В настоящее время листовое стекло и изделия на его основе применяются во всех областях народного хозяйства

Таблица 2.10 − Пооперационный расчёт количества и потерь перерабатываемого материала

Наименование операции	Sj, т	Rj, т	Vj, т	Hj, т
Упаковка и хранение	0	1136,4	1022,7	113636,4
Транспортировка	0	1147,8	1033,1	114784,2
Раскрой на участках	0	7326,7	6960,3	122110,9
Резка бортов	0	13567,8	12889,5	135678,7
Программная резка	0	5653,3	5370,6	141332
Отжиг	0	7438,5	6694,7	148770,5
Формование	0	1502,7	1427,6	150273,2
Хальмование	0	452,2	−	150725,4

Рассчитываем количество возвращаемого на варку стеклобоя S₆, т по формуле:

S₉=V₁+V₂+V₃+V₄ + V₅+V₆+V₇ (2.5)

S₉= 1022,7+1033,1+6960,3+12889,5+5370,6+6694,7+1427,6 = 35398,5т

Рассчитываем количество стекломассы, навариваемой из шихты по формуле:

M=H₈-S (2.6)

M=150725,4-35398,5 = 115326,9 т

Рассчитываем потери массы от угара шихты R₉, т по формуле 2.2:
R₉=115326,9. 17 /(100−17)=23621,2 т.
Необходимое количество шихты С, т рассчитываем по формуле:

С=M+R₉ (2.7)

С= 115326,9+23621,2= 138948,1 т.

Количество технологических потерь массы материала Т, т рассчитываем по формуле:

Т=R_j (2.8)

Т=38225,4 т.

Проверка материального баланса приведена в таблице 2.11.

Таблица 2.11 − Проверка материального баланса

Масса материалов, поступающих в печь, т

Масса готовой продукции и отходов, т

Шихта - 138948,1 Возвратный бой - 35398,5Готовая продукция - 112500
Потери технические - 38225,4

Угар - 23621,2
Всего - 174346,6	Всего - 174346,6

Произведём корректировку содержания боя в стекломассе в соответствии с заданием. Соотношение бой: шихта в настоящем производстве составляет:

У=35398,5/174346,6=20 %
Аналогично проводим расчёт пооперационных потерь на хранение и подготовку сырьевых материалов, и потребность в материалах на год.
Исходные данные для расчёта, включающие потери материалов приведены в таблице 2.12.

Таблица 2.12 − Исходные данные

Наименование операций	Пооперационные потери Pj, %	Возвратные потери Вj, %
Подготовка шихты и загрузка в печь	0,5	−
Смешивание и увлажнение шихты	0,2	−
Хранение и обработка песка кварцевого	1	−
Хранение и обработка доломитовой муки	1	−
Хранение и обработка мела	2	−
Хранение и обработка полевого шпата	1	−
Хранение и обработка соды кальцинированной	2	−
Хранение и обработка сульфата натрия	2	−

. Подготовка шихты и загрузка в печь.

S₁=0
R₁= 138948,1^.0,5/ (100-0,5) = 698,2 т
H₁ = 138948,1- 0 +698,2 = 139646,3 т.
. Смешивание и увлажнение.
S₂=0
R₂= 139646,3^.0,2/(100-0,2) = 279,8 т
H₂ = 139646,3 - 0 +279,8 =139926,1 т.
Обработка и хранение песка
,1 - 120,64 т
х - 70,71 т
х = 82014 т.₃=82014·1/(100-1)=828,4 т;
Н₃=82014 + 828,4= 82842,4 т.
Обработка и хранение мела
,1 - 120,64
х -6,37 т
х= 7771 т₄= 7771∙2/(100-2) = 158,6 т;
Н₄= 7771+158,6 = 7929,6 т.
Обработка и хранение соды кальцинированной
,1 - 120,64
х - 21,41 т
х = 24832,7 т.₅=24832,7·2/(100-2)=506,8 т;
Н₅= 24832,7+506,8 = 25339,5 т.
Обработка и хранение полевого шпата
,1 - 120,64
х - 3,69 т
х= 4280 т.₆=4280∙1/(100-1) = 43,2 т;
Н₆= 4280+43,2 = 4323,2 т.
Обработка и хранение Na₂SO₄
,1 - 120,64
х - 1,24 т
х=1438,2 т.₇=1438,2·2/(100-2)= 29,3 т;
Н₇= 1438,2+29,3= 1467,5 т.
Обработка и хранение мела
,1 - 120,64
х -17,22 т
х= 19972,9 т₈= 19972,9∙1/(100-1) = 201,7 т;
Н₈= 19972,9+201,7= 20174,6 т.
Фонд рабочего времени составного цеха составляет 256 дней, режим работы в 2 смены. Суточный расход сырьевых материалов приведен в таблице 2.13.

