хорошая растворимость твердой фазы Плохая растворимость твердой фазы Нерастворимая твердая фаза
ОМД
ОГШ
ОГН
5-30
1-50
5-30
1
5
1
2-50
>10
2-50
>50
>200
>50
/>
+
/>
 
+
 
+
/>
/>

+
 

+
 

+
  ФМД
 
>5
 
10 Не регламентируется + + +
 
ФМД
ФПД

/>
 
ФМН
ФГН
10-40
30

/> спец. спец.
 
ФГШ
ФВШ
ФГП
15-50
15-50
20-50
 
150 +
 
Каквидно из таблицы 2.6.1, пульпу с концентрацией 50% способны разделять следующиецентрифуги: ОГШ, ФГШ, ФВШ, ФГП. Но последние три модели центрифуг не подходятдля данного технологического процесса. Минимальный размер частиц, которыеспособны отделить эти центрифуги, равен 150 мкм, что недопустимо, так какбольшая часть измельченной слюды имеет еще меньший размер и прямиком отправитсяв слив. ОГШ напротив способна разделять частицы до 5 мкм. И по всем остальнымкритериям, приведенным в таблице 2.6.1, центрифуга ОГШ подходит, поэтомувыбираем ее для процесса отжима слюдяной пульпы.
Втаблице 2.6.2 приведены основные факторы, влияющие на выбор размера центрифуги.[13]
Таблица2.6.2 Влияние заданной производительности на выбор типоразмера центрифугиПроизводительность Индекс центрифуги по суспензии, м3/ч по осадку, т/ч 1-5 0,15-0,5
ОМД-80; ОГШ-35; ФГН-63; ФГН-90; ФМД-80; ФМБ-80; ФМБ-120;
ФМД-120; ФПН-100; ФПД-120 5-15 0,5-3,0
ОГШ-35; ОГШ-50; ОГН-180;
ФГН-90; ОГН-90; ФГН-125;
ФВШ-35; ½ ФГП-40; ½ ФГП-63 15-25 3-6
ОГШ-5; 20ГН-220; ФГШ-35;
ФГШ-40; ФГН-180; ½ ФГП-80 >25 >6
ОГШ-63; ОГШ-80; ФГН-200;
½ ФГП-120
Как уже говорилось выше, при производстве слюдопластовойбумаги образуется 2 тонны слюдяной пульпы в сутки, с учетом того, что еевлажность составляет 50%, а центрифугирование проводится до влажности 30%,производительность по осадку будет равна 1,43 т/сут. В сутки установка попереработке отходов работает 7 часов, поэтому часовая производительность равна0,2. Слюда флогопит является среднеабразивным материалом — это также следуетучитывать, центрифуга ОГШ допускает абразивные свойства твердой фазы. Такимобразом, предварительно выбираем одну из центрифуг ОГШ с небольшойпроизводительностью — ОГШ-35.
На рисунке 2.6.1 приведена конструктивная схема осадительнойгоризонтальной шнековой центрифуги непрерывного действия.

/>
Рисунок 2.6.1. Осадительная горизонтальная шнековаяцентрифуга непрерывного действия: 1 — защитное устройство редуктора; 2 — окнавыгрузки осадка; 3 — кожух; 4 — питающая труба; 5 — сливные окна; 6, 11 — опорыцентрифуги; 7 — штуцер отвода фугата; 8 — шнек; 9 — ротор; 10 — штуцер выгрузкиосадка; 12 — планетарный редуктор
Общимконструктивным признаком центрифуг типа ОГШ (НОГШ) является горизонтальноерасположение оси неперфорированного конического или цилиндроконического роторас соосно-расположенным внутри пего шнеком. Ротор и шнек вращаются в одномнаправлении, но с различными скоростями, так что образующийся осадокперемещается шнеком вдоль ротора. Ротор расположен на двух опорах и приводитсяво вращение от электродвигателя через клиноременную передачу. Шнек приводитсяво вращение от ротора центрифуги через планетарный редуктор. Ротор закрыткожухом, имеющим внизу штуцер для отвода осадка и фугата.
Суспензияподается по питающей трубе во внутреннюю полость шнека, откуда через окнаобечайки шнека поступает в ротор. Под действием центробежной силы происходит ееразделение, и на стенках ротора осаждаются частицы твердой фазы. Осадоктранспортируется шнеком к выгрузочным окнам, расположенным в узкой частиротора. Осветленная жидкость течет в противоположную сторону к сливным окнам,переливается через сливной порог и выбрасывается из ротора в кожух. Диаметрсливного порога можно регулировать с помощью сменных заслонок или поворотныхшайб. Скорость вращения изменяется путем смены приводных шкивов.
Центрифугаобычно снабжена защитным устройством, которое отключает ее при перегрузке,одновременно включая световой или звуковой сигнал. В некоторых случаях центрифугикомплектуют трубой для подачи промывных жидкостей, однако поскольку промывкаосадка в центрифугах рассматриваемого типа малоэффективна, ее заменяют обычнорепульпацией выгружаемого осадка.
Технологическийрежим в центрифугах ОГШ регулируют, изменяя скорость подачи суспензии, скоростьвращения ротора, диаметр сливного порога. Степень осветления фугата можноповысить, уменьшив диаметр сливного порога (увеличив длину зоны осаждения) иувеличив скорость вращения ротора; степень просушки (степень влажности) осадка — увеличив диаметр сливного порога (увеличив длину зоны сушки) и скорость вращенияротора. [10]
2.7 Сушка
Однойиз основных стадий технологического процесса по переработке отходов слюдыявляется сушка. Процесс осуществляется в сушилке с кипящим слоем. Эти аппараты широкораспространены в химической и смежных отраслях промышленности, поскольку ваппаратах такого типа можно высушивать зернистые, пастообразные и жидкиематериалы. В сушилках с кипящим слоем обычно сушат продукты с размерами зеренот 0,1 до 5,0 мм. Процесс протекает с большой скоростью, съем влаги с 1 м2газораспределительной решетки в зависимости от размера частиц материала итемпературного режима сушки составляет 500-3000 кг/(м2∙ч). Вустановках со взвешенным слоем можно одновременно проводить несколькопроцессов, например сушку и обжиг, сушку и гранулирование, сушку и измельчение.Эти аппараты отличаются высокой надежностью, сокращением времени сушки за счетусиленного перемешивания материала в сушильной камере. Сушилки кипящего слояпросты как в конструктивном исполнении, так и в эксплуатации, обладают высокимиэксплуатационными показателями, легко поддаются автоматизации. Корпус сушилоккипящего слоя неподвижен, что значительно упрощает требования к монтажу иэксплуатации. Эффективность сушки в кипящем слое, в значительной мере, зависитот правильного определения конструктивных и технологических параметров сушилки,правильного выбора аппаратурного оформления. Как правило, параметры сушилоккипящего слоя определяются для сушки конкретного материала и учитываютначальную и конечную влажность материала, его физико-механические свойства,требования к температурному режиму, минимизации или максимизации уноса мелкихфракций и другие требования, предъявляемые к материалу и процессу сушки. [6]
Кипящимслой (КС) является, в принципе, одним из видов взвешенного слоя. Взвешенныйслой образуется в бинарных гетерогенных системах газ -твердое, газ — жидкость,жидкость — твердое и жидкость — жидкость (несмешивающиеся жидкости) припропускании с определенными скоростями потока менее плотной фазы (газа илижидкости) снизу вверх через слой более плотной фазы (дернистого материала илижидкости). Взвешенный слой получают и в трехфазных системах, например, припропускании газа через суспензию мелких зерен в жидкости.
Вовсех системах взвешенный слой характеризуется тем, что вес тяжелой фазы (силатяжести) уравновешивается трением газа о зерна или пленку жидкости (в сочетаниис архимедовой силой). Тяжелая фаза не лежит на опоре, а подвешена в потокелегкой. Зерна твердого материала или пленки и капли жидкости плавают в потокелегкой фазы, пульсируют, совершают вихревые движения, но не покидают пределовслоя при значительном увеличении линейной скорости легкой фазы вследствиеодновременного увеличения порозности, т. е. доли легкой фазы в слое. Взвешенныйслой неоднороден, он пронизан пузырями или струями легкой фазы.
Взвешенныйслой в системе газ — твердое в зависимости от характера взвешивания (псевдоожижения)зерен и соответствующих конструкций аппаратов подразделяют на ряд видов,имеющих соответственные наименования, в том числе: кипящий (КС), фонтанирующийи т. д.
КСобразуется в аппаратах, представляющих собой камеру или колонну круглого либопрямоугольного сечения, разделенную одной или несколькими ситчатыми либоколпачковыми решетками и снабженную приспособлениями (например, штуцерами) дляввода и вывода реагирующих фаз. При очень малых линейных скоростях непрерывногопотока газа зернистый слой лежит на решетке. По мере возрастания скоростиувеличивается сила трения газа о зерна и давление зерен на решетку уменьшается.При первой критической скорости (называемой скоростью взвешивания или скоростьюпсевдоожижения) вес слоя зерен уравновешивается силой трения газа всовокупности с архимедовой подъемной силой, зерна взвешиваются в потоке газа ине оказывают давления на решетку. Ввиду незначительности архимедовой силы можноприближенно считать, что сила тяжести равна силе трения газа о зерна.Следовательно, и перепад давления в слое равен его весу, отнесенному к единицепоперечного сечения решетки. Решетка служит в основном для распределения потокагаза по сечению аппарата и в слое зерен. Решетка также ограничивает пульсациизерен.
Вдальнейшем при увеличении скорости газа количество газовых пузырей в слое и ихразмеры увеличиваются настолько, что суммарная порозность КС возрастаетпропорционально скорости газа. При этом высота слоя увеличивается, агидравлическое сопротивление остается неизменным во всем диапазоне скоростейгаза, соответствующих существованию КС. По виду слой сходен с кипящейжидкостью; в нем возникают пузыри газа, которые увеличиваются при подъеме ивыталкивают фонтанчики зерен при выходе из слоя. При значительных скоростяхгаза пузырьковый режим кипения переходит в агрегатный (пакетный). Газовыепустоты в виде крупных пузырей и струй уже составляют большую часть объемаслоя, становятся непрерывной фазой, в которой плавают, совершают вихревыедвижения агрегаты зерен с порозностью, близкой к порозности неподвижного слоя.В слое большого сечения отмечается наличие зон с преимущественно восходящим инисходящим потоком частиц.
Призначительном увеличении фиктивной скорости газа, рассчитанной на полное сечениеаппарата, КС разрушается и зерна уносятся из аппарата. Отношение скорости уносатвердых частиц к скорости взвешивания их может составлять для мелких зерен до50, а для крупных (2 — 4 мм) — около 15.
Важнымсвойством взвешенного слоя является его текучесть, подобная текучести жидкости.Так, применение КС катализатора при крекинге обеспечивает циркуляциюкатализатора между контактным аппаратом и регенератором. Вследствие текучестиКС его называют также ожиженным или псевдоожиженным. Циркуляционное движениезерен и газа внутри слоя дало ему еще одно название — вихревой слой.
Значительноеперемешивание зернистого материала наряду с положительным эффектом выравниваниятемпературы одновременно приводит к неодинаковому времени пребывания частиц вобъеме КС при непрерывной их подаче и выгрузке из аппарата, следствием чегоявляется различная степень обработки отдельных порций выгружаемого из аппаратаматериала. Это существенно для процессов, в которых желательна равномернаястепень обработки дисперсного материала, или в тех случаях, когда излишнеевремя экспозиции частиц приводит к нежелательным эффектам, например ктермическому разложению пересушенного и перегретого материала, переукрупнениюкристаллов и т. п.
Истираниечасти твердого материала вызывает унос его в виде пыли, обусловливаетнеобходимость очистной аппаратуры, габариты которой обычно превышают размерысобственно КС, приводит к потерям ценных веществ и загрязнению ими продукции,получаемой из газовой фазы. В КС истираются также конструктивные элементыаппаратов.
Дляравномерного распределения газа по сечению слоя необходимы решетки с малымсвободным сечением (1,5 — 2,0 %), что вызывает рост гидравлическогосопротивления в многополочных аппаратах и увеличивает вероятность забиванияотверстий решетки.
Отдельныенедостатки аппаратов КС уменьшаются или снимаются путем применения других видоввзвешенного слоя, прежде всего фонтанирующего. Аппарат фонтанирующего слояпредставляет собой усеченный конус. Газ проходит в основном в центральной зоне,составляющей лишь около 10% объема всего слоя. Зерна увлекаются струей газа ивыбрасываются фонтаном, а расширенную часть аппарата, где теряют скорость, азатем сравнительно медленно опускаются вниз в периферийной зоне. Пройдя донижней узкой части аппарата зерна вновь подхватываются струей газа иподнимаются вверх. В аппаратах фонтанирующего слоя можно не устанавливатьраспределительную решетку, так как скорость газа в нижней узкой части конусавыше скорости начала взвешивания. Это дает возможность использовать аппаратыфонтанирующего слоя для особо высокотемпературных процессов и при переработкеагрессивных сред, т. е. в тех случаях, когда неприменимы металлические решетки.Фонтанирующий слой позволяет обрабатывать полидисперсные материалы с меньшимуносом, чем в аппаратах КС, однако он имеет и специфические недостатки, преждевсего малую долю активной зоны. Конусные аппараты имеют малую мощность, ипоэтому аппарат большой производительности конструируют из длинных коробов сднищем треугольного сечения, в нижней части которого расположены щелевыеотверстия для входа газа.
Имеютсяи другие виды фонтанирующего слоя, в том числе с тангенциальным вводом газа в аппаратс днищем корытообразного типа. Газ полается в днище снизу тангенциально с такимрасчетом, чтобы движение зернистого материала происходило вращательно; по однойстороне аппарата — восходящим потоком, а по другой — нисходящим.
Виброкипящийслой получают в аппаратах КС с вибрирующими поверхностями в слое. Благодарявибрации усиливается перемешивание материала и уменьшаются размеры пузырей.
Применяютсятакже аппараты с закрученными потоками различного типа, в том числе вихревые. [8]
Наиболеепростыми по конструкции являются аппараты кипящего слоя постоянного илинесколько расширяющегося по высоте сечения. Они нашли широкое применение впромышленности. Недостатки кипящего слоя в таких аппаратах:
·         невозможность повышения скорости сверх значения, соответствующеговерхней границе существования кипящего слоя;
·         трудность обработки полидисперсных систем;
·         недостаточно интенсивный гидродинамический режим вблизирешетки, что приводит к ее заплавлению в высокотемпературных процессах приобработке полидисперсных и термолабильных материалов и в процессах с вводом вслой жидкой фазы.
Указанныенедостатки ограничивают возможности повышении производительности этихаппаратов, и в ряде отраслей в упомянутых выше случаях применяют аппаратырасширяющегося по высоте сечения (коническо-цилиндрические), работающие врежиме фонтанирования.
Преимуществатаких аппаратов следующие:
·         закономерное изменение скорости снизу вверх позволяетодновременно обрабатывать твердые частицы различных размеров и в режимахразличной интенсивности;
·         достаточно высокие скорости в нижней части аппаратапозволяют, особенно при значительных углах раствора конуса, обрабатыватьвещества, длительный контакт которых с решеткой недопустим, комкающиеся ислипающиеся вещества, а также вводить в слой жидкости и пасты.
Таккак в данном технологическом процессе по переработке слюдопластовых отходов производитсясушка молотой слюды, которая характеризуется полидисперсностью, то применениецилиндрического аппарата неуместно ввиду большого уноса частиц. Поэтому аппаратнад решеткой выполняем коническим с углом при вершине 20°. Таким образом,кипящий слой будет слегка фонтанировать, тем самым снижая скорость витаниячастиц и их унос.
Нарисунке 2.7.1 приведена типовая конструкция сушильной установки кипящего слоя сцилиндрической сушилкой.
/>
Рисунок 2.7.1. Схема сушильной установки с цилиндрическойсушилкой: 1 — бункер; 2 — питатель; 3 — сушильная камера; 4 — топка; 5 — патрубок для выгрузки продукта; 6 — циклон; 7 — бункер циклона; 8 – фильтр
Влажный материал из бункера 1 шнековым (илидругой конструкции) питателем 2 непрерывноподается в сушильную камеру 3 в слой«кипящего» материала. Топочные газы из топки 4 смешиваются своздухом в смесительной камере и затем подаются с помощью турбогазодувки иливентилятора под опорную решетку. Разгрузка высушенного продукта производитсячерез патрубок 5, расположенный непосредственно над решеткой, со стороны,противоположной загрузке. Отработанные запыленные газы направляются и циклон 6 с бункером 7, гдевыделяется основная часть унесенного газами сухого материала; окончательнаяочистка газов происходит в рукавном фильтре 8. [6]
Топочныегазы в смеси с атмосферным воздухом широко используют при сушке различныхматериалов, в том числе и органических продуктов. Многие материалы, напримерпесок, глину, топливо, неорганические соли и т. д., высушивают при довольновысоких температурах — от 300 до 800 СС и выше. Для этой цели можноиспользовать топочные газы, разбавляя их до нужной температуры атмосфернымвоздухом. Преимущества сушки топочными газами: возможность получения высокихтемператур; простота топочных устройств; возможность непосредственногоприменения отработанных газов котельных установок, печей и других агрегатов.Топочные газы получают при сжигании газообразного, жидкого (мазут, нефть) илитвердого (уголь, торф) топлива в топках и смешивают их в специальных камерах(камерах смешения) с атмосферным воздухом для получения смеси определеннойтемпературы.
Топочные(дымовые) газы состоят из кислорода, азота, окиси и двуокиси углерода,сернистого газа и водяных паров. Состав топочных газов зависит от количествавоздуха, подводимого в топку для сжигания топлива (первичный воздух) иподмешиваемого к продуктам сгорания для понижения их температуры до заданной(вторичный воздух). Природный газ производит меньше СО2на единицу энергии, чем другие виды ископаемых топлив. Поэтому подогревсушильного агента производится за счет сгорания именно газа, а не, к примеру,мазута. Выбросы в атмосферу при сжигании ископаемого топлива зависят не толькоот вида топлива, но от того, насколько эффективно оно используется.Газообразное топливо обычно сжигается легче и эффективнее, чем уголь или нефть.Утилизация сбросной теплоты от отходящих газов в случае природного газаосуществляется также проще, так как топочный газ не загрязнен твердымичастицами или агрессивными соединениями серы. Благодаря химическому составу,простоте и эффективности использования природный газ может внести существенныйвклад в снижение выбросов диоксида углерода путем замены им ископаемых видовтоплив.
Воизбежание пережога слюды для каждого вида отходов устанавливается определеннаятемпература отжига; для слюды мусковит 400 — 500° С, для флогопита 400 — 600°С. Поэтому сушку лучше производить при температуре 300 — 400° С.
На рисунке 2.7.2 показана топка для сжигания газа сиспользованием эжекционной горелки внутреннего смешения. Отличительнойособенностью такой топки является зазор между камерой горения и кожухом, кудатангенциально подается вторичный воздух. Воздух охлаждает наружную стенкукамеры горения и затем смешивается с продуктами сгорания. При воздушномохлаждении камера может быть футерована в один кирпич, сжигание топлива можновести при высоких температурах. Так как температура теплоносителя,используемого для сушки, обычно не превышает 700 — 800 °С, в топочныхустройствах имеется специальная камера, топочные газы разбавляются воздухом донужной температуры. Топка может работать как под давлением, так и приразрежении. Тепловое напряжение достигает 1,75∙106 Вт/м3,т. е. 1,5∙106 ккал/(м3∙ч), и зависит оттемпературы в камере горения и давления.
Основное требование, предъявляемое к топочным устройствам, — обеспечение полного сгорания топлива. Особенно это относится к устройствам,работающим на жидком топливе (об использовании твердого топлива здесь неговорится, поскольку в последнее время его редко применяют в сушильныхустановках на химических производствах). Таким образом, топливные форсункидолжны обеспечивать тонкое диспергирование мазута, чтобы не происходилопроскока крупных капель в сушилку и порчи продукта. В сушилке со взвешеннымслоем это может привести к сгоранию капель мазута на газораспределительнойрешетке и забиванию отверстий. Несгоревшее топливо, осевшее на стенкахгазоходов и в циклонах, может стать причиной пожаров.
Если топка еще горячая, при пуске установки нужно следить затем, чтобы мазут был подогрет, а конденсат (когда распыление топливапроизводится паром) спущен из линии подогрева мазута, так как холодный мазут иконденсат, попав на свод топки, вызовут его растрескивание. Смешение продуктовсгорания с воздухом должно быть полным. Для этого в камере смешения необходимоустанавливать пороги или завихрители.
/>
Рисунок2.7.2. Топка с охлаждением наружной стенки камеры горения: 1 — окно для ввода вторичного воздуха; 2 — гнездодля установки горелки: 3 — смотровое отверстие; 4 — камера горения; 5 — камера смешения: 6 — футеровки; 7 — взрывной клапан; 8 — опора.
Пылеотделители используют для отделенияпыли от потока уходящего теплоносителя с целью более полного выделенияпродукта, а так же для предотвращения загрязнения окружающей среды. Методы выделениятвердых частиц из газового потока разделяют на сухие и мокрые. При сухойочистке используют пылеосадительные камеры, циклоны и рукавные фильтры. Длямокрой очистки применяют мокрые скрубберы и пенные газопромыватели.
Пылеосадительныекамеры в химической промышленности используют редко ввиду их низкойэффективности. Интенсивное и эффективное выделение твердых частиц иззапыленного газа достигается под действием центробежной силы в циклонах, конструкция которыхпредставлена на рисунке 2.7.3. Запыленный газ поступает в верхнююцилиндрическую часть 1 циклона по газоходу прямоугольного сечения 2. Сверху циклон закрыт крышкой 3, на которой помещенцилиндрический патрубок 4.Нижняяконическая часть циклона заканчивается выгрузочным отверстием. Попадающий вциклон запыленный газ приобретает вращательное движение, частицы пыли поддействием центробежной силы отбрасываются к периферии и сползают по стенкамвниз, а обеспыленный газ выводится сверху. На практике все циклоны снабжаютсябункером (на схеме не показан), и разгрузка пыли производится из бункера, чтоуменьшает вторичный унос, т. е. вынос пыли потоком уходящего из циклонавоздуха.
/>
Рисунок2.7.3. Схема действия циклона: 1 — цилиндрическаячасть; 2 — патрубок для входа газа; 3 — крышка; 4 — патрубок длявыхода газа; 5 — коническая часть.
Степеньочистки газов в циклонах составляет 70 — 95% и зависит от свойств пыли. Чемкрупнее и тяжелее частицы, тем лучше они улавливаются. Концентрация пыли в газевлияет на степень очистки не очень существенно. Следует иметь в виду, что сувеличением скорости газа в циклоне величина центробежной силы растет, ноодновременно увеличивается гидравлическое сопротивление аппарата.
Принеобходимости обеспечения высокой производительности иногда устанавливаютгрупповые или батарейные циклоны, так как делать один циклон большого диаметранецелесообразно: с увеличением радиуса циклона будет уменьшаться величинацентробежной силы и ухудшаться очистка (поэтому не рекомендуется ставитьциклоны диаметром более 800 мм). Можно использовать батареи по два, четыре,шесть, восемь циклонов, работающих параллельно. При очистке газов от оченьтонких пылей, имеющих низкую плотность (т. е. когда масса частицы очень мала),для увеличения центробежной силы необходимо уменьшить радиус циклона (скоростьгаза увеличивать не следует). В этом случае устанавливают батареи, состоящие изнескольких десятков, а иногда и сотен циклонов диаметром 150 — 200 мм.Запыленный газ вводится в кольцевой зазор, образуемый корпусом каждого циклонаи выходным патрубком, а для закручивания потока внутренняя труба снабжаетсявинтовой вставкой. Степень очистки в батарейных циклонах ниже, а гидравлическоесопротивление выше, чем в одиночных циклонах.
Длянормальной работы циклона необходимо своевременно удалять пыль из буккера, таккак при большом уровне пыли она будет частично захватываться потоком газа истепень очистки снизится. Степень очистки резко уменьшается при наличиинеплотностей в циклоне, поскольку засасываемый снаружи воздух движетсянавстречу ссыпающейся пыли и часть ее выбрасывается в выхлопную трубу.Вследствие этого обязательна проверка герметичности циклонов, как при приемкесмонтированной установки, так и периодически при ее эксплуатации. Газоходы отсушилок до циклонов могут забиваться пылью (особенно колена и горизонтальныеучастки), поэтому их необходимо монтировать с наименьшим количеством поворотови без горизонтальных участков, снабжать специальными люками для чистки. Внекоторых случаях для предотвращения быстрого зарастания стенок циклонаулавливаемым материалом аппарат снабжают водяной рубашкой, причем температураводы должна быть на несколько градусов выше точки росы.
Вданном технологическом процессе достаточно установить для очистки газа двациклона или один циклон и рукавный фильтр. Второй вариант более предпочтителен,так как позволяет практически полностью очистить газ от частиц слюды.
Рукавныефильтры, предназначенные для отделения пыли отуходящих из сушилки газов, обычно ставят после циклонов, однако присравнительно небольшой запыленности (если основное количество сухого материалавыгружается из сушилки) они могут быть единственными пылеочистными устройствамив установке, так как при правильном выборе ткани степень очистки превышает 99 %.Внутри кожуха 3фильтра (рисунок2.7.4) вертикально расположены сшитые из ткани рукава (мешки) 4 длиной до 3,6 м и диаметром около 200 мм. Снизу рукаваоткрыты и закреплены на трубной доске, замыкающей нижнюю камеру 2. Сверхурукава закрыты и подвешены на крючках к раме 6 со штангой, выходящей из кожуха. Запыленный газ поступает ваппарат по газоходу 7 в нижнюю камеру, движется вверх по рукавам и через порыткани выходит в пространство между рукавами и кожухом, а затем удаляется поверхнему газоходу 5. Осевшая внутри рукавов пыль периодически удаляется из нихпри встряхивании с помощью кулачкового механизма, соединенного с верхнейштангой. Одновременно со встряхиванием рукава продуваются воздухом, которыйспециальным небольшим вентилятором подается в направлении, противоположномнаправлению движения обеспыленного газа. Во время продувки кожух фильтраавтоматически отключается от газохода 5. Ссыпавшаяся в коническую часть кожухапыль удаляется через выгрузочное отверстие 8 шнеком. Обычно фильтр состоит из нескольких камер, одна изкоторых отключена на очистку, тогда как в остальных идет фильтрование.Переключение происходит автоматически.

