Trong sản xuất, chiếu sáng có ảnh hưởng đến năng suất lao động và an toàn lao
động. Vì vậy, chiếu sáng hợp lý có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo điều kiện thuận
lợi cho quá trình lao động. Chiếu sáng không đạt yêu cầu sẽ gây khó khăn trong khi
tiến hành công việc dẫn đến giảm năng suất lao động và có thể là nguyên nhân gây ra các tai nạn và các bệnh về mắt.
Yêu cầu đèn phải đảm bảo nhu cầu chiếu sáng tối thiểu, ánh sáng phân bố đều,
tiết kiệm điện năng.
4.1.1.1. Chọn đèn
Sử dụng đèn huỳnh quang compact tiết kiệm điện để chiếu sáng cho phân xưởng.
Ưu điểm của đèn compact: Tiết kiệm điện năng;
Phổ ánh sáng phù hợp với độ nhạy cảm của mắt người;
Dễ khởi động, ổn định quang thông, không gây hiện tượng nhấp nháy
chống mỏi mắt;
Có hệ số công suất cao (cosφ>0,95), giảm tổn thất điện năng và tổn thất điện áp, nâng cao khả năng truyền tải điện trên lưới, không cần đầu tư hệ
Dễ lắp đặt;
Tuổi thọ lớn
Nhược điểm của đèn compact: Mức đầu tư ban đầu lớn
4.1.1.2. Tính số đèn, công suất điện chiếu sáng và điện năng tiêu thụ [5]
Tính số đèn, công suất điện chiếu sáng và điện năng tiêu thụ ở xưởng ngâm
Công suất điện chiếu sáng (tính toán):
PCST = F Pđm
F: Diện tích chiếu sáng, F = 504 (m2)
Pđm: Định mức chiếu sáng theo công việc, Pđm = 8 (W/ m2) [5] PCST = 504 8 = 4 032 (W)
Số đèn:
nđ = đ
Pđ: Công suất của của đèn, Pđ = 100 (W)
nđ = = 40,32 ≈44 (đèn)
Phòng rộng 18 m, lắp thành 4 dãy đèn, mỗi dãy 11 đèn.
Công suất điện chiếu sáng:
PCS = nđ Pđ = 44 100 = 4 400 (W)
Điện năng tiêu thụ:
ACS = PCSτCS
τCS: Thời gian chiếu sáng, τCS = 16 (h/ngày) ACS= 4,4 16 = 70,4 (kW.h)
Tính số đèn, công suất điện chiếu sáng và điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng đường đi
Chọn đèn đường 150W kiểu GE QP001. Đèn có nắp che bằng nhựa kỹ thuật (PC), đảm bảo độ bền, khả năng chống lão hóa cao.
Đường đi trong phân xưởng bố trí cứ 10 m có một bóng đèn. Tồng chiều dài
đường đi trong phân xưởng là 46 m.
