Затем шлам направляется в печь для обжига, в которой он превращается в клинкер. Полученная клинкерная основа цемента поступает в промышленный холодильник для охлаждения. После этого клинкер подвергается дроблению и подается в бункеры мельниц. Там клинкерная масса повторно измельчается.
Если для процесса обжига шлама используется твердое топливо, то возникает необходимость в строительстве дополнительного помещения для хранения и подготовки угля. Когда в производственном процессе применяется жидкое или газообразное топливо, то схема обжига клинкерной смеси имеет упрощенный вид.
В завершение цемент перенаправляется из бункеров мельниц в специальные помещения для хранения. На этом производственном этапе лаборанты осуществляют контроль качества продукции и определяют марку цемента. Только после этого продукция направляется в упаковочные аппараты.
4.1.2. Сухой способ производства цемента
Описание сухого способа производства
Если применяется глинистый компонент, то сырьевая смесь подается для смешивания в шнеки, в которых происходит частичное увлажнение водой. На этом этапе образуются прочные гранулы, что имеют влажность не более 14 % - далее они поступают в печь для обжига.
При сухом методе производства процесс обжига сырья может выполняться в различных печах, здесь особое внимание уделяется приготовлению сырьевой массы. Дальнейшие этапы технологического процесса осуществляются так же, как и при мокром методе производства.
При сухом способе производства сырьевую смесь приготавливают совместно с водой, получая шлам. Известняк из вагонетки выгружают в бункер питателя. Последний дает известняк на первичное дробление в щековую дробилку для измельчения на куски 200 - 300 мм. От щековой дробилки известняк ленточным конвейером транспортируют на вторичное дробление в молотковую дробилку для измельчения его до размеров 20 - 25 мм, затем ленточным конвейером измельченный известняк подают на склад. Глину из вагонетки выгружают в бункер пластинчатого питателя, откуда ленточным конвейером направляют на измельчение в валковую дробилку. Измельчённую глину перемешивают водой в глиносмесителе и насосами перекачивают в резервуар.Известняк и смесь глины с водой направляют в барабанную мельницу для тонкого измельчения с добавлением воды. Выходящая из мельницы сырьевая смесь (шлам) насосами перекачивается в цилиндрические бассейны. Здесь шлам корректируется по химическому составу. Далее шлам направляют в бассейн, где он постоянно перемешивается крановым пневматическим смесителем. Из бассейна шлам через дозирующие устройства направляется во вращающуюся печь на обжиг.
Во вращающейся печи после ряда физико-механических и химических изменений шлам превращается в клинкер. Вращающиеся печи работают на газообразном, жидком или твердом (пылевидном) топливе. Топливо во вращающуюся печь подают через форсунки. Обожжённый продукт (клинкер) из печи поступает в холодильные устройства и далее на грубое измельчение в дробилку ударного действия, после чего клинкер подаётся на склад. Вылежавшийся на складе клинкер размалывают в барабанной мельнице, оборудованной аспирационными устройствами. Мельницы работают по замкнутому кругу или открытому циклу. При помоле к клинкеру добавляют до 5% гипса, а иногда и другие добавки.
Добавки предварительно измельчают в дробилке, а затем ленточным конвейером подают на склад добавок. Далее добавки сушат в барабанах и конвейером транспортируют на склад. На этом же складе хранят измельчённый гипс. Цемент из мельниц поступает в цилиндрические железобетонные резервуары - цементные силосы, где хранятся в течение 2 - 3 недель. Из силосов цемент направляют пневмотранспортом в спецвагоны (или автоцементовозы) для транспортирования его навалом или в бункер, а из последнего - в упаковочную машину. Упакованный в бумажные мешки цемент в обычные железнодорожные вагоны.
4.1.3. Описание смешанного способа производства цемента
Сравнение двух способов производства
В настоящее время применяют два основных способа подготовки сырьевой смеси из исходных материалов: «мокрый», при котором помол и смешение сырья осуществляется в водной среде, и «сухой», когда материалы измельчаются и смешиваются в сухом виде.
Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны. В водной среде облегчается измельчение материалов, при их совместном помоле быстро достигается высокая однородность смеси, но расход топлива на обжиг сырьевой смеси при мокром способе в 1,5 - 2 раза больше, чем при сухом. Кроме того, значительно возрастают размеры обычных вращающихся печей при обжиге в них мокрой сырьевой смеси, так как эти тепловые агрегаты в значительной мере выполняют функции испарителей воды.
