Материал: Технология производства портландцемента

В последнее десятилетие печные агрегаты с циклонными теплообменниками получили дальнейшее существенное развитие. Был предложен обжиг сырьевой муки по схеме циклонный теплообменник - декарбонизатор- вращающаяся печь. Известно, что около 60% общего количества теплоты, необходимой для получения клинкера, расходуется на декарбонизацию сырьевой муки. В соответствии с этим в новых конструкциях печных агрегатов материал после теплообменников в потоке газов с температурой 800-850 °С поступает з зону, где температура повышается до 1000-1050 °С благодаря сжиганию здесь дополнительного количества топлива. В этой зоне, называемой реактором, в среде раскаленных газов при вихреобразном движении пылевидные частички в течение 70-80 с подвергаются почти полной декарбонизации (85-90%). Отсюда материал с температурой 900-950 °С поступает во вращающуюся печь, где завершаются процессы клинкерообразования и последующего охлаждения продукта. Важно отметить, что почти полная декарбонизация материала и высокая его температура при поступлении в печь дают возможность устанавливать ее с уклоном 3,5-4° и в два-три раза увеличивать частоту ее вращения. Для транспортирования цемента, а также других сыпучих материалов (сырьевой муки, угольного порошка и др.) по вертикали иногда применяют и другие транспортные механизмы и устройства. В частности, при подаче этих материалов на высоту до 15-20 м часто экономически целесообразны обычные ковшовые элеваторы. При подаче на высоту до 20-40 м материалов с размерами частиц не более 1 мм эффективны пневматические подъемники (эрлифты) производительностью 20-100 т/ч, работающие с помощью сжатого воздуха при избыточном давлении до 0,12 МПа.

Для транспортирования материалов по горизонтали, кроме указанных пневмовинтозых и камерных насосов, широко применяют аэрожелоба. По высоте и вдоль всей длины аэрожелоба корыто разделяется на два канала пористой плиткой, а иногда тканью.

Верхний канал предназначен для транспортирования цемента, в нижний вентилятором нагнетается воздух. Последний проникает через поры плитки в цементный порошок и аэрирует его, делая текучим. Одновременно между порошком и пористой плиткой образуется воздушная подушка, облегчающая движение порошка в направлении наклона желоба, достигающего обычно 5-6°. В настоящее время разработаны конструкции аэрожелобов, пригодных для транспортирования сыпучих материалов (с частицами до 1 мм) как по горизонтали, так и с некоторым подъемом вверх (на 10-15°). Это достигается разделением канала, по которому перемещается материал, на отсеки длиной около, 1. м с помощью жестяных завес, прикрепляемых к крышке желоба. При этом завесы не достигают плиток, а лишь, немного погружаются в слой материала.

Обычные аэрожелоба выпускают шириной 100- 400 мм и длиной 60-150 м. Требуемый напор воздуха 10, кПа. Производительность их в зависимости от ширины .20-150 м3 цемента в 1 ч (при этом насыпная плотность материала принимается равной 1 т/м³).

Хранят цемент обычно в железобетонных силосах диаметром 8-18 м и высотой 25-40 м, Вместимость их достигает 2500-10 000 т и более. Снлосы размещают блоками на колоннах или на железобетонной плите, уложенной прямо на грунт. Общая вместимость силосов соответствует обычно не менее 10-суточной производительности завода. Для учета массы цементов при их хранении в силосах принимается насыпная плотность портландцемента 1450 кг/м3 и шлакопортландцемента 1250 кг/м³.

Основную массу цемента отправляют обычно с заводом потребителям в насыпном виде (навалом), но некоторая часть отгружается в пяти-шестислойных бумажных мешках. Упаковывают цемент в мешки в специальных отделениях с помощью упаковочных машин. До подачи в бункера машин цемент предварительно просеивают для отделения случайно попавших туда крупных предметов. Производительность современных машин 25-125 т/ч. Для лучшего заполнения мешков цементом их встряхивают. Заполненные мешки сбрасывают на конвейер. Все операции, за исключением навешивания мешков па соски, через которые засыпается материал, выполняются автоматически.

Для погрузки мешков в вагоны, автомобили, баржи и т. д. применяются специальные погрузчики производительностью до 2000 мешков в 1 ч.

