Дослідження процесу виробництва паливних гранул з біомаси з визначенням конструкційнотехнологічних параметрів вузла гранулювання

1.

Бакалаврська робота на тему:
Дослідження процесу виробництва паливних
гранул з біомаси з визначенням конструкційнотехнологічних параметрів вузла гранулювання
Виконав: студент механіко-технологічного факультету,
спеціальність – 208 “Агроінженерія”
Миколаєнко Станіслав Анатолійович
Науковий керівник: к.т.н., доц. кафедри охорони праці та
інженерії середовища
Поліщук Віктор Миколайович

2.

Мета
роботи
підвищення
ефективності
господарювання в ТОВ "Украгроенерго" шляхом
обґрунтування параметрів робочих органів для
екструзії деревних матеріалів при виробництві
твердого біопалива
Об'єкт дослідження - параметри робочих органів для
екструзії деревних матеріалів при виробництві
твердого біопалива.
Прeдмeт дoсліджeння – залежність конструкційнотехнологічних параметрів вузла гранулювання
гранулятора від технологічних параметрів процесу
виробництва паливних гранул з біомаси.
2

3.

Для досягнення мети поставлені наступні
завдання до бакалаврської роботи :
провести оцінку твердого біопалива як
альтернативного джерела енергії;
проаналізувати технології та технічні засоби
виробництва біопаливних гранул;
визначити конструкційно-технологічні параметри
гранулятора із плоскою матрицею;
охарактеризувати організацію і управління
охороною праці на підприємстві, здійснити аналіз
стану охорони праці та виробничого травматизму в
ТОВ "Украгроенерго" і висунути пропозиції щодо
покращення умов праці в ТОВ "Украгроенерго";
здійснити техніко-економічне обґрунтування
проекту.
3

4.

Класифікація твердого біопалива Структура потенціалу
біомаси України
Структура експорту
деревного біопалива
Обсяги виробництва пеллет в Україні
Об'єми енергетичної сировини (в м3)
4

5.

01.03 - БР. 304 "С" 2020.02.11.04.ТС
Технологічна схема виробництва паливних гранул
Сепаратор
Подрібнювач
Транспортер
Транспортер
Теплогенератор
Сушарка
Циклон
Перв. примен.
Система
пилевловлювання
Гранули
Охолоджувач
Транспортер
Пакувальна
машина
Взам. инв. № Инв. № дубл.
Подп. и дата
Справ. №
Пил
Бункер готової
продукції
Инв. № подл.
Подп. и дата
Елеватор
Гранулятор
Елеватор
Зважування,
упаковка
01.03 - БР. 304 "С" 2020.02.11.04.ТС
Изм. Лист № докум.
Разраб. Миколаєнко
Пров.
Поліщук
Т.контр.
Н.контр. Єременко
Утв.
Подп. Дата
Технологічна схема
виробництва паливних
гранул
Лит.
Масса Масштаб
Лист
-
Листов
1
НУБіП Украї ни
Копировал
Формат
A1
5

6.

Принцип виробництва
паливних гранул на
грануляторі з круглою
матрицею
Принцип виробництва
паливних гранул на
грануляторі з плоскою
матрицею
6

7.

