Разработать материальный баланс и основные проектные технологические решения цеха помола цементного завода

 

Химический состав клинкера при известном составе сырьевой смеси рассчитывают умножением процентного содержания каждого оксида смеси на коэффициент

К=100/(100-34,62)=1,53

Для проверки правильности расчета смеси вычисляют КН, который должен быть равен заданному т.е. КН=0,92

 

                   

Величина  КН для клинкера оказалась равной заданной, следовательно расчет выполнен   правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.2. СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА

 

Исходные данные при  расчете:

  Способ производства  – мокрый

  Годовая производительность цеха – 1800000 т/г по клинкеру

 

Состав портландцемента:

  Клинкер………………90%

  Гипс…………………...5%

  Трепел………………...5%

 

Состав сырьевой смеси:

  Известняк………………83.5%

  Глина………..………......16.5%

 

Естественная влажность сырьевых материалов:

  Мел …..…………………21%

  Глина…………………...16%

     Влажность шлама…..…37%

 

Потери при прокаливании сырьевой смеси -35.54%

Производственные потери:

  Сырьевых материалов...2,5%

  Клинкера……………….0,5%

  Добавки…………………1%

  Цемента………………...1%

Коэффициент использования вращающихся  печей – 92%

 

Определяем производительность завода по клинкеру:

     1800000∙ (90/100)=1610000 т/год

где  90– содержание клинкера в цементе,%

       1200000- годовая  производительность цемента по  клинкеру, т/год

При коэффициенте  использования  вращающихся печей – 0,92, печи работают в течении года

    365∙0,92=337сут

    337∙24=8088ч.

Отсюда часовая производительность всех печей составит:

    1610000/8088=199,29т/ч         следовательно, в данном расчете к установке принимаем две вращающиеся печи производительностью по 75 и 125т/ч.

Производительность двух вращающихся печей составит:

    75+125=200 т/ч

    200∙24=4800 т/сут

    200∙8088=1617600 т/год

 

 

 

 

3.4.3. РАСЧЕТ РАСХОДА СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Расход сырьевых материалов составляет 200 т/ч

Теоретический удельный расход сухого сырья для производства клинкера   определяют с учетом потерь при прокаливании:

100/(100-35,54)=1,55 т/т, клинкера

      где 35,54 – потери при прокаливании сырьевой смеси.

Для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей устанавливают электрофильтры, что дает возможность считать потери сырья с отходящими газами не более 1%.Тогда расход сухого сырья составит:

1,55∙100/(100-1)=1,566 т/т, клинкера

1,566∙200=311,2 т/ч

311,2∙24=7468,8 т/сут

311,2∙8088=2516985,6 т/год

 

Определяем расход отдельных компонентов  сырьевой смеси:

 

Мела:

1,566∙(83,5/100)=1,31 т/т, клинкера

1,29∙225=290,25 т/ч

290,25∙24=6966 т/сут

290,25∙8088=2347542 т/год

 

Глины:

1,566∙(16,5/100)= 0,26 т/т, клинкера

0,26∙200=52 т/ч

52∙24=1248 т/сут

52∙8088=420576 т/год

 

С учетом естественной влажности расход сырьевых материалов соответственно составит:

 

Мела:

1,31∙(100+21)/100=1,59 т/т, клинкера

1,59∙200=318 т/ч

318∙24=7632 т/сут

318∙8088=2571894 т/год

 

Глины:

0,26∙(100+16)/100=0,30 т/т, клинкера

0,30∙200=60 т/ч

60∙24=1440 т/сут

60∙8088=485280 т/год

 

 

 

 

3.4.4. РАСЧЕТ РАСХОДА ШЛАМА

 

Часовой расход шлама рассчитывается по формуле:

 

 

Где А_{ш –} расход шлама, м³/ч

А_с – расход сухого сырья, т/ч

ω_ш – влажность шлама, %

ρ_ш – плотность шлама, т/м³

 

Тогда на печи необходимо подать шлама:

 

 

 

302,85∙24=7268,4 м³/сут

302,85∙8088=2449450,8 м³/год

 

3.4.5. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ОТДЕЛЕНИЯ ПОМОЛА СЫРЬЯ.

 

Из предыдущих расчетов следует, что  отделение помола сырья, работающее с выходными днями (307 суток в  году по три смены в сутки), должно обеспечить помол 2516985,6 т/год сухих сырьевых материалов.

Следовательно, должно быть измолото сырья 

 В сутки: 2516985,6 /307=8198,65 т.

 В час:       8198,65 /24=341,61 т.

 

В том числе расход отдельных  компонентов составит:

Мела:

 В час…………341,61.∙(83,5/100)=285,24 т.

 В сутки………8198,65.∙(83,5/100)=6845,83 т.

 В год…………2516985,6 ∙(83,5/100)=259862,99 т.

Глины:

 В час………….341,61∙(16,5/100)=56,37 т.

 В сутки……….8198,6∙(16,5/100)=1352,77 т.

 В год………….2516985,6 ∙(16,5/100)=415302,62 т.

