Оптимизация производства цемента

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Белгородский государственный технологический

Кафедра ТЦКМ

Курсовая работа

на тему

Оптимизация производства цемента

Белгород 2007г.

• Введение
• Сырьевые материалы измельчают сначала в дробилках и затем в мельницах. Ранее процесс измельчения подразделяли на три стадии: крупное дробление (куски дробят до 200--300 мм), среднее дробление (размеры кусков уменьшаются до 20--80 мм) и мелкое дробление (куски дробят до 3--10 мм). Для упрощения и удешевления процесса подготовки сырьевой шихты в последнее время применяют дробилки с большой кратностью дробления и измельчают сырьевые материалы в две стадии при одновременной сушке или в одну стадию в шламо-приготовительных агрегатах. Размеры конечного продукта при тонком измельчении материалов должны быть менее 0,1 мм.
• По конструкции и принципу действия различают следующие основные типы дробилок:
• а). щековые -- раздавливающие и истирающие материал при периодическом нажатии подвижной щеки на неподвижную;
• б).конусные -- непрерывно раздавливающие и изгибающие материал, находящийся между внешним неподвижным и внутренним, эксцентрично вращающимся по отношению к внешнему;
• в). молотковые и ударно-отражательные -- разрушающие материал ударом вращающихся на валу молотков;
• г). валковые -- раздавливающие и истирающие материал валками, вращающимися навстречу.
• При измельчении внешние силы (удары, раскалывание, истирание и т.
• д). преодолевают внутренние силы взаимного сцепления частиц, включающие межкристаллические: внутрикристаллические и молекулярные силы.
• Межкристаллические силы наиболее слабые, что обусловлено дефектами кристаллической структуры, а также наличием микро- и макротрещин. Материалы дробят, прилагая статические и динамические нагрузки.
• В зависимости от характера силы, приложенной к размалываемому куску, процесс измельчения происходит за счет удара, раздавливания, раскалывания, изгиба и истирания.
• Дробление в дробилках за счет удара и раздавливания более экономичный процесс, чем измельчение в трубных мельницах. Поэтому выбор рациональной схемы измельчения материала должен обеспечивать такую степень дробления, при которой последующий помол в мельницах идет с наименьшим расходом электроэнергии.
• Работа дробильных аппаратов и сам процесс измельчения характеризуются степенью измельчения материала. Степень измельчения -- это отношение размеров D наибольших кусков, поступающих в дробилку, к размерам d максимальных кусков, выходящих из нее. Для более полной характеристики работы дробилки или мельницы степень измельчения определяют отношением средневзвешенного размера исходного материала к средневзвешенному размеру измельченного продукта. Чем выше степень измельчения материала, тем эффективнее работа дробилки.
• Задание
• «Определить удельный расход электроэнергии при двухстадийном дроблении известняка в щёковой и молотковой дробилках, подобрать размеры и характеристики агрегатов при оптимальной кратности дробления».
• Исходные данные:
• Дробимый материал - известняк: Е = 31,0 кДж/м2; D?max = 1,0 м; d?max = 0,02 м; G = 300 т/ч.

1. Определение удельного расхода электроэнергии

1. Определение удельного расхода электроэнергии на дробление при общей кратности iУ = 40 и изменении кратности каждой дробилки в пределах 1?40.

Необходимые уравнения и результаты расчётов сведены в табл. 1.

Таблица 1. Удельный расход электроэнергии при различной кратности измельчения

Примечание: В таблице цветом выделена область минимального суммарного расхода электроэнергии

известняк щёковый молотковый дробилка

2. Построение графика зависимости удельного расхода электроэнергии от кратности измельчения каждой дробилкой

Рис.1. Зависимость удельного расхода электроэнергии (Э? ) на измельчение известняка от кратности дробления отдельных дробилок при общей кратности дробления i? = 40.

Эщ и Эм - расход электроэнергии при измельчении только щёковой или молотковой дробилкой при различной кратности.

