Технология производства цемента на ЗАО "Невьянский цементник"

От правильной организации процесса сжигания топлива на этом участке печи и в располагающейся здесь же зоне горения топлива и дальнейшего использования тепла продуктов сгорания зависят расход тепла на обжиг и качество клинкера.

Качество клинкера повышается при быстром его охлаждении, так как при этом не происходит роста кристаллов С3S и C2S, жидкая фаза в большей мере остается в стекловидном состоянии и большая часть MgO сохраняется в клинкерном стекле.

В зависимости от времени пребывания клинкера при высоких температурах, а также скорости охлаждения клинкера кристаллы его могут иметь различные размеры.

Кристаллическая структура клинкера оказывает существенное влияние на прочностные показатели. Установлено, что мелкокристаллическая структура клинкера позволяет при прочих равных условиях получать цементы более высоких прочностей.

Процесс охлаждения клинкера в самой печи и в холодильниках имеет большое значение как с теплотехнической, так и с технологической точки зрения. Обычно в зоне охлаждения, расположенной в самой печи, температура клинкера снижается до 1100 - 1350 0С, а в холодильниках в зависимости от их конструкции - до 50 - 300 0С.

Вторичный воздух, охлаждающий клинкер, нагревается до 800-1000 0С и с ним возвращается в печь 200 - 270 ккал/кг клинкера. Следовательно, эффективное охлаждение клинкера приводит к значительной экономии тепла и повышению температуры горения топлива.

Быстрое охлаждение клинкера препятствует разложению алита, находящегося в метастабильном состоянии в интервале температур 1200 - 1250 0С, способствует фиксации жидкой фазы в стекловидном состоянии и мелкой кристаллизации клинкерных минералов, мешает выделению примесей из минералов и росту самих кристаллов.

В качестве топлива для обжига клинкера служит природный газ. Он подается на горение в печь через газовую горелку.

Отходящие газы из печи и декарбонизатора просасываются через систему теплообменников с помощью мощного дымососа ДЦ 32,5 2 производительностью 530 тыс. м3/ч и направляется в обводной тракт, из которого основная часть газов поступает в сырьевые мельницы, где их тепло используется для сушки сырья, а избыточное количество газов поступает в охладительную колонку, затем в электрофильтр ЭГA - I - 40 - 12 - 6 - 4 на очистку и через дымовую трубу высотой l20 м и диаметром 4,2 м выбрасываются в атмосферу двумя дымососами ДРЦ 21 2.

Колонка увлажнения предназначена для охлаждения и увлажнения отходящих печных газов посредством впрыска и испарения тонко распыленной воды в полости колонки с целью повышения КПД электрофильтра. Электрическое сопротивление охлажденной и увлажненной пыли, содержащейся в отходящих газах, понижается в 10 - 100 раз, благодаря чему резко возрастает эффективность пылеулавливания.

Охлаждение и увлажнение печных газов производится путем впрыска и испарения воды в потоке движущихся через колонку горячих газов. Распыление и впрыск воды в полость колонки осуществляется с помощью форсунок, в которые под давлением подается вода от насоса. Испарение распыленной воды и охлаждение газов продолжается в газоходе, соединяющем колонку с электрофильтром, куда газ поступает увлажненный и охлажденный до 180 0С.

Вся уловленная пыль из электрофильтра возвращается в запасной бункер сырьевой муки, а затем возвращается в производство.

Таблица 6. Химический состав уловленной пыли за июнь

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3		n	p	КН
14,75	5,23	2,95	42,24	0,79	0,1	99,6	1,8	1,77	0,79

Для охлаждения клинкера предусматривается установка колосникового холодильника СМЦ - 33, производительностью 3000 /сутки.

Колосниковый холодильник (рис. 25) предназначен для охлаждения воздухом цементного клинкера и возврата тепла в печь и декарбонизатор со вторичным воздухом.



Рис. 25. Схема колосникового холодильника СМЦ - 33

1 - кожух; 2 - футеровка; 3 - загрузочная шахта; 4 - привод колосниковой решетки; 5 - натяжная станция конвейера для уборки просыпи; 6 - окно для подвода воздуха в подколосниковую камеру; 7 - шлюзовой затвор; 8 - короб конвейера уборки просыпи; 9 - опорный каток; 10 - жалюзийный затвор для подачи воздуха в последнюю подколосниковую камеру; 11 - при водная станция конвейера для уборки просыпи; 12 - разгрузочное устройство; 13 - молотковая дробилка; 14 - сортирующее устройство перед молотковой дробилкой; 15 - бронефутеровка кожуха; 16 - патрубок для отвода излишнего воздуха в аспирационную установку; 17 - устройство для охлаждения и увлажнения воздуха, сбрасываемого в окружающую среду; 18 - колосниковая решетка; 19 - патрубок для отвода горячего воздуха к реактору - декарбонизатору

Колосниковый холодильник представляет собой камеру, разделенную по горизонтали колосниковой решеткой на две части: нижняя часть - основание является опорным узлом, на него устанавливается колосниковая решетка 18, кожух 1, футеровка кожуха 2, привод 4.

Под колосниковой решеткой расположены транспортеры просыпи. В конце холодильника находится разгрузочное устройство с молотковой дробилкой 13.

Колосниковая решетка приводится в движение через привод 4 с плавным регулированием числа оборотов.

Под первой тележкой колосниковой решетки установлены шлюзовые затворы 7, предназначенные для уплотнения камер подколосникового пространства в местах выгрузки просыпи материала на транспортеры.

Подача воздуха для охлаждения клинкера производится вентиляторами. Регулирование количества охлаждающего воздуха осуществляется шиберами, а распределение воздуха по камерам подколосникового пространства - жалюзийными затворами 10.