/>
Рисунок 2.7.4. Рукавный фильтр: 1 — днище; 2 — нижняя камера;3 — кожух; 4 — рукав: 5, 7 — газоходы; 6 — рама; 8 — выгрузочное отверстие
При сушке необходимо дозировать, а часто и диспергироватьматериал, подаваемый в сушилку. В некоторых случаях питатель должен служитьодновременно затвором между сушильной камерой и окружающим пространством.
На рисунке 2.7.5 показан лопастной питатель-затвор,применяемый для загрузки и выгрузки материала из сушилок, выгрузки пыли изциклона и т. д.
/>
Рис2.7.5. Лопастный затвор: 1 — сальник; 2 — ротор; 3 — корпус: 4 — вал

Газораспределительныерешетки являются одним из основных элементов сушилок, работающих с кипящим(псевдоожиженным) слоем материала. Они выполняют функцию поддерживающейконструкции для кипящего слоя и способствуют равномерному распределениютеплоносителя по сечению сушилки. Решетка должна удовлетворять следующимтребованиям: I) обеспечивать равномерное газораспределение; 2) провал материалав подрешеточное пространство должен быть минимальным; 3) быть простой визготовлении и надежной в работе (легкая очистка, ремонт); 4) гидравлическоесопротивление не должно превышать 1,5 — 2,0 кПа. Решетки распределительноготипа, изображенные на рисунке 2.7.6, могут быть плоскими, вогнутыми, выпуклыми;направление струй из колпачков и барботеров — различными.
/>
Рисунок 2.7.6. Газораспределительные решетки:а — перфорированная; б — колпачковая; в — барботажная подача газа
Всушильных установках используют обычно вентиляторы типа ВВД. Центробежныевентиляторы высокого давления серии ВВД (номера 8; 9 и 11) предназначены дляперемещения воздуха и газов (при температуре до 100 °С), не содержащих липких идлинноволокнистых веществ. Содержание пыли в среде не должно превышать 150 мг/м3.Вал вентилятора ВВД-11 приводится во вращение от электродвигателя при помощиэластичной муфты, а вал вентиляторов ВВД-8 и ВВД-9 — при помощи ременнойпередачи и эластичной муфты. Эти вентиляторы создают давление до 10 кПа (1000мм вод. ст.) и имеют производительность до 20000 м3/ч (в зависимостиот номера).
Всушильной установке надо следить за тем, чтобы заданное количество газов (порегламенту) проходило через сушилку, поэтому не должно быть неплотностей всистеме и гидравлическое сопротивление всех аппаратов не должно превышатьнорму.
Сушилкикипящего слоя принадлежат к наименее металлоемким, наиболее простым, а,следовательно, дешевым аппаратам и отличаются от остальных сушилок высокойэффективностью процесса. Несомненно, на рентабельности сушилок кипящего слоисказывается значительная стоимость изготовления решетки, а также необходимостьпериодической ее чистки. Поскольку расход тепла в газовых сушилках колеблется внебольших пределах и тем меньше, чем меньше удельный расход газов (так как приэтом уменьшаются потери тепла с отработанными газами), то в однокамерныхсушилках кипящего слон при удельном расходе сушильного агента 5 — 20 кг/кг влаги расход тепламеньше, чем в барабанных сушилках. Только расход энергии на дутье иногдапревышает эту же статью расхода в сушилках других типов.
Какуже было отмечено, экономичность сушилки тем выше, чем меньше удельный расходгазов. Поэтому особенно выгодны однокамерные сушилки, и, по возможности, именноэти аппараты и следует применять. Более сложные и дорогие многокамерныеаппараты возможно рекомендовать лишь в тех случаях, когда это оправдано, т. е.при необходимости снижения температуры теплоносителя по зонам, для полученияравномерно высушенного продукта и т. д.
Посколькуво всех газовых сушилках применяются более или менее однотипныепылеулавливающие аппараты и установки для получения теплоносителя, тоувеличение расхода энергии в сушилках кипящего слоя происходит только из-загидравлического сопротивления слоя. [7]

2.8Транспортирование материала
Привыборе типа, конструкции и исполнения транспортирующих аппаратов необходимоучитывать следующие факторы:
1)состояние транспортируемого материала, его физические и химические
свойства(крупность кусков, хрупкость, коррозионные свойства, возможное измельчение приперемещении, склонность материала к слипанию и слеживанию, плотность, уголестественного откоса, размеры);
2)производительность машины;
3)длину и траекторию перемещения, размеры и форму помещений;
4)технологический прогресс, перспективы развития предприятия;
5)технику безопасности;
6)хранение материалов и способы загрузки и разгрузки транспортных устройств;
7)климатические условия (для установок, работающих на открытых площадках);
8)экономические показатели.
Изотстойника отходы слюдопластового производства перемещаются в приемный короб барабанноймельницы при помощи винтового конвейера.
Кпреимуществам винтовых конвейеров относятся компактность, герметичность,простота конструкции и эксплуатации, удобство промежуточной разгрузки, а такжевозможность транспортирования мокрых и тестообразных материалов (приспециальной форме винта). Конструкция винтового конвейера позволяет совмещатьоперацию транспортирования материалов с некоторыми технологическими процессами(охлаждение, увлажнение, сушка, смешивание). Эти достоинства определяютприменение данного аппарата в установке по переработке отходов слюдопластовогопроизводства. Конвейер находится в наклонном положении, поэтому слюда будетчастично не только измельчаться при перемещении, но и обезвоживаться.Конструкция винтового транспортера представлена на рисунке 2.8.1.
Винтовойконвейер состоит из неподвижного желоба 4 полукруглой формы, внутри которогорасположен рабочий орган — винт 5, вращающийся в подшипниках 3. Винт вращаетсяпри помощи привода 8, состоящего из электродвигателя и редуктора.Транспортируемый материал загружается через загрузочное отверстие 2. Материалпод действием винта поступательно движется по желобу. При этом вращениематериала вместе с винтом исключено, так как этому препятствует сила тяжестичастиц материала. Разгрузка винтового конвейера может производиться в любомместе по его длине через патрубок 6 с задвижкой 7. Желоб сверху обычнозакрывается крышкой 1. Винтовые конвейеры хорошо зарекомендовали себя притранспортировании пылящих (кальцинированная порошкообразная сода, апатитовый концентрат,фосфоритная мука, колчеданный огарок), остро пахнущих и горячих выделяющих газыи пары материалов. Их используют также для транспортирования вязких итестообразных (мокрая глина и т.д.) материалов.
/>
Рисунок2.8.1. Горизонтальный винтовой конвейер: 1 — крышка; 2 — загрузочное отверстие;3 — подшипник; 4 — неподвижный желоб; 5 — винт; 6 — патрубок; 7 — задвижка; 8 –привод
Винтовыеконвейеры незаменимы в небольших помещениях, когда необходимо транспортироватьмалое количество материала на короткие расстояния. Поэтому винтовой транспортертакже используется и для перемещения отжатой в центрифуге слюды в бункерсушилки кипящего слоя.
Применяютсявинтовые конвейеры с винтом следующих размеров: диаметр 100/>600 мм, длина до 30/>40 м, а в отдельных случаях до 50/>60 м. Производительность винтовыхконвейеров составляет в среднем 20/>40 м3/ч, но при большихразмерах винта может доходить до 100 м3/ч и более. Винтовыеконвейеры выполняют горизонтальными или пологонаклонными (устанавливают подуглом до 20° к горизонту) и вертикальными (для перемещения порошкообразныхудобрений, поташа, крахмала, соли и др.). В конструкции вертикального конвейерапредусматривается подача материала от горизонтальных винтовых конвейеров,которые создают подпор материала.
Для транспортирования высушенного порошка слюды из сушилкикипящего слоя в фасовочно-упаковочный аппарат лучше использовать ленточныйтранспортер, чем винтовой. Порошок будет быстрее остывать на открытой ленте,чем в закрытом желобе. Лента должна быть в таком случае жаропрочной.
Ленточный конвейер является широко распространенным типом транспортирующихустройств непрерывного действия с тяговым органом. Основной рабочий органленточного конвейера — гибкая замкнутая лента, на которой транспортируетсягруз. В ленточных конвейерах в качестве тягового элемента применяютсярезинотканевые (ГОСТ 20-85, ГОСТ 23831-79), резинотросовые (ТУ 38-105841-75) истальные (ТУ-14-1-525-73) ленты. Область применения ленточных конвейеровдостаточно широка: механизация, загрузка и разгрузкаскладов сырья, подача сырья из склада в цех, перемещение грузов от одногоаппарата к другому, транспортирование готового продукта из цеха в склад и т.д.
К достоинствам ленточных конвейеров следует отнести высокуюпроизводительность (до 1000 м3/ч и более), широкий диапазонскоростей и
размеров (ширины ленты), непрерывность и равномерностьперемещения грузов, пригодность для транспортирования на большие расстояния,простоту устройства и эксплуатации, небольшие энергозатраты и пригодность дляперемещения как мелкозернистого сыпучего материала, так и крупнокускового, атакже штучных и тарных грузов. В качестве недостатков ленточных конвейеровможно отметить непригодность обычной текстильной ленты для транспортированиягорячих спекающихся материалов, возможность химического и механическогоразрушения, пыление при перемещении порошкообразных материалов и сравнительномалые допускаемые углы наклона конвейера к горизонту. [4]
2.9 Технические решения
При производстве слюдопласта, в частности слюдопластовойбумаги, на Слюдяной фабрике в г. Колпино образуется более 500 м3 отходовв год. Они представляют собой нерасщепленные пластинки и чешуйки слюды сосредним размером 20 мм. Отходы находятся в отстойнике в водной среде и имеют3-4 класс опасности. Складирование, вывоз и утилизация отходов не только наносятвред окружающей среде, но и являются экономически нецелесообразными. Внастоящей работе принято решение о переработке этих отходов. Получаемый порошокслюды флогопит ГОСТ19571-74, 19572-74, 19573-74 имеет влажность не более 3 % и размер частиц до 315 мкм. Данныекачественные показатели вырабатываемой продукции определяют технологиюпроизводства, а с учетом заданной производительности, равной 1 тонне порошка всутки, и основные конструктивные параметры оборудования. Таким образом, отходыподлежат помолу до необходимой тонины и сушке с предварительнымцентрифугированием. Итак, в данном дипломном проекте на тему «Установка дляпереработки отходов слюдопластового производства» приняты следующие техническиерешения:
·         Отходытранспортируются из отстойника в мельницу при помощи наклонного шнековоготранспортера, частично измельчаясь и обезвоживаясь;
·         В качествеизмельчителя используется шаровая барабанная мельница мокрого помола сволнистой футеровкой и улитковым питателем, периодически захватывающим слюду изприемного короба и направляющим материал в барабан;
·         Мельница работаетв замкнутом цикле с гидравлическим классификатором. Гидроциклон отправляетделовую фракцию на дальнейшую переработку, а недомол — обратно в барабаннуюмельницу;
·         Для перекачкипульпы используются песковые или дисковые насосы, позволяющие перемещатьматериал с относительно высокой плотностью и содержанием твердого;
·         Слюдяная пульпаподлежит отжиму в осадительной горизонтальной шнековой центрифуге до влажности30%;
·         Осадок шнековымтранспортером направляется в сушилку кипящего слоя, которая может работать внепрерывном, периодическом и полунепрерывном режиме, сушка производитсятопочными газами с температурой 330 °С до влажности 1 %;
·         Для сниженияуноса частиц слюды корпус сушилки выполняется расширяющимся;
·         Уносимые изсушильной камеры частицы улавливаются газоочистной системой, состоящей изциклона и рукавного фильтра;
·         Высушенная слюдатранспортируется ленточным конвейером к фасовочно-упаковочному аппарату, гдепорошок фасуют в полипропиленовые мешки массой по 30 кг и запаивают;
Установка разработана для переработки отходов слюдопластовойбумаги, но может быть также использована для переработки и других отходовслюдяного производства. Наиболее крупные отходы могут поступать в барабаннуюмельницу через барабанный питатель, конструкция которого скомбинирована сулитковым питателем. Также возможно проведение измельчения в две стадии сиспользованием, например, роторной дробилки;
При переработке слюдопластовых отходов, содержащих в себепримеси, в сушилке кипящего слоя возможно проведение обжига. Наличие в этихотходах лака, смолы, бумаги и других примесей не дает возможности вторичногоиспользования такой слюды без предварительной очистки. Одним из наиболеерациональных способов извлечения слюды из отходов является способ выжигания.Под воздействием высокой температуры сгорают органические примеси иобразующиеся при этом углеродистые соединения уносятся потоком воздуха. Регенерированнаяслюда после обжига подвергается очистке на сортировочных машинах и может найтиприменение в производстве коллекторного миканита.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
3.1 Расчет барабанной мельницы
Технологический расчет шаровой мельницы для мокрого помоласлюды заключается в определении диаметра и длины барабана и параметров егозагрузки. Для определения диаметра барабана воспользуемся формулой расчетапроизводительности мельницы. Производительность шаровых мельниц зависит отмногих факторов, учесть которые теоретически обоснованной формулой сложно,поэтому практически ее рассчитывают по эмпирическим приближенным формулам,учитывающим лишь некоторые основные факторы.
В химической и горно-металлургической промышленностях принятаэмпирическая формула
Q = k∙V∙D0,6,(3.1.1)
где k — опытный коэффициент,учитывающий влияние размеров шаров, шаровую загрузку, плотность пульпы примокром помоле, природу измельчаемого материала, крупность питания и готовогопродукта, циркуляционную нагрузку, схему измельчения и др.;
V — объем барабана, м3;
D — внутренний диаметр барабана, м.
Коэффициент kопределяем по формуле:
k = (2,3∙10-3/>8∙10-3)∙(dн/dк), (3.1.2)
где dн — средний диаметр частиц материаладо измельчения, равный 20 мм;
dк — средний диаметр частиц материала после измельчения, равный0,3 мм.
k = 5∙10-3∙(20/0,3) = 0,33.(3.1.3)
Тогда, принимая отношение диаметра барабана к его длине,равным 1/1 (т.е. L = D), получим:
Q = k∙V∙D0,6= 0,33∙0,785∙D3∙D0,6 =(3.1.4)
= 0,33∙0,785∙D3,6 = 0,26∙D3,6,
где V = π∙R2∙L = π∙(D/2)2∙D = π∙(D2/4)∙D = (3.1.5)
= 0,785∙D2∙D = 0,785∙D3.
Откуда
D = (Q/0,26)1/3,6,(3.1.6)
где Q — производительность, равная 0,286 т/ч.
D = (0,286/0,26)1/3,6 = 1,02 м.(3.1.7)
Тогда длина барабана равна L = D = 1,02 м.(3.1.8)
В результате выполненных расчетов принимаем к установкеоднокамерную барабанную мельницу для мокрого измельчения типа 4-ШМ-2. Еетехнические характеристики приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Технические характеристики барабанной мельницымокрого помола 4-ШМ-2Диаметр барабана, мм 1200 Длина барабана, мм 1200 Частота вращения барабана, об/мин 35 Мощность двигателя, кВт 26
Определим параметры шаровой загрузки мельницы.
Размер шаров, загружаемых в барабан, зависит от размеровчастиц измельчаемого материала и готового продукта, и может быть определен последующему эмпирическому соотношению (формула В.А. Олевского):
dш = 4,8(lgdк)dн0,5,(3.1.9)
где dн — размер частиц материала до измельчения,равный 20 мм;
dк — размер частиц материала после измельчения,315 мкм.
dш = 4,8(lg315)∙200,5= 53,6 мм.(3.1.10)
Шаровая загрузка барабанных мельниц составляет приблизительно30 % от объема барабана, т.е. коэффициент заполнения барабана мелющими теламиравен φ = 0,3. Коэффициент заполнения рассчитываем по формуле:
φ = Mш /(ρн∙V),(3.1.11)
где Mш — масса шаров;
ρн — насыпная плотность шаров, равная 3800 кг/м3;
V — объем барабана мельницы.
По этой формуле определим массу шаровой загрузки:

