= 0,79Ч10,708+0,01Ч8,5 = 8,544нм3/нм3топл

= 0,21Ч(б-1)Ч , нм3/нм3топл

= 0,21Ч(1,1-1)Ч9,734 = 0,204 нм3/нм3топл

= 1,065+1,97+8,544+0,204= 11,784 нм3/нм3топл

Масса продуктов сгорания:

++, кг/нм3

= 1,977Ч1,065=2,106 кг/нм3

= 0,804Ч1,97 = 1,584 кг/нм3

= 1,251Ч8,544 = 10,689 кг/нм3

= 1,429Ч0,204 = 0,292 кг/нм3

, кг/нм3

Сводим материальный баланс горения топлива в таблицу 10.

Таблица 14

Материальный баланс горения топлива

Статьи прихода	Количество	Статьи расхода	Количество
	м3	кг		м3	кг
Топливо Воздух	1 10,708	0,86 13,845	СО2 H2O N2 O2	1,065 1,97 8,544 0,204	2,106 1,584 10,689 0,292
Сумма	11,719	14,705	Сумма	11,783	14,671

% невязки = []

Расход исходного сырья на 1 кг клинкера

Состав исходного:

а) количество связанной воды в каолине:

б) количество углекислоты в углекислом магнии:

= 0,278%

в) количество углекислоты в углекислом кальции:

Технически расход сухого сырья:

[] =

Расход сухого сырья с учетом уноса из циклонных теплообменников:

[] = [] + [] y

[] = 1,552 + 0,15 = 1,702 кг/кг кл

Расчет теплового эффекта клинкерообразования

Расход тепла на нагрев сухого сырья от 0°С до 450°С:

,

где t1 = 450°C - конечная температура нагрева,t0 = 0°C - начальная температура материала, Ср =0,253 кДж/кг°С - средняя теплоемкость сырьевой смеси при данной температуре.

Теоретический расход гидратной воды сырья:

[] =

[] =

Расход тепла на дегидратацию каолина:

[],

где 1600 кДж/кг Н2О - теплота дегидратации каолина.

Расход тепла на нагревание дегидратированного сырья от t1 = 450°C до t2 = 900°C:

,

где = 0,283 кДж/кг°С - средняя теплоемкость в данном интервале температур.

Расход тепла на декарбонизацию и :

Теоретический расход СО2 сырья:

Расход теплоты на нагревание декарбонизированного сырья от t2 = 900°C до t3 = 1400°C:

,

где кДж/кг°С - средняя теплоемкость сырьевой смеси в данном интервале температур.

Расход тепла на образование жидкой фазы при t3 = 1400°C:

Итого расхода тепла:

Приход теплоты

Приход тепла в результате образования клинкерных минералов в интервале температур 1000-1400°С:

где 107, 144, 9 и 26 - тепловые эффекты образования соответствующих минералов клинкера, кДж/кг кл.

Для данного состава портландцементного клинкера:

Приход тепла в результате образования метакаолина:

Приход тепла в результате охлаждения 1 кг клинкера от t3 = 1400°С до t0 = 0°C:

где =0,261 кДж/кг°С - средняя теплоемкость в данном интервале температур

Приход тепла в результате охлаждения СО2 от t2 = 900°С до 0°C:

кДж/кг кл,

где = 0,256 кДж/кг°С - средняя теплоемкость СО2 в данном интервале температур

Приход тепла в результате охлаждения от 450°С до 0°С и конденсации гидратной воды сырья:

 []

где = 0,47 кДж/кгС - теплоемкость водяного пара в данном интервале температур, - теплота конденсации водяного пара.

0,00827

Итого приход тепла:

Теплосодержание топлива:

где = 1,3 кДж/кг°С - средняя теплоемкость газа при 20°С.

Теплосодержание воздуха:

где = 1,328 кДж/кг°С - теплоемкость воздуха при 20°С.

Приход тепла с подсосным воздухом:

Расход тепла.

Тепловой эффект клинкерообразования по данным расчета составил 1785,7 кДж/кг кл.

Потери тепла на испарение воды из сырья:

Потери тепла с отходящими газами:

где Сi - средняя теплоемкость i-газа при tог = 300°С, Vi - объем i-газа.

Потери тепла с 1 кг клинкера:

где - средняя теплоемкость клинкера при 300°С.

Потери тепла с уносом:

где = 0,253 кДж/кг°С - средняя теплоемкость сырьевой смеси при 300°С.