Избыточное количество газов из холодильника отсасывается через электрофильтры дымососами.

Для повышения степени очистки сбрасываемые из холодильника газы увлажняются водой, подаваемой через форсунки системы увлажнения 17.

Работа холодильника осуществляется следующим образом: охлаждение производится воздухом, продуваемым вентиляторами через колосниковую решетку 18 и находящийся на ней слой клинкера. Воздух при этом нагревается и поступает частично по специальному воздуховоду 19 в декарбонизатор, где используется для поддержания горения топлива. На охлаждение клинкера в колосниковых охладителях воздуха всегда требуется больше, чем это необходимо для сжигания топлива, расходуемого на обжиг клинкера в печном агрегате. Избыточный воздух из охладителя сбрасывается в окружающую среду через патрубок 16 и аспирационную установку.

Обожженный клинкер из печи поступает через приёмную шахту 3 охладителя непосредственно на загрузочный участок колосниковой решетки. Перемещение клинкера на колосниковой решетке с одновременным перемешиванием этого слоя осуществляется за счет наклонного возвратно-поступательного движения подвижных колосников под некоторым углом к горизонтали. Колосники имеют щели для прохода охлаждающего воздуха, поэтому при транспортировании клинкера по колосниковой решетке мелкие куски просыпаются через эти щели в подколосниковое пространство и убираются с помощью двух скребковых конвейеров. Подколосниковое пространство разделено перегородками на отдельные камеры, в которые от вентиляторов подается охлаждающий воздух. Для измельчения крупных кусков клинкера предусмотрена молотковая дробилка 13, установленная в разгрузочной части охладителей.

На колосниковой решетке клинкер охлаждается и транспортируется от вращающейся печи на клинкерные конвейеры. Решетка состоит из нескольких секций, расположенных с уступом относительно друг друга. Подвижные колосники каждой секции оснащены отдельным кривошипно-шатунно-рычажным приводом 4. Подвижные и неподвижные колосники закреплены соответственно на подвижных и неподвижных поперечных подколосниковых балках. Каждый поперечный ряд подвижных колосников перекрывается последующим рядом неподвижных колосников. Между колосниками предусмотрены зазоры для компенсации их температурных расширений. Зазоры перекрываются снизу специальными кронштейнами, установленными на подколосниковых балках, что позволяет свести к минимуму просыпание мелких кусков клинкера через зазоры вниз в подколосниковое пространство.

Основная масса нагретого воздуха поступает в печь и декарбонизатор, а избыточный воздух после очистки в электрофильтрах сбрасывается в атмосферу дымососами.

На основании проведенных испытаний установлено, что холодильник работает с низким тепловым КПД вследствие больших подсосов холодного воздуха по системе печь - декарбонизатор. Поэтому снижается количество вторичного и третичного воздуха и, следовательно, большое количество тепла (129 ккал/кг кл) и горячего воздуха (133 тыс. нм3 /ч) с температурой 350 - 420 °С выбрасывается в виде избыточного в атмосферу. Помимо того, что при этом значительно увеличиваются теплопотери, это дополнительно приводит к перерасходу электроэнергии на работу вентиляторов и выносу клинкерной пыли в окружающую среду.

Температура вторичного воздуха составляет 800 - 850 °С.

Чтобы снизить до минимума вынос клинкерной пыли из холодильника, рекомендуемая скорость в шахте должна быть не более 5 м/с. Следовательно, при реализации предложения по отбору третичного воздуха необходимо расширить шахту холодильника.

В работе холодильника проявляется недостаток - повышенная температура охлажденного клинкера, 130°С, а порой выше 200°С. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, клинкерным пылением, а во-вторых, наличием перегородки над холодильником, которая, имеет большое сопротивление. (Ступенчатое расположение решеток холодильника СМЦ-33 себя не оправдало, и в настоящее время колосниковые холодильники с такой компановкой не изготавливаются).

Избыточный воздух колосникового холодильника очищается в электрофильтре ЭГА 2 - 56 - 12, а затем выбрасывается в атмосферу через трубу высотой 90 м и диаметром устья 3,6 м.

Холодильник комплектуется дутьевыми вентиляторами, дробилкой, системой увлажнения воздуха и другим вспомогательным оборудованием.

Удельный расход воздуха на охлаждение клинкера составляет 3 - 3,5 нм3/кг. Подаваемый на охлаждение клинкера воздух нагревается в холодильнике и поступает на горение в печь и декарбонизатор, а избыточный - на очистку в электрофильтр соответственно в количествах: 52 тыс. нм3/ч - в печь; 79 тыс. нм3/ч - в декарбонизатор; 330 тыс. нм3/ч - на очистку.

В целом вращающаяся печь работает достаточно устойчиво со стабильными режимными параметрами и выпуском качественного клинкера. Однако постоянно наблюдается клинкерное пыление. Известно, что при клинкерном пылении снижаются на 2 - 5 МПа активность клинкера и на 10 - 15% тепловой КПД холодильника, одновременно происходит повышенный износ колосников, увеличиваются удельный расход тепла, электроэнергии и запыленность рабочих мест. Исходя из опыта по устранению клинкерного пыления, можно с достаточной уверенностью заключить, что на ЗАО «Невьянский цементник» основной причиной клинкерного пыления является длительная выдержка готового клинкера под факелом при высокой температуре. Это подтверждается двумя факторами: распределением температуры корпуса печи в зоне спекания, где температурный максимум удален от горячего обреза печи более чем на 20 м.