Mш = φ∙ ρн∙V,(3.1.12)
Mш = 0,3∙3800∙0,785∙1,22 = 1546кг.(3.1.13)
Масса одного стального шара диаметром dш = 53,6мм:
mш = />∙π∙rш3∙ρ,(3.1.14)
где rш — радиус шара;
ρ = 7800 кг/м3 – плотность стали.
mш = />∙3,14∙(26,8∙10-3)3∙7800= 0,63 кг.(3.1.15)
Число шаров в загрузке:
z = Mш/mш, (3.1.16)
z = 1546/0,63 = 2454.(3.1.17)
Определим массу загрузки, состоящую из массы Mшмелющих тел и массы измельчаемого материала, которую принимаем равной 14 %массы мелющих тел. Следовательно,
mз = 1,14∙Mш,(3.1.18)
mз = 1,14⋅1546 = 1,762 т. (3.1.19)
Масса измельчаемого материала, находящегося в мельнице:
mи = 0,14∙Mш,(3.1.20)
mи = 0,14∙1546 = 216 кг.(3.1.21)

В результате выполненных расчетов барабанная мельница мокрогоизмельчения 4-ШМ-2 имеет следующие параметры загрузки:
диаметр шаров dш = 53,6 мм;
масса шаровой загрузки Mш = 1546 кг;
число шаров в загрузке z = 2454;
масса влажной слюды, находящейся в мельнице mн = 216кг. [3]
3.2 Расчет классификатора
Необходимо подобрать гидроциклон для поверочной классификацииизмельченной слюды. В начале технологического расчета точно устанавливаемтребования, которые предъявляются к гидроциклону в данной операции и исходныеусловия их работы. В гидроциклон поступает на классификацию пульпа, состоящаяиз измельченной слюды и воды. Влажность слюды равна 50%, производительностьустановки — 2 тонны пульпы в сутки. С учетом того, что установка работает 7часов в сутки питание гидроциклона:
твердого — 0,143 т/ч;
жидкого — 0,143 т/ч;
добавляемая вода — 0 т/ч;
номинальная крупность слива — 315 мкм.
Объем пульпы для классификации в гидроциклоне составляет:
Vп = Vж + Vтв = W2+ (Q2/δт),(3.2.1)
где δТ — плотность твердого в пульпе,плотность флогопита, равная 2,7 т/м3.
Vп = 0,143 + (0,143/2,7) = 0,196 м3/ч. (3.2.2)

На одну секцию измельчения в шаровой барабанной мельницеобъем пульпы в питании составит:
Vсекц = Vп/N,(3.2.3)
где N — количество секцийизмельчения, равное 1 (так как измельчение проводится в один этап).
Vсекц = 0,196/1= 0,196 м3/ч. (3.2.4)
Гидроциклон подбираем по граничной крупности слива, котораясоставляет:
dг = dн/1,75,(3.2.5)
где dн — номинальная крупность слива, равная 315мкм.
dг = 315/1,75 = 180 мкм.(3.2.6)
По таблице 3.2.1 такая граничная крупность обеспечиваетсягидроциклоном с D = 500 мм, технические характеристики которого приведены втаблице 3.2.2.
Таблица 3.2.1 Данные для выбора гидроциклоновD, мм 150 250 360 500 710 1000 1400
dг, мкм 20–50 30–100 40–150 50–200 60–250 70–280 80–300
Таблица 3.2.2 Технические характеристики ГЦ 500КДиаметр цилиндрической части, мм 500 Угол конуса, град 20 Диаметр сливного отверстия, мм 150 Диаметр пескового отверстия, мм 48, 75, 96, 150 Производительность по питанию при давлении 0,1 МПа, м³/час 180 Длина, мм 825 Ширина, мм 875 Высота, мм 2210
Давление P0 пульпы на входе в гидроциклон приработе в замкнутом цикле должно быть не менее 0,08 МПа.
Объемная производительность гидроциклона для P0=0,1 МПа составит:
V = 3∙Kα∙KD∙dп∙dс∙P00,5,(3.2.7)
где KD — поправка на диаметр гидроциклона, равная1,1;
dп — эквивалентный диаметр питающего отверстия, равный 130 мм;
dс — диаметрсливного отверстия, 150 мм;
P0 — рабочеедавление пульпы на входе в гидроциклон, равное 0,1 МПа;
Kα — поправка на угол конусности для α = 20°, равная 1.
V = 3∙1∙1∙13∙15∙0,10,5= 185 м3/ч.(3.2.8)
Необходимое количествогидроциклонов на одну секцию составит:
N = Vсекц/V =0,17/185 /> 1.(3.2.9)
Следовательно, принимаемк установке 1 гидроциклон, обеспечивающий граничную крупность слива, равную 180мкм.
Принимаем предварительнок установке песковую насадку с диаметром отверстия, равным 48 мм. Граничнаякрупность слива для песковой насадки Δ = 48 мм составляет:

dг = 1,5∙((D∙dC∙TП)/(Δ∙KD∙P00.5∙(δТ — 1)))0,5,(3.2.10)
где δт — плотностьтвердого в пульпе, плотность слюды флогопит, равная 2,7 т/м3;
Tп — содержание твердого в питании гидроциклона, равное 50 %.
dг = 1,5 ((50∙15∙50)/(4,8∙1,1∙0,10.5∙(2,7- 1)))0,5 = 172,4 мкм, (3.2.11)
что меньше 180 мкм.
Нагрузка по пескам Qпвыбранного гидроциклона составляет 208,7 т/ч. Удельная нагрузка тогда составит:
q = (Qп∙4)/ (N∙π∙Δ2),(3.2.12)
q = (208,7∙4) / (1∙3,14∙4,82)= 0,00115 т/(м2∙ч).(3.2.13)
Удельная песковаянагрузка по твердому должна находиться в пределах 0.5/> 2.5 т/ч на 0,0001 м2 площади песковойнасадки.
Площадь насадки:
Sп = π∙R2 = 3,14∙2,4∙2,4 = 0,001808 м2.(3.2.14)
Тогда допустимая песковаянагрузка:
qд = (0,5/>2,2) Sп,(3.2.15)
qд = 0,000904/>0,00398 т/(м2∙ч).(3.2.16)
Так как qд min

3.3 Подбор насосов
Подача пульпы вгидроциклон осуществляется песковым насосами. Выбор насоса производится позаданной объемной производительности (м3/ч), содержанию твердого впульпе и необходимому манометрическому напору.
Производительность насосапо воде определяется по формуле:
Vн2о = Vп∙(1+ Тп),(3.3.1)
где Vн2о — объемная производительность насоса по воде, м3/ч;
Vп — объемнаяпроизводительность насоса по пульпе, равная 0,196 м3/ч (3.2.2);
ТП — содержание твердого в пульпе, равное 50%.
Vн2о = 0,196∙(1+ 0,5) = 0,3 м3/ч.(3.3.2)
К установке принимаемпесковой насос с наименьшей возможной производительность, но обеспечивающийдостаточный напор для гидроциклона ГЦ 500К. В таблице 3.3.1 приведенытехнические характеристики насоса П-12.5/12.5. Такой же насос установлен дляперекачки пульпы в центрифугу. [14]
Таблица 3.3.1 Техническиехарактеристики П-12.5/12.5
Подача по воде, м3/ч Напор, МПа Мощность двигателя, кВт Масса, т Длина, м Ширина, м Высота, м 12,5 0,125 2,2 0,05 0,840 0,360 0,365

3.4 Расчет центрифуги
Исходя из заданнойпроизводительности по твердому осадку Dт = 143кг/ч, предварительно принимаем к установке универсальная центрифуга ОГШ-35.
Ее техническиехарактеристики приведены в таблице 3.4.1.
Таблица 3.4.1 Техническиехарактеристики ОГШ-35Диаметр барабана, мм 350 Отношение длины барабана к диаметру 1,8 Максимальная частота вращения ротора, 1/с 67 Фактор разделения 3140 Расчетная производительность по твердой фазе, кг/ч 500
Необходимая крупностьразделения δк = 0,005 мм.
Для нахождения скоростиосаждения частицы размером δк = 0,005 мм рассчитываем критерийАрхимеда:
Ar = [δк3(ρт — ρж) ρжg]/μ2,(3.4.1)
где ρт — плотность слюды, равная 2700 кг/м3;
ρж — плотность воды, равная 1000 кг/м3;
μ — вязкость воды,равная 0,9∙10-3 Па∙с.
Ar = [0,0053∙10-9∙(2700- 1000)∙1000∙9,81]/(0,9∙10-3) = 2,32∙10-6.(3.4.2)
Режим осажденияламинарный Ar

ω0=δк2 (ρт — ρж)∙g/(18∙μ),(3.4.3)
ω0=0,005 2 ∙10-6∙(2700 — 1000)∙9,81/(18∙0,9∙10-3)= 0,257∙10-4 м/с. (3.4.4)
Средний диаметр потокажидкости в барабане:
Dср = (Dв + Dб)/2,(3.4.5)
где Dв — внутренний диаметр барабана центрифуги, равный 350мм;
Dб — диаметр слива жидкости, равный 260 мм.
Dср = (350 + 260)/2 = 305 мм = 0,305 м.(3.4.6)
Фактор разделения,соответствующий среднему диаметру, определяется по зависимости:
Frср = (ω2∙ Dср)/(2g) = (2π2n2 Dср)/g, (3.4.7)
где n — частота вращения ротора центрифуги, равная 66 1/с.
Frср = (2∙3,142∙662∙0,305)/9,81= 2710.(3.4.8)
Производительностьцентрифуги по подаваемой суспензии рассчитываем по уравнению:
Vc = π∙Dср∙ℓ∙ω0∙Frср∙ɳэ,(3.4.9)
где ℓ — длина путиосаждения, равная 0,375 м; ɳэ — коэффициент эффективностиразделения, равный 0,2 для центрифуг непрерывного действия.

Vc = 3,14∙0,305∙0,375∙0,257∙10-4∙2710∙0,2=(3.4.10)
= 0,005 м3/с =18 м3/ч.
Плотность суспензии былаопределена по формуле:
ρс = (ρт∙ρж)/(ρт — (ρт — ρж)∙xm),(3.4.11)
где xm- массовая концентрация твердой фазы,равная 50%.
ρс = (2700∙1000)/(2700 — (2700 — 1000)∙0,5)= 1495 кг/м3. (3.4.12)
Производительностьцентрифуги по твердому осадку при Vc = 18 м3/ч была определена по формуле:
Gт = Vc∙ρс∙xm,(3.4.13)
Gт = 18∙1495∙0,5 = 13131 кг/ч.(3.4.14)
Полученное значениепроизводительности по осадку
Gт = 13131 кг/ч > Gтmax = 500 кг/ч.(3.4.15)
В этом случае рабочуюпроизводительность по осадку принимаем:
Gтр = 0,5∙Gтmax = 0,5∙500 = 250 кг/ч. (3.4.16)
Тогда максимальнаяпроизводительность по суспензии:
Vc = Gтр/(ρс∙xm),(3.4.17)
Vc = 250/(1495∙0,5) = 0,343 м3/ч.(3.4.18)

Требуемое количествоцентрифуг:
z = Vтр/Vc, (3.4.19)
где Vтр — требуемая производительность посуспензии, равная 0,196 м3/ч (3.2.2).
z = 0,196/0,343 = 0,6. (3.4.20)
Таким образом, дляустановки принимаем одну центрифугу ОГШ-35. [13]
3.5 Расчет сушилки с кипящим слоем
3.5.1 Материальный и тепловой баланспроцесса горения
В сушильной установке с кипящим слоем подогрев сушильногоагента осуществляется за счет сжигания газообразного топлива с высоким избыткомвоздуха в топке. При этом требуемая температура сушильного агентаобеспечивается за счет дополнительного смешения продуктов сгорания и воздухаперед сушильной камерой.
Целью расчета является определение состава сушильного агента(смеси продуктов сгорания и воздуха), влагосодержания и энтальпии. Исходнымиданными являются элементарный состав топлива и температура газов передсушилкой. Основой для расчета являются уравнения материального и тепловогобаланса процесса горения, учитывающие изменения теплоемкости газов взависимости от температуры.
Требуемые для расчета параметры воздуха — энтальпия h0и влагосодержание x0определяем по h-x диаграмме влажного воздуха: h0 = 38 кДж/кг;x0 = 9∙10-3кг/кг.
Сжигание газообразного топлива
В качестве теплоносителя используем топочный газ,образующийся при горении газообразного топлива. В таблице 3.5.1.1.1 представленсостав используемого природного газа.
Таблица 3.5.1.1.1 СоставтопливаКомпонент газа
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
CO2
N2
Объемное содержание данного компонента yi, % 98,7 0,35 0,12 0,06 0,1 0,67
Теоретически необходимое количество воздуха для сжигания 1 м3газа:
V0 = 0,0476 [yH2/2+ yCO/2 + yH2S + (3.5.1.1.1)
+ ∑(m+n/4)yCmHn — yO2],
где yi- объемное содержание данного компонента, %.
Так как используемый газ не содержит в себе H2, O2 и H2S, тов соответствии с уравнением (1) имеем:
V0 = 0,0476 [(1+4/4)98,7 + (2+6/4)0,35 + (3.5.1.1.2)
+ (3+8/4)0,12 + (4+10/4)0,06] = 9,5 м3/м3.
Находим объем дымовых газов. Теоретический объем азота:
V0N2= 0,79V0+ 0,01yN2,(3.5.1.1.3)
V0N2= 0,79∙9,5 +0,01∙0,67 = 7,5 м3/м3. (3.5.1.1.4)
Объем трехатомных газов:
VRO2 = 0,01∙(yCO2+ yCO + yH2S +∑myCmHn), (3.5.1.1.5)
VRO2 = 0,01[(1∙98,7 + 2∙0,35 +3∙0,12 +(3.5.1.1.6)
+ 4∙0,06 + 0,1)] = 1,0 м3/м3.

