COMPARISON OF THE TECHNICAL AND COST-EFFECTIVENESS OF THE PROPOSED HARP SCREENS
COMPARISON OF THE TECHNICAL AND COST-EFFECTIVENESS OF THE PROPOSED HARP SCREENS
Abstract
The growing role of coal as one of the main energy sources, as well as the rise in its consumption, has led to the need to review sorting equipment in order to select and develop the most suitable machinery capable of sorting standard coal at minimum cost and ensuring the required productivity. The simplest and most cost-effective sorting devices are non-driven harp and grizzly screens. In this regard, the article examines the advantages of using harp screens for sorting through coal and provides an economic assessment of their effectiveness compared with other types of screens. The methodology is based on the calculation and analysis of key economic indicators to evaluate the technical and economic efficiency of using harp screens.
1. Введение
Разделение угля на классы крупности (сортировка) является прогрессивным технологическим способом, позволяющим значимо понизить производственные затраты, а в некоторых случаях и увеличить качество конечного продукта. Для получения сортового угля применяют различные типы грохотов, которые являются незаменимым оборудованием на обогатительных фабриках, а также входят в состав дробильно-сортировочных комплексов на горнодобывающих предприятиях , , .
В настоящее время при рассортировке угля по классам крупности применяют инерционные и самобалансные грохоты, которые повышают стоимость сортового топлива. Вместе с тем потенциал струнных и колосниковых грохотов, использующих гравитационный метод рассортировки и характеризующийся простотой и дешевизной полученного продукта, далеко не исчерпан , .
Достоинствами гравитационных грохотов являются простота конструкции и отсутствие привода при осуществлении операции сортировки. Недостатками — невысокое качество при рассортировке. Поэтому создание новых конструкций гравитационных грохотов и совершенствование существующих для повышения качества сортировки имеет большое значение .
Целью данной работы является проведение оценки технико-экономической эффективности применения предлагаемых, новых струнных грохотов СГ и ССГ и анализ основных экономических показателей, а также их сравнение с традиционно применяемыми инерционными грохотами.
2. Методы и принципы исследования
В Сибирском федеральном университете разработаны модели струнного (СГ) и струнного ступенчатого (ССГ) грохотов для сортировки угля, защищенные патентами России , отличающиеся простотой конструкций (рис. 1, 2).
Модель струнного грохота (вид сбоку)
1 – загрузочный бункер; 2 – передняя стенка; 3 – просеивающие секции; 4 – приемные бункеры
Модель струнного ступенчатого грохота (вид сбоку)
1 – загрузочный бункер; 2 – передняя стенка; 3 – просеивающие секции; 4 – ступени на просеивающих секциях
Струнный и струнный ступенчатый грохоты включают в себя элементы: загрузочный бункер, переднюю стенку, просеивающие секции, кантователи с осями, приемные бункеры, кожуха, комплектующие.
Для определения общей суммы капитальных вложений необходимо знать расходы на изготовление каждого элемента СГ и ССГ, которые определяются по формуле:
где S — площадь элемента грохота, м2;
ЦМ — цена за материал, руб/ м2.
Для изготовления загрузочного бункера и передней стенки предлагаемых струнных грохотов используется прокат из стали марки 45 с толщиной 12 мм и 20 мм соответственно (ГОСТ 19903-2015). Площадь поверхности загрузочного бункера Sз.б. = 3,3 м2, стоимость материала для его изготовления ЦМз.б. = 5932 руб/м2. Площадь передней стенки Sп.с.= 7,12 м2, стоимость материала для ее изготовления ЦМп.с.= 5175,18 руб/ м2.
Таким образом, общая стоимость изготовления загрузочного бункера (Сз.б.) и передней стенки (Сп.с.) составит:
С1об = Сз.б. + Сп.с.=19575,6 + 36847,28 = 56422,88 руб.
Для изготовления просеивающих секций используются стальные прутки (ГОСТ 2590-2006), а для рам — стальные равнополочные уголки из стали марки 45 (ГОСТ 8509-93).
На изготовление первой секции используется пруток диаметром d=10 мм по цене 28 руб/м и уголки 35х35х3 по стоимости 124 руб/м.
Конструкция просеивающей поверхности струнного ступенчатого грохота предполагает наличие ступеней (рис. 2), что повлечет за собой увеличенный расход стальных прутков.
Для изготовления кантователей используются полые трубки из стали марки 45, к которым привариваются лопатки с шириной от 5 до 12 мм (в зависимости от секции).
Кантователи крепятся на специальные оси, которые представляют собой цельные прутки различного диаметра, длина которых определяется шириной внешнего контура просеивающих секций.