Таблица 2.13− Суточный расход сырьевых материалов

Наименование материала	Годовая производительность, т	Суточная производительность, т	Часовая производительность, т
Песок кварцевый	82014	320,4	13,3
Мел	7771	30,4	1,3
Доломит	20174,6	78,8	3,3
Полевой шпат	4280	16,7	0,7
Сода кальцинированная	24832,7	97,0	4,0
Сульфат натрия	1467,5	5,7	0,24

.7 Подбор технологического и теплотехнического оборудования

Бункерное хозяйство. Расчет бункера сводится к определению его объема и высоты при заданном расходе материала.

Принимаем расходные бункера для сырьевых материалов цилиндрической формы. Для песка кварцевого, соды кальцинированной, доломита и мела диаметр расходного бункера равен 6 м. Для полевого шпата, сульфата натрия диаметр равен 3 м. Для угля - 1,5 м.
Суточный расход песка 320,4 т/сут., часовой расход песка 13,3 т/час.
Определяем объем бункера:
, (2.9)

где G - расход материала, т/час; γ_м - объемный вес материала = 1,4 т/м³; τ - срок хранения, сут; ψ - коэффициент заполнения

Определяем высоту конусной части бункера (h):/l=tgα;
l =(D - d)/2
Принимаем d =0,4 м, D =6 м.
l =(6−0,4)/2=2,8 м=l ·tgα
h=2,8·tg55=4 м.
Определяем объем бункера V_общ:
_конус = 1/12π·h( D²+D·d+d ²) (2.10)
_конус = 1/12·3,14·4(6²+ 6·0,4+0,4²) = 40,1 м
_цл = (πD²H)/4
_цл = (3,14·6²·12)/4 = 339,12 м
_общ= V_цл+ V_{конус
общ}= 339,12+40,1 = 379,22 м
_общ=Н+h
_общ=12+4=16 м³
Объем бункера для хранения песка на 1 сутки составит:
= 84 м.
Рассчитанного бункера хватит для хранения песка на 379,22/84 = 4,5 суток.
Аналогично производится расчет остальных бункеров.
Ковшовый элеватор для транспортировки мела в расходные бункера
Производительность 30,4 т/сут, высота подъема 12 м. Работа трехсменная.
Выбираем быстроходный элеватор типа М с центробежной разгрузкой, тип ковша - мелкий, φ=0,6; скорость ленты - 1,5 м/с.
Определяем погонную вместимость ковшей:

i_n=Q/3,6·φ·ρ·v (2.11)

i_n=30,4/24·3,6·0,6·1,5·1=0,39 л/м

Выбираем ковш вместимостью 0,1 л; шаг ковшей 200 мм, ширина ковша В_К=100 мм, ширина ленты В_Л=125 мм. Обозначение ЛМ - 100. Выбираем ленту общего назначения типа 3, класс прочности В с тремя тяговыми прокладками ВКНЛ - 65. Максимально допустимая нагрузка К_Р=6 Н/мм.
Определяем погонную массу груза:
=Q/3,6·v (2.12)
=1,3/3,6·1,75=0,22 кг/м³
Определим толщину конвейерной ленты:
δ=3·1,15+3=6,45 мм, при
δ_п.m=1,15; δ_п.з=0; δ_р=3 мм; δ_н=0
Определяем погонную массу ленты:

q_л= ρ·В·δ (2.13)