Теоретический объем водяных паров:
V0H2O = 0,01(yH2S+∑(n/2)yCmHn)+ 1,61V0∙x0, (3.5.1.1.7)
где V0 — теоретическинеобходимое количество воздуха для сжигания 1 м3 газа, равное 9,5 м3/м3,
x0 — влагосодержание воздуха, равное 9∙10-3 кг/кг.
V0H2O = 0,01(2∙98,7 + 3∙0,35 + 4∙0,12 + 5∙0,06)+(3.5.1.1.8)
+ 1,61∙9,5∙9∙10-3 = 2,13 м3/м3.
Низшая теплота сгорания газового топлива определяется на 1м3газа при нормальных условиях через теплоты сгорания составляющих его компонентов:
Qcн = 358,2∙yCH4 + 637,5∙yC2H5 + 912,5∙yC3H8 + (3.5.1.1.9)
+ 711,7∙yC4H10 + 126,4∙yCO,
Qcн = 358,2∙98,7 + 637,5∙0,35 + 912,5 ∙0,12+(3.5.1.1.10)
+ 711,7∙0,06 + 126,4∙0,1 = 35742,31 кДж/м3.
Определение избытка воздуха и параметров смеси
Коэффициент избытка воздуха α определяется из уравнениятеплового баланса, записанного для условий адиабатного сжигания:
Qφв + Qcн= hг,(3.5.1.2.1)
Qcн + α∙ V0∙cв∙t0= hг0+ (α-1)∙h0в,(3.5.1.2.2)
где cв — теплоемкостьвоздуха, кДж/м3К,
h0в — энтальпия теоретически необходимого количества воздуха при температуре t = t1, °С.
Здесь энтальпия газов hг0при α = 1 и температуре газов t = t1 определяется выражением:
hг0 = VRO2∙ сRO2∙ t1 + V0H2O∙ cH2O ∙ t1 +(3.5.1.2.3)
+ V0N2∙ cN2∙t1, кДж/м3.
При расчете необходимо учитывать зависимость теплоемкости оттемпературы для газовых компонентов в следующем виде:
Теплоемкость сухих трехатомных газов
сRO2 = 1,6 +0,00088∙ t1,(3.5.1.2.4)
где t1 — температура теплоносителя на входев сушилку, равная 330°С,
сRO2 = 1,6 + 0,00088∙330 = 1,89 кДж/м3К.(3.5.1.2.5)
Теплоемкость азота
cN2 = 1,29 + 0,000202∙ t1,(3.5.1.2.6)
cN2 = 1,29 + 0,000202∙ 330 = 1,36 кДж/м3К.(3.5.1.2.7)
Теплоемкость водяных паров
cH2O= 1,49+0,00016∙ t1,(3.5.1.2.8)
cH2O= 1,49+0,00016∙ 330 = 1,54 кДж/м3К.(3.5.1.2.9)
Теплоемкость воздуха

cв = 1, 319 + 0, 000078∙ t1,(3.5.1.2.10)
cв = 1, 319 + 0, 000078∙ 330 = 1, 34 кДж/м3К.(3.5.1.2.11)
Энтальпия теоретически необходимого количества воздуха притемпературе t = t1, °С:
h0в= V0∙ cв ∙ t1,(3.5.1.2.12)
h0в= 9,5∙1,34∙330 = 4200 кДж/м3.(3.5.1.2.13)
Таким образом, уравнение (3.5.1.2.3) принимает вид:
hг0 = 1,0∙1,89∙330 + 2, 13∙1,54∙330 + (3.5.1.2.14)
+ 7,5∙1,36∙330 = 5072 кДж/м3.
Физическая теплота воздуха:
Qφв = α∙V0∙ cв∙t0,(3.5.1.2.15)
где V0 — теоретически необходимоеколичество воздуха для сжигания 1 м3 газа, равное 9,5 м3/м3(3.5.1.1.2).
Qφв = α∙9,5∙1,34∙20 = 255∙α кДж/м3.(3.5.1.2.16)
Определяем избыток воздуха из уравнения (3.5.1.2.2):
α = (Qcн — hг0 + h0в)/(h0в — V0∙ cв∙t0),(3.5.1.2.17)
где Qcн — низшая теплота сгорания газового топлива определяется на 1м3 газапри нормальных условиях, равная 35742,31 кДж/м3 (3.5.1.1.10).

α = (35742,31 — 5072 +  4200)/(4200 — 255) = 8,84. (3.5.1.2.18)
Тогда действительный объем водяных паров при избытке воздухабудет равен:
VH2O = V0H2O + 1,61(α — 1) V0∙x0,(3.5.1.2.19)
где x0 — влагосодержание определяемое по h-x диаграмме влажного воздуха, равное 9∙10-3 кг/кг.
VH2O = 2,13 + 1, 61(8,84 — 1)*(3.5.1.2.20)
*9,5∙9∙10-3 = 3,2 м3/м3.
Объем сухих дымовых газов:
Vс.г. = VRO2 + V0N2 +(α — 1) V0,(3.5.1.2.21)
где VRO2 — объемтрехатомных газов, м3/м3; V0N2 — теоретический объем азота, м3/м3.
Vс.г. = 1,0 + 7,5 + (8,84 — 1)∙ 9,5 = 82,98 м3/м3.(3.5.1.2.22)
Найдем плотность отдельных компонентов при данном давлении (Р= 101, 325 кПа) и температуре из уравнения состояния идеального газа:
ρi= (P∙μi)/[R∙( t1+ 273)],(3.5.1.2.23)
где μi — молярная масса компонентов газа.
Плотность воздуха:

ρв = (P∙μв)/[R∙( t1 + 273)],(3.5.1.2.24)
ρв = (101325∙28,8)/[8314∙(330+ 273)] = 0, 582 кг/м3. (3.5.1.2.25)
Плотность азота:
ρN2 = (P∙μN2)/[R∙(t1 + 273)],(3.5.1.2.26)
ρN2 = (101325∙28)/[8314∙(330+273)] = 0, 566 кг/м3. (3.5.1.2.27)
Плотность сухих трехатомных газов:
ρRO2 = (P∙μRO2)/[R∙(t1 + 273)],(3.5.1.2.28)
ρRO2 = (101325∙44)/[8314∙(330+273)] = 0, 889 кг/м3. (3.5.1.2.29)
Плотность сухих дымовых газов:
ρ с.г. = (∑ρi∙Vi)/Vс.г.,(3.5.1.2.30)
ρ с.г. = [(0, 889∙1,0) + (0, 566∙7,5) + (3.5.1.2.31)
+ (0, 582∙(8, 84 — 1)∙ 9,5)]/82, 98 = 0, 584 кг/м3.
Плотность водяных паров:
ρH2O = (P∙μH2O)/[R∙( t1+ 273)], (3.5.1.2.32)
ρH2O = (101325∙18)/[8314∙(330+ 273)] = 0, 364 кг/м3. (3.5.1.2.33)
Влагосодержание теплоносителя на входе в сушильную камеру призаданной температуре t1 определяем из выражения:
x1 = (VH2O/Vс.г.)∙( ρH2O/ρс.г.),(3.5.1.2.34)
где VH2O — действительный объем водяных паровпри избытке воздуха, равный 3,2 м3/м3,
Vс.г. — объем сухих дымовых газов, равный 82,98 м3/м3(3.5.1.2.22).
x1 = (3,2 / 82, 98)∙( 0, 364 / 0, 584) = 0, 024 кг/кг. (3.5.1.2.35)
По h-x диаграмме влажного воздуха (рисунок 3.5.1.2.1)при известных температуре t1, равной 330°, и влагосодержании x1, равному 0, 024,определяем энтальпию газовперед сушильной установкой: h1 = 400 кДж/кг.
/>
Рисунок 3.5.1.2.1. Нахождение энтальпии по h-x диаграмме влажного воздуха

3.5.2 Тепловой и материальный баланс процесса сушки
При известной производительности по сухому продукту G2, равной 143 кг/ч, и конечной влажности по сухомупродукту U2, равной 1 %, количество испаренной влаги определяюткак:
W = G2∙[(U1-U2)/(100-U1)],(3.5.2.1)
где U1 — начальная влажность слюды,влажность после процесса центрифугирования, равная 30 %.
W = (143/3600)∙[(30 — 1)/(100-30)] =(3.5.2.2)
= 0,0164 кг/с.
Расход исходного материала:
G1 = G2 + W,(3.5.2.3)
G1 = (143/3600) + 0, 0164 = 0,056 кг/с. (3.5.2.4)
Конечное влагосодержание для теоретической установки находимпо h-x диаграмме влажного воздуха (рисунок 3.5.2.1). Необходимопостроить процесс сушки. Построение производится по расчетным параметрамнаружного воздуха φ0и t0, состояния сушильного агента перед камерой x1 и t1 и его температуры на выходе изсушильной установки t2.
Точка 0 на рисунке 3 соответствует состоянию воздуха,поступающего в топку. Условно процесс в топке и камере смешения изображаетсяпрямой 0-1. Точка 1 определяется по температуре t1 и рассчитанному влагосодержанию х1. От точки 1проводим линию h = const до изотермы t2 и определяем конечное влагосодержание х'2 дляидеальной (без теплопотерь) сушильной установки. х'2 = 0, 115 кг/кг .
Расход теплоносителя на испарение 1 кг влаги в теоретическойсушилке:
ℓ1 = 1 / (х'2 — х1),(3.5.2.5)
ℓ1= 1 / (0, 115 — 0, 024) = 10, 99 кг/кгвлаги.(3.5.2.6)
Расход теплоты на испарение 1 кг влаги в теоретическойсушилке:
q1 = ℓ1 (h1 – h0),(3.5.2.7)
где h1 — энтальпия газов перед сушильнойустановкой, равная 400 кДж/кг, h0 — начальная энтальпия воздуха,равная 38 кДж/кг.
q1 = 10, 99 (400 — 38) = 3978 кДж/кг влаги.(3.5.2.8)
/>
Рисунок 3.5.2.1. Нахождение х'2 и x2 по h-x диаграммевлажного воздуха

Количество теплоты, необходимое для испарения 1 кг влаги иподогрева продукта от начальной до конечной температуры qм с учетом теплопотерь в окружающую среду q5 определяется из уравнения теплового баланса:
q = ℓ1 (h1 – h0) + q5 + qм – t0∙CH2O, кДж/кг влаги, (3.5.2.9)
где ℓ1(h1 – h0) — расход теплоты для теоретическойсушилки;
qм — расход теплоты на нагрев материала;
q5 — потери теплоты в окружающую среду;
t0∙CH2O — физическая теплота влаги, вводимая с материалом, подлежащимсушке.
Тогда отклонение процесса в реальной сушильной установке отидеальной может быть определено:
∆ = t0∙CH2O — q5 — qм, кДж/кг влаги. (3.5.2.10)
Потери теплоты в окружающую среду:
q5 = 0,1 q1, (3.5.2.11)
q5 = 0,1∙3978 = 398 кДж/кг.(3.5.2.12)
Потери теплоты на нагрев материала:
qм = (G2∙сс/W)∙( t2 — tс), (3.5.2.13)
где cс — теплоемкостьсухой слюды, равная 0, 88 кДж/кг,
tс — начальная температура слюды, равная 20°С;

qм = ((143/3600)∙ 0,88 / 0,0164)∙(100 — 20) = (3.5.2.14)
= 170 кДж/кг.
Тогда отклонение процесса от теоретического по (3.5.2.10):
∆ = (1,49+0,00016∙20)∙20 — 398 — 170 = (3.5.2.15)
= 538 кДж/кг.
Переходим к построению реального процесса сушки (рисунок3.5.2.1). Для этого из точки 2 на рисунке 3.5.2.1 откладываем отрезок вниз,равный ∆/ℓ1 = 49 кДж/кг (точка 3). Из полученной точкипроводится прямая 1-3. Конечная точка действительного процесса определяетсяпересечением данной политропы с изотермой t2. Далее определяем энтальпию газов на выходе из сушильнойустановки и истинное значение влагосодержания x2: x2 = 0,095 кг/кг.
Расход теплоносителя на испарение 1 кг влаги в реальнойсушильной установке:
ℓ = /(х2 — х1),(3.5.2.16)
где х1 — влагосодержание теплоносителя на входе всушильную камеру при заданной температуре t1 = 330° С, равное 0, 024 кг/кг.
ℓ= 1/(0,095 — 0,024) = 14,08 кг/кг влаги.(3.5.2.17)
Массовый расход свежего теплоносителя:
L = ℓ∙W,(3.5.2.18)
L = 14,08∙0,0164 = 0,23 кг/с.(3.5.2.19)

Тогда расход теплоты на сушку:
Q = L(h1 – h0), (3.5.2.20)
Q = 0,23∙(400 — 38) = 83,3 кВт.(3.5.2.21)
Расход топлива при сушке дымовыми газами с учетом потерьтеплоты в камере сгорания:
В = Q / Qcн∙1, 05 ,(3.5.2.22)
B = (83,3 / 35742,31)∙1,05 = 8,64 м3/ч. (3.5.2.23)
3.5.3 Тепловой конструктивный расчет
Тепловой конструктивный расчет проводится для определенияосновных габаритных размеров аппарата.
Поскольку теплообмен между газом и частицами в кипящем слоезаканчивается на высоте равной двум-трем диаметрам частиц слюды, то расчетскорости псевдоожижения проводим при температуре, равной температуре кипящегослоя. При этом средняя плотность газов в слое:
ρг = ρс.г. ((t1 + 273)/(t2 + 273)),(3.5.3.1)
ρг = 0,584 ((330 + 273)/(100 + 273)) = 0,944кг/м3. (3.5.3.2)
Находим по таблице 3.5.3.1 кинематический коэффициентвязкости газа: υг = 23,9∙10-6 м2/с.
Таблица 3.5.3.1 Зависимость кинематического коэффициентавязкости газа от его температуры при давлении, близком к атмосферному
tг, °C 100 120 140 160 180 200 250 300 350
υг∙10-6, м2/с 23,9 26,2 28,7 31,0 33,5 36,0 42,8 49,9 57,3

Определим критерий Архимеда для частицы:
Ar = [(g∙d3)/υг2] ∙ [(ρс — ρг)/ρг], (3.5.3.3)
где d — средний размерчастиц слоя, равный 0,3 мм;
ρс — плотность слюды флогопит, равная 2700 кг/м3.
Ar = [(9,81∙0,33∙10-9)/2,392∙ 10-10]*[(2700 — 0,944)/0,944] = 1326.(3.5.3.4)
Определяем критерий Рейнольдса, соответствующий началуожижения слоя:
Reкр= (Ar∙ε04,75)/(18 + 0,61∙(Ar∙ε04,75)0,5), (3.5.3.5)
где ε0-порозность насыпного слоя, равная 0,6.
Reкр= (1326∙0,64,75)/(18 + 0,61∙(1326∙0,64,75)0,5)= 4,76. (3.5.3.6)
Тогда скорость ожижения равна:
ωкр= Reкр ∙( υг/d), (3.5.3.7)
ωкр= 4,76∙(23,9 ∙ 10-6/0,3∙10-3)= 0,37 м/с. (3.5.3.8)
Принимаем значение порозности в рабочих условиях ε = 0,8.
Определяем критерий Рейнольдса в рабочих условиях:
Reр= (1326∙0,84,75)/(18 + 0,61∙(1326∙0,84,75)0,5)= 14,76. (3.5.3.9)
Рабочая скорость подачи газа:

ωр = Reр∙( υг/d), (3.5.3.10)
ωр = 14,76(23,9 ∙ 10-6/0,3∙10-3)= 1,17 м/с. (3.5.3.11)
Число псевдоожижения в рабочих условиях:
Wр = ωр/ωкр, (3.5.3.12)
Wр = 1,17/0,37 = 3,16. (3.5.3.13)
Среднее влагосодержание газа:
xг = (x1 + x2)/2, (3.5.3.14)
где x1 — влагосодержание теплоносителя навходе в сушильную камеру при заданной температуре t1 = 330° С, равное 0, 024 кг/кг;
x2 — истинное значение влагосодержания, равное 0,095 кг/кг.
xг = (0, 024 + 0,095)/2 = 0,06 кг/кг. (3.5.3.15)
Определим площадь газораспределительной решетки:
S = (L∙(1+ xг))/( ρг∙ ωр), (3.5.3.16)
где L — массовый расход свежего теплоносителя, равный 0, 23 кг/с
S = (0, 23∙(1 + 0,06))/(0,944∙1,17) = 0,22 м2.(3.5.3.17)
Из условия устойчивого псевдоожижения принимаем высотунасыпного слоя H0 = 0,3 м. Тогда масса сухого продукта,находящегося на решетке:

Gс = ρс∙(1-ε0)∙S∙ H0,(3.5.3.18)
Gс = 2700∙(1 — 0,6)∙0,22∙0,3 = 71,3 кг.(3.5.3.19)
Тогда время пребывания частиц в кипящем слое, необходимое дляполного протекания процесса сушки:
τ = Gс/G2,(3.5.3.20)
где G2 — производительность по сухомупродукту, равная 143 кг/ч.
τ = 71,3/(143/3600) = 1795 с. (3.5.3.21)
Определяем высоту кипящего слоя в рабочих условиях:
H = H0∙((1 — ε0)/(1 — ε)),(3.5.3.22)
H = 0,3∙((1 – 0,6)/(1 – 0,7)) = 0,4 м.(3.5.3.23)
Тогда высота сепарационной зоны аппарата:
Hсеп = 4∙Н,(3.5.3.24)
Hсеп = 4∙0,4 = 1,6 м.(3.5.3.25)
Определяем конструктивную высоту аппарата отгазораспределительной решетки до газохода:
Hа = Hсеп + Н,(3.5.3.26)
Hа = 1,6 + 0,4 = 2 м.(3.5.3.27)
Диаметр аппарата:

D1 = ((4∙S)/π)0,5, (3.5.3.28)
D1 = ((4∙0,22)/3,14)0,5 = 0,53 м.(3.5.3.29)
Газораспределительная решетка является наиболее ответственнымузлом аппарата, от ее работы зависит качество псевдоожижения и, следовательно, интенсивностьсушки. На рисунке 3.5.3.1 представлена конструкция наиболее распространенноготипа колпачковой газораспределительной решетки для сушилок с кипящим слоем.
/>
Рисунок 3.5.3.1. Конструкция наиболее распространенного типаколпачковой газораспределительной решетки
Размеры d1, H1, H2 принимаются конструктивно ( d1 = 30/>50 мм, H2 = 20/>50 мм, H1 = 50 />100 мм). Шаг s1 междуколпачками выбирается в пределах от 150 до 250 мм. Число отверстий в колпачках n0 — от 4 до 16. Диаметр центрального отверстия колпачкаd2 должен быть таким, чтобы скорость движения газа в немсоставляла ωг= 25/>30 м/с.
Принимаем общее число колпачков N = 9 при шаге s1 = 150 и число отверстий в каждом колпачкеn0= 16, ωг= 25 м/с.
Тогда при скорости истечения ωист/> 45 м/с диаметр отверстия:
d0= ((4∙L)/(π∙ ρс.г.∙ ωист ∙N∙ n0))0,5, (3.5.3.30)
где ρс.г. — плотность сухих дымовых газов,равная 0, 584 кг/м3.