Мокрый способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению сухим, длительное время находил ограниченное применение вследствие пониженного качества, получаемого клинкера.
Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественных портландцементов и по сухому способу. Это предопределило резкий рост в последние десятилетия производства цемента по этому способу.
Применение находит и третий, так называемый комбинированный способ. Сущность его заключается в том, что подготовка сырьевой смеси осуществляется по мокрому способу, затем шлам обезвоживается на специальных установках и направляется в печь. Комбинированный способ по ряду данных почти на 20 - 30 % снижает расход топлива по сравнению с расходом по мокрому способу, но при этом возрастают трудоёмкость производства и расход электроэнергии. В данной работе применяется сухой способ производства шлакопортландцемента.
4.2 Режим работы цеха
При назначении режима работы цеха необходимо стремиться обеспечить возможно более полное использование оборудования ( основных фондов) и принимать наибольшее количество рабочих смен в сутки( повышать сменность).
Цеха помола чаще работают по режиму прерывной недели с двумя выходными днями в неделю в три смены. При этом при трехсменной работе в неделю с одним выходным днем каждую восьмую неделю, расчетное количество рабочих суток в году принимают 262 суткам, а при трехсменной работе - 253 рабочих дням (5 дней в неделю по 23 часа), в утреннюю и вечернюю смену по 7.5 часов с обеденным перерывом 0,5 часа, и в ночную смену 7 часов без обеденного перерыва, и 52 субботних дня с одной сменой по 8 часов.
При принятой рабочей недели с двумя выходными днями, при трехсменной работе Ки принимается равным: 0,866
Предварительно выбрали 3-х сменный режим работы цеха с расчетным фондом рабочего времени 5402 часа, что составит 5402/23=235 суток.
- трехсменный рабочий день: 253 дня · 23 часа + 52 дня · 8 часов = 6235 часов
В3р =6235 · 0,866=5402 ч.
4.3. асчет производительности цеха
?. Расчет материального баланса производства
Производительность завода в год 2000 тыс. т. , в том числе:
Быстротвердеющий портландцемент с минеральными добавками М400 - 1000000 т.
Быстротвердеющий шлакопортландцемент М400 - 1000000 т.
1. Расчет на год . с учетом 1% потерь
а) для быстротвердеющего портландцемента:
по расчету
клинкера - 1000000·0,84=840000 т. клинкера - 840000·1,01= 848400 т.
гипса - 1000000·0,05=500000 т. гипса - 500000·1,01= 50500 т.
шл.д.г. - 1000000·0,11=110000 т. шл.д.г. - 110000·1,01=111100 т.
б) для быстротвердеющего шлакопортландцемента
по расчету
клинкера -1000000·0,62=620000 т. клинкера - 620000·1,01=626200 т.
гипса -1000000·0,05=500000 т. гипса - 500000·1,01 = 50500 т.
шл.д.г. ? 1000000·0,33=330000 т. шл.д.г. - 330000·1,01 = 333300 т.
2. Расчет на сутки.
а) для быстротвердеющего портландцемента 1000000:235 =4255,3 т. для его получения необходимо:
клинкера -848000:235= 3610,21 т.
гипса - 50500:235 = 214,89 т.
шл.д.г. - 111100:235=472,77 т.
б) для быстротвердеющего шлакопортландцемента 1000000:235 =4255,3 т. для его получения необходимо:
клинкера ? 626200:235=2664,68 т.
гипса ? 50500:235 = 214,89 т.
шл.д.г. -333300: 235 = 1418,30 т.
3. Расчет на час.
а) для быстротвердеющего портландцемента 1000000:5402 =185,12 т. для его получения необходимо:
клинкера - 848400:5402 =157,13 т.
гипса - 50500:5402 = 9,35 т.
шл.д.г.- 111100:5402=20,57 т.
б) для быстротвердеющего шлакопортландцемента 1000000:5402 = 185,12 т. для его получения необходимо:
клинкера - 626200:5402 = 115,92 т.
гипса - 50500:5402 = 9,45 т.
шлака - 333300:5402 = 61,7 т.
