Материальный баланс цементного завода в р. Башкортостан, производительностью 1080000 тонн цемента в год

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Кафедра технологии цемента и композиционных материалов

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Технология цемента»

на тему: «Материальный баланс цементного завода в р. Башкортостан, производительностью 1080000 тонн цемента в год»

Белгород 2010

ВВЕДЕНИЕ

Производство портландцемента складывается в основном из следующих операций: добычи сырья; приготовления сырьевой смеси, состоящего из дробления, помола и ее гомогенизации; обжига сырьевой смеси; помола обожженного продукта (клинкера) в тонкий порошок.

Наиболее важная стадия процессов производства цемента - превращение тщательно подготовленной сырьевой смеси соответствующего химического состава в клинкер путем регулируемого сжигания топлива в обжигательной печи и дальнейшего охлаждения его в холодильнике печного агрегата. При это качество клинкера и свойства цемента зависят от физических свойств и химического состава сырьевой смеси, вида и качества топлива, температуры и продолжительности обжига, а также от скорости охлаждения клинкера.

В зависимости от вида подготовки сырья на обжиг различают мокрый, сухой, полусухой и комбинированный способы производства портландцементного клинкера. При мокром способе производства помол сырьевых материалов, их смешение и корректирование сырьевой смеси осуществляется в присутствии определенного количества воды, а при сухом способе все перечисленные операции производятся с сухими материалами. В некоторых случаях сухую сырьевую смесь гранулируют, добавляя при грануляции небольшое для образования прочных гранул количество воды. Такой способ производства портландцементного клинкера называется полусухим.

Каждый из этих способов имеет достоинства и недостатки. Например, в присутствии воды облегчается измельчение материалов и проще достигается однородность смеси, но расход тепла на обжиг сырьевой смеси при мокром способе на 30…40% больше, чем при сухом. Кроме того, значительно возрастает необходимый объем печи при обжиге мокрой сырьевой смеси (шлама), так как значительная часть ее выполняет функции испарения воды.

Сущность комбинированного способа заключается в том, что сырьевая смесь приготавливается по мокрому способу, а затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи.

Выбор способа производства портландцементного клинкера определяется рядом факторов технологического и технико-экономического характера: свойствами сырья, его однородностью и влажностью, наличием достаточной топливной базы в районе строительства и др.

При природной влажности сырья более 8…10% оказывается целесообразным мокрый способ.

1. Разработка технологической схемы

Производство портландцемента по сухому способу складывается из следующих операций.

Основные стадии технологического процесса производства клинкера сухим способом:

- доставка и разгрузка известнякового щебня по ПКД в склад цеха «Сырьевой» или в бункер дозировочного блока цеха «Сырьевой-2»;

- доставка глины автотранспортом и разгрузка в склад;

-доставка пиритных огарок железнодорожным транспортом и разгрузка в склад;

- дозированная подача известняка, глины и огарок в состоянии естественной влажности на сборный ленточный конвейер с получением сырьевой смеси определенного химического состава и соотношения основных окислов (СаО, SiO2, Al2O3, Fe2O3

Массовое количество сырьевых материалов в состоянии естественной влажности при составлении сырьевой смеси определяется их химическим составом и влажностью и составляет: известняк -71-73%, глина 24-26%, пиритные огарки 2,0-2,3%.

- помол сырьевой смеси в ударно-отражательной молотковой дробилке с одновременной сушкой отходящими газами печи обжига, транспортировка в газовом потоке в сепаратор;

- разделение в воздушно-проходном сепараторе молотого сырья на готовый тонкомолотый продукт (сырьевую муку) и на грубомолотые фракции - крупку;

- домол крупки сырьевой смеси в однокамерной шаровой мельнице c возвратом молотого продукта в сепаратор на классификацию;

- выделение готовой сырьевой муки из газового потока в четырехпольном электрофильтре;

- транспортировка сырьевой муки в силос, усреднение сырьевой муки в силосе;

- дозированная подача готовой сырьевой муки из силоса в одноветвевой 4-х ступенчатый циклонный теплообменник печи для окончательной сушки, нагрева, дегидратации глинистой составляющей и частичной декарбонизации известнякового компонента;

- декарбонизация известнякового компонента в двухветвевом декарбонизаторе типа PYROCLON-R;

- обжиг декарбонизованной муки природным газом во вращающейся печи при температуре около 1450оС до спекания с получением клинкерных минералов - алита, белита, трехкальциевого алюмината и четырехкальциевого алюмоферрита, являющихся основными составляющими портландцементного клинкера;

- охлаждение клинкера в колосниковом холодильнике, транспортировка в крытый резервный склад и последующая передача его в существующий склад клинкера.