(В середине рисунка представлена зависимость Э? от iщ в интервале 3?6 в увеличенном масштабе).

3. Минимальный суммарный расход электроэнергии при i? = 40:

Э?= Эщ + Эм= 0,31+ 0,73 =1,04 кВт•ч/т

наблюдается в области кратности дробления материала щёковой дробилкой iщ= 4 и молотковой - iм = 12,5, тогда максимальный размер куска на выходе из щёковой и входе в молотковой будет:

d?max = D?max / iщ = 1,0 /4 = 0,25 м;

D?max = d?max = 0,25 м.

3. Расчёт параметров щёковой дробилки

Рис.1. Схема щёковой дробилки: 1 - неподвижная щека, 2 - подвижная щека; L - длина зева; B - ширина зева; Dmax - фактический максимальный размер исходного дробимого материала; dmax - максимальный размер конечного дроблёного материала; b - ширина выгрузочной щели; S - ход подвижной щеки; б - угол захвата; n - частота колебания в минуту

1. Оптимальная ширина зева щёковой дробилки по уравнению:

Dопт = Dmax = 1,0 м;

В = Dопт / 0,72 = 1,0 / 0,72 = 1,4 м.

2. Длина зева щёковой дробилки по уравнению:

L = 1,2 В = 1,2?1,4 = 1,68 м

3. Частота колебания щеки:

n?опт = 170 / В = 170 / 1,67 = 122,4 об/мин

4. Производительность щёковой дробилки при d?max= 0,25 м по уравнению:

Gщ = 9,3 n?опт B L d?max = 9,3?122,4?1,4?1,68?0,25 = 658,75 т/ч

5. Производительность Gщ = 658,75 т/ч превышает заданную G = 300 т/ч более чем в 2 раза, следовательно, необходимо уменьшить размеры дробилки до предельной величины:

Вкр = Dmax / 0,85 = 1,0 / 0,85 = 1,18 м

L = 1,2 В = 1,2?1,18 = 1,4 м

6. Выбираем дробилку ЩД - 12?15 с размером зева:

B = 1,2 м; L = 1,5 м.

б=20о; bmin=200 мм; bmax=250 мм.

7. Определяем частоту колебания для производительности - 300 т/ч:

n?= Gщ / (9,3 B L d?max) = 300 / (9,3?1,2?1,5?0,25) = 72 об/мин

Принимаем: n? = 80 об/мин

8. Проверяем - не превышает ли n? критическую величину по уравнению.

Находим ход щеки - s:

s = B / 30 = 1,2 / 30 = 0,04 м = 40 мм

n?кр = 66,5 (tgб /s)0,5 = 66,5?(0,35 / 0,04)0,5 = 196 об / мин

Следовательно, можно принять n? = 80 об/мин, так как это значение более чем в два раза ниже критической величины.

9. Минимальный допустимый размер дроблёного куска на выходе из щёковой дробилки определяется размером s при b = 0:

d?max = b + s = 0 + s =40 мм

В этих условиях произойдёт полное смыкание щёк дробилок, что недопустимо. Следовательно, исходя из конструктивных особенностей дробилки, максимальный размер дроблёного куска должен быть:

d?max > 40 мм и d?max = 200 мм,

что соответствует этим требованиям.

10. Потребляемая мощность при

Эщ = 0,31 кВт•ч/т:

N?потр = Gщ Эщ = 300?0,31 = 93 кВт

11. Установочная мощность:

N?уст = 1,2 N?потр = 1,2?93 = 112 кВт

3. Расчёт параметров молотковой дробилки

Рис.2. Схема однороторной молотковой дробилки: 1 - корп ус, 2 - ротор, 3 - отбойные бронеплиты, 4 - молотки, 5 - выходная решётка; Dрот - диаметр ротора; L - ширина ротора; Dmax - фактический максимальный размер исходного дробимого материала; dmax - максимальный размер конечного дроблённого материала; b - ширина выгрузочной щели; n - частота вращения; v - окружная скорость.

