Расчет материального баланса

Технологический процесс производства шихты может быть представлен, как совокупность операций, совершаемых над исходными компонентами с целью обеспечения требуемого качества продукции. Число и последовательность операций, необходимых для трансформации сырья в конечный продукт, специфичны для конкретного вида изделий и определяются выбранным способом производства, качеством и степенью подготовки сырья, требованием к продукции.

Рассчитать материальный баланс стекольного производства означает определение соотношения между количествами стекольной шихты и стеклобоя, подающихся в стекловаренную печь, с одной стороны, и выходом готовой продукции – с другой. Материальный баланс служит для определения расходов сырья, потребного для выполнения производственной программы.

Расчет материального баланса ведем согласно схеме:

Хранение и транспортирование готовой продукции

↓

Сортировка и упаковка

↓

Отжиг

↓

Формование

↓

Варка стекломассы

↓

Загрузка шихты и стеклобоя в печь

↓

Транспортировка шихты в цех

↓

Хранение шихты

↓

Обработка сырья, дозирование, смешение

↓

Транспортировка и хранение сырья на складе

Годовой выпуск продукции в натуральном выражении Н₀ , т, переводим в годовой выпуск, исходя из производительности (= 160 т/сут.)

Н₀ = 160 ∙ 343 ∙ 0,93 = 51038,4 т / год

Определяем сумму возвратов материала с предыдущей операции на текущую S_j, т, для транспортировки, упаковки и хранения стекла. Она составит S₁ = 0.

Потерю продукта в натуральном выражении на текущей операции R_j, т, определяем по формуле:

R_j = H_j–1 ∙ P_j / (100 – P_j), (2.2)

где Н_j – количество перерабатываемого материала на j – ой операции, т;

Р_j – пооперационные потери, %.

R₁ = 51038,4 ∙ 0,5 / 99,5 = 256,5 т.

Исходные данные для расчета материального баланса приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Исходные данные

Наименование операции	Пооперационные потери, Pj,%	Возвратные потери, Вj, %	Адреса В возвратов, Nj
1. Транспортировка, упаковка и хранение	0,5
2. Сортировка и транспортировка на упаковку	0,5
3. Отжиг	3,0
4. Формование	5,0
5. Хальмование	0,3		–
6. Варка стекломассы	15,60		–

Величину возврата с текущей операции на одну из последующих в соответствии с адресом возврата V_j, т, определяется по формуле:

V_j = R_j ∙ B_j / 100, (2.3)

где В_j – возвратные потери, %.

V₁ = 256,5 ∙ 90 / 100 = 230,85 т.

Количество перерабатываемого материала на j – ой операции Н_j,т, определяем по формуле:

Н_j = Н _j–1 – S_j + R_j (2.4)

Н₁ = 51038,4 + 256,5 = 51294,9 т.

Для операций транспортировка на упаковку, сортировка, отжиг, варка, формование изделий проводим аналогичные расчеты.

Для сортировки и упаковки стеклотары:

R₂ = 51294,9 ∙ 0,5 / 99,5 = 257,8 т. (2.5)

V₂ = 257,8 ∙ 95 / 100 = 244,91 т.

Н₂ = 51294,9 + 257,8 = 51552,7 т.

Для отжига:

R₃ = 51552,7 ∙ 3 / 97 = 1594,4 т.

V₃ = 1594,4 ∙ 90 / 100 = 1434,96 т.

Н₃ = 51552,7 + 1594,4 = 53147,1 т.

Для формования:

R₄ = 53147,1 ∙ 5 / 95 = 2797,2т.

V₄ = 2797,2 ∙ 95 / 100 = 2657,34 т.

Н₄ = 53147,1 + 2797,2 = 55944,3 т.

Для хальмования:

R₅ = 55944,3 ∙ 0,3 / 99,7 = 168,34 т.

V₅ = 0

Н₅ = 55944,3 + 168,38 = 56112,68 т.

Количество возвращаемого на варку стеклобоя S, т, определяется по формуле:

S = ΣV_j (2.6)

S = V₁ + V₂ +V₃ +V₄ = 230,85 + 244,91 + 1434,96 + 2657,34 = 4568,06 т. (2.7)

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 – Пооперационный расчет количества и потерь перерабатываемого материала

Наименование операции	Sj, т	Rj, т	Vj, т	Hj, т
1. Транспортировка, упаковка и хранение		256,5	230,85	51294,9
2. Сортировка и транспортировка на упаковку		257,8	244,91	51552,7
3. Отжиг		1594,4	1434,96	53147,1
4. Формование		2797,2	2657,34	55944,3
5. Хальмование		168,34	–	56112,68

Определяем количество стекломассы, навариваемой из шихты М, т по формуле:

М = Н₅ –S; (2.8)

М = 56112,68 – 4568,06 = 51544,62 т.

Рассчитываем потери массы от угара шихты:

R₆ = 51544,62 ∙ 15,60 / (100–15,60) = 9527,21 т.