d0= ((4∙0,23)/(3,14∙0,584∙45∙9∙16))0,5 = 0,0088 м. (3.5.3.31)
Диаметр центрального отверстия колпачка:
d2 = ((4∙L)/(π∙ ρс.г.∙ ωг ∙N))0,5,(3.5.3.32)
d2 = ((4∙0,23)/(3,14∙0,584∙25∙9))0,5 = 0,047 м. (3.5.3.33)
Отношение площадей отверстий:
n = ωг/ωист, (3.5.3.34)
n = 25/45 = 0,56. (3.5.3.35)
Живое сечение решетки:
φ = ωр/ωист, (3.5.3.36)
φ = 1,17/45 = 0,026.(3.5.3.37)
Коэффициент гидродинамического сопротивления вычисляем поформуле:
ζ=1,55∙φ0,07∙(2,9∙n2∙(d0/ d2)4 + 2,5)* (ωист∙d0/ υг)-0,07, (3.5.3.38)
ζ=1,55∙0,020,07∙(2,9∙0,422∙(0,0088/ 0,047)4 + 2,5)* (3.5.3.39)
*(45∙0,0088 / 23,9∙10-6)-0,07= 1,5.
Зная значение этого коэффициента, можем вычислитьаэродинамическое сопротивление решетки:
Рр = ζ∙(ρс.г.∙ ωист2/2), (3.5.3.40)
Рр = 1,5∙(0,584∙452/2) = 887Па.(3.5.3.41)

Аэродинамическое сопротивление кипящего слоя:
Рк.с. = Н∙ρс∙g(1 — ε), (3.5.3.42)
где ρс — плотность слюды флогопит, равная 2700 кг/м3;
ε — порозность в рабочих условиях, равная 0,8.
Рк.с. = 0,4∙2700∙9,81∙(1 — 0,7) = 3178 Па. (3.5.3.43)
Живое сечение решетки не должно превышать (в долях единицы)0,05. Аэродинамическое сопротивление решетки должно составлять около 30% отсопротивления слоя. При несоответствии полученных параметров (φ и Рр)данным требованиям необходимо задаться другой скоростью истечении ωист либо изменить конструктивныехарактеристики и повторить расчет.
Поскольку соотношение Рк.с./Рр = 3,5,расчет газораспределительной решетки считаем законченным. [5], [6], [7] После проведенных расчетов необходимо определить, какой формыбудет сушильная камера, для этого проверим условие уноса мелких частиц изаппарата. Принимает размер мелкой частицы равным 0,1 мм. Тогда КритерийАрхимеда для частиц с минимальным диаметром:
Ar = [(g∙dmin3)/υг2] ∙ [(ρс — ρг)/ρг],(3.5.3.44)
где dmin — размер мелких частиц слоя, равный 0,1 мм; ρс — плотность слюды флогопит, равная 2700 кг/м3;ρг — средняя плотность газов в слое, равная 0,944 кг/м3;υг — кинематический коэффициент вязкости газа, равный 23,9∙10-6м2/с.
Ar = [(9,81∙0,13∙10-9)/2,392∙ 10-10]*[(2700 — 0,944)/0,944] = 49,2. (3.5.3.45)

Определяем критерий Рейнольдса, соответствующий началуожижения слоя:
Re= Ar/(18 + 0,61∙(Ar0,5)), (3.5.3.46)
Re= 49,2/(18 + 0,61∙(49,20,5)) = 2,21. (3.5.3.47)
Тогда скорость витания частиц равна:
ωв= Re∙( υг/ dmin), (3.5.3.48)
ωкр= 2,21∙(23,9 ∙ 10-6/0,1∙10-3)= 0,53 м/с. (3.5.3.49)
Полученное значение скорости витания частиц меньше, чемрабочая скорость подачи газа по (3.5.3.11). Поэтому для снижения уноса частицкорпус сушильной камеры выполняем расширяющимся над газораспределительной решеткой.[8]
В результате выполненного расчета сушилка с кипящим слоемрасширяющегося по высоте сечения имеет следующие характеристики:
диаметр аппарата D1 = 0,53 м;
высота сепарационной зоны аппарата Hсеп = 1,6 м;
высота аппарата от газораспределительной решетки до газохода Hа = 2 м;
высота кипящего слоя H = 0,4 м.
 
3.6 Подбор циклона
Циклон для улавливания уноса выбираем по объемному расходугазов на выходе из установки.
Объемный расход газа:

V2 = (L∙(1+ x2)/ρг),(3.6.1)
где x2 — истинное значение влагосодержания,равное 0,095 кг/кг, найденное по h-x диаграмме влажного воздуха в пункте3.5.2;
ρг — средняя плотность газов в слое, равная0,944 кг/м3 (3.5.3.2).
V2 = (0, 23∙(1 + 0,095)/0,944) = 0,27 м3/с. (3.6.2)
Задаваясь скоростью газа на полное сечение цилиндрическойкамеры циклона ωц = 4 м/с, получаем ориентировочныйдиаметр циклона:
Dц = ((4/π)∙( V2/ωц))0,5,(3.6.3)
Dц = ((4/3,14)∙( 0,27/4))0,5 = 0,24 м.(3.6.4)
Выбираем к установке 1 циклон ЦН-15-250, техническиехарактеристики которого представлены в таблице 3.6.1.
Таблица 3.6.1 Технические характеристики ЦН-15-250
Производительность по воздуху, м3/ч
828/>954 Диаметр, мм 250 Высота, мм 1140 Масса, кг 79
3.7 Подбор фильтра
Подбор рукавного фильтра осуществляем по поверхностифильтрации Fф.
Учитывая неагрессивность газов, принимаем фильтровальнуюткань (лавсан с начесом), допускающую максимальную температуру газа около 130°.Примем температуру газа на входе в фильтр (после смешения с подсасываемымвоздухом) tсм= 70 °С.
Расход подсасываемого воздуха, обеспечивающего снижение температурыгаза от tг=100 до 70 °С:
Vп.в. = V2∙(ρг∙(tг — tсм)/ρв∙(tсм — tв)), (3.7.1)
где V2 — объемный расходгаза, равный 0,27 м3/с по (3.6.2);
ρг — плотность газа, равная 0,944 кг/м³;
ρв — плотность воздуха при нормальноматмосферном давлении и температуре 20 °С, равная 1,2 кг/м³;
tв — температура воздуха, равная 20°С.
Vп.в. = 0,27(0,944(100 — 70)/1,2(70 — 20)) = 0,127 м3/с.(3.7.2)
Расход воздуха, подаваемого на продувку, примем:
Vпр = 0,2∙V2, (3.7.3)
Vпр = 0,2∙0,27 = 0,054 м3/с. (3.7.4)
Тогда площадь поверхности фильтрации при скорости газа вфильтре ωг = 0,2 м/с:
Fф = (V2+ Vпр + Vп.в.)/0,2, (3.7.5)
Fф = (0,27 + 0,054 + 0,127)/0,2 = 2,3 м3. (3.7.6)
Принимаем к установке 1 фильтр марки ФРКИ-8, его техническиехарактеристики представлены в таблице 3.7.1.
Таблица 3.7.1 Технические характеристики ФРКИ-8
Производительность по воздуху, м3/ч 800
Площадь фильтрации, м2 8 Диаметр фильтра, мм 1000 Высота фильтра без бункера, мм 4178 Высота фильтра с бункером, мм 4780
3.8 Расчет топочного устройства
Диаметр топочного устройства выбираем таким, чтобы скоростьдвижения теплоносителя на свободное сечение топки не превышала 5 м/с. Объемтопочной камеры определяют по величине допустимых тепловых напряжений объематопочного пространства qv= 0,6 МВт/м3.
Тогда объем топки:
Vт = Q/qv, (3.8.1)
где Q — расход теплоты на сушку, равный 83,3 кВт по (3.5.2.21).
Vт = 83,3∙10-3/0,6 = 0,139 м3.(3.8.2)
При соотношении длины топки ℓт к ее диаметру Dт, равной примерно 2, получаем:
Dт = /> , (3.8.3)
Dт = /> = 0,45 м.(3.8.4)
ℓт = 2∙Dт,(3.8.5)
ℓт = 2∙0,45 = 0,9 м. (3.8.6)
Принимаем к установке топку с диаметром, равным 0,5 м, идлинной 1 м.[6]

3.9 Подбор газодувки
Вентиляционное оборудование подбираем, исходя из значениясуммарного аэродинамического сопротивления сушилки с газоочистной аппаратурой (циклони рукавный фильтр) и производительности по сушильному агенту.
Суммарное аэродинамическое сопротивление:
Р = Рр + Рк.с. + Рц + Рр.ф.,(3.9.1)
где Рр — аэродинамическое сопротивление решетки, равное 887Па по (3.5.3.32);
Рк.с. — аэродинамическое сопротивление кипящего слоя 3178 Папо (3.5.3.32);
Рц — аэродинамическое сопротивление циклона, равное 500 Па;
Рр.ф. — аэродинамическое сопротивление рукавного фильтра,равное 1000 Па.
Р = 887 + 3178 + 1000 + 500 = 5565 Па.(3.9.2)
Объемный расход газа равен 0,27 м3/с.
Выбираем вентилятор высокого давления ТВ-25-1,1, техническиехарактеристики которого приведены в таблице 3.9.1.
Таблица 3.9.1 Технические характеристики ТВ-25-1,1
Производительность,
м3/с
Напор,
Па
Частота вращения, с-1 Электродвигатель тип
NН, кВт
ɳдв 0,833 10000 48,3 АО2-71-2 22 0,88

3.10 Подбор питателей
Часовая объемная производительностьсушильной установки:
Q = G/rн = 143/500 = 0,286 м3/час, (3.10.1)
где rн = 500 кг/м3 — насыпная плотность слюды.
По объемной производительности выбираем к установке длязагрузки сушилки винтовой питатель типа Ш3-15, его технические характеристикиприведены в таблице 3.10.1.
Таблица 3.10.1 Технические характеристики Ш3-15
Производительность, м3/час
0,1/>5 Диаметр шнека, мм 150 Мощность привода, кВт
0,75/>2,2 Крупность материала, мм до 0,5
Для разгрузки сушилки выбираем шлюзовой питатель типа ПШ1-250,его технические характеристики приведены в таблице 3.10.2.
Таблица 3.10.2 Технические характеристики ПШ1-250
Производительность, м3/час
0,18/>1,65 Частота вращения ротора, об/мин
от 2,5/>5 Мощность привода, кВт 0,55 Частота вращения двигателя синхронная, об/мин 1000

4. КОНСТРУКТИВНЫЕ РАСЧЕТЫ
4.1 Расчет сушилки кипящего слоя
4.1.1 Выбор материала аппарата
Среда, в которой работает аппарат, не является агрессивной,поэтому нет потребности в материале, обладающим повышенной стойкостью вхимически активных средах. С другой стороны необходимо подобрать материал,который был бы жаростоек, т.к. сушилка работает в условиях повышеннойтемпературы до 350 °С. Наиболее целесообразно выполнить аппарат из качественнойуглеродистой конструкционной стали 20К или низколегированной конструкционнойстали для сварных конструкций 16ГС. Сталь 20К характеризуется хорошимсочетанием механических и механо-технологических свойств. Назначение — обечайки, днища, крышки, плоские фланцы и другие детали аппаратов, работающихпри температуре от — 40 °С до 450 °С. Свариваемость — без ограничений, способысварки: АДС под флюсом с газовой защитой, РДС, ЭШС. Сталь неустойчива во многихагрессивных средах, однако в некоторых средах она показывает удовлетворительнуюустойчивость. Назначение стали 16ГС аналогично назначению 20К. Из стали 16ГСизготовливают элементы сварных конструкции, работающие при температуре от — 70°С до 475 °С. Сваривается без ограничений, также как и 20К неустойчива вомногих агрессивных средах. Допускаемые напряжения при 350 °С для проката изстали 16ГС выше, чем из стали 20К, соответственно 140 МПа против 106 МПа.Следовательно применение стали 16ГС сделает аппарат более легким, а значит иболее дешевым, так как разница в цене этих сталей незначительна. Таким образом,для изготовления корпуса сушилки с кипящим слоем используем низколегированнуюконструкционную сталь для сварных конструкций 16ГС.

4.1.2 Расчет толщины обечайки
Толщину стенки цилиндрической части сушилки определяемсогласно нормам и методам расчета по ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты. Нормы иметоды расчета на прочность».
Толщина цилиндрической обечайки рассчитывается по формуле:
s /> sp + c,(4.1.2.1)
где sp — расчетная толщина стенки;
с — суммарная прибавка к расчетной толщине стенки.
Расчетная толщина стенки — это минимальное значение толщиныстенки, которое должно остаться у оболочки на исходе расчетного срока службы,чтобы обеспечить ей эксплуатационную прочность с максимально возросшим в еёматериале значением напряжения, равном допускаемому напряжению в потенциальноопасном месте (сечении). С учетом этого расчетная толщина стенки цилиндрическойобечайки определяется по формуле:
sp = (р∙D)/(2∙[σ]∙φ-p),(4.1.2.2)
где р — расчетное давление;
Аппарат работает под небольшим избыточным давлением, обусловленнымработой вентилятора высокого давления. С учетом суммарного аэродинамическогосопротивления имеем:
p = pатм + pизб = 0,1 + (0,01-0,005565) = 0,105 МПа;
D — диаметр цилиндрической части аппарата, равный 0,53 м по(3.5.3.29);
[σ] — допускаемое напряжение для проката из стали 16ГС при температуре 350 °С, равное140∙106 Па, согласно ГОСТ 14249-89;
φ — коэффициент прочности стыкового сварного шва, выполняемоговручную с одной стороны, равный 0,9 по ГОСТ 14249-89.
sp = (105∙0,53)/(2∙140∙106∙0,9-10,55)=(4.1.2.3)
= 0,0002 м = 0,2 мм.
Суммарная прибавка к расчетной толщине стенки:
с = с1 + с2 +с3, (4.1.2.4)
где с1 — прибавка для компенсациикоррозийно-эрозийного износа стенки проката в рассматриваемом сечении;
с2 — прибавка для компенсации минусового допускапо толщине стенки проката, используемого для изготовления аппарата, равная 1мм.
с3 — прибавка для компенсации технологическогоутонения стенки проката в рассматриваем сечении при изготовлении из негорассчитываемого элемента, равная нулю для цилиндрической обечайки.
Прибавку с1 определяем по формуле:
с1 = П∙τ, (4.1.2.5)
где П — интенсивность (скорость) корозийно-эрозийного износастенки, равная 0,1 мм/год; τ — расчетный срок службы, равный 30 годам.
Тогда с1 = 0,1∙30 = 3 мм. (4.1.2.6)
Таким образом, суммарная прибавка к расчетной толщине стенки:

с = 3 + 1 + 0 = 4 мм.(4.1.2.7)
Тогда толщина стенки (исполнительное значение):
s /> 0,2 + 4 = 5 мм.(4.1.2.8)
Принимаем исполнительную толщину стенки, равной 5 мм.
Исполнительную толщину стенки конической обечайки находим поформуле аналогичной (4.1.2.1):
sp = (р∙D)/((2∙[σ]∙φ-p)∙cosα), (4.1.2.9)
sp = (10,55∙0,53)/((2∙140∙106∙0,9-10,55)∙cos10°) = (4.1.2.10)
= 0,0002 м = 0,2 мм.
С учетом прибавок, толщина будет равна так же 5 мм. Принимаемтолщину обечайки во всех сечениях равной 5 мм.
Снизу аппарат закрыт плоским круглым неотбортованным днищемпо ГОСТ 12622-78, приваренным непосредственно к обечайке, а сверху — коническимотбортованным с углом при вершине 120° по ГОСТ 12623-67.
4.1.3 Расчет толщины газораспределительной решетки
Рассчитаем толщину газораспределительной решетки. Номинальнаярасчетная толщина плоской цельной круглой решетки s' (м), опирающейся по окружности на какое-либо опорноеустройство и не имеющей дополнительных опор в виде ребер, балок и т.д.,определяется по формуле:
s' = 0,45∙Dр∙(p/σи∙φ0)0,5 *, (4.1.3.1)
где Dр — диаметр решетки;
σи — допускаемое напряжение на изгиб для материаларешетки, стали 16ГС;
p — давление на решетку от силы тяжести слоя материала и массысобственно тарелки с учетом дополнительных нагрузок;
φ0 — коэффициент ослабления решетки отверстиями.
φ0 = (t — d)/t, (4.1.3.2)
где t — расстояние между центрами отверстий в тарелке, равное 0,15 м;
d — диаметр отверстий, равный 0,047 м по (3.5.3.33),
φ0 = (0,15 — 0,047)/0,15 = 0,69. (4.1.3.3)
* Получена из формулы (1) табл. 26 /> с введением в знаменатель подкоренного выражениякоэффициента φ.
Диаметр решетки принимают на 1/>3% больше наружного диаметра цилиндрической обечайки:
Dр = 1,02∙ Dн, (4.1.3.4)
где Dн — наружный диаметробечайки, равный сумме внутреннего диаметра и толщины стенки, Dн = D + 2∙s = 0,53 + 2∙0,005 = 0,54 м; (4.1.3.5)
D — диаметр аппарата, равный 0,53 м по (3.5.3.29);
s — толщина стенки цилиндрической обечайки, равная 0,005 м по (4.1.2.8).
Dр = 1,02∙ 0,54 = 0,55 м. (4.1.3.6)
Обычно считается, что для сталей предел выносливости приизгибе составляет, грубо говоря, половину от предела прочности:

σи /> (0,4/>0,5) σвр, (4.1.3.7)
 
где σвр — пределпрочности для стали 16ГС при температуре 350 °С, равный 140 МПа.
Так как сталь низколегированная, то выбираем нижнюю границу:
σи = 0,4∙140 = 56 МПа. (4.1.3.8)
Находим значение давления на газораспределительную решетку.По (3.5.3.19) масса сухой слюды, находящейся на решетке равна 71,3 кг. С учетомнаходящейся на решетке влаги и веса самой решетки масса будет равна более 100кг, но так как материал частично в определенный момент времени находится вовзвешенном состоянии, принимаем расчетную массу равной 100 кг. Тогда вес равен981 Н, а давление на единицу площади газораспределительной решетки:
р = Р/Sр, (4.1.3.9)
где Sр — площадь решетки, равная 2πr2, равная 1,7 м2;
р = 981/1,7 = 577 Н/м2 = 0,000577 МН/м2.(4.1.3.10)
Таким образом (4.1.3.1) принимает вид:
s' = 0,45∙0,55∙(0,000577/56∙0,69)0,5= 0,001 м.(4.1.3.11)
С учетом прибавок на компенсацию коррозийного износа,минусового допуска, влияния абразивных свойств слюды принимаем толщинугазораспределительной решетки равной 5 мм. [18]

