с) Схема помола сырья
Для получения готового шлама с заданным химическим составом производят корректировку шлама в основном путем титирования. Существует две схемы корректировки, в соответствии с которым работа сырьевых мельниц может быть разделена на два режима:
а) режим работы по схеме совместного помола известняка и глины (глиняного шлама);
б) режим работы по схеме раздельного помола известняка с последующим добавлением глины в вертикальных шламбассейнах.
По схеме совместного помола предусмотрено определенное соотношение известково глиняных компонентов, что приводит к получению готового шлама с нормальным титром, (Тн=75 ±1%), с незачительной дабовкой глины в вертикальных шламбассейнах (докорректировка). Очевидно, что при этом практически не увеличится количество готового шлама.
В тех случаях, когда добавка лессового шлама для корректировки осуществляется непосредственной подачей его в шламбассейны, минуя сырьевые мельницы, удельный расход электроэнергии на получение готового шлама сокращается.
2) Анализ энергетических характеристик цеха обжига
Основными технологическими оборудованиями цехов обжига являются вращающиеся печи одного или разных типоразмеров.
Как показано на рисунке 2 каждой печи соответствует своя энергоемкость. Кроме того как было указано выше, в зависимости от качества монтажа, сборки, а в процессе эксплуатации тепловых деформаций, неравномерного износа подшипноковых опор и т.д, потребляемая мощность однотипных печных агрегатов может быть различной.
Учитывая вышеизложенное целесообразно соблюдение соответствующей очередности отключения печных агрегатов при изменении производительности цеха согласно групповой энергетической характеристике (рисунок 4).
Рисунок 4. Групповые энергетические характеристики d=f(A) агрегатов цеха обжига (1,2,3,4,5,6 - номера вращающихся печей).
Режим работы любого из печных агрегатов с пониженной производительностью приводит к увеличению удельного электропотребления по гиперболической кривой (аа', бб', и т.д), которая является нижней границей значений удельного электропотребления.
Минимальные значения удельных расходов электроэнергии (точки а',б',с'Д), соответствующие максимально-возможной производительности печных агрегатов, в отличие от агрегатов сырьевых мельниц у вращающихся печей по мере включения возрастают от 15 до 24 кВт.ч/т клинкера, т.е. на 60%.
При режиме работы всех печных агрегатов с пониженной производительностью удельный расход электроэнергии изменяется по гиперболе dd'D (пунктирная линия на рисунок 4).
При ограничении топлива, электроэнергии, отсутствии шлама и др. рекомендуется, согласно групповой характеристики, в первую очередь, отключить наименее экономичный печный агрегат №1, при дальнейшем снижении производительности - печь №3 и т.д.
В приозводственных условиях производительность, мощность, а следовательно и удельный расход электроэнергии подвержены воздействию многообразных случайных факторов, которые, в конечном счете, приводят и вариации удельного электропотребления. Поэтому их фактические значения распалагаются выше пилообразной кривой и заключены в область, ограниченную указанной и пунктирной кривой.
3. Анализ энергетических характеристик цеха помола
Основные технологические оборудования цехов помола-цементные мельницы одного или разного типоразмеров, выпускающие готовый цемент различных видов и марок.
С энергетической точки зрения цементная мельница аналогична сырьевой, т.е., она характеризуется постоянством потребляемой мощности (в рабочей зоне характеристики), независимо от производительности (5=0) при неизменном количестве мелющих тел.
Наилучшим режимом работы цеха является режим работы мельничных агрегатов с максимально возможной производительностью, что соответствует минимальному удельному расходу электроэнергии.
Групповая энергетическая характеристика d=f(A) определяет рациональный режим работы мельничных агрегатов цеха помола (рисунок 5), служит руководством для персонала цеха, помогает определить очередность отключения цементных мельниц и т.д. независимо от производительности (5=0) при неизменном количестве мелющих тел.
Рис.5. Групповые энергетические характеристики d=f(A) агрегатов цеха помола.
Наилучшим режимом работы цеха является режим работы мельничных агрегатов с максимально возможной производительностью, что соответствует минимальному удельному расходу электроэнергии.