Рис. 26. Параметры системы холодильник - печь

Вторым фактором, подтверждающим длительную выдержку клинкера в зоне высоких температур, является большой слой материала в печи. Поэтому для стабилизации оптимальной гранулометрии клинкера необходимо выполнить следующие рекомендации: увеличить частоту вращения печи до 3 - 3,5 оборотов в минуту. Уменьшить время пребывания клинкера в зоне спекания можно так же по примеру других заводов путём замены конусной обечайки горячего конца печи на цилиндрическую с устранением подпорных порогов.

Второй причиной клинкерного пыления являются подсосы холодного воздуха через уплотнения горячего обреза печи, которые приводят к удалению зоны горения в печь. Поэтому при устранении излишних подсосов холодного воздуха обеспечится не только экономия топлива, но стабилизируется оптимальная гранулометрия клинкера.

Приблизить зону спекания к горячему обрезу печи можно применением более совершенных горелок, из известных отечественных конструкций такой является горелка ВРГ, позволяющая независимо регулировать степень завихрения факела и скорость вылета газа.

Однако в заключении следует подчеркнуть, что наиболее эффективным решением является увеличение частоты вращения печи и снижение подсосов холодного воздуха в горячем конце.

Таблица 7. Основные показатели работы печной системы

Наименование параметра	Ед. изм.	Значение
Расход газообразного топлива: - в печь - в декарбонизатор	тыс. м3/ч м3/кг кл. тыс. м3/ч м3/кг кл.	3,76 0,03 10,94 0,087
Отходящие газы после 4-ой ступени: - объём - температура - коэффициент избытка воздуха	тыс. нм3/ч °С	257 365 1,61
Отходящие газы после печи: - температура - коэффициент избытка воздуха	°С	1015 1,27
Температура материала на входе в печь	°С	842
Температура выходящего клинкера	°С	1310
Температура вторичного воздуха	°С	1090
Температура третичного воздуха: - на выходе из холодильника - на входе в декарбонизатор	°С °С	780 620
Колосниковый холодильник: - температура охлажденного клинкера - температура избыточного воздуха	°С °С	130 377

Отделение работает непрерывно по двухсменному графику. Численность работников отделения 29 человек. Себестоимость 1 т клинкера 507,46 руб.



3. ОТДЕЛЕНИЕ ПОМОЛА

В цехе помола осуществляется заключительная стадия производства цемента - размол клинкера и добавок (гранулированных шлаков и гипса).

Горячий клинкер из-под колосникового холодильника подается на шатровый склад клинкера двумя пластинчатыми конвейерами СМЦ - 611Б (П = 182 т/ч, B = 800 мм, L = 53,8 м) по галерее на высоту 22,5 м. Склад в плане имеет форму круга диаметром 48 м. В центре склада возведена разгрузочная шахта.

С конвейера клинкер сбрасывается в склад через разгрузочную шахту с тремя рядами отверстий, закрытых металлическими шторками, которые открываются под тяжестью клинкера. Высота штабеля клинкера - 15 м (рис. 27).

Рис. 27. Шатровый склад клинкера

1 - мембранное покрытие; 2 - разгрузочная шахта; 3 - помещение выгрузки клинкера; 4 - отверстия в полу склада; 5 - ковшовый конвейер; 6 - бункер для шлака и гипса



Обеспыливание воздуха, отсасываемого от укрытия приводных станций конвейеров, осуществляется в рукавном фильтре РПЦ.

Из склада в цементные мельницы клинкер подаётся двумя ленточными конвейерами по подъёмным галереям. По проекту клинкер загружают на конвейер весовыми дозаторами СБ - III с лентой повышенной термостойкости. Выдача клинкера со склада на ленточный конвейер осуществляется через шесть отверстий в полу склада. В шатровом складе имеется бульдозер, который подает клинкер из “мертвых зон”.

Гранулированные шлаки доставляются на завод в железнодорожных вагонах грузоподъемностью 50 - 70 т и разгружаются на базисные склады (V = 60 тыс. м3), позволяющие иметь месячный запас шлака. С площадки хранения базисного склада шлак бульдозером сталкивается в приемный бункер, из которого по ленточному конвейеру (B = 1000 мм; L = 185 м) подается в сушильное отделение.

Гипс, также привозимый железнодорожным транспортом на базисный склад (V = 15 тыс. м3), разгружается в приемный бункер, откуда поступает на ленточный конвейер (B = 800 мм; L = 107,4 м) и транспортируется в бункера гипса (V = 100 м3, 2 шт.) на складе добавок, которые обеспечивают запас гипса на 19 часов работы двух мельниц.

Сушка граншлака осуществляется в 4 - х сушильных барабанах 2,2 17 м (П = 17 т/час) (барабаны №№ 1, 2 законсервированы). При вращении барабана за счет внутренних пересыпных (рис. 28) устройств происходит непрерывное перемешивание граншлака и его сушка. В качестве сушильного агента в аппаратах используются дымовые газы от собственных топок. Высушенный граншлак через разгрузочную камеру подается на систему ленточных конвейеров (B = 800 мм; L1 = 100 м, L2 = 158 м, L3 = 110 м), по которой транспортируется в бункера сухого шлака (V = 420 м3) на складе добавок, которые обеспечивают запас шлака на 14 часов работы двух мельниц.



Рис. 28. Схема внутренних теплообменных устройств сушильного барабана

Сушильные барабаны оборудованы аспирационными системами. Запыленный воздух от барабанов подвергается очистке в циклоне ЦП 21 - 3150, откуда поступает на дальнейшую очистку в электрофильтр ЭГА 1 - 20 - 7,5 - 6 - 3, после чего выбрасывается в атмосферу через трубу высотой 75 м и диаметром устья 1,6 м.

Дозирование добавок из бункеров производится тарельчатыми питателями на ленточный конвейер (B = 800 мм; L = 88 м, 2 шт.), идущие из склада клинкера к цементным мельницам по закрытой галерее.