 

Для образования шлама одновременно с исходными материалами в  сырьевые мельницы подается вода. Потребность  в воде определяется по формуле:

В_ш=А_ш∙ ρ_ш – (А_с+ ω_u+ ω_г)

Где В_ш – количество воды необходимое для приготовления шлама, м³/ч

А_ш - потребность в готовом шламе, м³/ч

А_с- потребность в сухом сырье, т/ч

ρ_ш - плотность шлама, т/м³

ω_г, ω_m- количество воды, поступающее соответственно с натуральным известняком и глиной.

 

На основании проведенных ранее  расчетов:

А_ш=302,85 м³/ч

А_с=311,2 т/ч

ρ_ш =1,63 т/м³

ω_u=318-262=56 т/ч

ω_г=60-52=8 т/ч

 

Подставляя эти данные в формулу, определяем количество воды на приготовление  шлама:

В_ш =302,85∙1,63-(311,2+56+8)= 118,45 т/ч

118,45 ∙24=2842,69 т/сут.

2842,69 ∙307=872706,44 т/год

 

3. 4. 6. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КАРЬЕРА И ДРОБИЛЬНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

 

Cогласно  исходным данным потери сырья составляют 2.5%. Из них 1,5% - это потери на карьере при транспортировке и дроблении в дробильном отделении, 1% - потери сырья с отходящими газами вращающихся печей.

Карьер, как и дробильное отделение, работает с выходными днями 307 суток  в году по две смены в сутки:

   307∙16=4912 ч.

Для приготовления 1617600 т/г клинкера необходимое количество сырьевых материалов, как было подсчитано выше, составляет:

 Мела……..…….2119056 т/год

 Глины………….420576 т/год

С учетом 1.5% потерь потребуется:

Мела:

  2119056 ∙(100+1,5)/100=2150841,8 т/год

   2150841,8 /307=7006 т/сут

   7006/16=437,87 т/ч

Глины:

  420576∙(100+1,5)/100=426884,6 т/год

   426884,6/307=1390,5 т/сут

   1390,5/16=86,91 т/ч

Таким образом, производительность карьера  должна обеспечить добычу, а дробильное отделение – подачу следующего количества материалов:

               Мела            Глины

В год……………….…215-841,8 т.           426884,6 т.

В сутки………………..7006 т.             1390,5 т.

В час……………….…437,87 т.           86,91 т.

 

 3.4.7. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КЛИНКЕРНОГО СКЛАДА И ОТДЕЛЕНИЯ ПОМОЛА ЦЕМЕНТА.

 

Из данных материального баланса  цеха обжига следует, что в склад  поступает клинкера:

В час………………200 т.

В сутки……………4800 т.

В год………………1617600 т.

При хранении сыпучих материалов в  складских помещениях неизбежны  потери:

Клинкера……..0,5%

Гипса…………1%

Трепела………1%

Таким образом, в отделение помола цемента за год поступает клинкера

1617600∙(100+0,5)/100=1625688 т.

При работе отделения помола цемента 307 суток в году по три смены  в сутки (7368 ч. В год) необходимо клинкера:

В сутки………1625688/307=5295,4 т.

В час…………1625688/7368=220,64 т.

Введение при помоле цемента  гипса (5%) и  трепела (5%) определяет потребность отделения помола клинкера в этих материалах:

Гипса:

  1625688∙5/90=90316 т/год

  90316/307=294,19 т/сут.

  90316/7368=12,26 т/ч.

Трепела:

  1625688∙5/90=90316 т/год

  90316/307=294,19 т/сут.

  90316/7368=12,26 т/ч.

Из приведенных выше расчетов следует, что производительность отделения  помола составляет:

  1617600+90313+90316=1798232 т/год

  5295,4+294,19+294,19=5883,78 т/сут.

   220,64+12,26+12,26=245,16 т/ч.

Аспирация цементных мельниц осуществляется с помощью электрофильтров. При  этом потери цемента могут быть приняты  порядка 0,5%.

Тогда действительная производительность помольного отделения составит:

  179823,2·(100-0,5)/100=178932,84 т/год

  5883,78·(100-0,5)/100=5854,36т/сут.

  245,16·(100-0,5)/100=243,93 т/ ч.

Если учесть, что трепел подается на помол без предварительной сушки (W_нач=20%) и потери его на складе составляют примерно 1%, то количество трепела, которое поступает на склад за год должно быть

 

90316·((100+20) ·100/(100·(100-1)))=109473,94 т.  

 

Так как гипс поступает на помол  без предварительной сушки, то должен быть учтен только 1% его потерь:

90316· 100/(100-1)=91228,28 т/г.

Поступающий из вращающихся печей  на склад клинкер поливают водой, при этом расход воды на поливку  принимается равным 1% его потерь:

В год………………200∙1/100=2 т.

В сутки……………4800∙1/100=48 т.

В час………………1617600∙1/100=16176 т.

 

3.4.8. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНАС СИЛОСНО-УПАКОВОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

 

В соответствии с произведенными расчетами в силосно-упаковочное  отделение поступает цемента:

В год………………178932,84 т/год,

В сутки……………5854,36 т/сут.