_л=1000·0,125·0,00645=0,81 кг/м³
Погонная масса ковшей определяется:
_ков=m_ков·1,14/t_k (2.14)
_ков=0,7·1,14/0,4=1,995 кг
Определяем погонную массу ходовой части конвейера
_х.ков= q_ков+ q_л (2.15)
_к=1,995+0,81=2,8 кг/м
Сопротивление зачерпываемого груза равно:
_зач=q·g·K_зач (2.16)

Применяем K_зач=3_зач=0,22·9,8·3=6,47 Н

Определяем мощность на приводном валу:

Р=0,0027·Q_p·H·(1+F_з/H) (2.17)

=0,0027·1,3·7(1+3/7)=0,04 кВт
Окружное усилие на приводном барабане:
₀=1000·P/ v (2.18)
₀=1000·0,04/1,5=25 H
Максимальное усилие в ленте равно:_max= F₀·e^fα/ e -1 (2.19)

Принимаем f=0,1; α=180˚; e^fα=1,37_max=25·1,37/1,37-1=49,3 H

Подбор смесителя.
Для смешивания сырьевых материалов подбираем роторный смеситель шихты со следующими характеристиками:
− объем смесителя 1,5м³
− объем смешиваемой шихты 0,7м³
− число оборотов вала с лопастями 15 об/мин
− время смешивания 6 мин;
Подбор загрузчика.
В печь необходимо подать 16,7 т/ч шихты. Для загрузки шихты принимаем стольный загрузчик ЗШ-2. Данный загрузчик может обеспечить тонкослойную загрузку. Максимальная производительность такого загрузчика составляет 7,5 т/ч, при ширине стола 60 см. Один загрузчик не обеспечивает подачу данного количества шихты в печь. Поэтому принимаем 2 загрузчика типа ЗШ-2 производительностью 7,5 т/ч.
Подбор стекловаренной печи
В соответствии с материальным балансом (таблица 2.10) на формование поступает 150273,2 т/год стекломассы. Рассчитаем суточный выпуск продукции по формуле:

Q_год= Q_сут∙К∙КИС

где, Q_сут-суточный выпуск изделий натуральном выражении, т; К-годовой фонд времени, 346 дней; КИС- коэффициент использования стекломассы, принимаем 0,8.

Тогда Q_сут = 150273,2/346∙0,8 = 543 т/ сутки
Для стекловарения листового стекла принимаем стекловаренную регенеративную печь непрерывного действия производительностью 550 тонн в сутки.

F=P/P_F,

где Р - суточная производительность, кг/сут; P_F - удельный съем стекломассы с 1 м² варочной части печи.

F=550000/6000=91,7 м²
Принимаем площадь зеркала в зоне осветления равной

F_осв.=1,2^.F_В

F_B+F_осв.=F
F=F_B+1,2F_B

F=2,2^.F_B

F_B=F/2,2=91,7/2,2=42 м²
F_осв=1,2^.42=50 м²
Ширина варочной части печи с учетом расплавки 24 донных брусьев составит

b=b_д^.n_Д − 2 ,

где b_д - ширина донных брусьев, м;.n_Д - количество донных брусьев; − толщина стен бассейна печи, м.

b = 0,4^.24−2^.0,25=9,1 м
Определяем длину зону варки и зону осветления

l_B= F_B/ b=42/9,1=4,6 м.

l_осв= F_осв/ b=50/9,15,9=5,5 м.
Длина варочной части печи

l= l_B+ l_осв

l=4,6+5,5=10,1 м.