ПОДАЧА, СКЛАДИРОВАНИЕ И ДОЗИРОВАНИЕ ОСНОВНОГО СЫРЬЯ

Для получения цемента по сухому способу производства используется щебень известняка фракций 030 мм, получаемый при дроблении и грохочении известняка, а также природная глина и шлак-отход сернокислотного производства (пиритные огарки).

Известняк поступает по грузовой подвесной канатной дороге (ГПКД - 2) в две точки: в бункер дозировочного блока цеха «Сырьевой - 2» или в грейферный склад сырья цеха «Сырьевой» для хранения необходимого запаса известняка в объеме 22 тыс. тонн - на 5,2 суток работы нового сырьевого отделения, работающего по «сухому способу» приготовления сырьевой смеси или на 3 суток работы обоих цементных производств при их полной загрузке.

Подача известняка со склада цеха «Сырьевой» осуществляется только во время остановки ГПКД - 2. Для этого в складе предусмотрена бункерная этажерка с двумя бункерами емкостью 50 м3 каждый. Загрузка бункеров осуществляется грейферным краном грузоподъем-ностью 16 тонн. Из бункеров известняк через штанговые шибера поступает на два ленточных питателя производительностью до 150 т/ч, которыми подается на систему ленточных конвейеров производительностью 350 т/ч каждый. Системой ленточных конвейеров известняк подается в бункер дозировочного блока цеха «Сырьевой-2» емкостью 513 м3 с установленными на нем уровнемерами верхнего и нижнего уровней. Количество щебня в бункере обеспечивает работу установки сушки и помола сырья в течение около 4-х часов.

Огарки на цементное производство доставляются ж/д транспортом в грейферный склад цеха «Сырьевой». Емкость отсека огарков составляет 1500 м3, что позволяет обеспечить запас более чем на 20 суток бесперебойной работы технологической линии производства клинкера сухим способом или 11 суток работы обоих цементных производств при их полной загрузке.

Со склада цеха «Сырьевой» грейферным краном пиритные огарки подаются в бункер, откуда через штанговый шибер поступают на ленточный питатель и затем системой ленточных конвейеров транспортируются в дозировочный блок цеха «Сырьевой - 2». Перекидным шибером огарки с конвейера подаются на горизонтальный ленточный конвейер производительностью 100 т/ч, а с конвейера через течку ссыпаются в отдельный отсек на склад глины цеха «Сырьевой - 2». Емкость отсека огарков составляет 150 м3, что соответствует потребности на 1,7 суток работы установки сушки и помола сырья.

Глина на производство доставляется автотранспортом в теплый грейферный склад полезной емкостью 1050 м3, обеспечивающий запас на суточную потребность в глине. С целью предотвращения смерзания сырой глины в зимнее время склад отапливается с обеспечением температуры не ниже +5 0С. Учитывая однородность химического состава глины, невысокую влажность (18,5%), ее переработка осуществляется без усреднения и предварительной подсушки. Глина со склада грейферным краном грузоподъемностью 20 т подается в бункер емкостью 57 м3. Из бункера глина пластинчатым питателем подается на дробление в двухвалковую зубчатую дробилку, а оттуда - на дозирование.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ

Отдозированные сырьевые материалы - известняк, глина и огарки поступают на сборный ленточный конвейер, оборудованный магнитным сепаратором и электронным металлоискателем для отделения из сырьевой смеси металлопримесей. Сборным конвейером сырьевая смесь с размером фракций 040 мм и средней влажностью 7% подается в отделение сушки и помола.

Измельчение сырьевой смеси осуществляется в двух мелющих контурах:

первый контур - сушка и дробление в ударно-отражательной молотковой дробилке с последующим отделением грубомолотых фракций размером до 10 мм (крупки) в воздушно-проходном сепараторе;

второй контур - тонкий помол крупки в шаровой мельнице и сепарирование мелких фракций в воздушно-проходном сепараторе.

Местом соединения обоих контуров служит воздушно-проходной сепаратор. Установка помола работает в замкнутом цикле. Для обеспечения стабильной работы установки с высокой производительностью при достижении заданной тонкости помола и влажности сырья необходима оптимальная загрузка установки помола без резких колебаний потоков материала и газа. Для этой цели установка помола оснащена системой регулировки, которая поддерживает суммарное количество подаваемого в дробилку материала и возвращаемой в мельницу крупки постоянным.

В шаровой однокамерной мельнице 58,25 м крупка домалывается до заданной тонкости.