Số đèn đường cần là: 46/10 = 4,6 ≈5 (đèn)
Công suất điện chiếu sáng:
PCS = nđ Pđ = 5 150 = 750 (W)
Điện năng tiêu thụ:
ACS = PCSτCS
τCS: Thời gian chiếu sáng, τCS = 12 (h/ngày) ACS= 0,75 12 = 9 (kW.h)
Tính tương tự cho các không gian chiếu sáng khác. Kết quả tính được thể hiện
Bảng 4.1. Bảng tổng hợp điện chiếu sáng Không gian chiếu sáng Diện tích (m2) Định mức điện chiếu sáng (W/m2) Công suất đèn (W) Số đèn Công suất chung (kW) Thời gian chiếu sáng (h/ngày) Điện năng tiêu thụ (kW.h) Xưởng ngâm 504 8 100 44 4,4 16 70,4 Xưởng xử lý 72 8 60 10 0,6 2 1,2
Xưởng bao gói 48 8 40 10 0,4 6 2,4
Khu thay đồ, vệ sinh 156 3 40 12 0,48 6 2,88
Kho thành phẩm 36 3 40 3 0,12 6 0,72
Kho nguyên liệu 120 3 60 6 0,36 6 2,16
Kho acid HCl 36 3 40 3 0,12 8 0,96
Kho NaOH 36 3 40 3 0,12 8 0,96
Kho bao bì 24 3 40 2 0,08 6 0,48
Phòng quản đốc 24 6 40 4 0,16 6 0,96
Phòng KCS 60 6 40 9 0,36 6 2,16
Phân xưởng cơ điện 144 6 60 16 0,96 6 5,76
Phân xưởng nồi hơi 72 5 40 9 0,36 16 5,76
Kho nhiên liệu 36 3 40 3 0,12 16 1,92
Bể chứa nước 72 2 40 4 0,16 8 1,28
Khu xử lý dịch thải 72 2 40 4 0,16 8 1,28
Khu xử lý nước thải 72 2 40 4 0,16 8 1,28
Đường đi 150 5 0,75 12 9
Tổng công suất chiếu sáng cho toàn phân xưởng: PCS = 9,12 (kW)
Tổng điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng trong một ngày: ACS = 102,56 (kW.h) Vậy điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng trong một năm là:
102,56 291 = 29 844,96 (kW.h) 4.1.2. Tính điện động lực Bảng 4.2. Bảng tổng hợp điện động lực Máy Công suất (kW) Số máy Công suất chung (kW) Thời gian làm việc (h/ngày) Điện năng tiêu thụ (kW.h) Máy rửa 1,75 2 3,5 2 7 Máy ép tách dịch 3,5 2 7 2 14 Thùng ngâm 7,5 13 97,5 22 2 145
Máy bao gói 1,2 1 1,2 6 7,2
Máy dò kim loại 0,2 1 0,2 6 1,2
Máy dán băng keo 0,55 1 0,55 6 3,3
Tổng cộng 109,95 2 177,7
Tổng công suất điện động lực cho toàn phân xưởng: PCS = 109,95 (kW) Tổng điện năng tiêu thụ cho động lực trong một ngày: ACS = 2 177,7 (kW.h) Vậy điện năng tiêu thụ cho động lực trong một năm là:
2 177,7 291 = 633 710,7 (kW.h)
Tổng điện năng tiêu thụ của phân xưởng trong một năm là: 29 844,96 + 633 710,7 = 663 555,66 (kW.h)
4.2. Tính nhiệt và hơi [5], [18]
4.2.1. Tính nhiệt và hơi dùng cho thùng ngâm công đoạn ngâm trong NaOH4.2.1.1. Tính nhiệt cấp cho giai đoạn nâng nhiệt 4.2.1.1. Tính nhiệt cấp cho giai đoạn nâng nhiệt
Chi phí nhiệt cho quá trình nâng nhiệt tính cho một thùng ngâm: Q’ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
Q1: Chi phí nhiệt đun nóng vỏ thiết bị, (kj)
Q2: Chi phí nhiệt để đun nóng nguyên liệu trong thùng, (kj) Q3: Chi phí nhiệt đun nóng dung dịch kiềm trong thùng, (kj) Q4: Nhiệt lượng hao tổn ra môi trường xung quanh, (kj)
Chi phí nhiệt đun nóng vỏ thiết bị
Q1 = Gtb Ctb (t2tb – t1tb)
Gtb: Khối lượng vỏ thiết bị, Gtb = 950 (kg)