Подбор ванны расплава.
Ванна расплава входит в состав линии, предназначенной для производства листового стекла высокого качества методом термического формования. Ванна расплава характеризуется следующими техническими данными:
толщина стекла, мм 2, 3;
ширина ленты стекла с бортами, мм 2400;
скорость выработки ленты стекла толщиной 2 и 3 мм, т/ч 5,5 и 8,2;
максимальная производительность по стекломассе т/сутки 540;
температура ленты на выходе из ванны, °С 590−620;
По длине ванна разделена на 14 секций длиной по 3 метра каждая, из них: 9 широких (с шириной бассейна 4,79 м), 5 узких (с шириной бассейна 3,35 м).
Флоат-стекло с модифицированной поверхностью получают путем электрохимической обработки поверхности ленты стекла во флоат-ванне. В результате этой обработки изменяются химический состав и свойства поверхностного слоя стекла. Ленту размягченного стекла используют в качестве электролита, в котором под действием электрического тока происходит диффузия ионов из внешней среды.
Устройство для электрохимической обработки поверхности стекла расплавами металлов, устанавливаемое во флоат-ванне в зоне температур 750 − 780°С, описано в разделе 2.4.

2.8 Виды брака и контроль производства

Во флоат-стекле отсутствует часть дефектов, присущих полированному стеклу, подвергавшемуся механическому шлифованию и полированию, и имеются специфические дефекты, не свойственные старому способу производства полированного стекла. Перечислим существующие пороки и методы борьбы с ними.

. Пороки, вызывающие оптические искажения.

1. 
   Прерывистые линии. Необходимо уменьшить скорость движения ленты, уменьшить градиент температур олова по ширине изменением мощности сводового нагрева, уменьшить уровень олова. Принять меры к повышению однородности стекломассы, поступающей из печи. Стабилизировать режим ванны, холодильники установить ближе к выходному концу ванны. Повысить температуру стекломассы в выработочном канале.
   
2. 
   «Рыбий скелет». Необходимо увеличить угол между рестрикторами, если он меньше заданного. Улучшить теплоизоляцию в области смачиваемого бруса. Уменьшить поперечный перепад температур в головной части ванны путем соответственного включения нагревателей свода.
   

3. 
   Полосы или зубцы. Необходимо принять меры к повышению однородности стекломассы, поступающей из стекловаренной печи. Следить за симметричным расположением ленты относительно оси ванны. Уменьшить градиент температур по ширине ванны, увеличить обогрев бортов ленты в секциях повторного нагрева.
   
4. 
   Параболические полосы. Необходимо снизить температуру стекломассы в канале, заменить узел слива. Произвести «промывку шиберами».
   
5. 
   Полосы от шибера. Необходима очистка шибера путем «промывки шиберами» или другими инструментами, замена поврежденного шибера на новый.
   
6. 
   Свильность. Необходимо не допускать брака в шихте, стабилизировать режимы стекловарения.
   
7. 
   Неплоскостность − отклонение поверхности стекла от плоскости. Необходимо принять меры к повышению однородности стекломассы, поступающей из стекловаренной печи. Утеплить боковые стенки канала и ванны расплава для уменьшения перепада температур центр - борта. Отрегулировать равномерное распределение температур по ширине и толщине ленты стекла. Стабилизировать потоки олова: установить мешалки по олову; установить рассекатели. Установить утоняющие машины, отрегулировать скорость валов печи отжига. Установить преграды по олову.
   

2.Пороки в толще стекла.
2.1.Кристаллические включения. Необходима стабилизация режимов стекловарения. Повысить температуру стекломассы в выработочном канале.
2.2.Касситерит - кристаллы двуокиси олова. Необходимо не допускать в стекловаренную печь стеклобоя, загрязненного оловом.
2.3. Захлестные пузыри. Необходимо понизить температуру стекломассы в выработочном канале. Опустить носик лотка. Добавить олово в ванну расплава.
3.Пороки верхней поверхности ленты стекла.