4.1.4 Расчет штуцеров и подбор фланцев
Диаметр штуцеров для входа и выхода теплоносителярассчитываем по формуле:
d = (G/(0,785∙ρ∙ω))0,5,(4.1.4.1)
где G — массовый расход теплоносителя, равный 0,23 кг/с по (3.5.2.19);
ρ — плотность теплоносителя, равная на входе и выходе всушилку 0,584 и 0,944 кг/м3 соответственно по (3.5.1.2.31) и(3.5.3.2);
ω — скорость движения теплоносителя в штуцере, принятаяравной 25 м/с.
Диаметр входного штуцера:
d1 = (0,23/(0,785∙0,584∙25))0,5 = 0,14м.(4.1.4.2)
Диаметр выходного штуцера:
d2 = (0,23/(0,785∙0,944∙25))0,5 = 0,11м.(4.1.4.3)
Рассчитываем диаметры штуцеров для подачи влажной слюды ваппарат со скорость 0,01 м/с:
d3 = (0,056/(0,785∙2700∙0,01))0,5 = 0,05м,(4.1.4.4)
здесь 0,056 кг/с — расход влажного материала по (3.5.2.4).
Диаметр штуцера для вывода сухой слюды из аппарата принимаемравным также 0,05 м.
Все штуцеры снабжаются фланцами. Для разъемного соединенияцилиндрической части аппарата в месте установки газораспределительной решетки используемплоские приварные фланцы с Dвн = 530 мм, по ГОСТ 12820-80, их конструкцияприведены на рисунке 4.1.3.1.
/>
Рисунок 4.1.3.1. Плоский приварной фланец
Для штуцеров для подачи теплоносителя, вывода теплоносителяиз аппарата, для подачи и вывода слюды используем свободные фланцы на приварномкольце по ГОСТ 12822-80. Конструкция свободного фланца приведена на рисунке4.1.3.2. Такой фланец отличается от остальных видов удобством монтажа, так какк трубе приваривается только кольцо, а сам фланец остается свободным, чтообеспечивает легкую стыковку болтовых отверстий свободного фланца с болтовымиотверстиями фланца арматуры или оборудования без поворота трубы.
/>
Рисунок 4.1.3.2. Свободный фланец на приварном кольце
4.1.5 Расчет фланцевого соединения
Рассчитываем фланцевое соединение крышки и корпуса сушилкикипящего слоя. Выбираем плоские приварные фланцы или приварные встык и гладкую уплотнительнуюповерхность или поверхность типа «шип-паз». Их конструкции приведены нарисунках 4.1.5.1 и 4.1.5.2 соответственно.
/>
Рисунок 4.1.5.1. Конструкция плоского приварного фланца.Расчетная схема
/>
Рисунок 4.1.5.2. Уплотнительная поверхность типа «шип-паз»: 1- фланцы; 2 — болт; 3 — прокладка
Определение конструктивных размеров фланца
Исходными данными для расчета являются внутренний диаметраппарата D = 920 мм, толщина стенки обечайки s = 5 мм, температура обрабатываемойсреды t = 300 °С. Прибавку к расчетнойтолщине стенки принимаем равной 1 мм. Материал корпуса и крышки — сталь 16ГС,коэффициент прочности сварных швов φ = 0,9, давление в аппарате 0,1 МПа.
Толщину втулки фланца принимаем s0= 7 мм, что удовлетворяет условию s0 > s (7мм > 5 мм). Высота втулки тогда будет равна:
hв > 0,5(D∙(s0 — c))0,5,(4.1.5.1.1)
hв = 0,5(920∙(7 — 1))0,5 = 37,15 мм. (4.1.5.1.2)

Принимаем hв = 50 мм.
Диаметр болтовой окружности:
Dб = D + 2∙(2∙s0 +dб + u), (4.1.5.1.3)
где dб — наружный диаметрболта при D = 920 мм, рр = 0,105 МПа,равный 20 мм;
u — нормативный зазор, равный 4 мм.
Dб = 920 + 2∙(2∙7+ 20 + 4) = 996 мм =0,996 м.(4.1.5.1.4)
Наружный диаметр фланца:
Dн = Dб + a,(4.1.5.1.5)
где а — конструктивная добавка, равная 40 мм для шестигранныхгаек при dб = 20 мм, тогда
Dн = 996+ 40 = 1036 мм.(4.1.5.1.6)
Наружный диаметр прокладки:
Dн.п. = Dб — е,(4.1.5.1.7)
где е — нормативный параметр, равный 30 мм для плоскихпрокладок, тогда
Dн.п. = 996 — 30 = 966 мм.(4.1.5.1.8)

Средний диаметр прокладки:
Dс.п. = Dн.п. — b,(4.1.5.1.9)
где b — ширинапрокладки, принятая равной 12 мм, тогда
Dс.п. = 966- 12 = 954 мм = 0,954 м. (4.1.5.1.10)
Количество болтов, необходимых для обеспечения герметичностисоединения:
nб > π∙Dб/tш, (4.1.5.1.11)
где tш — шаг размещения болтов М20 наболтовой окружности при 0,1 МПа,
tш = 4,5∙ dб= 4,5∙ 20 =90 мм, тогда(4.1.5.1.12)
nб = 3,14∙996/90 = 35 шт. (4.1.5.1.13)
Принимаем nб = 36, кратное четырем.
Высота (толщина) фланца:
hф > λф∙(D∙sэк)0,5,(4.1.5.1.14)
где λф — коэффициент, равный 0,3 для плоскихприварных фланцев при 0,1 МПа,
sэк = s0= 7 мм, так как для плоскихприварных фланцев β1 = s1/s0= 1.
hф = 0,3∙(920∙7)0,5 = 24,1 мм. (4.1.5.1.15)

Принимаем hф = 24 мм.
Расчетная длина болта:
ℓб = ℓб.о. + 0,28∙dб, (4.1.5.1.16)
где ℓб.о. — расстояние между опорнымиповерхностями головки болта и гайки при толщине прокладки hп = 2 мм,
ℓб.о. = 2∙(hф — hп) = 2∙(24 + 2) = 52 мм. (4.1.5.1.17)
ℓб = 52 + 0,28∙20 = 57,6 мм = 0, 058м.(4.1.5.1.18)
Расчет нагрузок, действующих на фланец
Равнодействующая внутреннего давления:
Fд = рр∙π∙D2с.п./4, (4.1.5.2.1)
Fд = 0,105∙3,14∙0,9542/4 = 0,07 МН.(4.1.5.2.2)
Реакция прокладки:
Rп = π∙Dс.п.∙b0∙kпр∙рр,(4.1.5.2.3)
где b0– эффективная ширина прокладки,равная b = 12 мм = 0,012 м, так как b /> 15 мм;
kпр – коэффициент для паронита толщиной более 1 мм, равный 2,5.
Rп = 3,14∙0,954∙0,012∙2,5∙0,105 = 0,009МН. (4.1.5.2.4)
Усилие, возникающее от температурных деформаций рассчитываемпо формуле:

Ft = (yб∙nб∙fб∙Eб∙(αф∙tф — αб∙tб))/(4.1.5.2.5)
/(yп + yб + 0,5yф∙(Dб — Dс.п.)2),
где αф — коэффициентлинейного расширения материала фланца (16ГС), равный 14,7∙10-61/°С;
αб — коэффициент линейного расширения материала ботов(35Х), равный 13,3∙10-6 1/°С;
tф — расчетная температура неизолированных фланцев, равная 0,96∙t= 0,96∙300 = 288 °С;
tб — расчетная температура болтов, равная 0,95∙t = 0,95∙300= 285 °С;
Eб — модуль продольной упругости для болтов из стали 35Х, равный1,9∙105 МПа;
fб — расчетная площадь поперечного сечения болта, равная 2,35∙10-4м2 для болтов с диаметром dб = 20 мм;
nб — количество болтов, равное 36;
yп, yб, yф — податливости, соответственно болтов, прокладки, фланцев.
Вычисляем значение податливости болтов по формуле:
yб = ℓб/(Eб∙fб∙nб),(4.1.5.2.6)
где ℓб — расчетная длина болта равная 0,058м по (4.1.4.1.18).
yб = 0,058/(1,9∙105∙2,35∙10-4∙36)=(4.1.5.2.7)
= 36∙10-6 м/МН.
Податливость прокладки из паронита равна:
yп = hп/(Eп∙π∙Dс.п.∙b),(4.1.5.2.8)
где Еп — модуль упругости прокладки из паронита,равный 2000 МПа;
hп — толщина прокладки, равная 2 мм;
b — ширина прокладки, равная 12 мм.
yп = 2∙10-3/(2000∙3,14∙0,954∙12∙10-3)=(4.1.5.2.9)
= 27,8∙10-6 м/МН.
Податливость фланца:
yф = [1 — ν∙(1+ 0,9∙λ'ф)]∙ψ2/(h3ф∙Е),(4.1.5.2.10)
где ν,λ'ф — безразмерныепараметры;
ψ1, ψ2 — коэффициенты, определяемые по формулам;
Е — модуль упругости фланца, равный 1,8∙105МПа для стали 16ГС.
ψ1 = 1,28∙lg(Dн/D) =(4.1.5.2.11)
= 1,28∙lg(1,036/0,92)= 0,07;
ψ2 = (Dн + D)/( Dн — D) =(4.1.5.2.12)
= (1,036+ 0,92)/( 1,036- 0,92) = 16,9;
λ'ф = hф/( D∙sэк)0,5 =(4.1.5.2.13)
= 0,024/(0,92∙7∙10-3)0,5 =0,002;
ν = 1/(1 + 0,9∙λ'ф∙(1 + ψ1∙h2ф/sэк2)) =(4.1.5.2.14)
= 1/(1 + 0,9∙0,002∙(1 + 0,07∙0,0242/0,0072))= 0,99.
Таким образом,
yф = [1 — 0,99∙(1 + 0,9∙0,002)]∙16,9/ (4.1.5.2.15)
/(0,0243∙1,8∙105) = 68∙10-31/(МН∙м).
Тогда (4.1.5.2.5) принимает вид

Ft = (36∙10-6∙36∙2,35∙10-4∙1,9∙105∙(14,7∙10-6∙288- (4.1.5.2.16)
— 13,3∙10-6∙285))/(27,8∙10-6+ 36∙10-6+ 0,5∙68∙10-3∙(0,996– 0,954)2) = 0,17 МН.
Коэффициент жесткости фланцевого соединения:
kж = (yб + 0,5∙yф∙(Dб — D — sэк)∙(Dб — Dс.п.))/ (4.1.5.2.17)
/(yп + yб +0,5∙yф∙(Dб — Dс.п.)2),
kж = (36∙10-6 + 0,5∙68∙10-3∙(0,996- 0,92 — 7∙10-3)* (4.1.5.2.18)
*(0,996 — 0,954))/(27,8∙10-6 + 36∙10-6+
+ 0,5∙68∙10-3∙(0,996 — 0,954)2)= 2,24
Болтовая нагрузка в условиях монтажа:
kж∙Fд + Rп = 2,24∙0,07 + 0,009 = 0,166 МН (4.1.5.2.19)
Fб1 = max
0,5∙π∙Dс.п.∙b0∙pпр = 0,5∙3,14∙0,954∙12∙10-3∙20= 0,36 МН,
где pпр — минимальноедавление обжатия прокладки из паронита, равное 20 МПа.
Болтовая нагрузка в условиях монтажа равна большему израссчитанных значений, следовательно, Fб1 = 0,36МН.
Болтовая нагрузка в рабочих условиях:
Fб2 = Fб1 + (1 — kж) ∙Fд+ Ft,(4.1.5.2.20)
Fб2 = 0,36 + (1 — 2,24)∙0,07+ 0,17 = 0,44 МН.(4.1.5.2.21)
Приведенный изгибающий момент вычисляем из условия:
0,5∙(Dб — Dс.п.)∙Fб1 = 0,5∙(0,996 — 0,954)∙0,36= 0,0076 МН∙м

0,5∙((Dб-Dс.п.)∙Fб2+ (Dс.п. — D — sэк)∙Fд)∙[σ]20/[σ] = (4.1.54.2.2)
= 0,5∙((0,996 — 0,954)∙0,44 + (0,954 — 0,92 -
— 0,007)∙0,07)∙170/134 = 0,0129 МН∙м,
где [σ]20 = 170 МПа, [σ] = 134 МПа — соответственно для материала фланца при 20 °С и расчетной температуре t = 300 °С. [19]
Проверка прочности и герметичности соединения
Условия прочности болтов при монтаже фланцевого соединения ив его рабочем состоянии выполняются так как:
Fб1/(nб∙fб)
0,36/(36∙2,35∙10-4) = 43 МПа
Fб2/(nб∙fб)
0,44/(36∙2,35∙10-4) = 52 МПа
Условие прочности выполняется с запасом, поэтому можноуменьшить количество болтов до 12.
Условие прочности прокладки выполняется:
Fбmax/(π∙Dс.п.∙b)
где [pпр] = 130 МПа для прокладки изпаронита;
Fбmax= max {Fб1; Fб2} = Fб2;
0,44/(3,14∙0,954∙0,012) = 12,2
Максимальное напряжение в сечении, ограниченном размером s0:

σ0= fф∙σ1 = fф∙Тф∙М0∙ν/(D*(s1 — c)2).(4.1.4.3.7)
У плоского приварного фланца втулка цилиндрическая, fф = 1, так как s1/ s0 = 1, D* = D =0,92 м, так как D > 20∙s0(0,92 м > 20∙0,007 = 0,14 м).
Безразмерный параметр:
Tф = (Dн2∙(1 + 8,55∙lg(Dн/D)) — D2)/ (4.1.5.3.8)
/((1,05∙D2 + 1,945∙Dн2)∙(Dн/D — 1)),
Tф = (1,1362∙(1 + 8,55∙lg(1,136/0,92)) — 0,922)/ (4.1.5.3.9)
/((1,05∙0,922 + 1,945∙1,1362)∙(1,136/0,92- 1)) = 0,78.
Таким образом, (4.1.5.3.7) принимает вид
σ0= 1∙0,78∙0,0129∙0,99/(0,92∙(0,007- — 0,001)2) = 301 МПа. (4.1.5.3.10)
Находим напряжения во втулке от внутреннего давления. Тангенциальное
σt=pр∙D/(2∙(s0 — c)), (4.1.5.3.11)
σt=0,105∙0,92/(2∙(0,007 – 0,001)) = 7,7 МПа; (4.1.5.3.12)
σm=pр∙D/(2∙(s0 — c)),(4.1.5.3.13)
σm=0,105∙0,92/(2∙(0,007 – 0,001)) = 3,85 МПа.(4.1.5.3.14)
Проверяем условие прочности для сечения, ограниченном размеромs0= 7 мм.
((σ0+ σm)2 + σt2 — (σ0+ σm)∙σt)0,5
((301 + 3,85)2 + 7,72 — (301 + 3,85)∙7,7)0,5
301 МПа

где [σ]0 = 0,003∙Е = 0,003∙1,8∙105= 486 МПа;
φ — коэффициент прочности сварных швов, равный 0,9.
Окружное напряжение в кольце фланца находим по формуле:
σк = М0∙(1 — ν∙(1+ 0,9∙λ'ф))∙ψ2/(D∙h2ф),(4.1.5.3.18)
σк = 0,0129∙(1 — 0,99∙(1 + 0,9∙0,002))*(4.1.5.3.19)
*16,9/(0,92∙0,0242) = 4,1 МПа.
Условие герметичности фланцевого соединения:
θ = (σк/Е)∙(D/hф)
где θ — угол поворота фланца;
[θ] — допускаемый угол поворота плоского фланца, равный 0,013 рад.
θ = (4,1/1,8∙105)∙(0,92/0,024) =(4.1.5.3.21)
= 0,001
Таким образом, условие герметичности выполняется,следовательно, расчет фланцевого соединения считаем законченным. [19]
4.1.6 Расчет укрепления отверстий
Корпус аппарата снабжен необходимым количеством штуцеров дляподключения его к технологической линии. Отверстия не только уменьшают несущуюплощадь материала корпуса, механически ослабляя конструкцию, но и вызываютвысокую концентрацию напряжений вблизи края отверстия.
Необходимо снизить повышенные напряжения в области отверстийдо допускаемых значений за счет компенсации ослабления, вызванного наличиемвыреза.
Сначала проверим выполнение условия укрепления одиночныхотверстий.
Наибольший диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления:
d0= 2{[(s — c)/sp — 0,8]/> - c},(4.1.6.1)
где s — исполнительная толщина обечайки, равная 5 мм по (4.1.2.8);
sp- расчетная толщина стенки, равная0,2 мм по (4.1.2.3);
c — суммарная прибавка к расчетной толщине, равная 4 мм (4.1.2.7);
D — диаметр аппарата, равный 0,53 м по (3.5.3.29).
Таким образом,
d0= 2{[(5 — 4)/0,2 — 0,8]/> -(4.1.6.2)
— 4∙10-3} = 0,185 м = 185 мм
Диаметры вырезов в корпусе под штуцеры
d1 = 0,14 м по (4.1.4.2)
d2 = 0,11 м по (4.1.4.3)
d3 = 0,05 м по (4.1.4.4) меньше d0, следовательно их можно не укреплять. [19]
4.1.7Расчет тепловой изоляции
Вкачестве материала тепловой изоляции выберем совелит — наиболеераспространенный асбесто-магнезиальный материал (85% магнезии + 15% асбеста).
Сырьемдля производства совелита служат доломит и асбест. Совелит применяют длятепловой изоляции, материал способен выдерживать температурную нагрузку до +500°С. Коэффициент теплопроводности совелита λи = 0,08 Вт/м∙К.
Принимаемтемпературу наружной поверхности стенки tст = 50 °С, температуруокружающей среды tв = 20 °С, тогда толщина слоя изоляции:
δи= [λи∙(tб — tст)]/[αв∙(tст — tв)], (4.1.7.1)
гдеαв — коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции в окружающую среду;
tб–температура стенки аппарата без изоляции, равная 300 °С.
aв = 8,4 + 0,06∙(tст — tв) = (4.1.7.2)
= 8,4+0,06∙(50 — 20) = 10,2Вт/м2×К.
Таким образом, формула (4.1.6.1)принимает вид:
dи = [0,08∙(300 — 50)]/[10,2∙(50 — 20)] = 0,06м. (4.1.7.3)
Принимаем толщину слоя тепловойизоляции равной 60 мм. При такой толщине изоляция будет весить примерно 400 кг.
4.1.8 Расчет опор аппарата
В качестве опор выбираем опорные лапы подвесных аппаратов.Находим массу аппарата.
Масса цилиндрической обечайки:
Go = 0,785∙(Dн2 – D2)∙Н∙rст, (4.1.8.1)
где Dн — наружный диаметробечайки, равный сумме внутреннего диаметра и толщины стенки, 0,53 + 0,005 +0,005 = 0,54 м;
D — диаметр аппарата, равный 0,53 м по (3.5.3.29);
Нц — высота цилиндрической части аппарата, равная 2м;
rст — плотность стали, равная 7800 кг/м3.
Go = 0,785∙(0,542 –0,532)∙2∙7800 = 131 кг. (4.1.8.2)
Массаплоского днища:
Gпд = 0,785∙D2∙s∙rст, (4.1.8.3)
где s — толщина днища,равная 5 мм.
Gпд = 0,785∙0,532∙0,005∙2700 = 3кг.(4.1.8.4)
Массаконической крышки с диаметром DH=920 мм равна 35,9 кг по ГОСТ 12620-78.
Массаконической обечайки с углом при вершине 20° и высотой 1,1 м равна 100 кг.
Принимаеммассу вспомогательного оборудования (загрузочное и разгрузочное устройства,фланцы, штуцера, газораспределительная решетка) 30% от массы основных частейаппарата, тогда полная масса аппарата:
Ga= 1,3∙(Go + Gк+Gпд+ Gкд),(4.1.8.5)
Ga= 1,3∙(131 + 100 + 3 + 35,9) = 351 кг. (4.1.8.6)
Тогдавес аппарата с учетом веса теплоизоляции будет равен 7367 Н.
Принимаем,что аппарат установлен на четырех опорах, тогда нагрузка приходящаяся на однуопору:

Роп= 7367/4 = 1842 Н.(4.1.8.7)
Принимаемопоры по ГОСТ 26296-84 с допускаемой нагрузкой 0,0063 МН.