Ctb: Nhiệt dung riêng của vỏ thép, Ctb = 0,5 (kj/kg.oC) [16] t1tb: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t1tb = 25 oC
t2tb: Nhiệt độ cuối của thiết bị, t2tb = 65 oC
Thay số ta có: Q1 = 950 0,5 (65 – 25) = 19 000 (kj) Chi phí nhiệt để đun nóng nguyên liệu trong thùng
Q2 = Gnl Cnl (t2nl – t1nl)
Gnl: Khối lượng nguyên liệu trong thùng, Gnl = 500 (kg) t1nl: Nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu, t1nl = 25 oC t2nl: Nhiệt độ cuối của nguyên liệu, t2nl = 65 oC Cnl: Nhiệt dung riêng của nguyên liệu, (kj/kg.oC)
Trong đó: Cnl = 1,67 + 2,51 Xw [6]
Xw: Hàm lượng nước của nguyên liệu, Xw = 20% Cnl = 1,67 + 2,51 0,2 = 2,172 (kj/kg.oC)
Chi phí nhiệt đun nóng dung dịch NaOH 4% trong thùng
Q3 = Gdd Cdd (t2dd – t1dd)
Gdd: Khối lượng dung dịch trong thùng, Gdd = 2 550 (kg) 2dd: Nhiệt độ ban đầu của dung dịch, t1dd = 25 oC
2dd: Nhiệt độ cuối của dung dịch, t2dd = 65 oC Cdd: Nhiệt dung riêng của dung dịch, (kj/kg.oC)
Trong đó: Cdd =1,67 + 2,51 Xw [6]
Xw: Hàm lượng nước của dung dịch, Xw = 96% Cdd = 1,67 + 2,51 0,96 = 4,0796 (kj/kg.oC)
Thay số ta có: Q3 = 2 550 4,0796 (65 - 25) = 416 119,2 (kj) Nhiệt lượng hao tổn ra môi trường xung quanh
Q4 = FO T α (t – tkk) [17]
FO: Tiết diện tỏa nhiệt của bề mặt thiết bị, (m2) FO = 2πRL + 2πR2 = 2πR(L+R)
R: Bán kính ngoài của thiết bị, R = 0,75 (m)
L: Chiều dài của thiết bị, L = 2,5 (m)
FO = 2 3,14 0,75 (2,5 + 0.75) = 7,948 (m2) t: Nhiệt độ thành thiết bị, chọn t = 45 oC
tkk: Nhiệt độ không khí, t = 25 oC
T: Thời gian nâng nhiệt, T = 15 (phút) = 900 (giây) α: Hệ số tỏa nhiệt
α = 9,3 + 0,058 t = 9,3 + 0,058 45 = 11,91 (w/m.oC) [4]
Thay số ta có: Q4 = 7,948 900 11,91 (45 – 25) = 1 703 892(j) = 1 703,9 (kj)
Chi phí nhiệt cho cả quá trình nâng nhiệt cho một thùng ngâm là:
Q’ = 480 263,1 (kj)
Một ngày có 13 thùng ngâm cùng làm việc. Vậy chi phí nhiệt cho cả quá trình nâng nhiệt ở công đoạn ngâm NaOH trong một ngày là:
Q = 13 Q’ = 13 480 263,1 = 6 243 240,3 (kj/ngày)
4.2.1.2. Tính nhiệt cấp cho giai đoạn giữ nhiệt
Chi phí nhiệt cho giai đoạn này bằng lượng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài:
Q’ = FO T α (t – tkk)
T: Thời gian giữ nhiệt, T = 2 (giờ) = 7 200 (giây)
Q’ = 7,948 7 200 11,91 (45 – 25) = 13 631 138 (j) = 13 631,1 (kj)
Vậy chi phí nhiệt cho cả quá trình giữ nhiệt ở công đoạn ngâm NaOH trong một
ngày là:
Q = 13 Q’ = 13 13 631,1 = 177 204,3 (kj/ngày)
4.2.1.3. Tính hơi dùng cho thiết bị
Áp suất hơi làm việc của thiết bị: 1,2 (kg/cm2) hay 1,2 (at)
Lượng hơi tiêu tốn cho một quá trình: [16]
D = (kg)
D: Lượng hơi tiêu tốn cho một quá trình, (kg/ngày)
Q: Lượng nhiệt tiêu tốn cho một quá trình, (kj/ngày) ih: Nhiệt hàm của hơi tại áp suất 1,6 at
in: Nhiệt hàm của nước ngưng tại áp suất 1,6 at
Tra bảng I.125 (Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất - Tập 1), ta có: ih = 2 671 (kj/kg), in = 465 (kj/kg).