01.03 - БР. 304 "С" 01.000.04.ЗВ
1346,44
6
570
7
39
А
5
МЕРЕЖА
11
59
15
37
42
46
49
4
10
ПУСК
СТОП
40
27
230
Гранулятор Загальний вигляд
400
33
41
45
48
38
43
47
50
Справ. №
140
1142
62
338
28
13
455
9
14
57
36
42
46
49
26
16
54
53
Перв. примен.
ГРАНУЛЯТОР
12
2 29
34
19
58
1
22 23
17
20
24
8
763
Инв. № подл.
Подп. и дата
Взам. инв. № Инв. № дубл.
Подп. и дата
1440
1. Розміри для довідок.
2. Перед складанням поржнини підшипників заповнити солідолом Ж
ГОСТ 1033- 79 .
3. Перед встановленням кільця поз. 56 просочити розіргітою
сумішшю із масла индустриального И12А ГОСТ 20799- 75 (85) і
графита смазочного ГС- 4 ГОСТ 17022- 81 (15 ).
4. Вологість вихідного продукту (пелет) повинна бути в межах
10- 18.
01.03 - БР. 304 "С" 01.000.04.ЗВ
Изм. Лист № докум.
Разраб. Миколаєнко
Пров.
Поліщук
Т.контр.
Н.контр. Єременко
Утв.
Подп. Дата
Прес- гранулятор для
виробництва паливних гранул
Загальний вигляд
Лит.
Масса Масштаб
440
Лист
1:4
Листов
1
НУБіП Украї ни
Копировал
Формат
A1
Продуктивність при виробництві гранул із деревних відходів 200 кг/год. Привід спроектованого
гранулятора здійснюється від електродвигуна марки 4А160S8У3 потужністю 7,5 кВт з частотою
обертання 750 об/хв. через клинопасову передачу.
7

8.

01.03 - БР. 304 "С" 01.000.04 СК
7
10
215
15
діаметр паливних гранул 6
мм;
довжина фільєри (товщина
матриці) 20 мм;
діаметр матриці – 158 мм;
зовнішній діаметр ролика –
78,6 мм;
довжина ролика – 41,1 мм;
кут формування ролику 3 ;
кількість роликів – 2;
частота обертання матриці –
184 об/хв.;
кількість філь'єр в матриці –
211;
живий переріз матриці 23%.
54
170
57
H7
70
k6
468
53
28
22
1
H7
70
k6
Перв. примен.
24
Инв. № подл.
Подп. и дата
Взам. инв. № Инв. № дубл.
Подп. и дата
Справ. №
23
20
17
400
Розміри для довідок.
01.03 - БР. 304 "С" 01.000.04 СК
Изм. Лист № докум.
Разраб. Миколаєнко
Пров.
Поліщук
Т.контр.
Н.контр. Єременко
Утв.
Подп. Дата
Вузел гранулюючий
Складальне креслення
Лит.
Масса Масштаб
91
Лист
1:1
Листов
1
НУБіП Украї ни
Копировал
Формат
A1
8

9.