На цемент, отправляемый потребителю, выдается специальный паспорт, в котором указываются завод-изготовитель, название цемента и его марка, вес партии и ряд других сведений в соответствии с ГОСТ 22237-76 (с изм.).

3       РЕЖИМ РАБОТЫ ЗАВОДА И ОСНОВНЫХ ЦЕХОВ

Режим работы устанавливают в соответствии с трудовым законодательством по нормам технологического проектирования предприятий. Режим работы характеризуется числом рабочих дней в году (Д) и количеством смен в сутки (n). При 8-часовой работе в смену рекомендуется следующий режим работы:

для цехов с периодической работой оборудования: по заготовке, транспортированию сырья и полуфабрикатов, подготовке сырьевой смеси, формованию изделий и т.д. может быть принята работа по непрерывной рабочей неделе с 260 рабочими днями в году при условии создания необходимого запаса материалов, а количество смен в сутки - две, с тем, чтобы в третью смену можно было провести текущий и профилактический ремонт оборудования.

. Количество рабочих дней в году - 365 К, где К - коэффициент использования оборудования; k = 0,923

. Количество смен работы в сутки - 2

. Количество часов в смене - 8

Принятый режим работы в проекте по каждой технологической операции оформляется в виде таблицы 3, форма которой приводится ниже в табл. 2.

Таблица 2 - Режим работы предприятия

4. МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСЧЁТЫ ПРОЦЕССА

Материальный расчет производства заключается в определении количества загружаемых и получаемых продуктов на каждой стадии технологического процесса. Полученные результаты служат исходными данными для определения числа единиц необходимого оборудования, его размеров и производительности, а также для энергетических расчетов оборудования и определения расходов энергии на технологические нужды.

Для расчета количества загружаемых и получаемых продуктов пользуются эмпирическими данными о составе сырья, технических характеристиках используемых аппаратов, обусловливающих механические потери сырья или целевого продукта.

При выполнении материальных расчетов ряда механических и физико-механических операций потери сырья могут быть приняты на основе данных из технической литературы. Усредненные значения потерь при дроблении, помоле и перемещении составляют 0,5%, при сушке 1-10%, при обжиге 3-7%, при транспортировании 0,5-1%.

Материальный расчет каждой стадии технологического процесса производят на основании закона сохранения масс

где  и  - сумма масс исходных и полученных материалов;

 - потери (отходы).

Расчеты производим в м3, производительность завода ПЦ 40 тыс. м3/год

)        Склад готовой продукции

П=1%. Объем клинкера, поступающего на склад с учетом рассыпания его из бумажных мешков.

в год: N (1+0.01П) =40000∙1,01=40400 м3;

-в сутки: Х4/D=40400/260=155,38 м3;

в смену: Х5/n=155,38/2=77,69 м3;

в час X6/8=77,69/8=9,71 м3.

) ОТК

П=0,5%.

-в год: 40400∙1,05=42420 м3;

в сутки: 42420/260=163,15 м3

в смену163,15/2=81,57 м3;

в час: 81,57/8=10,19 м3.

) Транспортирование

П=0,5%.     Объем ПЦ с учетом транспортных потерь.

в год: 42420∙1,05=44541 м3;

в сутки: 44541/260=171,31 м3

в смену: 171,31/2=85,65 м3;

в час: 85,65/8=10,71 м3.

) Обжиг

П=5%. Объем ПЦ с учетом брака при обжиге.

в год: 44541∙1,05=46768,05 м3;

в сутки: 46768,05/337=138,7 м3;

в смену: 138,7/3=46,23 м3;

в час: 46,23/8=5,78 м3.

5) Совместный помол с сушкой

П=8%. Объем клинкера с учетом брака при сушке совместно с помолом.

в сутки 50509,49/337=149,88 м3;

в смену: 149,88/3=49,96 м3;

в час: 49,96 /8=6,24 м3.

) Подготовка сырьевых материалов

П=15%. Объем с учетом потерь после камневыделения, сушки в барабане, прохождения через циклонный теплообменник, питатели, декарбонизатор.