Vậy ih - in = 2 671 - 465 = 2 206 (kj/kg)
D = = , = 2 830,1 (kg/ngày)
Chi phí hơi cho giai đoạn giữ nhiệt:
D = = , = 80,3 (kg/ngày)
4.2.2. Tính nhiệt và hơi dùng cho thùng ngâm công đoạn deacetyl4.2.1.1. Tính nhiệt cấp cho giai đoạn nâng nhiệt 4.2.1.1. Tính nhiệt cấp cho giai đoạn nâng nhiệt
Chi phí nhiệt cho quá trình nâng nhiệt tính cho một thùng ngâm: Q’ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
Chi phí nhiệt đun nóng vỏ thiết bị
Q1 = Gtb Ctb (t2tb – t1tb)
Gtb: Khối lượng vỏ thiết bị, Gtb = 950 (kg)
Ctb: Nhiệt dung riêng của vỏ thép, Ctb = 0,5 (kj/kg.oC) [16] t1tb: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t1tb = 25 oC
t2tb: Nhiệt độ cuối của thiết bị, t2tb = 100 oC
Thay số ta có: Q1 = 950 0,5 (100 – 25) = 35 625 (kj) Chi phí nhiệt để đun nóng nguyên liệu trong thùng
Q2 = Gnl Cnl (t2nl – t1nl)
Gnl: Khối lượng nguyên liệu trong thùng, Gnl = 158,8 (kg) t1nl: Nhiệt độ banđầu của nguyên liệu, t1nl = 25 oC
t2nl: Nhiệt độ cuối của nguyên liệu, t2nl = 100 oC Cnl: Nhiệt dung riêng của nguyên liệu, (kj/kg.oC)
Trong đó: Cnl = 1,67 + 2,51 Xw [6]
Xw: Hàm lượng nước của nguyên liệu, Xw = 70% Cnl = 1,67 + 2,51 0,7 = 3,427 (kj/kg.oC)
Thay số ta có: Q2 = 158,8 3,427 (100 – 25) = 40 815,6 (kj) Chi phí nhiệt đun nóng dung dịch NaOH 50% trong thùng
Q3 = Gdd Cdd (t2dd – t1dd)
Gdd: Khối lượng dung dịch trong thùng, Gdd = 607,4 (kg) 2dd: Nhiệt độ ban đầu của dung dịch, t1dd = 25 oC
2dd: Nhiệt độ cuối của dung dịch, t2dd = 100 oC Cdd: Nhiệt dung riêng của dung dịch, (kj/kg.oC)
Trong đó: Cdd =1,67 + 2,51 Xw [6]
Xw: Hàm lượng nước của dung dịch, Xw = 50% Cdd = 1,67 + 2,51 0,5 = 2,925 (kj/kg.oC)
Thay số ta có: Q3 = 607,4 2,925 (100 - 25) = 133 248,4 (kj) Nhiệt lượng hao tổn ra môi trường xung quanh
Q4 = FO T α (t – tkk)
FO: Tiết diện tỏa nhiệt của bề mặt thiết bị, (m2) FO = 2πRL + 2πR2 = 2πR(L+R)
R: Bán kính ngoài của thiết bị, R = 0,75 (m)
L: Chiều dài của thiết bị, L = 2,5 (m)
FO = 2 3,14 0,75 (2,5 + 0.75) = 7,948 (m2) t: Nhiệt độ thành thiết bị, chọn t = 60 oC
tkk: Nhiệt độ không khí, t = 25 oC
T: Thời gian nâng nhiệt, T = 10 (phút) = 600 (giây)
α: Hệ số tỏa nhiệt
α = 9,3 + 0,058 t = 9,3 + 0,058 60 = 12,78 (w/m.oC)
Thay số ta có: Q4 = 7,948 600 12,78 (60 – 25) = 2 133 084 (j) = 2 133,1 (kj)
