Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

№ 947 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 

Технологический университет 

МИСиС 

Кафедра теплофизики и экологии металлургического 
производства 

Теплофизика, 
автоматизация и экология 
промышленных печей 

Методические указания к выполнению выпускной 
квалификационной работы 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом института 

Москва Издательство ´УЧЕБАª 2006 

УДК 669.041 
Т34 

Рецензент 
канд. техн. наук, проф. В.А. Муравьев 

Авторы: Ю.П. Филимонов, К.С. Шатохин, С.Н. Шибалов, 
Ю.М. Кочнов, Л.А. Мирошкина 

Теплофизика, автоматизация и экология промышленных 
Т34 печей: Метод. указания / Ю.П. Филимонов, К.С. Шатохин, 
С.Н. Шибалов и др. – М.: МИСиС, 2006. – 27 с. 

Методические указания, составленные в соответствии с ГОС ВПО, предназначены для студентов кафедры теплофизики и экологии металлургического производства, выполняющих выпускную квалификационную работу по 
специальностям 150103 «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей» и 280202 «Инженерная защита окружающей среды (в металлургии)», а также их руководителей и консультантов. 

В указаниях отражены требования, предъявляемые к выпускным работам, 
рассмотрена их структура, приведены необходимые сведения по оформлению 
расчетно-пояснительной записки и графической части работы. 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (технологический 
университет) (МИСиС), 2006 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие 
4 

1 Специальность 150103 «Теплофизика, автоматизация и экология 
промышленных печей» 
5 

1.1 Цели выполнения выпускной квалификационной работы 
5 

1.2 Тематика выпускных квалификационных работ 
6 

1.3 Задание на выполнение выпускной квалификационной работы....6 
1.4 Состав и содержание выпускных квалификационных работ 
7 

1.5 Расчетно-пояснительная записка 
7 

2 Специальность 280202 «Инженерная защита окружающей среды 
(в металлургии)» 
11 

2.1 Цели выполнения выпускной квалификационной работы 
11 

2.2 Тематика выпускных квалификационных работ 
11 

2.3 Задание на выполнение выпускной 
квалификационной работы 
12 

2.4 Состав и содержание выпускных квалификационных работ 
12 

2.5 Расчетно-пояснительная записка 
13 

3 Требования к оформлению расчетно-пояснительной записки 
16 

3.1 Нумерация 
17 

3.2 Иллюстрации 
18 

3.3 Правила выполнения схем 
19 

3.4 Таблицы 
19 

3.5 Формулы 
20 

3.6 Титульный лист 
21 

3.7 Дипломное задание 
21 

3.8 Аннотация 
21 

3.9 Содержание 
21 

3.10 Список использованных источников 
21 

3.11 Графическая часть 
22 

3.12 Оформление графической части 
22 

4 Защита выпускных квалификационных работ 
22 

Список использованных источников 
22 

3 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Кафедра теплофизики и экологии металлургического производства осуществляет подготовку инженеров по специальностям 150103 
«Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей» и 
280202 «Инженерная защита окружающей среды (в металлургии)». В 
соответствии с государственным образовательным стандартом предусмотрено обязательное выполнение выпускной квалификационной 
работы, отвечающей одному из основных видов профессиональной 
деятельности выпускников. 

Настоящие методические указания составлены с учетом квалификационных требований, необходимых для решения обобщенных 
задач профессиональной деятельности выпускников. Исходя из этого 
сформулированы конкретные цели выполнения квалификационной 
работы, очерчен круг ее возможной тематики, а также рассмотрены 
состав и содержание выпускных работ. 

Для обеспечения соблюдения правил по оформлению издаваемых в МИСиС учебно-методических материалов в настоящие 
указания включены рекомендации по оформлению дипломных работ 
и проектов [1]. 