в год: 50509,49∙1,15=58085,9 м3;

в сутки: 58085,9/260=223,4 м3;

в смену: 223,4/2=111,7 м3;

в час: 111,7/8=13,96 м3.

)Транспортирование сырья

П=1%. Объем глины с учетом транспортных потерь.

-в год: 58085,9∙1,01=58666,7 м3;

в сутки: 58666,7/260=225,64 м3;

в смену: 225,64/2=112,82 м3;

в час: 112,82/8=14,1 м3.

8) Заготовка сырья в карьере

П=2%. Масса глины с учетом потерь при добычи сырья.

-в год: 58666,7 ∙1,02=59840 м3;

-в сутки: 59840/260=230,15 м3;

в смену: 230,15/2=115,07 м3;

в час: 78,46/8=14,38 м3.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3. Расчеты необходимо располагать в порядке, обратно технологическому потоку (по технологической схеме снизу вверх), приняв за исходную величину заданное количество готовой продукции, поступающей на склад завода.

Таблица 3 - Потребность в сырье и полуфабрикатах

.1 РАСЧЕТ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЛКИ С ПРОСТЫМ КАЧЕНИЕМ ЩЕКИ

Выбор типа и мощности дробилок зависит от физических свойств перерабатываемого материала, требуемой степени дробления и производительности. Учитывают размеры максимальных кусков материала, поступающего на дробление, его прочность и сопротивляемость дроблению.

Типоразмеры щековых дробилок характеризуются шириной В приемного отверстия - расстоянием между дробящими плитами в верхней части камеры дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Этот размер определяет максимально возможный размер кусков Dmax, загружаемых в дробилку, принимаемый равным 0,85 ширины приемного отверстия, т.е. Dmax = 0,85 B.

Другим важным параметром служит длина L приемного отверстия, т.е. длина камеры дробления. Размер приемного отверстия щековой дробилки является ее характеристическим параметром и обозначается B×L и регламентирован.

Важным параметром щековой дробилки является ширина выходной щели. Она определяется как наименьшее расстояние между дробящими плитами в камере дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Ширина выходной щели - характеристика переменная, ее можно регулировать, что позволяет изменять производительность дробилки и крупность готового продукта.

Размер кусков для известняка: Dисх;min = 40…70 мм

Dисх;max = 1200 мм

Технические характеристики для щековой дробилки СМД-117А:

Размер приемного (загрузочного) отверстия 1500 × 2100 мм;

Наибольший размер загружаемых кусков 1300 мм;

Номинальная ширина выходной щели 180 мм;

Пределы регулирования выходной щели 135-225 мм;

Производительность (проектная) 600 м3/ч

Частота вращения эксцентрикового вала 100 мин-1

Мощность электродвигателя 250 кВт

Тип и характеристика питателя пластинчатый В = 2400 мм

Расчеты:

а) Производительность

Таггарт А.Ф. предложил формулу для определения производительности щековых дробилок:

 = 930 ∙ L ∙ d = 930 ∙ 7 ∙ 50 = 325500 т/ч,

Где Q- производительность дробилки, т/ч; L- ширина щеки, м; d - размер кусков дробленого материала, м.

б) мощность привода

= 155,6 ∙L ∙ D = 155,6 ∙ 7 ∙ 70 = 76244 кВт,

где N - мощность двигателя; L - ширина подвижной щеки, м; D-максимальный размер кусков загружаемого материала, м.

.2 ВЫБОР И СОСТАВЛЕНИЕ СПЕЦИФИКАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ

Кроме основного аппарата, расчет которого производится для осуществления технологического процесса, требуется основное технологическое оборудование других типов и назначения. Номенклатура всего оборудования обусловлена в каждом отдельном случае спецификой технологического процесса. Выбор каждого аппарата производится отдельно и начинается с наименования аппарата и его номера по технологической схеме. Затем описываются исходные данные; вид и количество перерабатываемых сырьевых материалов, продолжительности переработки. По каталогу или техническому паспорту выбирается аппарат и делается вывод о количестве устанавливаемых аппаратов. Выписывается производительность и технические характеристики. Для типового оборудования достаточно указать номер, тип или марку. Все выбранное оборудование сводится в таблицу 4.

Таблица 4 - Спецификация оборудования для производства керамического кирпича