Chi phí nhiệt cho cả quá trình nâng nhiệt cho một thùng ngâm là:
Q’ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 35 625 + 40 815,6 + 133 248,4 + 1 987,9 Q’ = 211 822,1 (kj)
Một ngày có 13 thùng ngâm cùng làm việc. Vậy chi phí nhiệt cho cả quá trình nâng nhiệt ở công đoạn ngâm NaOH trong một ngày là:
Q = 13 Q’ = 13 211 822,1 = 2 753 687,3 (kj/ngày)
4.2.2.2. Tính nhiệt cấp cho giai đoạn giữ nhiệt
Chi phí nhiệt cho giai đoạn này bằng lượng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài:
Q’ = FO T α (t – tkk)
T: Thời gian giữ nhiệt, T = 6 (giờ) = 21 600 (giây)
Q’ = 7,948 21 600 12,78 (60 – 25) = 76 791 033 (j) = 76 791 (kj)
Vậy chi phí nhiệt cho cả quá trình giữ nhiệt ở công đoạn ngâm NaOH trong một
ngày là:
Q = 13 Q’ = 13 76 791 = 998 283 (kj/ngày)
4.2.2.3. Tính hơi dùng cho thiết bị
Áp suất hơi làm việc của thiết bị: 1,5 (kg/cm2) hay 1,5 (at)
Lượng hơi tiêu tốn cho một quá trình:
D = (kg)
D: Lượng hơi tiêu tốn cho một quá trình, (kg/ngày)
Q: Lượng nhiệt tiêu tốn cho một quá trình, (kj/ngày)
ih: Nhiệt hàm của hơi tại áp suất 1,6 at; ih = 2 692 (kj/kg) [3]
in: Nhiệt hàm của nước ngưng tại áp suất 1,6 at; in = 471 (kj/kg) [3] Vậy ih - in = 2 692 - 471 = 2 221 (kj/kg)
Chi phí hơi cho giai đoạn nâng nhiệt:
D = = , = 1 239,8 (kg/ngày)
Chi phí hơi cho giai đoạn giữ nhiệt:
D = =
4.2.3. Tính nhiệt và hơi cho công đoạn sấy
Khối lượng bán thành phẩm vào công đoạn sấy là: G1 = 770,4 kg/ngày Khối lượng bán thành phẩm ra công đoạn sấy là: G2 = 500,8 kg/ngày
Lượng ẩm thoát ra khỏi vật liệu sấy là: W = G1 – G2 = 770,4 – 500,8 = 269,6 (kg/ngày)
Không khí ngoài trời có nhiệt độ t1 = 25 oC và độ ẩm φ1 = 80%, không khí sau khi ra khỏi calorifer được nung nóng đến nhiệt độ t2 = 102 oC, và khi ra khỏi phòng sấy có độ ẩm φ3 = 70%.
Tra đồ thị I – d, ta được: I1 = 64,88 kj/kg; I2 = 127,67 kj/kg; d1 = 15g/kg k2 khô; d3 = 34 g/kg k2 khô. (I1, I2: Nhiệt hàm của không khí ẩm khi vào và khi ra khỏi bộ gia
nhiệt; d1, d2: Độ chứa hơi của không khí ẩm khi vào bộ gia nhiệt và khi ra khỏi máy
sấy)
Khối lượng không khí khô đi qua máy sấy: [17], [18]
L = = ,
( ) × = 14 189,5 (kg/ngày)
Lượng nhiệt tiêu tốn cho calorifer:
Qk = L (I2 – I1) = 14 189,5 (127,67 – 64,88) = 890 958,7 (kj/ngày)
Lượng hơi nước cần dùng:
D = .