Размолотый в шаровой мельнице продукт, в основном за счет вытеснения вновь загружаемым материалом, выгружается из мельницы через выходную решетку, затем установленным в цапфе трубошнеком подается в выходной газоход ударно-отражательной молотковой дробилки, где подхватывается газовым потоком и совместно с первично измельченным материалом транспортируется в сепаратор.

Перед подачей в силос производится контроль химического состава сырьевой муки. Для этого из аэрожелоба автоматическим пробоотборником производится отбор проб сырьевой муки, которые пневмопочтой доставляются в лабораторию на хим.анализ. По результатам анализа производится корректировка состава сырьевой смеси. Запыленный воздух из аэрожелоба и от эрлифта поступает на очистку в рукавный фильтр. Уловленная в фильтре сырьевая мука возвращается в аэрожелоб, а очищенный воздух выбрасывается в атмосферу. Импульсная очистка рукавов производится сжатым воздухом от компрессорной установки.

Отходящие из электрофильтра газы частично используются для рециркуляции - на подъем материала в сепаратор через дроссельную заслонку, на сушку материала в ударно-отражательной молотковой дробилке, для аспирации шаровой мельницы через дроссельную заслонку, а остальные выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу высотой 120 м.

ОБЖИГ КЛИНКЕРА

Для обжига клинкера используется короткая двухопорная печь размером 4,5х50 м системы «Пирорапид» с декарбонизатором типа PYROCLON-R и четырехступенчатым одноветвевым циклонным теплообменником PR 8252/4, производительностью 3500 т/сут.

В циклонном теплообменнике происходит полное высушивание сырьевой муки во взвешенном состоянии, её нагрев и частичная декарбонизация. Теплообменник состоит из четырех, установленных один над другим, циклонных отделителей, соединенных между собой патрубками для пересыпания сырьевой смеси и газоходами. Циклонный теплообменник оснащен декарбонизатором типа PYROCLON-R Low NОx, системой вторичной топки с двумя газовыми горелками и системой частичного газоотвода (байпаса). Для сжигания газа в декарбонизаторе используется третичный воздух с температурой около 900-9500С, отбираемый из разгрузочной головки печи. Ступень I, то есть самая высокая ступень теплообменника, оборудована двойным циклоном с целью повышения коэффициента сепарации и снижения пылевыноса. Каждый циклон и соответствующий ему газоход образуют одну степень подогрева материала. Каждая отдельная ступень действует в качестве прямоточного теплообменника, а общая система представляет собой противоточный теплообменник.

Трубопроводы, через которые сырьевая мука поступает из циклона в газоход следующей ступени, оснащены качающимися клапанами для предотвращения прямого прохождения газа через них в расположенные наверху циклоны. Для обеспечения равномерного распределения поступающей сырьевой муки на входе в газоход расположены отбойные шибера-рассекатели. Равномерное распределение муки по живому сечению потока газа способствует хорошему теплообмену и предотвращает падение муки против газового потока в расположенные внизу циклоны.

Подача сырьевой муки из смесительного силоса в теплообменник осуществляется пневмоподъемником непрерывного действия - эрлифтом фирмы ВМН Claudius Peters. Эрлифт под действием сжатого воздуха подает тонкодисперсную сырьевую смесь в газоход между II и I ступенями циклона, в котором теплообмен происходит между отходящими газами и сырьевой мукой во взвешенном состоянии. Передача теплоты во взвешенном состоянии гарантирует быстроту и равномерность нагревания сырьевой смеси.

В газоходе сырьевая смесь увлекается газовым потоком с температурой 500-5500С и скоростью движения 10ч15 м/с, нагревается до температуры 250ч3500С и попадает в циклон I ступени, в котором под действием центробежных сил оседает, после чего по трубопроводу сырьевой муки направляется в газоход между II - III ступенями циклона. Далее сырьевая мука последовательно проходит сверху вниз II-ую и III-ю ступени теплообменника и нагревается до 700ч8000С, а газы по теплообменнику идут снизу вверх и охлаждаются от 900ч1200 0С до 3500С. Время нахождения материала в циклонном теплообменнике 20-30 секунд. За короткое время сырьевая мука нагревается, полностью дегидратируется и на 25ч40 % декарбонизуется. Степень осаждения муки по отдельным ступеням составляет соответственно: в 1-ой - 96%, 2-ой - 90%, 3-ей - 85%, 4-ой - 80%.

При нагревании сырьевой смеси отдельные ее компоненты - известковые и глинистые, испытывают самостоятельные превращения и лишь затем вступают во взаимодействие друг с другом, приводящее к образованию новых соединений.