4 

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 150103 «ТЕПЛОФИЗИКА, 

АВТОМАТИЗАЦИЯ И ЭКОЛОГИЯ 

ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ» 

1.1 Цели выполнения выпускной 
квалификационной работы 

Выполнение выпускной квалификационной работы является заключительным этапом обучения студента в вузе и преследует следующие цели: 

- углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний и практических навыков по направлению обучения и применение этих знаний при комплексном решении конкретных задач технического и экологического характера в области металлургической теплотехники, автоматизации промышленных печей и очистки уходящих газов; 

- развитие навыков самостоятельной творческой работы и овладение методикой анализа и расчетов при решении разрабатываемых в 
выпускной работе проблем; 

- повышение степени подготовленности студента к самостоятельной работе после окончания института. 

При выполнении выпускной квалификационной работы студент 
должен проявить творческий подход к решению поставленных перед 
ним задач, обеспечить прогрессивность разрабатываемых проектных 
решений или научных исследований. Студент должен уметь обосновывать целесообразность технического перевооружения, реконструкции или нового строительства объекта проектирования или исследования и предложенных им для этой цели конкретных инженерных решений. При защите работы студент должен не только обосновать эти 
решения, но и показать достаточный уровень знаний в области изученных естественно-научных, общепрофессиональных и специальных 
дисциплин, умение ориентироваться в общих вопросах совершенствования производства, его автоматизации и защиты окружающей среды. 

При изложении основных разделов выпускной квалификационной 
работы могут быть использованы материалы курсовых проектов по 
теории тепловой работы и конструкций печей, по автоматизации печей и газоочистных установок и по защите окружающей среды, а также результаты КНИР. Все разделы работы должны быть полностью 
согласованы и увязаны между собой в рамках поставленной задачи. 

5 

1.2 Тематика выпускных квалификационных работ 

Тематика выпускных квалификационных работ, как правило, связана с реконструкцией или строительством промышленной печи (или 
агрегата внепечной обработки металла) определенного технологического назначения, разработкой схемы их автоматизации и решением 
вопросов защиты окружающей среды от вредных выбросов из рассматриваемых в работе устройств. Тема выпускной квалификационной работы также может быть посвящена выполнению исследования 
по одной из актуальных проблем, соответствующих профилю специальности 150103. 

Во всех случаях тема выпускной квалификационной работы 
должна отличаться новизной и актуальностью. Исходя из особенностей современного периода развития промышленности в большинстве случаев предпочтение должно быть отдано темам, посвященным 
реконструкции действующих печей или исследованию их работы, 
направленным на решение задач энергосбережения, защиты окружающей среды и повышения качества продукции. 

Темы выбираются на основе действительной целесообразности 
технического перевооружения, реконструкции или нового строительства конкретного металлургического агрегата, совершенствования системы автоматического управления, вытекающей из реальной 
потребности внутреннего и мирового рынка в металлопродукции при 
уменьшении нагрузки на окружающую среду и снижении энергопотребления. 

1.3 Задание на выполнение выпускной 
квалификационной работы 

Задание содержит тему и расшифровку основных условий и показателей теплотехнической и экологической частей выпускной работы, а также уточнение подходов к разработке схемы автоматизации 
печи. В задании приводится перечень подлежащих разработке конкретных вопросов (в том числе с применением компьютерных методов анализа), графических материалов с указанием обязательных 
чертежей, а также перечень ключевых направлений для разработки 
основных разделов выпускной квалификационной работы с указанием источников информации. 

Задание составляется руководителем работы совместно с консультантами по всем основным разделам. 

6 

Тему выпускной квалификационной работы целесообразно сообщать студентам в начале 8 семестра с тем, чтобы они имели возможность при изучении общепрофессиональных и специальных курсов, а 
также при выполнении курсовых проектов и КНИР более обстоятельно рассмотреть вопросы, связанные с предстоящим выполнением выпускной работы. 

1.4 Состав и содержание выпускных 

квалификационных работ 

Состав, содержание и объем выпускной квалификационной работы зависят от выбранной темы, но во всех случаях расчетнопояснительная записка должна включать следующие разделы, которые вместе с графической частью должны отразить комплекс проектных решений и исследований, отвечающих задачам, поставленным в задании: 

- введение; 
- технико-экономическое обоснование проекта строительства (или 
реконструкции) печи (или внепечного теплотехнического агрегата), а 
в случае выполнения дипломной НИР – обоснование темы; 

- технология производства, осуществляемая в разрабатываемом 
агрегате; 

- теплотехнические расчеты и определение основных конструктивных параметров разрабатываемого агрегата, а в случае выполнения дипломной НИР – ее методика, результаты исследования, их обработка и выводы; 

- защита окружающей среды; 
- безопасность жизнедеятельности; 
- автоматизация печи (газоочистной установки); 
- экономика производства; 
- заключение; 
- список использованных источников; 
- графическая часть. 