Групповая энергетическая характеристика d=f(A) определяет рациональный режим работы мельничных агрегатов цеха помола (рисунок 5), служит руководством для персонала цеха, помогает определить очередность отключения цементных мельниц и т.д.
Пилообразная кривая аа', бб',...ее' является нижним пределом значений удельного расхода электроэнергии при данной конструкции мельничных агрегатов.
Увеличение проектной (или максимальной, выше проектной) производительности связанное с изменением технологии помола, конструкции цементных мельниц и др., вызывает снижение этих минимальных значений удельного электропотребления.
При изменении производительности в пределах ниже проектной или максимальной по вышеуказанным причинам удельный расход электроэнергии изменяется согласно групповой энергетической характеристике (рисунок 5).
Влияние технологических и конструктивных особенностей
Интенсивность аспирации рабочего пространства цементных мельниц. На действующих цементных мельницах АО "Ахангаранцемент" скорость воздуха в полости барабана мельницы, по данным актов испытаний, составляет 0,3-,5 м/сек.
Данная скорость поддерживает производительность мельниц при помоле портландцемента марки М-400 на уровне 39 т/час.
По данным [3,4] скорость воздуха в полости барабана мельницы может быть повышена до 0,7 м/сек. При этом часовая производительность мельниц возрастает на величину до 25%.
Приращение удельного расхода
электроэнергии от изменения скорости воздуха в полости барабана мельницы выражается формулой
где, Ао - производительность цементной мельницы при помоле портландцемента марки М- 400 с 10% остатком на сите №1008 и скорость воздуха в полости барабана 0,3 м/сек, (т/час);
Ко - коэффициент аспирации [2]. Интенсификация помола
При одной и той же конструкции цементных мельниц возможны изменения удельного электропотребления за счет ввода в небольших количествах интенсифицирующих добавок ПАВ (поверхностно-активных веществ)
ПАВ устраняет налипание на мельнице тела, на бронеплиты мельчайших частиц цемента и агрегирование их, т.е повышают эффективность процесса измельчения с последующим увеличением производительности мельничных аграгатов. Однако, нужно отметить, что, несмотря на большой эффект от добавок ПАВ, на предприятии они применяются от случая к случаю, что ведет к снижению производительности аграгатов и к увеличению энергозатрат.
4. Энергетические характеристики прочих участков цементного производства
На каждом цементном предприятии имеется целый ряд вспомогательных участков производства, состав которых отражает их специфические особенности.
Нами рассмотрены, в частности, горный и глиняный цеха, а также компрессорные установки.
Объем потребляемой электроэнергии горным и глиняным цехами неначителен (2-3%), поэтому доля их в общезаводской величине удельного расхода электроэнергии также мала.
На каждом предприятии прочие участки цементного производства имаеют свои особенности. На рисунок 6 приводится энергетическая хараетеристика горного цеха АО "Ахангаранцемент" с ленточным транспортером большой протяженности, обеспечивающим непрерывную подачу сырья непосредственно в сырьевой цех. Полученная математическая модель удельного расхода электроэнергии, имеет вид
Конфигурация характеристики (рисунок 6) показывает, что рациональный режим работы данного цеха, с точки зрения расхода электроэнергии, соответствует экономической производительности (Аэк) меньшей максимальной (0,8 Амакс=360 т/час). Если допускает производственная программа, то с энергетической точки зрения, целесообразно перейти на работу с производительностью ниже максимальной, т.е. при этом режим работы может быть, как непрерывным, так и прерывистым
Рисунок б.Энергетическая характеристика d=f(A) горного цеха
Электроэнергетические показатели компрессорных установок широко освещены в литературе, поэтому здесь они не приводятся. В общем производстве цемента доля удельного расхода электроэнергии, приходящаяся на выработку сжатого воздуха, составляет 15-18%.
5. Анализ общезаводских показателей удельного расхода электропотребления Производство клинкера Потребляемая мощность на производство клинкера складывается из потребляемой мощности цехов- горный, глиняный, сырьевой, обжига и соответствующей доли общезаводских вспомогательных нужд.