Помол клинкера и добавок осуществляется в двух цементных мельницах 4,0 13,5 м, работающих по замкнутому циклу с центробежными сепараторами СМЦ-420, D = 5,0 м. Цементные мельницы работают аналогично сырьевым. Отличаются они тем, что имеют две камеры и работают как по замкнутому, так и по открытому циклу. Производительность каждой мельницы при работе по замкнутому циклу 85 т/час, по открытому циклу - 60 - 70 т/ч. Число оборотов 16,16 об/мин. Привод центральный. Он осуществляется по системе: промежуточный вал - редуктор - эластичная муфта - электродвигатель.

Мельница состоит из двух камер: I камера - 3,77 6,5 м; II камера - 3,87 6,5 м. Межкамерная перегородка - двойная элеваторная.

Двойная элеваторная перегородка (рис. 29) состоит из передней стенки 1, образованной из шести звеньев с радиально расположенными щелями, и задней стенки 2, состоящей также из шести звеньев без щелей. Между стенками перегородки установлено восемь лопастей 3 для транспортирования материала, прошедшего через щели передней стенки, в последующую камеру. В отверстие, имеющееся в передней стенке, вставлен стальной патрубок 4, на котором закреплен разгрузочный конус 5.

Лопасти загнуты в сторону вращения мельницы и приварены к вспомогательному листу 6, примыкающему изнутри к задней стенке перегородки. Футеровкой части корпуса, расположенной между двумя стенками перегородки, служит внутренний кольцевой пояс 7, состоящий из восьми частей. Этот пояс является также основанием, на котором монтируется разгрузочное устройство перегородки. Пояс жестко крепится к корпусу мельницы броневыми болтами 8. Передняя и задняя стенки перегородки соединены между собой стяжными болтами 9. На стяжные болты надеты газовые трубки 10, препятствующие сближению стенок перегородки.

Рис. 29. Междукамерная двойная перегородка клинкерной мельницы

1 - передняя стенка; 2 - задняя стенка; 3 - лопасти; 4 - стальной патрубок; 5 - разгрузочный конус; 6 - вспомогательный лист; 7 - внутренний кольцевой пояс; 8 - броневые болты; 9 - стяжные болты; 10 - газовые трубки.

Бронефутеровка (тип по камерам): I камера - конусно-волнистая, II камера - гладкие с лифтерами.

Мельница загружается шарами диаметром 40 - 80 мм. Ассортимент загрузки I камеры: 40 мм - 10 т; 50 мм - 14 т; 60 мм - 25 т; 70 мм - 20 т; 80 мм - 15 т; II камера - 40 мм - 43 т. Всего 127 т. Коэффициент заполнения мелющими телами 0,3.

В мельницу можно подавать клинкер, температура которого не превышает 90 ?С. Температура клинкера после холодильника 135 ?С. При работе на горячем клинкере падает производительность мельниц, увеличивается износ брони и мелющих тел. Цемент же имеет слишком высокую температуру, затрудняющую отгрузку. Помол горячего клинкера может привести к дегидратации двуводного гипса, и мельница при этом выдаст ложное схватывание. Поэтому клинкер выдерживают на складе, что обеспечивает гашение свободной извести, улучшающее качество цемента, частичный переход ? - C2S в ? - C2S и кристаллизацию клинкерного стекла. Оба эти процесса делают клинкерные гранулы менее прочными и вылежавшийся клинкер легче размалывается. Вылеживание клинкера замедляет сроки схватывания цемента. Клинкерный склад необходим также для создания резервного запаса, обеспечивающего работу цементных мельниц в период ремонтных работ на печах.

Измельченный материал элеватором СМЦ - 130 (П = 400 т/ч) поднимается на высоту 30 м и поступает в центробежный сепаратор СМЦ - 420 (П = 110 т/ч).



Рис. 30. Схема центробежного сепаратора

Конструкция центробежного сепаратора показана на рис. 30. Он состоит из наружного и внутреннего корпусов 1 и 2, между которыми образовано воздушное кольцевое пространство. Наружный кожух в нижней части имеет форму конуса и оканчивается патрубком 6 для выхода готового продукта. Во внутреннем кожухе находится вертикальная течка 4, через которую в сепаратор поступает материал. На вертикальном валу, расположенном в центральной части течки 4, подвешен разгрузочный диск 3. Ротор приводится в движение через пару конических шестерен и приводной вал. Во внутреннем корпусе помещен ряд наклонно расположенных лопастей, угол наклона которых можно изменять при помощи специального приспособления. Сверху сепаратор закрыт сплошной крышкой.

Поступающий через вертикальную течку материал попадает на верхний диск ротора сепаратора и отбрасывается центробежной силой к стенкам внутреннего кожуха. Крупные частицы материала при ударе о стенки кожуха теряют свою скорость, сползают по его стенкам вниз и через разгрузочный патрубок 5 выходят наружу, образуя крупную фракцию продукта. Более мелкие и легкие частицы материала захватываются воздушным потоком, возникающим при вращении ротора вентилятора, и уносятся в кольцевое пространство между кожухами. При входе в это пространство направление воздушного потока резко изменяется, поэтому из него выпадает большая часть содержащихся в нем частиц материала. Эти мелкие частички сползают по стенкам наружного конуса и выпадают наружу через патрубок 6, образуя тонкую фракцию продукта. Воздух из кольцевого пространства, образованного внешним и внутренним кожухом, с оставшимися в нем самыми мелкими частицами засасывается вентилятором и вновь выбрасывается в полость внутреннего кожуха. Следовательно, во внутренней полости сепаратора циркулирует почти один и тот же воздух, так как через вертикальную течку, заполненную материалом, засасывается лишь незначительное количество свежего воздуха.