Для изготовления кантователей на второй секции используются трубки кантователей с внешним диаметром dтр= 25 мм и толщиной стенки 2 мм, лопатки кантователей с длиной lл = 100 мм и шириной bл = 40 мм, оси диаметром dо=20 мм.
Для изготовления приемных бункеров используется сталь марки Ст3 с толщиной 5 мм (Цст = 2590 руб/м) .
Для изготовления кожухов используется луженая жесть с толщиной 0,25 мм (Цж = 850 руб/м2) .
Стоимость изготовления приемных бункеров (Сп.б.) и кожухов (Ск) определяется по формуле 1. Общая стоимость этих элементов составит:
С2об = Сп.б.+ Ск = 33411 + 1869,78 = 35280,78 руб.
Капитальные вложения на материалы для изготовления струнного и струнного ступенчатого грохотов составили 360017 руб. и 362643 руб. соответственно.
Для изготовления струнного и струнно-ступенчатого грохотов потребуется 2 рабочих – слесарь и сварщик. Баланс их рабочего времени включает:
1) календарный фонд — 28 дней, из них выходные — 8 дней;
2) средняя продолжительность смены — 8 часов.
Максимально возможный фонд рабочего времени составит 160 часов.
Фонд заработной платы рабочих, занятых изготовлением СГ и ССГ (слесарь и сварщик), с учетом тарифной ставки 2000 руб/день и премии 16000 руб. (40% от тарифного фонда), составит 56000 руб/чел.
Общий фонд оплаты труда (ФОТ) для изготовления одного грохота составляет 112000 рублей.
Капитальные вложения на материалы и изготовление СГ и ССГ, с учетом заработной платы рабочих, отчислений в ФСС (30,2% от ФОТ), прочих накладных расходов (25% от ФОТ) составляет 533842 руб. (для СГ) и 536467 руб. (для ССГ).
Для оценки экономической эффективности применения струнных грохотов (СГ и ССГ) сравним их с уже имеющимися грохотами ГИЛ-43 (грохот инерционный легкий), ГИС-42 (грохот инерционный самобалансный) .
Технические и эксплуатационные характеристики сравниваемых грохотов приведены в табл. 1.
Технические и эксплуатационные характеристики грохотов
при сравнении стоимости грохотов не включена стоимость изготовления загрузочных бункеров ГИЛ-43 и ГИС-42
Показатель | Модель грохота | |||
СГ | ССГ | ГИЛ-43 | ГИС-42 | |
Производительность, м3/час | 100 | |||
Число ярусов (просеивающих поверхностей) | от 1 до 6 | от 1 до 6 | 3 | 2 |
Наибольший размер куска исходного материала, мм | 250 - 300 | 250 - 300 | 150 | 200 |
Угол наклона просеивающей поверхности, град | 30 - 50 | 30 - 50 | 10-20 | 10-25 |
Мощность электродвигателя, кВт | - | - | 7,5 | 11 |
Габаритные размеры грохота, Д*Ш*В, мм | 3700*2200*4990 | 3700*2200* 5080 | 4880*2220* 1500 | 5175*2900* 1330 |
Стоимость грохота, руб. | 533842 | 536467 | 720000* | 932000* |
Внедрение рассмотренных моделей грохотов в производственный процесс связано с эксплуатационными расходами на грохочение (сортировку) угля, которые включают: годовую заработную плату обслуживающего персонала; годовые расходы на ремонт и содержание оборудования; годовые расходы на электроэнергию; амортизационные расходы.
Годовая заработная плата определяется в зависимости от режима работы конкретного предприятия, для расчета возьмем средние значения фонда времени и прерывный режим работы. Баланс рабочего времени одного рабочего включает: календарный фонд — 365 дней; невыходы по графику — 105 дней; праздники — 8 дней; номинальный фонд рабочего времени — 247 дней; невыходы на работу по причине, в т.ч. отпуск — 54 дня, учебный отпуск — 3 дня, по болезни — 8 дней, выполнение государственных и общественных обязанностей — 1 день. Эффективный фонд рабочего времени составит 181 день. Средняя продолжительность смены — 12 часов. Максимально возможный фонд рабочего времени — 2172 часа (коэффициент списочного состава — 1,36).
Для обслуживания единицы оборудования (СГ, ССГ), так же как и для обслуживания ГИЛ, ГИС требуется один рабочий — грохотовщик. При двусменном графике работы явочная численность составит 2 чел., а списочная численность — 3 человека.
Расчет годовой заработной платы, с учетом списочной численности, будет складываться из тарифного фонда — 2172000 руб. (тарифная ставка — 4000 руб/день, фонд рабочего времени — 181 день); премии (40%) — 868800 руб.; доплаты за работу в вечернее и ночное время (20%) — 434400 руб.