Потери тепла в окружающую среду:

а) корпусом печи

б) циклонными теплообменниками

Суммарные потери в окружающую среду:

Потери тепла с подсасываемым воздухом за системой циклонов:

Тепловой баланс печного агрегата:

36757,90

Получаем

Удельный расход тепла:

q =

7. Материальный баланс цементного завода

Целью расчета материального баланса цементного завода является выбора количества единиц основного технологического оборудования, а также оценка потребностей в сырье, топливе, добавках и вспомогательных материалах, необходимых для технологического процесса производства цемента: воды, сжатого воздуха, интенсификаторов помола, мелющих тел, бронеплит, футеровочных материалов и т.п. При расчете материального баланса определяется также количество промежуточных продуктов (полупродуктов) технологии: сырьевой муки (шлама) и портландцементного клинкера.

Исходные данные для расчета материального баланса:

таблица ассортимента, вещественного состава и объема производства каждого вида выпускаемого цемента;

удельные расходы сырьевой смеси и каждого сырьевого компонента (по данным расчета сырьевой смеси);

удельные расходы топлива на обжиг портландцементного клинкера и сушку добавок;

влажность каждого сырьевого компонента и топлива;

удельные расходы вспомогательных материалов, воды и сжатого воздуха;

типоразмер и производительность основных технологических агрегатов: дробилок, мельниц помола сырьевой муки, вращающихся печей, сушильных барабанов для сушки добавок, мельниц помола цемента;

режим работы основных цехов или номинальный фонд рабочего времени основных производственных агрегатов.

Учет производственных потерь при расчете материального баланса:

потери каждого сырьевого компонента и сырьевой смеси принимаются по всему технологическому циклу их производства в количестве 0,5 %;

потери цемента и клинкера принимаются 0,5 %, добавок и гипса - 1 %;

потери твердого топлива по всем переделам его подготовки принимаются 1 %, потери жидкого топлива и газа - 0,3 %;

потери вспомогательных материалов принимаются в пределах 0,1 - 0,2 %, воды и сжатого воздуха - 1 %.

Расчет коэффициентов использования основного технологического оборудования.

Расчет среднегодовых коэффициентов использования основных видов производственных агрегатов производится по формуле:

где Тост. - суммарное время простоя оборудования в течение года, связанное с режимом работы производственных цехов, ремонтными работами, обслуживанием оборудования и его неучтенными простоями. В случае невозможности расчета Тост. рекомендуется использовать коэффициенты, приведенные в табл. 15.

Таблица 15

Коэффициенты использования основного технологического оборудования

Наименование агрегатов	Ки
Дробилки для дробления карбонатного и глинистого сырья Сушильные барабаны Мельницы самоизмельчения типа «Аэрофол» Вертикальные среднеходные мельницы Шаровые мельницы для размола и сушки сырьевой муки: открытого цикла замкнутого цикла Вращающиеся печи: с циклонными теплообменниками с циклонными теплообменниками и декарбонизатором Дробилки гипса Шаровые мельницы для помола цемента: открытого цикла замкнутого цикла	0,47 - 0,56 0,85 0,77 0,77 0,77 - 0,79 0,76 - 0,78 0,82 - 0,91 0,80 - 0,91 0,75 0,82 0,80

Расчет потребности в клинкере, гипсе и минеральных добавках, необходимого количества единиц основного производственного оборудования цеха помола цемента, цеха обжига и цеха сушки добавок

Расчет выполняется на основе таблицы ассортимента, объема производства и вещественного состава выпускаемых цементов (табл. 16).

Все результаты расчета округляются до 0,1 тыс. т.

Таблица 16

Ассортимент, объем производства и состав цементов

№ п/п	Цемент	Объем производства (тыс. т/год)	Вещественный состав цемента, %
			Клинкер	Гипс	Добавка
1 2	ЦЕМ I 42,5 ЦЕМ II A-Ш 32,5	500 500	95 80	5 5	- 15
	Итого:	1000

Суммарный объем производства цемента должен соответствовать проектной производительности завода по выпуску цемента:

Производство цемента цехом помола цемента с учетом производственных потерь:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

где %Рц - производственные потери цемента (0,5 %),

Объем производственных потерь цемента:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

Количество клинкера, необходимое для производства цемента:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

Производство клинкера цехом обжига клинкера с учетом производственных потерь:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

где %Рк - производственные потери клинкера (0,5 %),

Объем производственных потерь клинкера:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

Количество гипса, необходимое для производства цемента:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

Количество гипса, необходимое для производства цемента с учетом производственных потерь:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

где %Рг - производственные потери гипса (1,0 %),

Объем производственных потерь гипса:

, тыс. т/год

тыс. т/год.