01.03 - БР. 304 "С" 01.002.04
12,5
1 ряд 10 отв.
2 ряд 10 отв.
3 ряд 12 отв.
20- 0,21
Б
4 ряд 12 отв.
4,04
5 ряд 11 отв.
6 ряд 9 отв.
Г
6,3
1,03•45
2 фаски
30H9
(+0,052)
10,7х6=60,42
10,07
4,04
7 ряд 6 отв.
В
150
6,3
А
Г
- 0,145
170d11(- 0,395 )
0,1 В
9,26
10JS9(±0,018)
9,26х7=64,82
0,1 В
33,3
+0,2
А(2:1)
10
Б(2:1)
0,5•45
1. 56...60 НRCэ.
IT14
.
2
3. Невказані допуски соосності і симетричності за ГОСТ 25069- 81.
140 отв.
6
0,1 В
7
2. H14, h14, ±
2
10
01.03 - БР. 304 "С" 01.002.04
7,5
Зм. Арк. № докум.
Розробив Миколаєнко
Перевірив Поліщук
Т.контр.
Літ.
Підп. Дата
Матриця
Аркуш
Сталь 40Х13 ГОСТ 5632- 72
Н. контр. Єременко
Затв.
Маса
Масштаб
3,27
1:1
Аркушів 1
НУБіП Украї ни
01.03 - БР. 304 "С" 01.700.04.СК
01.03 - БР. 304 "С" 01.701.04
7
12,5
8
1
4
3 5
6
2
1•45
25
Д
62
M6- 6Н
4 отв.
52H8
46
1,6
(+0,046)
0,5•45
78
10
78
30
13
14
24'
9
45
130
,5
R0
70
215
Позначення
2•45
Форм Зона Поз.
01.03 - БР. 304 "С" 01.700.04.СК
А3
41
А4
1
2
3
4
01.03 01.03 01.03 01.03 -
БР. 304 "С" 01.701.04
БР. 304 "С" 01.702.04
БР. 304 "С" 01.703.04
БР. 304 "С" 01.704.04
IT14
.
2
Н. контр. Єременко
Затв.
Літ.
Корпус ролика
Аркуш
Сталь 40Х13 ГОСТ 5632- 72
2
1
2
2
5
Болт М6х12.58.016 ГОСТ 7798-70 8
6
Шайба 6 65Г.019 ГОСТ6402-80
8
7
Кільце 25 ГОСТ 9833-73
2
8
Підшипник 1802095 ГОСТ 8882-75 4
01.03 - БР. 304 "С" 01.701.04
Підп. Дата
Корпус ролика
Вісь
Кришка
Втулка
Стандартны вироби
16
1. 56...60 НRCэ.
Складальне креслення
Деталі
А3
А4
А4
Зм. Арк. № докум.
Розробив Миколаєнко
Перевірив Поліщук
Т.контр.
Кіл. Прим.
Документація
Д
2. H14, h14, ±
Найменування
01.03 - БР. 304 "С" 01.700.04.СК
Маса
Масштаб
0,21
1:1
Аркушів 1
НУБіП Украї ни
1. Розміори для довідок.
Зм. Арк. № докум.
Розробив Миколаєнко
Перевірив Поліщук
Т.контр.
Н. контр. Єременко
Затв.
Підп. Дата
Блок роликів
Складальне креслення
Літ.
Аркуш
Маса
Масштаб
2,9
1:1
Аркушів 1
НУБіП Украї ни
9

10.

206
6
2
Аркуш
Н. контр. Єременко
Затв.
24
Сталь 45 ГОСТ 1050- 88
1:2
Аркушів 1
3,2
НУБіП Украї ни
48H9
(+0,062)
10
3,2
01.03 - БР. 304 "С" 01.200.04.СК
16JS9(±0,021)
1,6
Деталі клинопасової передачі
6,3
6,3
R0,4
+0,2
51,8
6,3
15*
R1
4,2
1,6
3,2
36
17,2*
14
R1
+0,2
12,2
6,3
R0,4
51,8
Вал
Масштаб
78
Підп. Дата
Маса
70
Зм. Арк. № докум.
Розробив Миколаєнко
Перевірив Поліщук
Т.контр.
Літ.
206
3,2
+0,2
3,2
R0,2
1,6•45
2 фаски
01.03 - БР. 304 "С" 01.001.04
400
+0,2
42
R0,4
16N9(- 0,043)
16JS9(±0,021)
1. 56...60 НRCэ.
2. Н 14; h 14;
t2/ 2.
391,6*
3,2
6,3
3,2
А
Б- Б 48h9
(- 0,062)
1
3,2
468
8N9(- 0,036)
2
1
1,6
3
80
4 отв.
95*
48h9(- 0,062)
138
ГОСТ 5264- 80 Т1
M56- 6g
+0,021
30
37
А- А
3
72
10
Б
3,2
70k6(+0,002 )
86
+0,021
70k6(+0,002 )
M8- 6Н
30h9(- 0,052)
20
25
M16- 6Н
6,3
0,8
0,8
2•45
5 фасок
1,6
R1
15*
Б
17,2*
14
R1
4,2
6,3
1,6
01.03 - БР. 304 "С" 01.001.04
1,6
А
01.03 - БР. 304 "С" 01.100.04.СК
36
6,3
1,6•45
2 фаски
148,4
140*
ГОСТ 5264- 80 Т1
78
6
48H9
Форм Зона Поз.
Позначення
(+0,062)
Найменування
3,2
Кіл. Прим.
Форм Зона Поз.
Позначення
Найменування
Документація
01.03 - БР. 304 "С" 01.200.04. СК
А3
19
Складальне креслення
0,2
Деталі
А3
А4
А3
1
2
3
Кіл. Прим.
Документація
12,5
01.03 - БР. 304 "С" 01.100.04. СК
А2
19х3=57
Складальне креслення
Деталі
82
01.03 - БР. 304 "С" 01.201.04 Ступиця
01.03 - БР. 304 "С" 01.202.04 Диск
01.03 - БР. 304 "С" 01.203.04 Кільце
1
1
1
85
А3
А4
А3
1
2
3
01.03 - БР. 304 "С" 01.101.04 Ступиця
01.03 - БР. 304 "С" 01.102.04 Диск
01.03 - БР. 304 "С" 01.103.04 Кільце
1
1
1
19
12,5
0,2
01.03 - БР. 304 "С" 01.200.04.СК
19х3=57
82
85
1. Н 14; h 14;
t2/ 2.
2. * Розміри для довідок.
Зм. Арк. № докум.
Розробив Миколаєнко
Перевірив Поліщук
Т.контр.
Н. контр. Єременко
Затв.
Підп. Дата
Шків ведучий
Складальне креслення
Літ.
Аркуш
Маса
Масштаб
7,6
1:1
Аркушів 1
НУБіП Украї ни
01.03 - БР. 304 "С" 01.100.04.СК
1. Н 14; h 14;
t2/ 2.
2. * Розміри для довідок.
Зм. Арк. № докум.
Розробив Миколаєнко
Перевірив Поліщук
Т.контр.
Н. контр. Єременко
Затв.
Підп. Дата
Шків ведений
Складальне креслення
Літ.
Аркуш
Маса
Масштаб
33,7
1:1
Аркушів 1
НУБіП Украї ни
10