r: Ẩn nhiệt hóa hơi, r = 2 270 kj/kg
: Độ khô của hơi nước vào thiết bị, hơi nước vào thiết bị là hơi bão hòa khô, = 1
D = 958,
= 392,5 (kg/ngày)
4.2.4. Tính hơi dùng cho nhu cầu khác4.2.4.1. Tính hơi dùng cho sinh hoạt 4.2.4.1. Tính hơi dùng cho sinh hoạt
Theo khảo sát thực tế, bình quân mỗi người lao động sử dụng 4 kg hơi/ngày.người.
Lượng hơi dùng cho sinh hoạt là 78 4 = 312 (kg/ngày)
4.2.4.2. Tính hơi cho công tác vệ sinh sản xuất
Theo khảo sát thực tế, lượng hơi dùng cho công tác vệ sinh sản xuất định mức là 50 (kg/h). Một ngày làm việc 8 giờ. Lượng hơi dùng trong một ngày 50 8 = 400 (kg/ngày).
4.2.5. Tính hơi dùng cho toàn phân xưởng
Bảng 4.3. Lượng hơi dùng cho toàn phân xưởng
Stt Công việc cần sử dụng hơi Lượng hơi (kg/ngày)
1 Quá trình nâng nhiệt cho công đoạn ngâm trong NaOH 2 830,1 2 Quá trình giữ nhiệt cho công đoạn ngâm trong NaOH 80,3 3 Quá trình nâng nhiệt cho công đoạn deacetyl 1 239,8 4 Quá trình giữ nhiệt cho côngđoạn deacetyl 449,5
5 Quá trình sấy 392,5
6 Hơi dùng cho sinh hoạt 312
7 Hơi dùng cho cho công tác vệ sinh sản xuất 400
Tổng cộng 5 704,2
4.2.6. Chọn nồi hơi và tính nhiên liệu4.2.6.1. Chọn nồi hơi 4.2.6.1. Chọn nồi hơi
Chọn nồi hơi ký hiệu LD 0,5/8 của công ty Cổ phần Nồi hơi Việt Nam với các
thông số kỹ thuật sau:
- Năng suất hơi: 500 kg/h.
- Áp suất làm việc: 8 at
- Nhiệt độ nước vào nồi hơi: 25 oC - Nhiệt độ hơi: 175 oC
- Hệ số hữu ích: 0,88
Chọn 1 nồihơi.
4.2.6.2. Tính nhiên liệu [17]
Nhiên liệu dùng cho nồi hơi là dầu FO, loại dầu này khi đốt cung cấp lượng
nhiệt lớn 11 000 12 000 kcal/kg
Lượng nhiên liệu cần dùng cho nồi hơi:
G = ×( ) ×
D: Năng suất nồi hơi, D = 500 kg/h.
ih: Nhiệt hàm của hơi ở áp suất làm việc, ih = 666 kcal/kg.
in: Nhiệt hàm của nước ở nhiệt độ vào nồi hơi 25 oC, in = 35 kcal/kg. Q: Nhiệt lượng nhiên liệu, Q = 12 000 kcal/kg.
n: Hệ số sử dụng hữu ích, n = 0,88
G = ×( )
× , = 29,88 (kg/h)
Vì sử dụng 1 nồi hơi, một ngày làm việc 16 giờ, nên lượng dầu tiêu thụ hàng ngày là: 29,88 16 = 478,08 (kg/ngày).
Lượng dầu sử sụng trung bình trong một năm là: 478,08 291 = 139 121,28 (kg)
Trọng lượng riêng của dầu FO là 965 kg/m3
Lượng dầu FO trong một năm: 139 121,28/965 = 144,167 m3
4.3. Tính nước
4.3.1. Lượng nước tiêu thụ trong phân xưởng sản xuất chính