Дегидратация глинистых материалов при нагревании до температуры около 5000С сопровождается значительными изменениями структуры их кристаллов по реакции:

Al2O3ЧnSiO2ЧmH2O > Al2O3 х nSiO2 + mH2O(ПАР)

После дегидратации глинистые вещества остаются в аморфном состоянии, а затем частично или полностью распадаются на оксиды Al2O3 х nSiO2 > Al2O3 + nSiO2 и приобретают способность активно взаимодействовать с остальными компонентами смеси.

Диссоциация кальцита, начинающаяся около 6000С и заканчивающаяся при температуре 11000С, является комплексной реакцией, конечная стадия которой описывается уравнением:

CaCO3 (ТВ.) > СаО (ТВ.) + СО2 (ГАЗ.)

Предварительно нагретая сырьевая мука с температурой около 700-8000C после циклона III ступени поступает в двухветвевой декарбонизатор, распределяясь в обе ветви (PYROCLON-R и Low Nox ) через распределительный короб с двумя сервоприводами (поз.08.01.02). В каждую ветвь декарбонизатора подается топливо и воздух: в первую ветвь - природный газ в горелку PYROCLON поз.10.13.2 и третичный воздух из головки печи с высоким содержанием кислорода (до 21%); во вторую - природный газ в горелку Low Nox поз.10.13.1 и отходящий из вращающейся печи газ с низким содержанием кислорода (1ч3%) и высоким содержанием оксидов азота NOx. В обоих случаях материал подается в декарбонизатор ниже точек установки горелок PYROCLON и Low Nox, что обеспечивает его смешение с воздушно-газовым потоком до зоны горения. Горение топлива в декарбонизаторе в связи с одновременным прохождением эндотермической реакции СаСО3 > СаО + СО2 в пыле-газовоздушной смеси является беспламенным и протекает при температуре около 9000С. В первой ветви декарбонизатора за счет высокого содержания кислорода создается окислительная среда, обеспечивающая полноту сгорания топлива, интенсивный теплообмен сырьевой муки и газов и высокую степень декарбонизации известняка на 90ч95% за 2,5ч5 секунд. Во второй ветви декарбонизатора за счет низкого содержания кислорода газ сгорает с образованием СО, который создает восстановительную среду и восстанавливает оксиды азота NOx до N2 по реакции:

2СО + 2 NOx > N2 + 2СО2 (ГАЗ.)

В верхней части декарбонизатора обе ветви соединяются, происходит окончательное окисление СО до СО2. Сырьевая мука из декарбонизатора с температурой около 8600С поступает в циклон IV ступени, где осаждается и поступает в загрузочную часть вращающейся печи поз.08.03. Загрузочная часть печи и конус четвертой ступени оснащены устройствами пневмообрушения с девятью пневмопушками поз.08.01.04 для борьбы с настылями, образующимися в основном в циклоне четвертой ступени и в загрузочной части печи.

В используемом для производства портландцементного клинкера сырье содержатся щелочные хлориды и сульфаты, которые совершают многократную циркуляцию в печной системе в результате возгонки при температуре 700-1100 0С и последующей конденсации при температуре ниже 700оС. Многократная циркуляция приводит к постепенному накоплению в материале этих соединений, которые понижают температуры начала декарбонизации и появления расплава, изменяя процесс минералообразования и приводя к появлению и росту настылей на стенках циклонного теплообменника и загрузочной части печи. Для снижения концентрации этих вредных соединений и предотвращения образования настылей предусмотрена система байпасирования отходящих газов.

В загрузочной части вращающейся печи смонтирован патрубок, к которому присоединена байпасная смесительная камера. При помощи вентилятора из входной камеры отбираются около 10% отходящих из вращающейся печи газов с температурой 12500С. В смесительной камере байпасные газы смешиваются со свежим холодным воздухом и охлаждаются до температуры около 3000С. Воздух для охлаждения, нагнетаемый вентилятором из окружающей среды, направляется в смесительную байпасную камеру через два воздушных канала, расположенных по отношению друг к другу на 1800. Равномерность температурного профиля после байпасной смесительной камеры и оптимизированный эффект охлаждения газов до температуры около 3000С достигается тангенциальным и радиальным подводом охлаждающего воздуха. Охлажденные газы обеспыливаются вначале в камере смешения, а затем в электрофильтре колосникового холодильника. Уловленная в электрофильтре пыль по системе скребковых транспортеров подается на пластинчатый конвейер и направляется в резервный склад клинкера. Таким образом, за счет байпасирования удаляются из процесса такие вредные вещества, как сера, щелочи, хлориды, что снижает вероятность образования настылей.