Количество необходимой шихты для выполнения программы С, т определяется по формуле:

С = М + R₆ (2.9)

С = Н₆ = 51544,62 + 9527,2 = 61071,82 т.

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

Т = ΣR (2.10)

Т = 256,5 + 257,8 + 1594,4 + 2797,2 + 168,34 = 5074,24 т.

Проверка материального баланса приведена в таблице 2.8.

Соотношение возвратного боя и шихты при загрузке в печь при производстве стеклотары составляет 70:30.

Соотношение боя и шихты при производстве составляет:

К = (S / C) ∙ 100% (2.11)

Таблица 2.8 – Проверка материального баланса

Масса материалов, поступающих в печь, т.	Масса готовой продукции и отходов, т.
Шихта (С) – 61071,82	Готовая продукция – 51038,4
Возвратный бой (S) – 4568,06	Потери технологические – 5074,24
	Угар – 9527,21
Всего – 65639,88	Всего – 65639,85

Соотношение возвратного боя и шихты при загрузке в печь при производстве стеклотары составляет 70:30.

Соотношение боя и шихты при производстве составляет:

К = (S / C) ∙ 100% (2.11)

где S – количество возвратного боя, т, С – количество шихты, т.

К = (4568,06 / 61071,82) ∙ 100 = 7,48%

Что ниже заданного.

Поэтому необходимо закупать бой на стороне для поддержания требуемого соотношения.

В этом случае требуемые для выполнения программы количества боя и шихты определяются исходя из определенного ранее общего количества навариваемой стекломассы:

Q = Н₅ = 56112,68 т.

Воспользуемся следующим соотношением:

Q = (x ∙ (100–y)) / 100 + (x ∙ Р /100), (2.12)

где х – искомое количество шихты; у – угар шихты; Р – количество вводимого в печь боя в % массы шихты.

Тогда, в данном случае имеем

Х ∙ (100–15,60) / 100 + Х ∙ 30/100 = 56112,68 (2.13)

Х = 49049,5 т.

Количество дополнительного стеклобоя определяется из соотношения:

М₁ = (С–Х) ∙ (100–у) / 100 = (61071,82–49049,5) ∙0,844 = 10146,84 т. (13)

Проверка соотношения боя и шихты:

К₁ = (S+М₁) ∙ 100% / Х (2.14)

где М₁ – количество закупаемого на стороне боя, в т.

К₁ = ((4568,06+10146,84) ∙ 100%) / 49049,5 = 30%

Вывод: расчет произведен правильно, поскольку соблюдается заданное соотношение боя и шихты.

Угар шихты с учетом дополнительного количества введенного стеклобоя составит:

Y = X ∙ y, (2.15)

где у – процент угара шихты, для данного состава равный 0,1560.

Y = 49049,5 ∙ 0,1560 = 7651,72 т.

Скорректированный материальный баланс приведен в таблице 2.9.

Таблица 2.9 – Скорректированный материальный баланс

Масса материалов, поступающих в печь, т.	Масса готовой продукции и отходов, т.
Шихта (Х) – 49049,5	Готовая продукция – 51038,4
Возвратный бой (S) – 4568,06	Потери технологические – 5074,24
Дополнительный бой (М1) – 10146,84	Угар – 7651,72
Всего – 63764,4	Всего – 63764,36

Аналогично проводим расчет пооперационных потерь при подготовке шихты. Исходные данные для расчета, включающие потери материалов, приведены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 – Исходные данные

Наименование операции	Пооперационные потери, Рj, %	Возвратные потери, Вj, %
7. Загрузка в печь	0,5
8. Смешение и транспортировка	0,5
9. Взвешивание и транспортировка	0,5

Потерю продукта в натуральном выражении при загрузке шихты в печь определяем по формуле:

R₇ = 49049,5 ∙ 0,5 / 99,5 = 246,5 т.

Количество перерабатываемого материала на j–ой операции определяем по формуле:

Н₇ = 49049,5+246,29 = 49295,79 т.

Для остальных операций проводим аналогичные расчеты, и результаты расчета сводим в таблицу.

Смешение и транспортировка:

Н₈ = Н₇ ∙ Р₈ / (100 – Р₈) = 49295,79 ∙ 0,5 / 99,5 = 247,7 т. (2.16)

Н₈ = 49295,79+247,7 = 49543,49 т.

Взвешивание и транспортировка:

R₉ = Н₈ ∙ Р₉ / (100–Р₉) = 49543,49 ∙ 0,5 / 99,5 = 248,96 т. (2.17)

Н₉ = 49543,49+248,96 = 49792,45 т.

Аналогично проводим расчет пооперационных потерь на хранение и подготовку сырьевых материалов, и потребность в материалах на год. Результаты расчета приведены в таблице 2.11.

Таблица 2.11 – Результаты расчета

Наименование операции	Rj, т.	Нj, т.
7. Загрузка в печь	246,5	49295,79
8. Смешение и транспортировка	247,7	49573,49
9. Взвешивание и транспортировка	248,96	49792,45

Определяем сумму возвратов материала с предыдущей операции на текущую для операции хранение и обработка песка кварцевого. Она составит S₁ = 0.