4.4. Расчёт материального баланса производства (таблица 1)
Таблица 1
|
Цемент, т |
Клинкер, т |
Гипс, т |
Шлак , т сухой/влажный |
||||||||||
|
Вид цемента |
В год |
В сутки |
В час |
В год |
В сутки |
В час |
В год |
В сутки |
В час |
В год |
В сутки |
В час |
|
|
БТЦ М400 |
1000000 |
4255,3 |
185,12 |
848400 |
3610,21 |
157,13 |
50500 |
214,89 |
9,35 |
111100/137764 |
472,77/582,23 |
20,57/25,507 |
|
|
БТШПЦ М400 |
1000000 |
4255,3 |
185,12 |
626200 |
2664,68 |
115,92 |
50500 |
214,89 |
9,35 |
333300/413292 |
1418,3/1421,7 |
61,7/76,508 |
|
|
Итого |
2000000 |
8510,6 |
370,24 |
1474600 |
6274,89 |
273,05 |
101000 |
429,78 |
18,7 |
378 750/454 500 |
1891,07/2007,93 |
82,27/102,015 |
4.5. Выбор и расчет основного технологического и транспортного оборудования
??. Расчет производительности и количества шаровых мельниц
1. Расчет производительности мельниц по формуле:
Q = Nм ·K ·b ·q ,
где Nм = 6.45 ·Vn·с ·(m/Vn)0,8 - полезная мощность мельницы, кВт.
Дс = Д - 2·0,05 = 4-2·0,05 = 3,9 м.
Ln = L - 0,2·1 = 13,5- 0,2·1 = 13,3 м.
Масса мелющих тел m, т, по формуле :
m = 3,77· ж · Дс2·Ln= 3,77 · 0,28 ·3,92 · 13,3 =213,5405 т.
Vm = ·Ln
Vm= = 158,8 м3
Таким образом:
Nм =6,45 ·158,8· v3,9·()0,8 = 2542,4 кВт
а) для быстротвердеющего портландцемента М400:
QI= 2542,4·1·0,036 ·0,588 = 53,81 т/ч.
б) для быстротвердеющего шлакопортландцемента М400:
QII = 2542,4 ·1·0,034 ·0,655 = 56,62 т/ч.
2. Расчет количества мельниц по формуле:
а) для быстротвердеющего портландцемента М400:
n1=
n1= = 3,4
б) для быстротвердеющего шлакопортландцемента М400:
n2=
n2= = 3,23
nобщ =n1+n2= 3,4+3,23=6,63
Принимаем nобщ =7 шт.
3. Расчет частоты вращения мельниц по формуле:
nкр. = = = = 21,3 об/мин.
nопт. = = = = 16,2 об/мин.
4.Мощность электродвигателя мельницы по формуле:
N = (0,2·m ·Дс·nопт ) /з
N= = 2998,1 кВт.
Установочная мощность с учетом пускового момента
Nуст = 1,15 ·N =1,15·2998,1=3447,8 кВт
???. Расчет силосного склада
Объём силосного склада по формуле:
Vc= П ·Сн / 271 ·сн ·К
1. Расчет склада для цемента:
а) для быстротвердеющего портландцемента:
(1000000·12)/(271·1,2·0,9) = 4100,4 м3
4100,4:3000=13,7?14
Число силосов при d=12м, высоте 33 м и объеме одного силоса 3000м3
n1=14 шт.
б) для быстротвердеющего шлакопортландцемента:
(1000000·12)/(271·1,15·0,9) = 42780,7484 м3
42780,7484:3000 = 14,5?15
Число силосов при d=12м, высоте 33 м и объеме одного силоса 3000м3 n2 =14,5?15 шт.
2. Расчет складов для сырьевых материалов:
а) для клинкера
(1474600·5)/(271·1,5·0,9) = 20153 м3
20153:3000=6,7?7
Число силосов при d=12м, высоте 33 м и объеме одного силоса 3000 м3 n3= 6,7? 7 шт.
б) для гипса
(101000·30)/(271·1,35·0,9) = 9202,31 м3
9202,31:3000=3,07
Число силосов при d=12м, высоте 19,8 м и объеме одного силоса 1700м3
Исходя из количества мельниц, по технологическим соображениям принимаем n4 ? 7 шт.
в) для шлака
(444400·16)/(271·0,7·0,9) = 41647,045 м3