Сырьевая мука из циклона IV ступени теплообменника через загрузочную часть поступает во вращающуюся печь обжига. Загрузочный конец корпуса печи входит в головку циклонного теплообменника. На горячем конце печи смонтирована разгрузочная головка, которая соединяется с пылеосадительной камерой. Для уменьшения подсоса воздуха в местах соединения корпуса печи с циклонным теплообменником и разгрузочной головкой предусмотрены уплотнения. Перемещаясь вследствие вращения корпуса печи от загрузочного к разгрузочному концу, сырьевая мука подвергается тепловому воздействию от продуктов сгорания топлива, поступающих через печь навстречу движению материала.

ОХЛАЖДЕНИЕ КЛИНКЕРА

В колосниковом холодильнике клинкер охлаждается воздухом до температуры 95 0С.

Холодильник оснащен двумя колосниковыми решетками с гидравлическими приводами. Первая решетка установлена с наклоном 3о, вторая - горизонтально. В каждой решетке имеется два типа решетчатых пластин: неподвижные и подвижные, смонтированные на раме с маятниковой подвеской. Обе колосниковые решетки с гидроприводами разделяются под колосниками на отдельные воздушные камеры. Под колосниковой решеткой №1 - 5 воздушных камер, под второй - 4. Каждая камера оснащена своими вентиляторами охлаждающего воздуха: в первой камере - один вентилятор, во второй, третьей и четвертой камерах - по два вентилятора.

При прохождении холодного воздуха через слой клинкера высотой 450-900 мм клинкер охлаждается, а воздух нагревается. Нагретый воздух из зоны рекуперации с температурой не менее 9000С используется для сжигания газа в печи (вторичный воздух), часть нагретого воздуха расходуется на сжигание газа в декарбонизаторе (третичный воздух). Третичный воздух забирается из головки печи, очищается в пылеосадительной камере и по футерованному трубопроводу подается в этажерку циклонных теплообменников к горелке декарбонизатора.

Для измельчения крупного клинкера между двумя колосниковыми решетками холодильника установлена валковая дробилка типа c 4-мя параллельно расположенными реверсивными валками.

Стадия совместного помола означает совместный помол портландцементного клинкера, гипса и при необходимости активных минеральных добавок (АМД), который осуществляется в шаровых трубных мельницах открытого или замкнутого цикла. Выбор режима работы мельницы и соотношения компонентов при совместном помоле зависят от номенклатуры выпускаемого портландцемента на предприятии.

Складирование цемента осуществляется в бетонных или железобетонных силосах с пневматической загрузкой или механической загрузкой элеваторами и пневматической выгрузкой с последующей отгрузкой потребителю после технологического контроля ОТК.

2. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ЗАВОДА

2.1 Расчет сырьевой смеси и удельного расхода материалов

РАСЧЕТ ЦЕМЕНТНОЙ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ по КН, n , p

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ (массовые %)
Наимено- вание	Сырьевые компоненты	Сырьевая шихта	Клинкер
	1	2	3
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O Р2O5 ППП Прочие	0.53 0.13 0.12 54.14 1.91 0.33 0.00 0.00 0,26 42.57 0.00	59.56 13.20 5.83 6.49 1.97 0.27 0.00 0.00 0.27 11.58 0.83	10.99 3.10 71.74 2.86 1.20 5.10 0.00 0.00 0.00 5.01 0.00	13.78 3.08 2.67 42.68 1.91 0.40 0.00 0.00 0.26 35.04 0.18	21.21 4.74 4.11 65.70 2.94 0.62 0.00 0.00 0.40 0.00 0.28
КН n p				0.95 2.27 1.15	0.95 2.27 1.15

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛИНКЕРА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛИНКЕРА
Гидравлический модуль Калориметрический модуль Коэффициент спекаемости Индекс обжигаемости	2.19 2.79 0.72 3.55	1.7-2.4 (оптимальный) m=C/(S+A+F) 0.3-1.8 (оптимальный.) Mk=(C3S+C3A)/(C2S+C4AF) 0.5-0.6(оптимальный) B=[C-(1.87S+1.65A+0.35F)]/(3A+2.25F) 2.5-3.5 (оптимальный) ИО=С3S/(C3A+C4AF)

Удельный расход сырьевых материалов

Теоретический расход сухого сырья:

Действительный расход сухого сырья:

,

где% ПС - производственные потери сырья при обжиге с безвозвратным пылеуносом ~ 0,5 %

.

Действительный расход отдельных сухих сырьевых компонентов:

,

Где Ni - содержание отдельных компонентов в сырьевой смеси.

Расход компонентов с естественной влажностью.

Где Wi - влажность отдельных компонентов в %.