Итого годовой фонд заработной платы составит 3475200 руб.
Годовые расходы на ремонт и содержание на каждом предприятии варьируются и зависят от срока эксплуатации и коэффициента работы грохота . При использовании новой техники затраты на ремонт принимаются в пределах 5–15% от закупочной стоимости оборудования .
Годовые расходы на электроэнергию для грохотов ГИЛ и ГИС определяются по формуле :
где NДВ — мощность электродвигателя (табл. 2), кВт;
tр — фонд времени работы оборудования, ч (формула 3);
kM — коэффициент загрузки двигателя, kM = 0,9;
s — стоимость 1 кВт/ч потребленной электроэнергии (s = 5,83 руб/кВт*ч) .
Фонд времени работы оборудования определяется по формуле:
где TЭФ — эффективный фонд рабочего времени, ч;
tСМ — продолжительность смены, ч;
n — количество смен.
Таким образом, фонд времени работы оборудования составит 4344 часа. Годовые расходы на электроэнергию для ГИЛ-43 (NДВ = 7,5 кВт, потребляемая электроэнергия — 32580 кВт) составят 170947,3 руб. Годовые расходы на электроэнергию для ГИС-42 (NДВ = 11 кВт, потребляемая электроэнергия — 47784 кВт) составят 250722,6 руб.
Величина амортизационных отчислений по ЕНАО для грохотов и сит составляет 14,3 % и определяется по формуле:
где СГ — стоимость грохота, руб. (табл. 1);
NА — норма амортизации, %.
3. Основные результаты
Результаты расчета годовых эксплуатационных затрат сравниваемых грохотов приведены в табл. 2.
Эксплуатационные затраты
Статьи расходов | Модель грохота | |||
СГ (6 пр. секций) | ССГ (6 пр. секций) | ГИЛ-43 (3 пр. секции) | ГИС-42 (2 пр. секции) | |
Заработная плата, руб | 3 475 200 | |||
Отчисления в ФСС, руб | 1 049 510 | |||
Ремонт и содержание оборудования (10% от стоимости), руб | 53 384 | 53 647 | 72 000 | 93 200 |
Электроэнергия, руб | - | - | 170 947,3 | 250 722,6 |
Амортизационные отчисления, руб | 76 339 | 76 715 | 10 2960 | 133 276 |
Итого эксплуатационные затраты, руб | 4 654 433 | 4 655 072 | 4 870 617 | 5 001 909 |
Выбор наилучшего грохота из числа сравниваемых вариантов, с точки зрения экономической эффективности, определяется по наименьшим приведенным затратам.
Приведенные затраты определяются по формуле:
где СЭ — эксплуатационные затраты (табл. 2), руб;
КВ — капитальные вложения, руб.;
ЕН — нормативный коэффициент эффективности (ЕН = 0,15) .
Все виды затрат по сравниваемым моделям грохотов, в том числе рассчитанные для СГ и ССГ с 2-мя и 3-мя просеивающими секциями приведены в табл. 3 и на рис. 3.
Таблица 3 - Затраты по сравниваемым моделям грохотов
Модель грохота | Статьи расходов | ||
Капитальные затраты, руб. | Эксплуатационные затраты, руб. | Приведенные затраты, руб. | |
СГ (2 пр. секции) | 264 900 | 4 589 081 | 4 628 816 |
СГ (3 пр. секции) | 286 661 | 4 594 369 | 4 637 368 |
СГ (6 пр. секций) | 533 841 | 4 654 433 | 4 734 509 |
ССГ (2 пр. секции) | 265 892 | 4 589 322 | 4 629 206 |
ССГ (3 пр. секции) | 287 864 | 4 594 661 | 4 637 840 |
ССГ (6 пр. секций) | 536 467 | 4 655 072 | 4 735 542 |
ГИЛ-43 (3 пр. секции) | 720 000 | 4 870 617 | 4 978 617 |
ГИС-42 (2 пр. секции) | 932 000 | 5 001 909 | 5 141 709 |
Рисунок 3 - Затраты по сравниваемым моделям грохотов
4. Заключение
Разработанные в Сибирском федеральном университете модели струнного и струнного ступенчатого грохотов для сортировки угля, защищенные патентами России , , показали свою работоспособность, а приведенное в работе технико-экономическое сравнение (табл. 3, рис. 3), используемых (ГИЛ, ГИС) и предлагаемых, оригинальных струнных грохотов (СГ, ССГ) говорит о целесообразности и экономичности применения последних, для рассортировки рядового угля.