5.СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ
Установкадля переработки отходов слюдопластового производства может быть полностьюавтоматизирована. В данной части дипломной работы подробно рассмотренаавтоматизация сушилки кипящего слоя и вспомогательного оборудования.
Приавтоматизации сушки в кипящем слоеосновным показателем процесса является температура в слое, и только в случаекрупных установок, когда температура по высоте слоя меняется, лучше в качестветакого показателя брать температуру сушильного агента не выходе,которая соответствует средней температуре материала в слое. Регулирующиевоздействия при стабилизации температур могут осуществляться изменением расходавлажного материала или сушильного агента, а также изменением температурыпоследнего. Более предпочтителен первый вариант, так как изменение параметровсушильного агента можно производить только в определенном, довольно узкомдиапазоне (температуры — ввиду терморазложения материала, расхода — вследствиеповышенного уноса частиц с сушильным агентом). Первый способ предполагаетналичие между сушилкой и предыдущим технологическим процессом промежуточногобункера с определенным запасом материала. Для предотвращения сводообразования изависания материала в бункере предусматривают автоматические устройства,которые осуществляют встряхивание через определенные промежутки времени.
Нормальнаяработа сушилок КС возможна только при определенной высоте кипящего слоя, сцелью поддержания заданного значения этого параметра стабилизируетсягидродинамическое сопротивление слоя, т. е. перепад давлений до и послерешетки, воздействием на вариатор электродвигателя питателя сухого материала.Можно регулировать перепад давлений и изменением расхода сушильного агента,однако при этом температура в кипящем слое будет сильно колебаться.
Кромеэтих регуляторов предусматриваются стандартные узлы регулирования разрежения,начальной температуры сушильного агента, его расхода, соотношения расходов топливаи первичного воздуха.
Присушке, выпаривании, обжиге и других процессах в качестве теплоносителя частоиспользуют топочные газы, получаемые в толках и результате сжигания топлива. Взависимости от требований, предъявляемых к топочному газу, в промышленности используюттопки разных конструкций. Наиболее простой является топка с инжекционнымигорелками, её схема приведена на рисунке 5.1(а). Расход топлива в этом случаеизменяется в зависимости от температуры (или какого-либо другого параметра)того процесса, в котором используют полученные топочные газы. Соотношениерасходов топлива и воздуха, подсасываемого из атмосферы, поддерживаетсяпостоянным за счет изменения инжекционной способности горелки при изменениирасхода топлива. Температуру топочных газов сразу после топки регулируютизменением расхода вторичного воздуха.
Прииспользовании горелок с принудительной подачей первичного воздуха (схемаприведена на рисунке 5.1(б)) возникает необходимость в регуляторе соотношениятопливо — первичный воздух.
Вотдельных случаях разбавляющий воздух подается одновременно в охлаждающуюрубашку топки и в смесительную камеру. Расход вторичного воздуха при такойтехнологии изменяется в зависимости от температуры вовнутренней футеровке топки или температуры в топке вблизи футеровки, а расходтретичного воздуха — от температуры после смесительной камеры.
Вданном случае используем горелку с принудительной подачей первичного воздуха.

/>
Рисунок5.1. Схемы регулирования топок: а — с инжекторной горелкой; б — спринудительной подачей первичного воздуха; 1 — топка; 2 — смесительная камера;3 — технологический аппарат (сушилка КС); 4 — инжекторная горелка
Сучетом всего раньше сказанного на рисунке 5.2 приведена схема регулированияпроцесса в сушилках с кипящим слоем.
/>
Рисунок5.2. Схема регулирования процесса в сушилках с кипящим слоем: 1 — сушилка; 2 — кипящий слой; 3 — решетка; 4 — топка; 5 — промежуточный бункер; 6 — питатели; 7- вариаторы; 8 — электродвигатели; 9 — циклон.

Вустановке по переработке отходов слюдопластовой бумаги предусмотрено помимоциклона использование рукавного фильтра. Рукавные фильтры устанавливают, как правило, дляполной очистки газа от твердых веществ, являющихся ценным продуктом. Поэтомупоказателем эффективности процесса будем считать концентрацию твердого веществав газе на выходе из фильтра, а целью управления — поддержание его на заданном(минимально возможном для данных условий) значении. В рукавные фильтры поступаютвозмущения по каналу сжатого воздуха, подаваемого в сопла для регенерации. Регулируютперепад давления ∆Р в камерах загрязненного и очищенного газа, которыйнаиболее полно отражает ход процесса:
∆Р = ∆Рt + G∙µ∙W/(k∙ρ∙g),
где∆Рt — перепаддавления, обусловленный фильтрующей тканью и неудаленными частицами пыли;
G — масса пыли,осевшей ив единице площади фильтра за определенный промежуток времени;
µ — вязкость газ;
W — скорость газа;
k — проницаемостьслоя пыли на ткани;
ρ — плотностьпыли.
Изуравнения следует, что регулировать перепад ∆Р можно лишь изменением массы пыли G, так какостальные параметры обусловлены ходом предыдущего технологического процесса.Регулирование осуществляется следующим образом. При достижении максимальногоперепада позиционный регулятор выдает сигнал па электромагнитные клапаны,установленные на магистрали сжатого воздуха. Клапаны открываются, импульсысжатого воздуха через сопла поступают в рукава и деформируют ткань, сбивая приэтом пыль. Регенерации ткани происходит до достижения минимального перепададавления.
Качественнаярегенерация фильтрующей ткани рукавов будет осуществляться только приопределенном значении давления сжатого воздуха, подаваемого на продувку. Длястабилизации этого давления устанавливают регулятор.
Контролюи сигнализации подлежат следующие параметры: температура загрязненного газа(фильтровальная ткань рассчитана только на определенные температуры), давлениесжатого воздуха, перепад давления. При критических значениях давления сжатоговоздуха и перепада давления (превышение критического значения перепада приводитк разрыву ткани) срабатывает устройство защиты, отключающее рабочий фильтр и включающеерезервный. Контролю подлежит расход газового потока. На рисунке 5.3представлена типовая схема автоматизации процесса фильтрования газовых систем.
/>
Рисунок5.3. Схема автоматизации рукавного фильтра: 1 — корпус фильтра; 2 — рукава; 3 — сопла импульсной продувка; 4 – шнек
Высушенныйматериал перемещается к фасовочно-упаковочному аппарату при помощи ленточноготранспортера. Показателем эффективности этого процесса является расходтранспортируемого материала, а целью управления будем считать поддержаниезаданного значения расхода. В связи с тем, что все возмущения на входе в объект(изменение гранулометрического состава материала, его влажности и насыпноймассы, проскальзывание ленты транспортера и т.д.) устранить невозможно, расходматериала следует принять в качестве величины и регулировать его корректировкойработы дозировочных устройств. Контролю подлежит расход перемещаемого материалаи количество потребляемой приводом электроэнергии. При резком возрастании токаэлектродвигателя транспортера, например в случае залипания ленты, должнысработать устройства сигнализации и защиты. Последние отключаютэлектродвигатель. В связи с возможностью засорения отдельных участковтранспортной системы посторонними включениями (комками, налипшим материалом) иопасности выхода из строя отдельных элементов транспортера контролируется исигнализируется также наличие потока материала с помощью специального датчика.На рисунке 5.4 приведена типовая схема автоматизации процесса перемещениясыпучих материалов.
/>
Рисунок5.4. Типовая схема автоматизации процесса перемещения сыпучих материалов: бункер,2 – дозатор; 3 – вариатор; 4- ленточный транспортер
Втаблице 5.1 представлена спецификация на технические средства автоматизации. [20]

Таблица5.1 Спецификация на технические средства автоматизацииОбозн.
Наименование и техническая
характеристика оборудования Тип, марка оборудования Завод-изготовитель Ед-ца изм. Кол. Индикация, регистрация и регулирование температуры с помощью пневматического регулятора (TIRС, пневматика) TE Термоэлектрический термометр тип ТХА, гр. ХА, пределы измерения от –50 °С до 900 °С, материал корпуса Ст0Х20Н14С2 ТХА-0515 ОАО «АПЗ», Россия, г.Арзамас шт. 1
TT
(E/E) Преобразователь термоЭДС в стандартный токовый сигнал 0…5 мА, гр. ХА Ш-72 АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва шт. 1
TT
(E/P) электропневмопреобразователь, входной сигнал 0…5 мА, выходной – стандартный пневматический 0,02…0,1 МПа ЭПП-63 АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва шт. 1 TIRK пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления ПВ 10.1Э ОАО «Челябинский завод Техприбор» шт. 1 TC Пневматический ПИ-регулятор ПР 3.31 АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва шт. 1 Индикация, регистрация и регулирование давления (PIRC, пневматика) РT Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа МС-П-2 ОАО «АПЗ», Россия, г.Арзамас шт. 1 РIRK пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления ПВ 10.1Э ОАО «Техприбор», г.Рязань шт. 1 РC Пневматический ПИ-регулятор ПР 3.31 Концерн «Метран», г. Челябинск шт. 1
Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 °С, давление Ру = 1,6 МПа, условный диаметр Dу = 100 мм, 25нч32нж АОЗТ «ТД» «Тизприбор», г. Москва шт. 1 Индикация и регистрация давления (PIR, эл.) РТ Первичный преобразователь давления со стандартным токовым выходом 0…5 мА МС-Э Концерн «Метран», г. Челябинск шт. 1 РIR Миллиамперметр показывающий регистрирующий на 2 параметра А-542 ОАО «Челябинский завод Техприбор» шт. 1
Индикация, регистрация, регулирование и сигнализация
давления (PIRCA, пневматика). РT Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа МС-П-2 Концерн «Метран», г. Челябинск шт. 1 РIRK пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления ПВ 10.1Э ОАО «Техприбор», г.Рязань шт. 1 РC Пневматический ПИ-регулятор ПР 3.31 Концерн «Метран», г. Челябинск шт. 1
Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 °С, давление Ру = 1,6 МПа, условный диаметр Dу = 100 мм, 25нч32нж ОАО «Техприбор», г.Рязань шт. 1 РА Электроконтактный манометр с сигнальной лампой ЭКМ-1 Концерн «Метран», г. Челябинск шт. 1 Лампа сигнальная Л-1 шт. 1 Контроль и сигнализация температуры (TIRA) TE Преобразователь термоэлектрический хромель-копелевый. HCX-XK(L). Диапазон измерения -40…600°С. Монтажная длина 400 мм. ТХК-0192 ОАО «Челябинский завод Техприбор» шт. 1 TIRA Прибор аналоговый, регистрирующий с дисковой диаграммой и устройством сигнализации. Шкала 0-300 °С. ДИСК-250 ОАО «Челябинский завод Техприбор» шт. 1 Контроль расхода сырья (FIR) FE Диафрагма камерная Dy=150 мм, Py=4 МПа, Dраст=82,60 мм. ДСК-4-150 ОАО «Техприбор», г.Рязань шт. 1 FT Преобразователь измерительный разности давлений, предельный номинальный перепад давления 40 КПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа. ДПП-2-11 ОАО «Техприбор», г.Рязань шт. 1 FIR Прибор контроля пневматический регистрирующий. Шкала 0-100% неравномерная ПКР.1 ОАО «Саранский приборостроительный завод» шт. 1

6. БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ
Производство молотый слюды флогопит из отходов являетсясопутствующим при производстве слюдопластовой бумаги. Разрабатываемая установкарасполагается в том же цеху что и основное производство. Поэтому в рабочемпомещении уже обеспечены необходимые метеорологические параметры воздуха,организованы соответствующие системы вентиляции и отопления. Безопасность трудаобеспечивается правильно организованным естественным и искусственным освещением.Предусмотрены санитарно-бытовые помещения и устройства.
Барабанная мельница мокрого помола, центрифуга, насосы,вентиляторы, газоочистное, пылеулавливающее оборудование, а также транспортныесредства относятся к универсальному оборудованию общего назначения илизаводскому. Оно применяется без каких-либо изменений в различных химическихпроизводствах. Универсальное оборудование эксплуатируется в соответствии стехнической документацией завода-изготовителя и паспортом промышленнойбезопасности объекта.
В настоящей работе был спроектирован колонный аппарат — сушилка кипящего слоя. Сушилки с кипящим слоем являются одним из прогрессивныхтипов аппаратов для сушки. Процесс в кипящем слое позволяет значительноувеличить поверхность контакта между частицами материала и сушильным агентом,интенсифицировать испарение влаги из материала и сократить продолжительностьсушки. Сушилка кипящего слоя является наиболее опасным аппаратом установки дляпереработки отходов. Поэтому она выбрана в качестве основного объекта анализа сточки зрения безопасности.