Расход сырьевой смеси с естественной влажностью:

Естественная влажность сырьевой смеси:

Количество воды в сырье при естественной влажности:

Расход сырьевой муки:

где WМ - влажность сырьевой муки, поступающей на обжиг при сухом способе производства = 1%

9. Выход воды из сырьевой муки:

2.2 Режим работы цехов и завода - ППР

Таблица 2.1 - Номинальный фонд рабочего времени

№ п/п	Цехи	Время работы в	Режимный простой
		смену	сутки	неделю	год
		час	смена	час	сутки	час	сутки	час	сутки	час
1	Карьер	8	2	16	6	96	305	4880	162	3880
2	Транспортный	12	2	24	6	144	305	7320	60	1440
3	Грубое измельчение	12	2	24	6	144	305	7320	60	1440
4	Помол сырья	12	2	24	7	168	365	8760	-	-
5	Обжиг клинкера	12	2	24	7	168	365	8760	-	-
6	Помол цемента	12	2	24	7	168	365	8760	-	-
7	Отгрузки	8	2	16	6	96	305	4880	162	3880

Таблица 2.2 - Время простоев по ППР и работа технологического оборудования

№	Наименование оборудования	Ремонтный цикл, год	Межремонтный период, мес.	Время ремонта (число ремонтов за ремонтный цикл), сутки/число	Простои, час	Время работы в год, час	КИ
					общие	режимные	на ремонт
			К	С	Т	ТО	К	С	Т	ТО	год	год	РЦ	год
1	Экскаваторы	4	48	12	2	1	9/1	4/3	0,8/20	0,3/24	-	3880	2193	780	3504	0,4
2	Транспорт	3	36	12	2	0,5	8/1	4/2	0,7/16	0,3/18	-	1440	1186	563	3504	0,4
3	Дробилки	2	24	12	2	0,5	8/1	6/1	0,7/15	0,3/16	-	1140	1381	4380	4380	0,5
4	Сырьевые мельницы	2	24	12	5	1	8/1	5,5/1	0,9/18	0,4/20	1139	-	1673	1139	7621	0,87
5	Печь	6	60	12	2	1	21/1	4/26	4/26	0,5/29	876	-	1660	1381	7446	0,85
6	Цементные мельницы	4	48	12	1	0,5	12/1	1/20	1/20	0,4/24	1752	-	2441	1752	7008	0,8

2.3 Расчёт материального баланса по цехам

Расчёт выпуска продукции по видам цемента

Согласно заводским данным мощность технологической линии сухого способа производства по цементу составляет 1 080 000 тонн в год.

1. Выпуск цемента по видам:

Таблица 2.3 - Ассортимент выпускаемой продукции

№	Обозначение цемента	Выработка цемента, т/год	Доля отдельного вида цемента в общем объеме выпуска продукции, %	Расход добавок
				%
				Шлак гранулированный	гипс
1 2 3	ПЦ 500 Д 0 ПЦ 400 Д 0 ШПЦ 300	180000 700000 200000	17 65 18	- - 50	5 5 5
	Всего	1080000	100	50	15

2. Выработка цемента помольным цехом:

а) По видам:

Где %ПЦ - потеря цемента = 0,5%

б) Всего:

3. Потеря цемента:

4. Потребность помольного цеха в клинкере:

а) По видам:

Где %Дi - сумма вводимых в данный вид цемента добавок согласно ГОСТа в %.

б) Всего:

5. Потребляемая выработка клинкера цехом обжига:

Где %ПКЛ - потеря клинкера = 0,5%

6. Потребное количество печей:

Где КИ - коэффициент использования печей = 0,85

ВКЛ - производительность одной печи = 145 т/ч

7. Выработка клинкера:

8. Производительная потеря клинкера:

9. Клинкер в составе цемента, поступающий на помол:

10. Раздельное количество добавок, вводимых в отдельные виды цемента при помоле.

Гипс:

а) на отдельный вид:

б) всего:

Гидравлические добавки:

а) на отдельный вид:

б) всего:

11. Производственные потери добавок до помольного цеха.

Гипс:

Где %ПГ - потеря гипса = 0,5%

Гидравлические добавки:

Где %ПГД - потеря гидравлических добавок = 0,5%

.

Всего:

12. Количество сухих добавок, поступающих на завод.

Гипс:

Гидравлические добавки:

Всего:

13. Количество влажных добавок, поступающих на завод.