11.

Структура охорони праці в ТОВ “Украгроенерго"
11
01.03- БР 304"С"2020.02.11.04 СС
Структурна схема охорони праці на виробництві
Спеціаліст з ОП
Роботодавець
Громадська
організація
Головний інженер
Керівник виробничої
дільниці
Справ. №
Перв. примен.
Керівник виробничих
підрозділів
Инв. № подл.
Подп. и дата
Взам. инв. № Инв. № дубл.
Подп. и дата
Робочі місця
01.03- БР 304"С"2020.02.11.04 СС
Изм. Лист № докум.
Разраб. Миколаєнко
Пров.
Поліщук
Т.контр.
Н.контр. Єременко
Утв.
Подп. Дата
Охорона праці
на виробництві
Структурна схема
Лит.
Масса Масштаб
Лист
-
Листов
1
НУБіП Украї ни
Копировал
Формат
A1

12.

01.03 - БР. 304 "С" 2020.02.11.04.ТЕО
Економічна ефективність впровадження лінії гранулювання
в ТОВ "Украгроенерго"
№
1
2
3
4
5
Показник
Значення
Капіталовкладення, грн.
Відрахування на амортизацію, грн.
Відрахування на ремонт, грн.
Відрахування на електроенергію, грн.
Відрахування на оплату праці, грн.
219616
43923
10981
27316
160393
Техніко-економічна оцінка
Перв. примен.
6 Відрахування на сировину грн.
671840
7
Собівартість виробництва паливних гранул, грн.
грн./ т
8
Приведені затрати виробництва паливних гранул, грн. 947396
грн./ т
2397
9 Ціна паливних гранул, грн./ т
10 Прибуток, грн
914454
2314
3050
147220
11 Термін окупності інвестицій, років
Инв. № подл.
Подп. и дата
Взам. инв. № Инв. № дубл.
Подп. и дата
Справ. №
1,49
01.03 - БР. 304 "С" 2020.02.11.04.ТЕО
Изм. Лист № докум.
Разраб. Миколаєнко
Пров.
Поліщук
Т.контр.
Н.контр. Єременко
Утв.
Подп. Дата
Лит.
Результати визначення
економічної ефективності
впровадження лінії гранулювання Лист
Масса Масштаб
-
-
Листов
1
НУБіП Украї ни
Копировал
Формат
A1
12

13.