При проходе воздушного потока через щели между наклонно расположенными лопастями частицы материала ударяются о них, теряют скорость и сползают по стенкам конуса. Изменяя угол наклона лопастей, можно в определенных пределах регулировать соотношение между количеством крупных и мелких частиц, выходящих из сепаратора. В основном разделение материала по крупности зависит от скорости воздушного потока, создаваемого вентилятором.

При уменьшении числа оборотов ротора снижается скорость потока, и тогда он захватывает только мелкие частицы. При этом увеличивается выход материала грубой фракции и уменьшается количество мелкой фракции. С повышением числа оборотов ротора происходит обратное явление. Тонкость помола характеризуется остатком на сите № 008 и составляет 10 %. Циркуляцию воздуха в тракте сепаратора производит дымосос Д -20 (П = 150000 м3/ч)

Система аспирации состоит из циклонов ЦН-15 (D = 1410 мм), рукавного фильтра «Интенсив» и дымососа ДН - 17. Очищенные газы выбрасываются через трубу 1,4х40 м.

Материал собирается в промежуточном бункере, откуда транспортируется в цементные силоса при помощи пневмонасосов ТА - 28 (П = 100 т/ч).

При открытом цикле измельченный материал из мельницы попадает в пневмотранспорт, откуда транспортируется в силоса.

Для получения цемента клинкер размалывают в тонкий порошок. Для регулирования сроков схватывания и интенсивности твердения в шихту вводят 2 - 5 % гипса, количество которого определяется минералогическим составом клинкера. Стандартом допускается добавление к клинкеру активных минеральных добавок (гидравлических добавок, шлаков, зол), содержание которых может достигать 15 % без изменения названия «портландцемент». Готовят шихту дозированием весовыми питателями клинкера, гипса и добавок на сборный транспортер. Питатели - дозаторы обеспечивают также оптимальные условия работы мельниц. Схема автоматизации работы мельниц предусматривает изменение питания мельницы при нарушении режима ее работы и сохранении постоянного процентного соотношения компонентов шихты. Автоматическая оптимизация режима работы мельницы обеспечивает постоянство гранулометрического состава цемента, от которого зависит его активность.

На предприятии эксплуатируются 4 силоса (D = 12 м, H = 42 м) общей емкостью 18000 т и 2 силоса (D = 10 м, H = 30 м) общей емкостью 4000 т, которые обеспечивают хранение готовой продукции при условии периодической отгрузки. В силосы подается сжатый воздух, который аэрирует цемент и делает его способным вытекать через донные или боковые разгружатели.

Численность работников отделения 28 человек. Себестоимость 1 т цемента - 692,5 руб.

ЦЕХ Ж/Д ТРАНСПОРТА

Отгрузка цемента в железнодорожный и автотранспорт (цементовозы) транспорт (хопры) осуществляется из силосов с помощью установок С - 925 и С - 926.

Из силосов цемент также пневмотранспортом подается в отделение упаковки цемента. На заводе существуют две автономные линии упаковки цемента: в мешки по 50 кг и “big - bag” по 1000 кг.

3.1 Линия упаковки цемента в мешки по 50 кг

Цемент отбирается из днища существующих силосов и с помощью сжатого воздуха транспортируется на успокоительный скат, расположенный на входе в ковшовый элеватор.

Ковшовый элеватор расположен в шахте и к его входу подключается возврат просыпи цемента и удаленного цемента из фильтра. Ковшовый самонесущий элеватор поднимает цемент на отметку + 16,900 м и отсюда он поступает через течку в барабанное сепарирующее сито. Сито встроено в крышу промежуточного бункера над упаковочной машиной. Устраненная грубая фракция из сита поступает через течку на отметку + 1,200 м в промежуточный бункер.

Из промежуточного бункера цемент дозируется в упаковочную машину с помощью питателя. Ход питателя регулируется автоматически в зависимости от уровня цемента во вращающемся барабанном бункере упаковочной машины, для этого служат установленные датчики уровня. Питатель также служит затвором над упаковочной машиной и обеспечивает колебание уровня цемента только в заданных пределах.

Вращающаяся восьмиштуцерная упаковочная машина с механической системой взвешивания и бесконтактным снятием сигналов предназначена для упаковки цемента в самозакрывающиеся мешки с клапаном. Работой отдельных наполняющих штуцеров управляет программируемый автомат; коммуникация упаковочной машины с транспортером полных мешков, питателем с подающим колесом обеспечивается высшим автоматом, расположенным в главном распределительном шкафу. Его свободную не использованную ёмкость можно использовать для наблюдения за остальной частью технологии и для блокационной связи. Машина подвешена на несущей раме на отметке + 7,100 м, отметка уровня пола с рабочим местом обслуживающего персонала является + 3,700 м. Упаковочная машина оснащена предохранительным кожухом, который на нескольких местах обеспыливается. Просыпь цемента из разорванных мешков около упаковочной машины и ленточного транспортера поступает в бункера под упаковочной машиной.

Просыпь непрерывно подается двумя шнековыми транспортерами на вход в ковшовый элеватор, второй шнековый транспортер кроме того подает уловленный цемент из фильтра в коммуникации возврата.

Ленточный транспортер полных мешков заканчивается коротким скатом с направляющим щитом, который направляет мешки на ленточный транспортер на галерее, который снабжает погрузчиком мешков в железнодорожные вагоны.

3.2 Линия упаковки в “big - bag” по 1000 кг

Из силосов цемент проходит все те же стадии, что и при упаковке в мешки по 50 кг до промежуточного бункера.

Из промежуточного бункера цемент дозируется в упаковочную машину с помощью трубного шнекового транспортера со специальным приводом и мгновенное прекращение дозировки обеспечивает быстрозамыкающий клапан.