Гипс:

Где WГ - влажность гипса = 2,0%

Гидравлические добавки:

Где WГД - влажность гидравлических добавок = 10%

Всего:

Результаты расчётов сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Выработка цемента по видам

№	Вид цемента	Расход материалов, т/год	Количество цемента, т/год
		Клинкер	Добавки
		Обжиг	Помол	Гипс	Гидравлические
				завода	помола	влажные	завода	помола	влажные	помола	завода
1 2 3	ПЦ 500 Д 0 ПЦ 400 Д 0 ШПЦ 300	158211 604924 167518	171000 665000 90000	9319 35630 9867	9045 35176 10050	9509 36358 10068	- - 101513	- - 100503	- - 112792	180904 703518 201005	180000 700000 200000
Всего	930653	926000	54816	54271	55935	101513	100503	112792	1085427	1080000

Расчёт производительности цехов

Годовая потребность цеха обжига в сырье. Сухое сырьё:

Сухие сырьевые компоненты:

Сырьё с естественной влажностью:

Компоненты с естественной влажностью:

Сырьевая мука:

Годовая потребность сырьевого цеха

При расчёте учитываются потери материалов при грубом и мелком измельчении. Потери при измельчении сырья: ПИЗМ = 0,2%

Коэффициент потерь:

Сухое сырьё:

Сухие сырьевые компоненты:

Сырьё с естественной влажностью:

Компоненты с естественной влажностью:

Сырьевая мука:

Годовая потребная производительность транспортных средств для перевозки с учётом потерь

При расчёте учитываются потери материалов при перевозке. Потери при перевозке сырья: ПТР = 0,3%

Коэффициент потерь:



Сухое сырьё:

Сухие сырьевые компоненты:

Сырьё с естественной влажностью:

Компоненты с естественной влажностью:

Годовая потребная производительность карьеров с учётом потерь при добыче сырья

При расчёте учитываются потери материалов при добыче. Потери при добыче сырья: ПТР = 0,5%

Коэффициент потерь:

Сырьё с естественной влажностью:

Компоненты с естественной влажностью:

Результаты расчётов сводим в табл. 2.5.

Таблица 2.5 - Расход сырьевых материалов

№	Материалы	Размерность	На 1 т. клинкера	По цехам в год
			теоретический	действительный	С естественной влажностью	Обжиг	Сырьевой	Транспортный	Карьер
						Сух.	Влаж..	Сух.	Влаж.	Влаж.	Влаж.
						в тоннах
1	Известняк	т	1,165	1,178	1,209	1096309	1125159	1098502	1127409	1130791	1136445
2	Глина	т	0,345	0,343	0,421	319214	391805	319852	392589	393767	395736
3	Огарки	т	0,029	0,026	0,029	24197	26989	24245	27043	27124
4	Сырьевая смесь	т	1,539	1,547	1,659	1439720	1543953	1442599	1547041	1551682
5	Сырьевая мука	т		1,563		1454611	1457520

Потребная производительность цехов

Для карьера и транспортного цехов производительность определяется по материалу с естественной влажностью, для всех остальных - по сухому веществу.

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

где фГОД, фН, фСТ - часы работы цехов в год, неделю, сутки (табл. 1.2.1).

Карьер известняка

Часовая производительность:



Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Карьер глины

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Транспортировка известняка и глины

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Транспортировка железистой добавки

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Транспортировка сырья

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Грубое измельчение

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Помол сырья

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Обжиг (клинкер)

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Помол цемента

Часовая производительность:



Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Результаты сводим в табл. 2.6.

Таблица 2.6 - Потребная производительность цехов

№	Цех	Материал	Производительность
			Годовая, т	Месячная, т.	Недельная, т.	Суточная, т.	Часовая, т.
1	Карьер	Известняк Глина	1136445 395736	94704 32978	22368 7776	3728 1296	233 81
2	Транспортный	Сырье	1551682	129307	30528	5088	212
3	Грубое измельчение	Известняк и глина	1524558	127047	29952	4492	208
4	Помол сырья	Сырьевая мука	1457520	121460	27888	3984	166
5	Обжиг	Клинкер	930653	77554	17808	2544	106
6	Помол цемента	Цемент	1085427	90452	20832	2976	124

Потребная производительность основного оборудования

Определяется суммарная производительность всего оборудования в целом по цеху. При расчёте учитывается коэффициент использования оборудования цеха КИ (табл. 1.2.2).

где Р - количество перерабатываемого материала по статье материального баланса, тонн в год;

8760 - номинальный фонд рабочего времени.

Экскаваторы:

Дробилки:

Транспорт:

Мельницы сырьевые:

Печь вращающаяся:

Мельницы цементные:

Полученные данные применяются при подборе оборудования завода и сводятся в табл. 2.7.