1.5 Расчетно-пояснительная записка 

Расчетно-пояснительная записка должна в краткой и четкой форме раскрывать творческий замысел дипломной работы, содержать 
описание подходов к обоснованию принимаемых проектных и исследовательских решений, используемые методы расчетов и исследований, а также анализ их результатов с соответствующими выво
7 

дами и сопоставлением расчетных параметров с подобными показателями лучшего отечественного и зарубежного оборудования аналогичных типов. Эти данные должны при необходимости сопровождаться чертежами и графиками. 

Содержание разделов расчетно-пояснительной записки приводится ниже. 

Во введении должна быть обоснована актуальность темы дипломной работы и ее соответствие требованиям экономики и экологии к развитию металлургического производства, включая повышение качества и расширение номенклатуры готовой продукции, 
уменьшение энергоемкости и материалоемкости ее производства, 
улучшение условий труда, создание непрерывных, безотходных или 
малоотходных производственных процессов, и их автоматизации. 

В конце введения формулируются конкретные цели и задачи дипломной работы, вытекающие из задания на проектирование и общих направлений развития производства металлов и сплавов. 

Технико-экономическое обоснование проекта строительства 
(или реконструкции) печи (или внепечного теплотехнического агрегата) или выполнения НИР по совершенствованию их работы и 
конструкции должно быть развитием подходов, изложенных во введении, и содержать анализ различных вариантов возможных инженерных решений с их технико-экономическими показателями. В общем случае этот раздел выпускной работы должен начинаться с 
краткой характеристики цеха (или его отделения) предприятия, в составе которого намечается строительство, реконструкция или исследование объекта дипломного проектирования с учетом номенклатуры продукции, сырьевых и топливных источников с характеристикой 
сырья. 

При варианте реконструкции необходим анализ действующего 
производства с выявлением «узких мест» и определение в связи с 
этим задач дипломного проекта в целях: 

- повышения качества, расширения сортамента продукции и увеличения мощности цеха, ресурсосбережения; 

- повышения производительности труда; 
- уменьшения воздействия производственных процессов на персонал и на окружающую среду. 

В разделе «Технология производства, осуществляемого в разрабатываемом агрегате», рассматриваются вопросы, связанные с 
динамикой технологических процессов, протекающих в его рабочем 
пространстве, включающих нагрев, сушку или плавление. Здесь при
8 

водятся сведения о качественных характеристиках исходных материалов с учетом требований соответствующих стандартов и технических регламентов; схема производственных процессов подготовки, 
подачи, загрузки и распределения исходных материалов. Описывается технология процесса переработки исходных материалов в продукцию или дополнительной обработки готовой продукции с необходимыми техническими расчетами и характеристикой потребительских 
качеств продукции; степень интенсификации и уровень автоматизации управления технологическими процессами и контролем качества 
продукция в потоке. Рассматриваются теплотехнические факторы 
управления скоростью осуществления технологических процессов в 
рассматриваемом агрегате, возможности снижения потребления топлива или электроэнергии, объемов отходящих газов. 

В разделе «Теплотехнические расчеты и определение основных конструктивных параметров разрабатываемого агрегата» 
дипломного проекта студент в соответствии с полученным заданием 
должен выполнить следующее: 

- произвести расчет теплогенерации с определением параметров, 
оказывающих влияние на процессы теплообмена в печи; 

- рассчитать внешний и внутренний теплообмен в рабочем пространстве агрегата и определить время технологического процесса; 

- рассчитать размеры рабочей камеры при заданной производительности агрегата либо его производительность при заданных размерах подлежащего тепловой обработке материала; 

- разработать конкретные проектные решения для футеровки агрегата с выбором материала для ее изготовления и определения ее 
структуры и толщины; 

- составить и решить задачи о тепловом балансе печи и определить необходимый расход топлива или электроэнергии; 

- определить удельный расход энергии (теплоты) и величину коэффициента полезного теплоиспользования; 

- выбрать теплогенерирующие устройства (горелки, форсунки, 
электрические нагреватели и т.п.) и произвести их расчет; 

- выбрать теплоутилизирующие устройства (рекуператоры, регенераторы и т.п.) и произвести их расчет. 