Собственно упаковочная машина состоит из рамы с тензометрической взвешивающей системой и наполняющей горловиной с планшетом. Манипуляция с наполненным “big - bag” происходит на деревянном поддоне на 4-х - секционном рольганге.

Манипуляция с полными “big - bag” в цехе, загрузка в открытые железнодорожные вагоны и в грузовики предусмотрены с помощью мостового крана.

Просыпь непрерывно подается двумя шнековыми транспортерами на вход в ковшовый элеватор, второй шнековый транспортер подает уловленный цемент из фильтра в коммуникации возврата.

Отгрузку цемента ведут на основе “гарантированной марки”. Оценку марки цемента проводят по данным трехсуточной прочности из проб, ежечасно отбираемых от мельниц на основе переходных коэффициентов, полученных статистическими методами. По ГОСТ 22237 - 76 для отгружаемой партии цемента выдается паспорт, в котором сообщатся гарантийная марка. При отгрузке цемента отбирают пробы для контрольных испытаний, которые хранят в центральной лаборатории в течение трех месяцев.

Цех работает непрерывно по двухсменному графику. Численность работников в цехе 79 человек.

сырье полуфабрикат цемент контроль



4. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

Циклонный теплообменник

Усиленный циклонный теплообменник (рис. 22).

Рис. 22. Схема циклонного теплообменника: 1 - установка загрузочная; 2, 3, 4 - установка декарбонизатора; 5 - газоход I ступени циклонов; 6, 7 - циклон I ступени; 8 - течки циклонов I ступени; 9, 10 - газоход II ступени циклонов; 11, 12 - циклон II ступени; 13 - течки циклонов II ступени; 14, 15 - газоход III ступени; 16, 17 - циклон III ступени; 18 - течки циклонов III ступени; 19, 20 - газоход IV ступени циклонов; 21 - течки циклонов IV ступени; 22, 23 - циклон IV ступени; 24 - клапан присадки воздуха; 25 - вращающаяся печь; 26 - воздухопровод от холодильника



На каждую ветвь циклонного теплообменника запроектирован свой узел питания. Сырьевая мука из запасного силоса дозаторами подается в циклон - осадитель, а затем в расходный бункер емкостью 50 м3, оборудованный электротензометрическими взвешивающими устройствами (датчиками), связанными со вторичными приборами на центральном пульте управления. Из бункера аэрированная мука с помощью аэрационного питателя с установленным на определенную производительность регулирующим клапаном поступает самотеком во взвешивающее устройство дозаторов и далее в пневмоподъемник непрерывного действия СМЦ - 145. Из пневмоподъемника под действием сжатого воздуха, создаваемого нагнетателями ЦНВ 200/3, материально-воздушная смесь поступает в газоходы между третьей и четвертой ступенями теплообменника.

Электротензометрические датчики, аэрационный питатель и взвешивающее устройство входят в комплект дозатора фирмы “Шeнк”. На каждую ветвь установлено 2 дозатора (1 рабочий, 1 резервный).

Для наладки системы питания печи предусмотрены трубопроводы от трассы подачи материала в теплообменник к запасному силосу.

В проекте предусмотрена установка системы очистки запыленного воздуха от узла питания печи. Очистка осуществляется в рукавном фильтре СМЦ - 101. Очищенный воздух вентилятором В-ЦП6 выбрасывается в атмосферу, уловленная пыль пневмовинтовыми насосами (I рабочий, 1 резервный) подается в запасной силос.

Усиленный циклонный теплообменник принципиально отличается от ранее применяемых конструкций теплообменников тем, что между нижней ступенью обычного двухветвевого четырехступенчатого циклонного теплообменника и вращающейся печью встроена установка декарбонизатора.

При работе вращающейся печи в линии с применением усиленного циклонного теплообменника технологическое топливо сжигается как в самой вращающейся печи (около 30 %), так и в декарбонизаторе (около 70 %), при этом необходимый для горения топлива воздух в декарбонизатор подается из холодильника клинкера с температурой около 650 0С по специальному воздуховоду, соединяющему декарбонизатор и холодильник. Технологический процесс теплообмена между сырьем и горячими газами, поступающими в теплообменник одновременно из вращающейся печи и декарбонизатора, от IV до II ступени происходит аналогично обычному циклонному теплообменнику, т. е. сырье в виде тонкоизмельченной смеси (муки) влажностью около 0,5 % строго дозированного состава подается в газоходы перед IV ступенью в обе ветви одновременно.

Материал в газоходах рассеивается по сечению специальными устройствами (распылителями), подхватывается дымовыми газами и выносится в циклоны IV ступени, при этом происходит теплообмен между газами и сырьем.

Необходимая скорость газового потока регулируется запечным вытяжным дымососом.

В циклонах IV ступени сырьевая мука отделяется от газового потока и по течкам, соединяющим циклоны IV ступени с газоходами III, поступает в последние.

В III - ей и во II - ой ступенях обоих ветвей теплообменника, циклы теплообмена, движения сырьевой муки в газовом потоке, отделение муки от газов и транспортировка ее в нижестоящую ступень происходит аналогично описанному для IV ступени.

Из циклонов II ступени обеих ветвей теплообменника сырьевая мука поступает в вихревой кальцинатор декарбонизатора, где она равномерно рассеивается горячим воздухом, поступающим из холодильника. Рассеянная сырьевая мука и раскаленные газы в процессе совместного вихревого движения в кальцинаторе быстро обмениваются теплом и поступают в смесительную камеру декарбонизатора.