6.1 Производственная безопасность
На этапе проектирования были приняты некоторые решения дляобеспечения безопасности дальнейшей эксплуатации сушильной установки. В томчисле:
1.        Произведенрасчет тепловой изоляции (пункт 4.1.7), обеспечивающий соблюдение требуемыхтеплозащитных характеристик. В качестве материала изоляции выбран совелит — наиболее распространенный асбесто-магнезиальный материал (85% магнезии + 15%асбеста). Толщина его слоя для снижения температуры корпуса сушилки с 300 °С до50 °С составляет 60 мм. Паропровод, сушильные тракты и циклон, которыйнаходится в месте прохода обслуживающего персонала, также имеют тепловуюизоляцию;
2.        Средавнутри сушильного аппарата имеет повышенную температуру, сушилка снабженанеобходимым числом штуцеров и фланцевых соединений. Во избежание прорывагорячего газа необходимо обеспечение герметичности. В пункте 4.1.4.3произведена проверка условий прочности и герметичности соединения коническойчасти корпуса с крышкой аппарата.
3.        Сушилкакипящего слоя является аппаратом колонного типа, у которого высота в несколькораз больше диаметра, поэтому он должен быть надежно закреплен во времяэксплуатации. В пункте 4.1.6 был произведен расчет массы аппарата и приняторешение о креплении его при помощи опорных лап подвесных аппаратов к сварнойконструкции, которая в свою очередь крепится к полу при помощи фундаментныхболтов.
4.        Для сниженияколичества выбросов в атмосферу и запыленности рабочего помещения сушилкаснабжена необходимыми газоочистными аппаратами — циклоном и рукавным фильтром;
5.        Во избежание образованияпробки и прорыва горячих газов сушильные тракты не имеют участков, мешков итупиков, где может отлагаться пыль. Угол наклона газоходов к горизонту долженсоставлять не менее 45°. Скорость теплоносителя на входе в сушилку больше 20м/с, поэтому принято решение о применении горизонтального газохода;
6.        Так как сушильнаяустановка является вновь проектируемым аппаратом, вместимость бункера сыройслюды должна быть не менее часовой производительности сушилки, поэтому бункерспроектирован из расчета на 185 кг материала, подлежащего сушке;
7.        Питатель длязагрузки влажной слюды имеет устройство для плавного регулирования его производительности,чтобы избежать чрезмерной или недостаточной подачи материала в сушилку, чтоможет привести к спеканию слюды и аварийной ситуации;
8.        Температура газовперед дымососом не должна превышать 120 °С, данное условие обеспечиваетсянеобходим объемом подсасываемого воздуха;
9.        В период пуска и остановкисушилки должен дистанционно подаваться защитный пар над и под газораспределительнойрешеткой, для чего над решеткой предусмотрен дополнительный штуцер.
Правила безопасности при эксплуатациисушилки с кипящим слоем включают в себя следующие требования:
1.        Работники, обслуживающиегазовую сушильную установку, должны следить за:
·         исправностьюмеханизмов, оборудования и предохранительных клапанов;
·         давлением пара вподводящем трубопроводе;
·         герметизациейвсех трактов сушилки, не допуская увеличения присосов воздуха вышенормированной величины;
·         устанавливатьстрогий контроль за местами возможных отложений частиц слюды;
2.        Запрещаются пуски работа сушильной установки при:
·         отсутствии илинеисправности КИП, сигнализации и блокировок;
·         неисправностиоборудования, укрытий и систем промышленной вентиляции;
·         отсутствии защитногопара или инертного газа;
·         наличии очагагорения в сушильном тракте;
·         забивке отводов инеисправности предохранительных клапанов;
·         забивке отверстийгазораспределительной решетки;
·         повышениитемпературы газов перед дымососом более предела;
·         достижении нижнейвеличины температуры газов на входе в сушилку;
3.        Перед пускомсушильной установки обслуживающий персонал обязан проверить наличие иисправность:
·         КИП,сигнализации;
·         устройств подачизащитного пара (инертного газа) в сушильный тракт;
·         оборудования предохранительныхклапанов;
·         ограждений изащитных устройств.
·         температуру вконтролируемых точках сушильного тракта;
На основании настоящих требований составляется рабочаяинструкция по безопасной эксплуатации сушильной установки, которая проходитэкспертизу промышленной безопасности в специализированных организациях иутверждается техническим руководителем. По результатам режимных испытанийинструкция корректируется, и в соответствии с этим срок ее действияпродлевается на два года.
6.2 Экологическая безопасность
Всушильной установке с кипящим слоем подогрев сушильного агента осуществляетсяза счет сжигания газообразного топлива с высоким избытком воздуха в топке. Приэтом требуемая температура сушильного агента обеспечивается за счет дополнительногосмешения продуктов сгорания и воздуха перед сушильной камерой. В качестве топливаиспользуется природный газ.
Продуктыгорения природного газа отрицательно влияют на экологию.
Источникидиоксида углерода могут быть с достаточной уверенностью выражены количественно.Одним из наиболее значительных источников роста концентрации СО2 ватмосфере является сгорание ископаемого топлива. Природный газ производитменьше СО2 на единицу энергии, чем другие виды ископаемых топлив. Поэтомуподогрев сушильного агента производится за счет сгорания именно газа, а не, кпримеру, мазута.
Крометого использование природного газа вместо других видов ископаемых топливявляется экономически привлекательным и может внести важный вклад в выполнениеобязательств, принятых отдельными странами в соответствии с РКИК. Это топливо,которое оказывает минимальное воздействие на окружающую среду по сравнению сдругими видами ископаемых топлив. Переход с ископаемых углей на природный газпри сохранении того же соотношения эффективности преобразования энергии топливав электроэнергию сократил бы выбросы на 40%. Природный газ генерирует меньше СО2при том же количестве вырабатываемой энергии, чем уголь или нефть, поскольку онсодержит больше водорода по отношению к углероду, чем другие виды топлива.
Выбросыв атмосферу при сжигании ископаемого топлива зависят не только от вида топлива,но от того, насколько эффективно оно используется. Газообразное топливо обычносжигается легче и эффективнее, чем уголь или нефть. Утилизация сбросной теплотыот отходящих газов в случае природного газа осуществляется также проще, так кактопочный газ не загрязнен твердыми частицами или агрессивными соединениямисеры. Благодаря химическому составу, простоте и эффективности использованияприродный газ может внести существенный вклад в снижение выбросов диоксидауглерода путем замены им ископаемых видов топлив.
Вцелом установка для переработки отходов производства слюдопластовой бумагиположительно влияет на состояние экологии. Отходам слюды присвоен 4 класс опасности,степень вредного воздействия на окружающую природную среду — низкая. Критериемотнесения к данному классу является нарушение экологической системы с периодомсамовосстановления не менее 3-х лет. Слюда флогопит мелкодисперсная имеет 3класс опасности, для которого период восстановления — не менее 10 лет послеснижения вредного воздействия от существующего источника. Существующие сейчасна «Слюдяной фабрике» способы утилизации отходов слюдяного производства имеютогромное количество недостатков. Для складирования требуются все большие ибольшие территории, отходы проникают в почву, нарушая обменные процессы вприродной среде. Дальнейшее захоронение отходов опять же требует новыхтерриторий. Подземные свалки не заметны на первый взгляд, но на поверхностиземли над ними почва отравлена и разрыхлена, она не пригодна, ни для строительства,ни для земледелия, ни для выпаса скота. Таким образом, единственным,относительно экологически чистым, способом борьбы с промышленными отходами, насегодняшний день, является переработка отходов. Вовлечение отходов впереработку позволяет решить проблему их утилизации и снизить себестоимостьосновной продукции — слюдопластовой бумаги.
6.3Возможные неполадки и аварийные ситуации, способы их устранения
Какуже говорилось раньше, спроектированная установка находится в одном цеху сустановкой для производства слюдопластовой бумаги. Технологические процессы осуществляютсяв соответствии с режимными картами и рабочими инструкциями по безопаснойэксплуатации, разработанными на основании требований по безопаснойэксплуатации. Режимные карты и рабочие инструкции утверждены техническим руководителеморганизации, прошли экспертизу промышленной
безопасностив специализированных организациях. Поэтому уже определены и утверждены определенныемеры безопасности в случае аварийных ситуаций.
Вслучае аварийной ситуации на этапе сушки предусмотрена автоматическая остановкаработы сушильной установки. Вынужденная (автоматическая)остановка должна производиться в случаях:
·         остановкимеханизмов топочного устройства;
·         нарушенияпараметров топочного режима — обрыва факела, снижения давления топлива ивоздуха перед горелкой (форсункой);
·         остановкимеханизмов дымососа, загрузочного устройства сушилки, циклона, рукавногофильтра, конвейера для высушенной слюды;
·         забивки циклона,рукавного фильтра;
·         прорыва наружусушильного агента и резкое падение температуры внутри аппарата.
Вынужденная остановка с участием операторадолжна производиться в случае неисправности предохранительных клапанов.
При аварийных ситуациях срабатывают блокировкина автоматическую остановку, после чего одновременно открывается клапан растопочнойтрубы, закрывается направляющий аппарат дымососа с последующим отключением электродвигателядымососа, подается защитный пар под и над газораспределительной решеткой, останавливаетсяузел загрузки.
Оператор должен уменьшить теплопроизводительностьтопки посредством ограничений подачи первичного, вторичного воздуха и топлива инаблюдать за выходом слюды из сушилки, циклона, аппарата сухого пылеулавливания,затем остановить разгрузочные устройства, конвейер высушенной слюды, пылеулавливающуюсистему.
В зависимости от продолжительностиостановки необходимо перевести топку в горячий резерв (ограниченная теплопроизводительностьтопки) или в холодный резерв, при котором отключаются вентиляторы и прекращаетсяподача топлива, на подшипники дымососов и охлаждающие панели топки прекращаетсяподача воды.
После чего обязательно проведениемероприятий по осмотру сушильного тракта, устранению причин, которые привели квынужденной остановке, восстановлению диафрагм предохранительных клапанов.

7.РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Молотаяслюда флогопит производится из слюдопластовых отходов. Ее производство являетсясопутствующим при основном производстве слюдопластовой бумаги. Образующиесяотходы подлежат измельчению, центрифугированию и сушке. Проектируемая установкадля переработки отходов находится в одном цеху с основным производством. Главнойзадачей при разработке установки по переработке отходов слюдопластовогопроизводства является не столько экономическая выгода, сколько экологическийэффект, получаемый от вторичного использования сырья, имеющего 3-4 классопасности.
1)Расчет инвестиций в оборудование
Величинанеобходимых инвестиций в оборудование Ikопределяется исходя из расчетно-балансовой стоимости (К), включающей ценуоборудования и затраты на его доставку и монтаж. Расчетно-балансовая стоимость i-йединицы оборудования:
Кi= Pi∙k(руб.),(7.1)
гдеРi — цена аппаратаили отдельного модуля i-готипа;
k — коэффициент перехода красчетно-балансовой стоимости,
длятехники, не требующей специального монтажа и настройки, k= 1,07,
длятехники, требующей дополнительного монтажа и настройки, k= 1,12.
Длябарабанной мельницы, центрифуги, сушилки и фасовочно-упаковочного аппарата k= 1,12; для остального оборудования k= 1,07.
Такимобразом,

Kбар.мельн.= 600 000∙1,12 = 672 000 руб.; (7.2)
Kцен. =800 000∙1,12 = 896 000 руб.; (7.3)
Kсуш. =250 000∙1,12 = 280 000 руб.; (7.4)
Kупак.= 500 000∙1,12 = 560 000руб.; (7.5)
Kшн.тр.=80 000∙1,07 = 85 600руб.; (7.6)
Kнас.= 25 000∙1,07 = 26 750руб.; (7.7)
Kгидр.= 15 000∙1,07 = 16 050 руб.; (7.8)
Kцикл.= 20 000∙1,07 = 21 400 руб.; (7.9)
Kрук.ф. =200 000∙1,07 = 214 000 руб.;(7.10)
Kлент.тр. =100 000∙1,07 = 107 000 руб.;(7.11)
Kшл.затв.= 100 000∙1,07 = 107 000 руб.(7.12)
Инвестициив оборудование:
Ik=N∙Ki(руб.),(7.13)
гдеN — потребное количество техники.
Впроизводстве используется 2 шнековых транспортера и 2 насоса. Так как установкасостоит из нескольких различных типов оборудования, то инвестиции рассчитываемпо формуле:
Ik= /> (руб.),(7.14)
гдеМ — количество типов машин (оборудования);
Ni-необходимое количество машин (оборудования) данного (i-го)типа.

Ik= 672 000 + 896 000 + 560 000 +280 000 +(7.15)
+ 85 600∙2 + 26 750∙2 + 16 050 +21 400 +
+ 214 000 + 107 000 + 107 000 = 3 098 150 руб.
С учетом дополнительных расходов на трубопроводы,промежуточные баки, бункеры и др. принимаем величину инвестиций раной3 200 000 руб.
2) Расчет эксплуатационных затрат
Определяемвеличину затрат на электроэнергию:
Зэн= />,(7.16)
гдеМ — количество типов техники (аппаратов);
Ni-количество техники (аппаратов) i-готипа;
Pi-совокупная мощность электродвигателей аппарата i-готипа;
Fpi-реальный фонд рабочего времени в год на один аппарат i-готипа;
Цэн — текущая цена за 1Квт∙ч, равная 2 руб.
Наибольшееколичество энергии потребляют барабанная мельница, вентилятор высокого давленияи фасавочно-упаковочный аппарат. Эти аппараты работают непрерывно 7 часов всутки. Шнековые транспортеры, насосы, центрифуга работают дискретно (меньше 7часов), но они потребляют небольшое количество энергии, поэтому для простотырасчетов будем считать их работу непрерывной.
Зэн= (26∙7 + 2∙(1,1∙7) + 2∙(2,2∙7) + 1,8∙7+(7.17)
+1,1∙7+ 22∙7 + 15∙7 + 4∙7)∙2∙250 = 267 750 руб./год.
Сушкаслюды производится топочными газами, образующимися при сгорании природногогаза. Затраты на топливо:

Зт= />,(7.18)
гдеМ — количество типов техники (аппаратов), равное 1;
Ni-количество техники (аппаратов) i-готипа, равное 1;
Тi-нормативное (расчетное) потребление топлива за ед. времени (за час) аппаратом i-готипа, сушилкой кипящего слоя, равное 8,64 м3;
Fpi-реальный фонд рабочего времени в год на один аппарат i-готипа, равный 1750 ч.;
Цi-цена за ед. топлива для аппарата i-готипа, равная 3 руб 30 коп за 1 м3 газа.
Зт= 1∙1∙8,64∙1750∙3,3 = 49 896 руб./год. (7.19)
Стоимостьсмазочных и обтирочных материалов для аппаратов, входящих в состав установкидля переработки отходов слюдопластового производства незначительна. Тогдагодовые затраты на топливо и электроэнергию:
С2= Зэн + Зт = 267 750 + 49 896 = (7.20)
=317 646 руб./год.
ПринимаемС2 = 320 000 руб./год с учетом дополнительных расходов.
С1 — затраты на сырье, используемое в процессе производства в год, считаем, что С1= 0 руб./год, так отходы — бесплатное сырье, ранее вывозимое на свалку.
Издержкина основную заработную плату производственным рабочим (С3):

Годовойфонд оплаты труда = /> (руб./год), (7.21)
гдеN — количество специальностей;
Ti-годовой фонд рабочего времени для одного рабочего i-йспециальности (ч);
Mi-количество рабочих i-йспециальности;
Pi-тарифная ставка рабочего i-йспециальности (руб./ч).
Установкуобслуживает один человек, он работает 5 дней в неделю по 8 часов. Егозаработную плату принимаем равной 20 000 руб./мес., тогда годовой фондоплаты труда (С3) составляет 240 000 руб.
Издержкина дополнительную заработную плату в год:
С4= 7,5% от С3;(7.22)
С4= 0,075∙240 000 = 18 000 руб./год. (7.23)
Отчисленияна социальные нужды (С5):
Отчисленияво внебюджетные фонды составляют 26% от фонда оплаты труда (ФОТ).
С5= 26% от (С3 + С4);(7.24)
С5= 0,26∙(240 000 + 18 000) = 67 080 руб./год. (7.25)
Отчисления на амортизацию:
С6= /> (руб.), (7.26)
гдеN — количество типов оборудования;
Iki-инвестиции в i-й тип оборудования(руб.);
Наi-норма амортизации i-го типаоборудования (%);
Наi=100% / Тi,
Тi-нормативный срок службы оборудования i-говида (лет).
Среднийсрок службы используемой аппаратуры составляет 10 лет, тогда
С6= (1/10)∙3 200 000 = 320 000 руб./год. (7.27)
Отчисленияв ремонтный фонд:
С7= 3% от инвестиций;
С7= 0,03∙3 200 000 = 96 000 руб./год.(7.28)
Такимобразом, суммарные расходы:
С= С1 + С2 + … + С7 = 320 000 + 0 +(7.29)
+240 000 + 18 000 + 67 080 + 320 000 + 96 000 =
=1 061 080 руб./год.
Сучетом прочих возможных расходов С8 принимаем общую сумму расходовравной 1 100 000 руб./год.
3)Определение стоимости товарной продукции
Отпускнаяцена
Ротп= Суд + Нпр (руб. за ед. товара), (7.30)
гдеРотп — отпускная цена;
Суд — удельная себестоимость;
Нпр — норма прибыли (% от Суд), задается исходя из анализа текущихрыночных цен на аналогичную продукцию.
Ценареализации:
Рреал= Ротп с учетом НДС;(7.31)
Рреал= (Ротп∙100%) / (100% — НДС) (руб. за ед. товара).
Анализируятекущие рыночные цены на молотую слюду, принимаем отпускную цену на продукциюравной 15 000 руб. за тонну. Тогда цена реализации равна:
Рреал= (15 000∙100%) / (100% — 18%) = 18 300 руб./т. (7.32)
4) Определение валовой выручки
ВВ= Рреал ∙V(руб./год),(7.33)
гдеV — объем товарной продукции, равный250 т молотой слюды в год.
ВВ= 18 300∙250 = 4 575 000 руб./год.(7.34)
5)Расчет налоговых отчислений
Налогна добавленную стоимость:
НДС= 18% от ВВ (руб.);(7.35)
НДС= 0,18∙ 4 575 000 = 823 500 руб.(7.36)
Налогна пользователей автомобильных дорог:

НПАД= 1% от (ВВ — НДС) (руб.);(7.37)
НПАД= 0,01∙(4 575 000 — 823 500) =(7.38)
=37 515 руб.
Налогна имущество:
НИ= 2% от Ik (руб.);(7.39)
НИ= 0,02∙3 200 000 = 64 000 руб.(7.40)
6)Расчет чистой прибыли
Расчетприбыли:
П= ВВ — С — НДС — НПАД — НИ (руб.), (7.41)
гдеС — полная себестоимость производства продукции.
П= 4 575 000 — 1 100 000 — 823 500 -(7.42)
— 37 515 — 64 000 = 2 549 985 руб./год.
Налогна прибыль:
НП= 24% от прибыли (руб.);(7.43)
НП= 0,24∙2 549 985 = 611 997 руб.(7.44)
Чистаяприбыль:
ЧП= П — НП (руб.);(7.45)
ЧП= 2 549 985 — 611 997 = 1 937 988 руб./год.(7.46)

7)Расчет срока окупаемости
Ток= Ikå/ ЧП (лет), (7.47)
гдеIkå — инвестиции в проект,
таккак проект представляет собой организацию нового производства «с нуля», то
Ikå= Ik + C= 3 200 000 + 1 100 000 = (7.48)
=4 300 000 руб.
Ток= 4 300 000 / 1 937 988 /> 2 года. (7.49)
Изпроизведенных расчетов видно, что проектируемая установка не только позволяетперерабатывать отходы с целью уменьшения отрицательного влияния на окружающуюсреду, но и дает прибыль равную 2 млн. рублей в год и окупается за 2 года, чтоговорит о несомненной целесообразности внедрения данного проекта.
 

 
8СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
 
1.        Сиденко,П.М. Измельчение в химической промышленности / П. М. Сиденко. — М.: Химия,1977. — 368 с.
2.        Крюков,Д.К. Футеровки шаровых мельниц / Д.К. Крюков. — М.: Машиностроение, 1965. — 184с.
3.        Борщев,В.Я. Оборудование для переработки сыпучих материалов/ В.Я. Борщев, Ю.И. Гусев,М.А. Промтов, А.С. Тимонин. — М.: Машиностроение — 1, 2006. — 208 с.
4.        Борщев,В. Я. Оборудование для измельчения материалов: дробилки и мельницы / В. Я.Борщев. — Тамбов: ТГТУ, 2004. — 75с.
5.        Лебедев,П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок / П. Д. Лебедев. — Л.:Государственное энергетическое издательство, 1963. — 320 с.
6.        Мухленов,П.И. Расчеты аппаратов кипящего слоя / П. И. Мухленов, Б. С. Сажин, В.Ф.Фролов. — Ленинград: Химия, 1986. — 352 с.
7.        Рашковская,Н.Б. Сушка в химической промышленности / Н. Б. Рашковская. — Л.: Химия, 1977. — 80 с.
8.        Романков,П.Г. Сушка во взвешенном слое: теория, конструкции, расчет / П. Г. Романков, Н.Б. Рашковская. — Л.: Химия, 1968. — 360 с.
9.        ЛукьяненкоВ. М. Промышленные центрифуги / В. М. Лукьяненко, А. В. Таранец. — М.: Химия,1974. — 378 с.
10.     СоколовВ. И. Современные промышленные центрифуги / В. И. Соколов. — М.: Машиностроение,1967. — 525 с.
11.     ВетошкинА. Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы / А. Г. Ветошкин. — Пенза: ИПГУ,2004. — 188 с.
12.     ЧернобыльскийИ. И. Машины и аппараты химических производств / И. И. Чернобыльский. — М.:Машиностроение, 1975. — 465 с.
13.     СоколовВ. Н. Машины и аппараты химических производств: примеры и задачи / В. Н.Соколов. — Л.: Машиностроение, 1982. — 384 с.
14.     СажинЮ. Г. Расчеты рудоподготовки обогатительных фабрик / Ю. Г. Сажин. — Алматы:КазНТУ, 2000. — 179 с.
15.     ТимонинА.С. Основы расчета и конструирования химико-технологического иприродоохранного оборудования: Справочник: В 3 т. Т.2. / А. С. Тимонин — Калуга:Изд-во Н.Бочкаревой, 2002. — 1025 с.
16.     ИоффеИ. Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии / И. Л. Иоффе.- Л.: Химия, 1991. — 352 с.
17.     Кольман- Иванов Э. Э. Расчет и конструирование машин химических производств / Э. Э.Кольман — Иванов, Ю. Н. Гусев, И. Н. Карасев, Ю. И. Макаров, М. П. Макевнин, Н.И. Рассказов. — М.: Машиностроение, 1985. — 408 с.
18.     ЛащинскийА. А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры / А. А. Лащинский,А. Р. Толчинский. — Л.: Машиностроение, 1970. — 752 с.
19.     МихалевМ. Ф. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств / М. Ф.Михалев. — Л.: Машиностроение, 1984. — 301 с.
20.Голубятников В. А. Автоматизация производственных процессов в химическойпромышленности / В.А. Голубятников, Шувалов В. В. — М. Химия, 1985. — 352 с.