Количество гипса, необходимое для производства цемента, с учетом естественной влажности материала:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

где Wг - влажность гипса, %,

Количество минеральных добавок, необходимое для производства цемента:

, тыс. т/год

тыс. т/год.

Количество минеральных добавок, необходимое для производства цемента с учетом производственных потерь:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

где %Рд - производственные потери добавок (1,0 %),

Объем производственных потерь минеральных добавок:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

Количество минеральных добавок, необходимое для производства цемента, с учетом естественной влажности материала:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

где Wд - влажность добавки, %,

Количество цементных мельниц в цехе помола цемента (принимаются мельницы одного типоразмера):

 , шт

шт.

где Qцм - производительность цементной мельницы, т/ч;

Ки - коэффициент использования цементных мельниц (см. табл. 1).

В качестве цементной мельницы используется шаровая мельница сухого способа помола замкнутого цикла размером 4,0Ч13,5 м, производительностью 88,0 т/ч.

Количество вращающихся печей в цехе обжига клинкера (принимаются печи одного типоразмера):

, шт.

шт.

где Qп - производительность вращающейся печи, т/ч;

Ки - коэффициент использования вращающихся печей (см. табл. 1).

В качестве печного агрегата используется печь сухого способа производства с циклонными теплообменниками и реактором декарбонизатором (СМЦ-26). Размер печи 4,5Ч80 м, производительность 125 т/ч (3000 т/сутки).

Количество дробилок для дробления гипсового камня:

, шт.

шт.

где Qдг - производительность дробилки гипса, т/ч;

Ки - коэффициент использования дробилки гипса.

В качестве дробильного оборудования для измельчения гипса используется молотковая дробилка типа С-599 производительностью 10 т/ч.

Количество мельниц для дробления минеральных добавок:

, шт

шт.

где Qдд - производительность мельницы для дробления минеральной добавки, т/ч;

Ки - коэффициент использования дробилки для дробления минеральной добавки.

В качестве дробильного оборудования для измельчения минеральных добавок используется молотковая дробилка типа СМД-85А производительностью 85 т/ч.

Расчет потребности в сырьевых компонентах и необходимого количества единиц основного производственного оборудования цеха помола сырья

Удельный расход сырьевой смеси для обжига портландцементного клинкера:

, т/т клинкера

т/т клинкера

где ПППсм - потери при прокаливании сырьевой смеси, %.

Общее количество сырьевой смеси, необходимое для выработки клинкера цехом обжига:

, тыс. т/год,

, тыс. т/год.

Производство сырьевой смеси цехом помола сырья с учетом производственных потерь:

, тыс. т/год

тыс. т/год.

где %Рсм - производственные потери сырьевой смеси (0,5 %).

Объем производственных потерь сырьевой смеси:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

Потребность в сырьевой смеси с учетом влажности материала, подаваемого в печь:

, тыс. т/год,

тыс. т/год.

где Wсм - влажность сырьевой смеси, подаваемой в печь, %; при сухом способе производства цемента принимается не более 1,0 - 1,5 %.

Количество мельниц в цехе помола сырья (принимаются мельницы одного типоразмера):

, шт.,

шт.

где Qсм - производительность сырьевой мельницы, т/ч;

Ки - коэффициент использования сырьевых мельниц (см. табл. 1).

В качестве оборудования для тонкого измельчения сырьевых материалов используется роликовая мельница фирмы «Пфайфер» типа MPS 4150, произво-дительностью 215 т/ч.

Потребность в i-ом компоненте сырьевой смеси (в сухом состоянии):

, тыс. т/год,

тыс. т/год;

тыс. т/год;

тыс. т/год.

где %кi - процентное содержание i-ого компонента в составе сырьевой смеси.

Потребность в i-ом компоненте сырьевой смеси с учетом производственных потерь:

, тыс. т/год,

тыс. т/год;

тыс. т/год;

тыс. т/год.

где %Ркмi - производственные потери i-ого компонента сырьевой смеси (0,5 %).

Объем производственных потерь i-ого компонента сырьевой смеси:

, тыс. т/год,

тыс. т/год;

тыс. т/год;

, тыс. т/год.

Потребность в i-ом компоненте сырьевой смеси с учетом естественной влажности материала:

, тыс. т/год,

тыс. т/год;

тыс. т/год;

тыс. т/год.

портландцемент шихта обжиг клинкер

где Wкмi - влажность i-ого компонента сырьевой смеси, %.