В аналогичном разделе дипломной НИР необходимо: 
- разработать методику теплотехнического исследования; 
- выбрать и рассчитать параметры работы лабораторного оборудования; 

- выполнить имитационное моделирование; 

9 

- обработать данные натурных и вычислительных экспериментов; 
- произвести оценку погрешности результатов. 
В разделе «Защита окружающей среды» приводится краткое изложение поставленной инженерной задачи, описание принятых конструктивных решений и необходимые инженерные расчеты применительно к конкретному разрабатываемому или исследуемому агрегату, которые могут стать основой для определения состава и расхода отходящих газов, выбора и последующего расчета газоотводящего 
тракта и дымовой трубы. 

Проводится выбор способов и средств газоочистки, улавливания и 
нейтрализации пыли. На основе полученных результатов выполняется инженерная разработка (с эскизами и схемами) мер защиты от 
наиболее опасного и вредного производственного фактора на разрабатываемом агрегате, предлагаются способы утилизации отходов 
производства и мероприятия, связанные с разработкой бессточных и 
безотходных систем производства. 

В разделе «Автоматизация печи (газоочистной установки)» 
приводится изложение поставленной задачи, описание принятых 
конструктивных решений и необходимые инженерные расчеты. Студент должен разработать систему контроля и автоматизации управления протекающим в агрегате технологическим процессом или газоочистным оборудованием с соответствующими техническими 
средствами контроля и управления. Для этого строятся структурная и 
принципиальная схемы управления технологической операцией и 
выбирается аппаратура управления с обеспечением получения необходимых статических и динамических характеристик объекта автоматизации, а также приводятся обоснования выбора электрооборудования, схемы электроснабжения, датчиков и электроизмерительных 
устройств. 

Содержание разделов «Безопасность жизнедеятельности» и «Экономика производства» определяют консультанты, назначенные кафедрами безопасности жизнедеятельности и экономики и менеджмента. 

10 

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 280202 «ИНЖЕНЕРНАЯ 

ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 

(В МЕТАЛЛУРГИИ)» 

2.1 Цели выполнения выпускной 
квалификационной работы 

Выполнение выпускной квалификационной работы является заключительным этапом обучения студента в вузе и преследует следующие цели: 

- углубление, систематизация и закрепление теоретических знаний и практических навыков по направлению обучения и применение этих знаний при комплексном решении конкретных задач технического и экологического характера; 

- развитие навыков самостоятельной творческой работы и овладение методикой анализа и расчетов при решении разрабатываемых в 
выпускной работе проблем; 

- повышение степени подготовленности студента к самостоятельной работе после окончания института. 

При выполнении выпускной квалификационной работы студент 
должен проявить творческий подход к решению поставленных перед 
ним задач, выбрав наиболее целесообразные проектные решения или 
направления научного исследования. Он должен уметь обосновывать 
целесообразность технического перевооружения, реконструкции или 
нового строительства объекта проектирования или исследования и 
предложенных им конкретных решений с целью снижения нагрузки 
на окружающую среду. При защите работы студент должен также 
показать необходимый уровень знаний в области изученных естественно-научных, общепрофессиональных и специальных дисциплин, 
умение ориентироваться в общих вопросах совершенствования производства и защиты окружающей среды. 

В качестве основных разделов выпускная квалификационная работа может включать материалы курсовых работ по мониторингу 
окружающей среды, экспертизе проектов и оборудованию систем 
очистки газов и воды. Все эти разделы работы должны быть согласованы и увязаны между собой. 

2.2 Тематика выпускных квалификационных работ 

Тема выпускной работы, как правило, связана с реконструкцией или 
строительством промышленного предприятия, выбором варианта ре
11