Таблица 2.7 - Потребная производительность оборудования в целом по цеху

№	Наименование оборудования	Производительность
		т/год	т/сутки	т/час
1	Экскаваторы	1136445 395736	5184 1808	324 113
2	Транспорт	1551682	10632	443
3	Дробилки	1524558	8352	348
4	Мельница сырьевая	1457520	4584	191
5	Вращающаяся печь	930653	3000	125
6	Мельница цементная	1085427	3720	155

3. Схема контроля производственного процесса

клинкер обжиг технологический схема

Контроль соблюдения установленного технологического режима на стадии процесса обжига клинкера является одной из важнейших задач технологического контроля, осуществляемого центральной лабораторией, и оперативного контроля, осуществляемого обслуживающим персоналом печного агрегата.

В проектируемом цехе предусматривается следующая система технологического контроля.

Температура сырьевой муки и перепад давления контролируются на каждом циклоне циклонного теплообменника с помощью системы автоматизации. Машинист вращающейся печи следит за показаниями приборов: контроля температуры, перепада давления, содержания СО и О2 в отходящих газах, разрежения после дымососа. Машинист контролирует температуру пылегазовой смеси в кальцинаторе и смесительной камере реактора - декарбонизатора, а также температуру газов в вихревой камере. Важен контроль питания печи сырьевой мукой, так как система "циклонный теплообменник - декарбонизатор - печь" весьма чувствительна к равномерности питания, поэтому, совместно с системой автоматизации возможно и ручное корректирующее воздействие. С помощью автоматических пробоотборников, установленных в течках циклонов и в смесительной камере декарбонизатора, отбираются разовые пробы сырьевой муки с периодичностью 1…2 часа и с помощью пневмотранспорта доставляются в цеховую лабораторию для определения степени декарбонизации ускоренным методом, ввиду высокой скорости прохождения сырьевой муки в циклонном теплообменнике (20…30 секунд). Данные анализов оперативно сообщаются машинисту вращающейся печи.

Машинист вращающейся печи следит за показаниями контрольно - измерительных приборов температуры в зоне спекания и наблюдает визуально в смотровое окно в головке печи за состоянием обжигаемого материала, положением факела, свечением стенок печи и материала; контролирует количество поступающего в печь первичного (с топливом, через горелку), вторичного (из холодильника) и третичного (из холодильника - на декарбонизатор) воздуха и его температуру; следит за подачей топлива в печь и декарбонизатор и за соотношением подаваемого топлива.

В данном печном агрегате в декарбонизаторе должно сжигаться не менее 60 %, а во вращающейся печи - 40 % от общего расхода.

В колосниковом холодильнике по показаниям приборов машинист контролирует давление воздуха острого дутья и общего дутья под решеткой, температуру первого колосника холодильника и линкера на выходе, а также наблюдает визуально через специальные смотровые окна за ходом процесса охлаждения клинкера. Он же с помощью совковой лопаты через люк, расположенный в течке холодильника, периодически (каждый час в течение смены) отбирает клинкер для определения его плотности (качество обжига клинкера) для петрографического анализа. Из отобранных проб клинкера центральная лаборатория выполняет в средней пробе полный химический анализ, определяет петрографическим методом качество кристаллизации минералов клинкера, количество в нем свободного СаО, изучает его активность после лабораторного помола.

Заключение

В данном курсовом проекте был спроектирован цементный завод по выпуску цемента в ассортименте:

ПЦ 500-Д0 - 17%;

ПЦ 400-Д0- 65%;

ШПЦ 300 - 18%.

Проектируемая технологическая линия будет работать по сухому способу производства мощностью 930653 тонн клинкера и 1080000 тонн цемента в год. Данное производство основывается на эксплуатации одной вращающихся печей 4,5 х 50 м с четырехступенчатым циклонным теплообменником.

Разработана технологическая схема производства и по статьям материального баланса цеха было подобрано необходимое количество технологического оборудования, с указанием его технических характеристик, для выполнения производственной программы с учетом коэффициента использования оборудования.

Ориентируясь на исходные материалы месторождения, была составлена технологическая схема по заводу и разработана схема контроля процесса обжига клинкера.

Литература

1. Алексеев Б.В. Технология производства цемента, Учебник для средних проф. тех. училищ, М.: Высшая школа, 1980.

2. Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов, М.: Высшая школа, 1976.

3. Справочник по производству цемента, под. ред. Холина, Стройиздат, 1963.

4. Проектирование цементных заводов, под. ред. П.В. Зозули и Ю.В. Никифорова, СПб.: Издательство «Синтез», 1995.

5. Левченко П.В. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности, уч. пособие, М.: Высшая школа, 1968.

6. Сапожников М.Л. Механическое оборудование предприятий промышленности строительных материалов, справочник, М.: Машиностроение, 1978.

Размещено на Allbest.ru