В смесительной камере пылегазовая смесь из вихревого кальцинатора встречается с горячими газами, отходящими из вращающейся печи. Оба потока быстро перемешиваются и происходит дальнейший интенсивный теплообмен между газами и сырьевой мукой, которые через газоход I ступени выносятся в циклоны I ступени, где происходит отделение сырьевой муки от газового потока. Из циклонов I ступени сырье по течкам поступает в загрузочную установку и далее во вращающуюся обжиговую печь.

Загрузочная головка служит для соединения вращающейся печи с циклонным теплообменником. Она представляет собой камеру коробчатого сечения с наклонным днищем. Наружные стенки ее оребрены, внутренняя полость футерована огнеупорным материалом. Верхняя часть головки заужена. На зауженной части устанавливается вставка с шиберами. Шиберы служат для регулирования размеров проходного сечения с целью обеспечения надлежащего соотношения количеств вторичного воздуха в печи и вихревой топке. В боковых стенках головки расположена загрузочные патрубки. По ним сырьевая мука поступает из течек циклонов I ступени в печь. Также имеются опорные лапы, посредством которых головка опирается на металлоконструкцию.

На передней стенке головки закреплены лоток, по которому сырьевая смесь ссыпается в печь, а также патрубок с бункером для сбора и сброса просыпи. На корпусе печи закреплен элеватор, на котором крепятся детали уплотнения, перекрывающего зазор между элеватором и фланцем, закрепленным на головке патрубка. Уплотнение состоит из уплотняющих секторов и системы из рычагов и пружин. Корпус головки оснащен ремонтными, смотровыми и шуровочными люками.

Главным преимуществом процесса с использованием усиленного циклонного теплообменника является исключительно высокая производительность на единицу объема печи, примерно в 2 - 2,5 раза выше обычного циклонного теплообменника.

Циклоны I, II, III и IV ступени футеруют изнутри огнеупорной керамикой.

Установка декарбонизатора

Установка декарбонизатора (рис. 23) представляет собой агрегат (топку), в которой сжигается технологическое топливо с целью эффективной тепловой обработки сырьевой муки, поступающей из циклонов II ступени.

Установка декарбонизатора состоит из вихревой камеры (горелки), вихревого кальцинатора, соединительного газохода (колена), смесительной камеры и установки топливных форсунок. Воздух, необходимый для горения топлива, подается в вихревую камеру и вихревой кальцинатор из холодильника по специальному воздуховоду.

Рис. 23. Схема реактора - декарбонизатора: 1 - течка; 2 - циклон I ступени; 3 - патрубок; 4 - газоход; 5 - течка; 6 - горелка; 7 - газовая горелка; 8 - смесительная камера; 9 - приводное пережимное устройство; 10 - газоход; 11 - вихревая камера; 12 - тангенциальные патрубки; 13 - вихревая горелка

Вихревая камера состоит из футерованного внутри цилиндрического корпуса, закрытого сверху усиленной ребрами крышкой, воздухозаборной улитки, охватывающей корпус снаружи, четырех воздухозаборных сопел, соединяющих внутренние пространства улитки и корпуса, топливной форсунки и запальной горелки, которые вводятся в корпус через крышку вихревой камеры. Вихревая камера своими опорными частями устанавливается на усиление крышки вихревого кальцинатора. На крышке вихревой камеры имеются смотровые окна. В вихревой камере сжигается 0,02 - 0,1 часть всего сжигаемого в декарбонизаторе топлива. Необходимый для горения воздух в соотношении 1,6 - 2,2 к количеству сжигаемого топлива со скоростью 20 - 30 м/с подается в камеру через воздухозаборные сопла. Их количество и взаимное расположение выбраны таким образом, чтобы вихревой поток воздуха охватывал всю поверхность футеровки с целью предохранения ее от перегрева. Посредством вихревой камеры поддерживается устойчивое горение топлива в кальцинаторе и создается разность скоростей вихревых потоков газов с целью лучшего перемешивания сырьевой муки с продуктами сгорания топлива.

Вихревой кальцинатор состоит из стального цилиндрического корпуса, в верхней части закрытого крышкой, на двутавровые усиления которой устанавливается вихревая камера, в нижней - заканчивающегося суженной конической частью сечением 0,8 диаметра корпуса. Внутри кальцинатор футеруется огнеупорным материалом. B вихревом кальцинаторе сжигается 0,9 - 0,98 всего количества топлива, сжигаемого в декарбонизаторе. Топливо подается через форсунки (горелки), направленные радиально к оси кальцинатора. Следует отметить, что рабочих форсунок 8, а четыре - резервные. Наконечники форсунок должны находиться на некотором расстоянии от поверхности футеровочного материала. Воздух для горения топлива в количестве 1,05 - 1,1 к сжигаемому топливу (на выходе из кальцинатора) подается через воздухозаборные патрубки со скоростью 30 - 40 м/ч. Воздухозаборных патрубков два и врезаны они тангенциально в корпус вихревого кальцинатора. Патрубки также футерованы внутри. Сверху в воздухозаборные патрубки в поток воздуха подается сырьевая мука из циклонов II ступени. Воздушный поток вместе с сырьем рассеивается специальными рассеивателями, вмонтированными в воздухозаборные патрубки. Вихревой кальцинатор снабжен смотровыми, продувочными и ремонтными люками.

Смесительная камера играет важную роль в обеспечении необходимой декарбонизации сырьевой муки. С вихревым кальцинатором она соединена посредством газохода (колена). Газоход обеспечивает переход от цилиндрического вихревого кальцинатора к квадратной смесительной камере, имеет компенсатор температурных удлинении, внутри футеруется огнеупорным материалом. Протяженность этого газохода выбрана таким образом, чтобы полное сгорание топлива происходило на границе между газоходом и смесительной камерой. Смесительная камера квадратного сечения с размерами в свету, обеспечивающими среднюю скорость подъема газов 12 - 15 м/с. Снизу она заканчивается суженной частью. Сверху смесительная камера через температурный компенсатор соединяется с газоходом I ступени циклонного теплообменника, снизу, также через температурный компенсатор - с суженной частью загрузочной установки. Сечение суженной части регулируется в процессе эксплуатации.