Мощность общезаводских вспомогательных нужд, приходящаяся на производство клинкера, определяется, исходя из величины потребляемого сжатого воздуха, поступающего в шламбассейны и цех обжига, объема воды подаваемого в сырьевые мельницы и вращающиеся печи, а также соответствующей доли расхода энергии на другие нужды.
Сжатый воздух расходуется постоянно на перемещение шлама вертикальных и горизонтальных шламбассейнах, а также пневмонасосами вращающихся печей для непрерывной транспортировки уловленной электрофильтрами пыли.
Электрическая энергия для нужд водоснабжения расходуется главным образом на перекачку воды внутри системы оборотного водоснабжения завода. Эта энергия также, как и энергия, затраченная на выработку сжатого воздуха, распределяется согласно объему воды и воздуха, потребляемых цехами и агрегатами. Расход электроэнергии на прочие вспомогательные нужды - склады, железнодорожный, механический цеха и т.д. может быть отнесен на производство клинкера пропорционально потреблению электроэнергии.
На основании вышеизложенного уравнение энергетической характеристики d=f(A) производства клинкера может быть представлено в следующем виде: (10)
где, Рг, Ргл - соответственно, средняя мощность горного и глиняного цехов, (кВт);
Рс , Ро1 - мощность 1- того агрегата сырьевого цеха и цеха обжига, соответственно, (кВт);
Рсв1 - мощность компрессора на выработку такого количества сжатого воздуха, которое необходимо для транспортировки пыли в одну вращающуюся печь, (кВт);
Рв1, Р'в1 - часть мощности насосной оборотной воды приходящаяся соответственно, на одну сырьевую мельницу и на одну вращающуюся печь, (кВт);
Рвсп - мощность общезаводских, цеховых вспомогательных нужд, не зависящая от количества работающих агрегатов, (кВт);
Рисунок 7. Зависимость удельного расхода электроэнергии от производительности
Ак - часовая производительность вращающейся печи, (т/час);
Полученное уравнение (10) и рисунок 7. позволяют определить нижний предел удельных расходов электроэнергии на производство клинкера, который может быть достигнут при максимальном использовании включенных агрегатов.
Производство цемента
При определении удельных расходов электроэнергии на производство цемента по существующей практике в основу расчета берется суммарный расход электроэнергии и суммарный выпуск продукции.
Вследствие того, что цементные заводы обычно выпускают однородную продукцию с большим ассортиментом видов и марок цемента удельный расход электроэнергии подвержен большим колебаниям.
При анализе режимов электропотребления причина данного явления, оценка его (экономия или перерасход), определение истинной картины происходящего представляются нам крайне необходимым.
Нами установлено, что возможная максимальная производительность цементной мыльницы различна при помоле различных видов и марок цемента. Учитывая, что потребляемая мощность цементной мельницы в рабочей зоне не зависит от её производительности, уровень удельного расхода электроэнергии будет различным при помоле различных видов и марок цемента.
В результате анализа удельного электропотребления при производстве цемента можно сделать следующие выводы:
Получены энергетические характеристики агрегатов, групповые энергетические характеристики цехов и производства в целом, являющиеся основной для расчета удельного электропотребления. Показано, что наивыгоднейшим режимом работы агрегатов, цехов и завода в целом является режим работы с максимально- возможной производительностью.
П т - число работающих вращающихся печей и сырьевых мельниц, соответственно.
Энергетическая характеристика й=:Т(А), построенная по формуле (10) приведена на рисунке
В рабочей зоне средняя величина удельного электропотребления мало меняется, т.к. определяющим, в данном случае, являются удельные расходы основных агрегатов -сырьевых, цементных мельниц и вращающихся печей - загруженных практически равномерно.
2. Дана электроэнергетическая оценка влияния схемы помола сырья, тихого хода, изменения количества перерабатываемого сырья на тонну готовой продукции и т.д. на удельный расход электроэнергии и разработан соответствующие поправки для анализа и расчета этих показателей.