ВИСНOВКИ
1. Україна має величезний потенціал виготовлення твердого біопалива;
ресурси країни можуть дозволити щорічно заготовляти більше 4 млн. т
деревних відходів та більше 22 млн. т відходів агрокультур. У Україні
відсутні стандарти на біопаливні гранули, тому потрібно орієнтуватись на
сучасний стандарт для країн ЄС ЕN 14961.
2. В ході пресування біологічної маси та виробництва із неї
біопаливних гранул проходять наступні процеси:
матеріал відчуває із боку пресу високий тиск;
тертя, яке виникає між частинками, і між частинками та пресом,
приводить до збільшення температури;
внаслідок великих температури і тиску руйнується клітинна структура;
лігнін деревини від нагрівання пом'якшується та склеює спресовані
частки.
3. Технологія виробництва паливних гранул включає такі етапи:
подрібнення і сушка сировини, шляхом екструзії сировини виробництво
біопаливних гранул, охолодження біопаливних гранул. Для виробництва
біопаливних гранул застосовують преси з плоскою і кільцевою матрицями.
13

14.

4. До недоліків пресів з кільцевими матрицями належать конструктивна
складність внаслідок механізму примусового подавання матеріалу на внутрішню
поверхню матриці, дорожнеча і складність виробництва матриці, підвищена
зношуваність вальців і матриці унаслідок стрибкоподібного, нерівномірного
живлення сировиною. Ці недоліки відсутні у пресах із плоскою матрицею. Вони
мають просту конструкцію, термін безперервної експлуатації тривалий, відносна
простота у виробництві матриць, вони зручні у обслуговуванні і експлуатації.
5. Спроектований гранулятор із плоскою матрицею має такі конструкційнотехнологічні параметри:
живий переріз матриці 23%;
кількість каналів пресування в матриці – 211;
частота обертів матриці – 184 об/хв.;
кількість вальців – 2;Зм
ммАрк.№ докум.ПідписДатаАрк.87
кут формування вальця 3 ;
довжина вальця – 41,1 мм;
зовнішній діаметр вальця – 78,6 мм;
діаметр матриці – 158 мм;
товщина матриці (довжина філь'єри) 20 мм;
діаметр паливних гранул 6 мм;
продуктивність при виробництві деревних гранул 200 кг/год.
Привод гранулятора здійснюється від електричного двигуна марки 4А160S8У3
з потужністю 7,5 кВт і з частотою обертів 750 об/хв. через клино-пасову передачу.
14

15.

6. Параметри визначеної клино-пасової передачі наступні:
діаметр маточини веденого шківу – 77 мм, ведучого шківу – 82 мм;
довжина маточини шківів – 85 мм;
товщина дисків шківів – 14 мм;
кількість канавок на шківі під ремені– 4;
тип пасу – УБ (SРB), вузький;
довжина пасу – 2800 мм;
шківи зварні із сталі Ст3;
діаметр веденого шківу D2 – 560 мм;
діаметр ведучого шківу D1 – 140 мм;
передавальне число – 4,08.
7. Оскільки при виробництві паливних гранул виділяється багато вибухо- і
пожежонебезпечного деревного пилу, який також погано впливає на здоров'я
працівників, необхідно періодично перевіряти працездатність систем вентиляції і
пиловловлювання та систем пожежної сигналізації і пожежогасіння.
8. Собівартість виробництва паливних гранул з відходів деревообробки в
ТОВ "Украгроенерго" буде становити 2314 грн./т, що при їх ціні 3050 грн./т і річному
об’ємі виробництва 397 т принесе підприємству прибуток в 147220 грн./рік. Термін
окупності інвестицій в установку з виробництва паливних гранул становить 1,49
років.
15

16.

Доповідь закінчена!
Дякую за увагу
16