1. 
   Мошка. Необходимо уплотнить зону шиберов. Следить за чистотой стекломассы в зоне шиберов.
   
2. 
   Открытые и закрытые пузыри. Необходимо определить причину, вызвавшую образование пузырей и принять соответствующие меры.
   
3. 
   Капли и пятна олова и его соединений.
   

а) мелкие пятна или крапинки. Необходимо увеличить герметизацию ванны расплава. Следить за постоянством расхода газа и его химическим составом. Следует обдувать внутренние, охлаждаемые водой поверхности ванны расплава сжатым азотом или сухим сжатым воздухом.
б) капли кратерного типа. Необходимо встряхнуть верхние холодильники или заменить их новыми. Сдуть струей азота осадки с поверхности свода над холодильниками и с других подозрительных участков.

4. 
   Царапины выходного занавеса. Необходимо отрезать или заменить занавес. Встряхнуть выходной занавес или продуть его струей азота.
   
5. 
   Стекловидные нити. Необходимо проверить все возможные причины и принять меры в соответствии с этим.
   
6. 
   Растекловывание верхней поверхности. Необходимо заменить шибера.
   

4. Пороки нижней поверхности стекла.

1. 
   Водородные пузыри. Необходимо отвести холодильники дальше от головного конца ванны. Использовать минимальное количество холодильников, особенно в месте расположения устройств. Уменьшить концентрацию водорода в атмосфере первых секций ванны. Улучшить герметизацию ванны расплава.
   
2. 
   Матовость − пыль горячего конца. Необходимо проверить эффективность очистки олова от окислов. Поддерживать заданные параметры защитной атмосферы, подаваемой в ванну.
   
3. 
   Наличие оксидов олова: в слабом проявлении, дросс; в грубом - потертости, отпечатки валов. Необходимо произвести герметизацию, следить за чистотой ванны. Проверить температурный и газовый режим ванны. Понизить температуру ленты стекла на выходе. Замена дефектных валов. Увеличение подачи сернистого газа в шлаковую камеру.
   

4.4. Адгезия олова. Необходимо улучшить герметизацию ванны. Улучшить очистку подаваемой защитной атмосферы от влаги и кислорода. Увеличить содержание водорода в подаваемой защитной атмосфере, если это не приведет к образованию открытых пузырей и капель олова. Понизить температуру в последних секциях ванны, если это не угрожает целостности ленты.
4.5. Царапины. Необходимо почистить порог и расплав, примыкающий к порогу. Понизить до допустимого предела температуру ленты на выходе из ванны.

.9 Вредные выбросы при производстве, мероприятия по их устранению

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха на заводе является стекловаренная печь цеха полированного стекла.

В связи со сложной технологической конструкцией стекловаренной печи, а также необходимостью обеспечения ее бесперебойной работы в аварийных условиях, в технико-экономическом обосновании инвестиций предлагается очистка 50 % общего объема отходящих газов стекловаренной печи от вредных веществ в три ступени:

1. 
   первая ступень − очистка газов от оксидов азота методом селективного каталитического восстановления в присутствии газа-восстановителя (аммиака) на палладиевом катализаторе, нанесенном на циркониевую керамику. Степень чистки − 80%;
   
2. 
   вторая ступень − очистка газов от оксидов серы «полусухим» методом распылительной абсорбции щелочным поглотителем (раствором кальцинированной соды) с последующим улавливанием продуктов реакции в электрофильтре. Степень очистки − 98%;
   
3. 
   третья ступень − очистка газов от твердых частиц электростатическим методом в электрофильтре. Степень очистки − 99,8%.
   