Количество дробилок для дробления i-ого компонента сырьевой смеси:

, шт.,

шт.,

шт.

где Qдрi - производительность дробилки, т/ч;

Ки - коэффициент использования дробилки (табл. 1).

В качестве дробильного оборудования для измельчения используются молотковые дробилки типа СМ-559, производительностью 300 т/ч, и типа СМД-85А, производительностью 85 т/ч, для известняка и глины, соответственно.

Расчет потребности во вспомогательных материалах, топливе и сжатом воздухе

Средние удельные расходы вспомогательных материалов при производстве цемента по сухому способу составляют:

интенсификаторы помола цемента - 0,003 - 0,006 т/т цемента;

мелющие тела - 0,00085 - 0,00105 т/т цемента;

бронеплиты - 0,00025 - 0,00055 т/т цемента;

огнеупоры - 0,0015 т/т клинкера.

Расход сжатого воздуха при производстве цемента по сухому способу составляет 60 - 80 нм3/т цемента.

Потребность в интенсификаторе помола цементов - триэтаноламине (удельный расход триэтаноламина принимается 0,003 т/т цемента):

т/год

Потребность в мелющих телах (удельный расход мелющих тел принимается 0,001 т/т цемента):

т/год

Потребность в бронеплитах (удельный расход бронеплит принимается 0,0003 т/т цемента):

т/год

Потребность в огнеупорах (удельный расход огнеупоров принимается 0,0015 т/т клинкера):

т/год

Потребность в топливе на обжиг клинкера

тыс. /год

Потребность в сжатом воздухе (удельный расход сжатого воздуха принимается 70 нм3/т цемента):

тыс. нм3/год

Сводная таблица материального баланса цементного завода

Расчет материального баланса цементного завода оформляется в виде сводной таблицы материального баланса с определением потребности в каждом материале или компоненте в год, в сутки и в час. Расход топлива на сушку принимается 0,15 от расхода на обжиг.

Таблица 17

Материальный баланс цементного завода

Наименование	Удельный расход, т/т кл. или т/т цем.	Потребность
		В год тыс. т (нм3)	В сутки, т.	В час, т.
Известняк: сухой с учетом потерь с учетом влажности		1084,676 1090,127 1159,710	2971,715 2986,649 3177,288	123,821 124,443 132,387
Глина: сухая с учетом потерь с учетом влажности		257,008 258,299 286,999	704,132 707,668 786,299	29,339 29,486 32,762
Пиритные огарки: сухие с учетом потерь с учетом влажности		23,067 23,183 24,403	63,197 63,515 66,858	2,633 2,646 2,786
Сырьевая смесь: сухая с учетом потерь с учетом влажности	Удельный расход - 1,552 т/т кл	1364,887 1371,746 1385,602	3739,416 3758,208 3796,170	155,809 156,592 158,174
Клинкер (с учетом потерь)		879,397	2409,307	100,388
Цемент (с учетом потерь)		1005,025	2753,493	114,729
Гипс: сухой с учетом потерь с влажностью Wг		50 50,505 56,117	136,986 138,370 153,745	5,708 5,765 6,406
Минеральная добавка: сухая с учетом потерь с влажностью Wд		75 75,758 79,745	205,479 207,556 218,479	8,562 8,648 9,103
Топливо: на обжиг на сушку	0,1046 нм3/т кл 0,1046 нм3/т кл	91,985 13,798	252,014 37,803	10,501 1,575
Триэтаноламин	0,003 т/т цем.	3,015	8,260	0,344
Мелющие тела (шары, цильпебс)	0,001 т/т цем.	1,005	2,753	0,115
Бронеплиты	0,0003 т/т цем.	0,302	0,827	0,034
Огнеупоры	0,0015 т/т кл	1,319	3,614	0,151
Сжатый воздух	70 нм3/т цем.	70351,75	1922744,5	8031,0

Список литературы

1. http://cement.ru/?fn_mode=fullnews&fn_id=1553

2. https://maps.yandex.ru

3. И. Ф. Пономарев, Е. Д. Вернг, В. С. Чекрынен, Г. М. Златокрылов. «Технология производства цемента сухим и полусухим способами». - Киев: Будiвельник, 1988

4. Л. В. Зозуля, Ю. В. Никифоров. «Проектирование цементных заводов». - С.Петербург, 1995.

5. В. К. Классен. «Методические указания к дипломному проектированию. Материальный баланс завода. Технологические расчеты тепловых агрегатов». - Белгород, БелТИСМ, 1972.

Размещено на Allbest.ru