Смесительная камера внутри футеруется огнеупорным материалом. Ее высота (без суживающихся частей) составляет примерно 2,2 - 3 стороны сечения в свету, т. е. ее высота выбрана такой, чтобы обеспечить необходимую степень декарбонизации сырьевой муки.

Конструкция смесительной камеры обеспечивает интенсивную передачу тепла газами, температура которых примерно 950 0С, сырьевой муке за счет сложной турбулентности и быстрого перемешивания горячих газов, отходящих из вихревого кальцинатора и газов, отходящих из печи. При этом сырьевая мука находится в газе во взвешенном состоянии. Смесительная камера имеет продувочные (жаропрочные) и ремонтные люки. Для установки на фундамент она снабжена опорными лапами.

Необходимая жесткость смесительной камеры и соединительного газохода обеспечивается наружным оребрением стенок.

Декарбонизация осуществляется при температуре около 950 0С путем интенсивного нагрева сырьевой муки во взвешенном состоянии в вихревой камере 11, куда она, предварительно уже нагретая приблизительно до 750 0С, поступает по течке 5 из циклона второй ступени теплообменника. В вихревую камеру подается природный газ через газовые горелки 7, по тангенциальным патрубкам 12 подводится нагретый воздух от охладителя клинкера. Вихревая горелка 13, расположенная на вихревой камере, выполняет роль запального устройства, в нее в небольших количествах вводится топливо через горелку 6, а также нагретый воздух от охладителя клинкера. Горячая пылегазовая смесь с температурой около 950 0С из вихревой камеры 11 по наклонному газоходу 10 поступает в смесительную камеру 8, где смешивается с газами, выходящими из вращающейся печи. Образовавшаяся смесь температурой 800 - 900 0С подается по газоходу 4 в циклон первой ступени 2. В нижней части смесительной камеры имеется приводное пережимное устройство 9, с помощью подвижных шиберов которого регулируется сечение пережима для обеспечения оптимальных условий работы системы в различных режимах. Горячие дымовые газы из печи проходят в смесительную камеру через загрузочную головку. Сырьевая мука, уловленная в циклоне первой ступени 2, по течке 1 ссыпается в загрузочную головку и затем по загрузочному лотку поступает во вращающуюся печь. Газы из циклона удаляются через патрубок 3.

Для предохранения металлических стенок от перегрева и сведения к минимуму потерь теплоты в окружающую среду все элементы декарбонизатора изнутри офутерованы; для этого может применяться жаростойкий бетон, кладка из огнеупорного кирпича или сочетание этих футеровочных материалов.

Газораспределительное устройство дает снижение давления природного газа с 0,35 - 0,5 МПа до 0,115 МПа.

Необходимое количество воздуха для горения газа подводится по тангенциальным патрубкам. Температура третичного воздуха 530 - 560 0С при нормативе 650 0С. Для равномерного распределения сырьевой муки в декарбонизаторе в воздуховоде третичного воздуха под течкой второй ступени установлены штыревые рассекатели.

Футеровка верхней крышки выполнена кольцами из трех марок подвесного шамотного кирпича.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАО «Невьянский цементник» на сегодняшний день - одно из самых современных предприятий цементной промышленности в стране. Технологическая линия производства цемента представляет собой законченный цикл - от добычи, дробления сырья и приготовления сырьевой муки до обжига ее во вращающейся печи длиной 80 м и диаметром 4,5 м. Печной агрегат с двухветвевым четырехступенчатым циклонным теплообменником , реактором-декарбонизатором, вращающейся печью O 4,5х80м позволяет производить 3000 тонн клинкера в сутки.

Технологическая линия сухого способа производства цемента ЗАО “Невьянский цементник” - не совсем обычная линия. Она строилась на основе головных уникальных образцов оборудования, впервые выпускаемого отечественной промышленностью. Для очистки отходящих газов используются новейшие электрофильтры марки ЭГА. Имеются новшества в конструкции помольных агрегатов с мельницами для помола сырья и цемента. Мельницы работают в замкнутом цикле с сепараторами, что в значительной степени повышает их производительность и качество выходящего продукта по тонкости помола и удельной поверхности.

При строительстве линии применены новые интересные проектно-конструкторские разработки: металлические фундаментные опоры под вращающейся печью, смесительные силоса сырья оригинальной конструкции со смесительной емкостью, шатровый склад клинкера с мембранным покрытием и подобный склад известняка. Все они возведены впервые в цементной промышленности. Не все решения явились оптимальными и заводу пришлось бетонировать металлические опоры печи, неудобны в эксплуатации шатровые склады.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Холина И. И. Справочник по производству цемента / И. И. Холина. М. 1963. 428 с.

2. Давыдов С. Я. Новое энергосберегающее печное, транспортное и складское оборудование в производстве цемента / С. Я. Давыдов. Екатеринбург, УГТУ - УПИ. 2004.

3. Кравченко И. В. Краткий справочник технолога цементного завода / И. В. Кравченко. М. 1974. 304 с.

4. Бауман В. А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций / В. А. Бауман. М. 1975. 327 с.

5. Голованова Л. В. Общая технология цемента / Л. В. Голованова. М. 1984. 118 с.

6. Отчет о научно-исследовательской работе. Оптимизация режима печи 4,5 80 м с циклонным теплообменником и реактором - декарбонизатором, ОАО “Невьянский цементник”, БГТУ, 2005.

Размещено на Allbest.ur