Очистка газов от оксида углерода в ТЭО инвестиций не предусматривается, так как выброс не превышает установленную норму ПДВ.
Контроль за загрязнением атмосферного воздуха санитарно-промышленной зоны осуществляется ежемесячно группой производственной лаборатории цеха производства листового стекла. Контроль за выбросами вредных веществ в атмосферу от передвижных источников осуществляется работниками цеха автомобильного транспорта.
Источником водоснабжения производства листового стекла на хозяйственные нужды являются собственные артезианские скважины в количестве 2 шт. Контроль за качеством питьевой воды осуществляет центр гигиены и эпидемиологии.
Использование питьевой воды на технические нужды производства листового стекла предусмотрено только в аварийных ситуациях.
Технологическая эффективность работы очистных сооружений находится на нижнем пределе для очистных сооружений данного типа. Некоторое снижение эффективности работы биофильтров обусловлено как длительной работой, так и увеличением объемов хозфекальных стоков, подаваемых на очистку.
Качество поступающих сточных вод на очистку и сбрасываемых в реку контролируется производственной лабораторией, которая укомплектована согласно штатному расписанию.
Контроль за качеством сбрасываемых ливневых и производственных стоков, осуществляется ежемесячно санитарно-экологическои группой производственной лаборатории цеха производства листового стекла.
Ежегодно разрабатываются мероприятия по рациональному использованию водных ресурсов и согласовываются с контролирующими органами, а также ведется контроль и организационные работы по их выполнению.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы была разработана производственная программа, определено количество готовой продукции в год. Было приведено обоснование состава шихты и ее расчет. Для варки листового стекла выбран следующий состав, мас.%: SiO₂ 72,8; А1₂О₃ 1,2; Na₂O 13,5; CaO 8,73; MgO 3,7; Fe₂O₃ 0,07. проанализированы сырьевые материалы и описаны требования к ним. Приведено обоснование технологической схемы производства на флоат-линиях и ее описание.

Также в курсовой работе приведен расчет материального баланса и таблица движения материалов, по результатам которых проводится расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования. Приведен общий расчет стекловаренной печи производительностью 550 т/сутки, исходя из которого длина варочной части составляет 14,5 м, ширина варочной части печи − 5,9 м. Принята ванна расплава длиной 45575 м, шириной 5320 м и высотой 5018 м. Предусмотрено устройство для электрохимической обработки поверхности стекла расплавами металлов, устанавливаемое во флоат-ванне в зоне температур 750 − 780°С с целью получения стекла с термосберегающим покрытием.
Приведены основные пороки стекла и методы борьбы с ними, мероприятия по охране окружающей среды

Список использованной литературы

1 Химическая технология стекла и ситаллов / под ред. Н.М. Павлушкина. - М.: Стройиздат, 1983.- 432 с.

2 Фабрикант, С.А. Производство и применение термически полированного стекла / С.А. Фабрикант // Стекло и керамика. − 1993.−№6.− С. 17.
3 Кондратов, В.В. Технологические процессы производства листового стекла на линии многофункционального назначения / В.В. Кондратов // Стекло мира. − 2002. −№3.− С. 5−10.
4 Бартенев, Г.М. Механические свойства и тепловая обработка стекла / Г.М. Бартенев.− М.: Госстройиздат, 1960.−30 с.
Солинов, Ф.Г. Производство листового стекла / Ф.Г. Солинов. − М.: Стройиздат, 1976.− 288с.
Храмков, В.П. Материалы для производства и обработки стекла и стеклоизделий / В.П. Храмков, Е.А. Чугунов. − М.: Высшая школа, 1987. − 104 с.
7 Бондарев, К.Т. Листовое полированное стекло / К.Т. Бондарев. − М.:Стройиздат, 1978. − 167с.
8 Терещенко, И.М. Оборудование для хранения и транспортирования сырьевых материалов и стекольных шихт / И.М. Терещенко, Ю.Г Павлюкевич. Мн.: БГТУ, 2004.- 70 с.
Марцуль, В.Н. Охрана окружающей среды в керамической и стекольной промышленности / В.Н. Марцуль, И.А. Левицкий, Е.М. Дятлова - Мн.: БГТУ, 1999. - 63 с.