1. Оптимальный диаметр ротора молотковой дробилки при

D?max = 0,25 м :

Dрот = D?опт / 0,3 = 0,25 / 0,3 = 0,83 м

2. Допустимый критический размер исходного материала:

Dкр = 0,5 Dрот =0,65•0,83= 0,54 м.

Оптимальный размер исходного материала:

Dопт = 0,3 Dрот=0,3•0,83=0,25 м.

Длина ротора:

L = 0,7?1,5 Dрот = 1,0•0,83=0,83 м

Критический минимальный размер дроблёного материала:

dкр = 2,3 ур / (со v 1,5)

ур - прочность материала при растяжении, МПа;

со - объёмная масса, т/м3

v - окружная скорость принимается в пределах 30 ? 60 м/с.

ур - прочность материала при растяжении, МПа;

со - объёмная масса, т/м3;

v - окружная скорость принимается в пределах 25 ?50 м/с.

dкр = 2,3 *4,85 / (2,58*45 1,5) =0,01 м/с

Необходимая окружная скорость при заданной величине dmax:

v ? 1,75 (ур / со d?max)2/3 = 1,75 (4,85 / 2,58?0,02)2/3 = 45,20 м/с

Частота вращения в минуту:

nм = 60 v / (рDрот) = 60•45,20/(3,14•0,83)=1040,50 об/мин.

Кратность дробления:

Iм = Dmax/ dmax=0,25/0,02=12,5

Производительность в т/ч:

Gм = 65D2рот L nм / (E iм)=65•0,832•0,83•1040,50/(31•2,5)=99,80 т/час.

3. Заданная производительность Gм = 300 т/ч в k раз ниже расчётной

k = 300 / 99,80 =3,01

Следовательно, необходимо увеличить размеры дробилки.

4. Перерасчёт параметров дробилки на Gм = 300 т/ч:

Производительность дробилки пропорциональна линейным размерам ротора в третьей степени, поэтому:

Dрот = k1/3 = 3,011/3 = 1,44 м.

Принимаем размеры ротора дробилки ОМД- 14?12:

Dрот = 1,4 м; L = 1,2 м

5. Необходимая частота вращения ротора:

nнеобх = Gм E iм / 65 D2рот L = 300?31,0?12,5 / 65?1,42?1,2 =760 об/мин

6. Проверка окружной скорости на энергию удара:

v = рDрот nнеобх /60 = 3,14?1,4?760 / 60 = 55,71 м/с

Это значение выше расчётной величины -45,20 м/с, следовательно, превосходит требуемую энергию удара для обеспечения d?max< 20 мм, поэтому принимаются параметры дробилки ОДМ - 14?12:

Dрот = 1,4 м; L = 1,2 м

7.Удельный расход электроэнергии, кВт•ч/т:

Эм= 9,3· 10-3 E (iм 0,5- 1)= 9,3· 10-3 •31,0•(12,50,5-1)=0,77 кВт•ч/т.

Потребляемая мощность, кВт:

Nпот = Эм Gм=0,77•300=231 кВт.

Установочная мощность, кВт:

Nуст = 1,2 Nпот=1,2•231=277,2 кВт.

Заключение

Оптимальные показатели дробильного отделения при измельчении твердых известняков обеспечивается двухстадийным дроблением со следующими эксплуатационными параметрами.

Таблица 2

Оптимальные эксплуатационные параметры дробильного отделения

Список используемой литературы

1. Зозуля П.В., Никифоров Ю.В. и др Проектирование цементных заводов. - С-П.: Изд-во «Синтез», 1995. - 446 с.

2. Банит Ф.Г., Несвижский О.А. Механическое оборудование цементных заводов - М.: «Машиностроение», 1975.

3. Классен В.К. Оптимизация производства цемента. Методические указания к курсовой работе. Белгород 2006.-27с.

Размещено на Allbest.ru