Определяем количество песка кварцевого в шихте, Q_n, т, по формуле:

Q_n = Н₉ ∙ Х_n / М_ш, (2.18)

где Н₉ – необходимое количество шихты для выполнения производственной программы, т; Х_п – содержание песка в шихте на 100 кг стекла, кг, М_ш – количество шихты на 100 кг стекла, кг.

Исходные данные приведен в в таблице 2.12.

Таблица 2.12 – Исходные данные

Наименование операций	Пооперационные потери Рj, %	Возвратные потери Вj, %
10. Хранение и обработка песка кварцевого	6,0
11. Хранение и обработка мела	2,0
12. Хранение и обработка глинозема	1,0
13. Хранение и обработка соды кальцинированной	1,0
14. Хранение и обработка сульфата натрия	1,0

Q₁₀ = 49792,45 ∙ 73,12 / 118,49 = 30726,85 т.

Потерю продукта в натуральном выражении на текущей операции:

R₁₀ = 30726,85 ∙ 6,0 / 94,0 = 1961,3 т.

Потребность в песке кварцевом на год:

Н₁₀ = 30726,85+1961,3 = 32688,15 т.

Для мела, соды кальцинированной, глинозема и сульфта натрия производим аналогичные расчеты.

Для мела: Q₁₁ = 49792,45 ∙ 20,79 / 118,49 = 8736,5 т.

R₁₁ = 8736,5 ∙ 2,0 / 98,0 = 178,3 т.

Н₁₁ = 8736,5+178,3 = 8914,8 т.

Для полевого шпата:

Q₁₂ = 49792,45 ∙ 10,79 / 118,49 = 4534,23 т.

R₁₂ = 4534,23 ∙ 1,0 / 99 = 45,8 т.

Н₁₂ = 4534,23+45,8 = 4580,03т.

Для соды кальцинированной:

Q₁₃ = 49792,45 ∙ 19,32 / 118,49 = 8118,75 т.

R₁₃ = 8118,75 ∙ 1,0 / 99 = 82,01 т.

Н₁₃ = 8118,75+82,01 = 8200,76 т.

Для сульфата натрия:

Q₁₄ = 49792,45 ∙ 1,21 / 118,49 = 508,47 т.

R₁₄ = 508,47 ∙ 1,0 / 99 = 5,14 т.

Н₁₄ = 508,47+5,14 = 513,61 т.

Количество технологических потерь материала равно:

Т = R₇ + R₈ + R₉ = 246,5+247,7+248,96 = 743,16 т. (19)

Общие технологические потери:

Т_общ = ΣR_j = 256,5+257,8+1594,4+2797,2+168,34+246,5+247,7

+248,96 = 5817,4 т.

Пооперационные потери на хранение и обработку сырьевых материалов, потребность материалов на год приведены в таблице 2.13.

Таблица 2.13 – Пооперационные потери на хранение и обработку сырьевых материалов, потребность материалов на год

Наименование операции	Rj, т.	Hj, т.
10. Хранение и обработка песка кварцевого	1961,3	32688,15
11. Хранение и обработка мела	178,3	8914,8
12. Хранение и обработка полевого шпата	45,8	4580,03
13. Хранение и обработка соды кальцинированной	8118,75	8200,76
14. Хранение и обработка сульфата натрия	5,14	513,61

Проведем проверку материального баланса (таблица 2.14).

Таблица 2.14 – Проверка материального баланса

Масса материалов, поступивших после переработки и хранения, т.	Масса готовой продукции и отходов, т.
Шихта – 49792,45	Готовая продукция – 51038,4
Возвратный бой – 4568,06	Потери технологические – 5817,4
Дополнительный бой – 10146,84	Угар – 7651,72
Всего – 64507,35	Всего – 64507,52

Определяем расход сырьевых материалов с учетом их влажности:

– песка кварцевого:

(32688,15 ∙ 100) / (100–6,0) = 34774,6 т.

– мела: (8914,8 ∙ 100) / (100–0,3) = 8941,6 т.

– полевого шпата:

(4580,03 ∙ 100) / (100–0,2) = 4589,2 т.

– соды кальцинированной:

(8200,76 ∙ 100) / (100–0,2) = 8217,2 т.

– сульфата натрия:

(513,61 ∙ 100) / (100–0,2) = 514,6 т.

Потребность в сырьевых материалах и готовой продукции на каждой операции при эффективном фонде времени работы оборудования 343 дня/год приведена в таблице 2.15.

Таблица 2.15 – Движение материалов по переделам производства

Наименование операции	Годовая потребность, т.	Месячная потребность, т.	Суточная потребность, т.	Сменная потребность, т.	Часовая потребность, т.
1. Транспортировка, упаковка и хранение	51294,9	4274,58	142,49	47,5	1,98

Продолжение таблицы 2.15

Дата добавления: 2015-08-21