В час………………243,93т/ч

Учитывая потери цемента при  упаковке и отгрузке порядка 0,5%, получим  количество цемента, подлежащее отгрузке:

В год………………178932,84 ∙(100-0,5)/100=178038,18 т/год

В сутки……………178038,18 /365=487,78 т/сут

Поскольку суточная отгрузка зависит  от количества и времени поступления  транспорта под погрузку цемента, то отгрузка в среднем цемента в  час не может быть определена.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5. ПОДБОР И ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ОСНОВНОГО   ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

При подготовке сырьевой смеси применяют транспортирующие устройства, дробильное оборудование для получения шлама,  дозирующие устройства.

Крупные каменные материалы с острыми гранями  транспортируются при помощи пластинчатых конвейеров,  а мягкие материалы  с использованием ленточных конвейеров.

     Технологический  процесс приготовления грубомолотого  шлама заключается в дозировании  и предварительном измельчении  сырьевых материалов ( в нашем случае мела) в мельнице самоизмельчения типа «Гидрофол». Мельница состоит из следующих элементов: барабана диаметром 7 м и длиной 2,3 м, футерованного бронеплитами , загрузочной и разгрузочной цапф, передней и задней торцовых крышек и привода мощностью 1600 кВт. Частота вращения составляет 13 об/мин. Разгрузочная цапфа загружена стальными стержнями Æ 90´3000 мм массой 15 т. Производительность мельницы 420 т/ч.

Молотковая  дробилка предназначена для среднего дробления материала молотками (билами), закрепленных на быстровращающемся роторе. Молотковые дробилки позволяют измельчать материал до кусков размером 6-50 мм. Регулировать размер выходящего материала можно путем изменения зазоров в колосниковой решетке, установленной на выходной части дробилки.

Переработка мягких и пластинчатых материалов в  щековых и молотковых дробилках  вызывает значительные осложнения. Поэтому  для измельчения глины применяют  валковые дробилки. Валковые дробилки представляют собой станину, на которой  устанавливаются два валка, вращающихся  на встречу друг другу.

После измельчения  в валковой дробилке глина подается в глиноболтушку, куда подается и вода. Глиноболтушка представляет собой емкость цилиндрической формы диаметром до 12 м глубиной до 5 м. Глина, попадая в глиноболтушку распускается в воде, в результате чего образуется суспензия с размерами частиц 3-5 мм.

Для бесперебойной  работы дробилок питание их осуществляется из расходных бункеров, снабженных питателями, обеспечивающими непрерывную  подачу материала в количестве, соответствующем  производительности дробилок.

Предварительно  подготовленные мел и глина направляются далее на совместный помол в шаровую мельницу через весовые дозаторы непрерывного действия с автоматическим управлением. Шаровая  мельница предназначена для тонкого помола материалов способом удара или истирания. Шаровая мельница представляет собой цилиндрический барабан, внутренняя поверхность которого футерована бронеплитами, в который помещают мелющие тела (шары, цибельсы). Сущность дробления заключается в том, что материал попадая в мельницу, измельчается шарами, которые находятся внутри мельницы. Помол в шаровых мельницах может осуществляться по открытому или закрытому циклам.

Для корректирования  шлама по химическому составу  и для обеспечения необходимого количества шлама используют шламбассейны. Они представляют собой бассейны вертикального типа емкость 400-1000 м³, сооружающихся в случаях неоднородности исходного сырья и служат для усреднения шлама, что обеспечивает хорошую гомогенизацию шихты.

Для обжига сырьевой смеси применяют вращающиеся  печи. Они  состоят из корпуса, представляющего  собой барабан длинной 150 – 185 м. и  более диаметром 4 – 7 м., сваренного из стальных обечаек. Корпус устанавливается  на фундаменте с уклоном по длине 3 – 4°. На нем закреплены бандажи, опирающиеся  на роликовые опоры, а также венцовая шестерня, через которую печь приводится во вращение электродвигателем. Обычно скорость вращения находится в пределах 0,5 – 1,2 , причем она может изменятся. Приподнятая часть печи является холодным концом, входящим в пылеосадительную камеру через уплотняющее устройство, которое препятствует подсосу наружного воздуха. Для защиты от воздействия горячих и для уменьшения теплопотерь корпус печи изнутри футеруется. Огнеупорные материалы для этой цели выбирают с учетом температур газов в разных зонах печи, а также основности обжигаемого материала. Широко применяется шамотный и многошамотный кирпич, а также высокоглиноземистые и талькомагнезитовые огнеупоры. Для зоны спекания преимущественно используют  хромомагнезитовый, периклазошпинелидный и магнезитохромитовый кирпич.

В печной агрегат  входят также  шламовый питатель, пылеосадительная камера, электрофильтры для очистки дымовых газов от пыли, дымосос, горячая головка печи, колосниковый холодильник, предназначаемый для охлаждения клинкера. Одним из элементов печи являются встроенные в них теплообменники, предназначаемые для интенсификации процессов теплоотдачи от печных газов обжигаемому материалу. Вращающаяся печь работает по следующей схеме. Шлам из шламбассейна перекачивается насосом в распределительный бак, установленный над печью. Отсюда он через ковшовый питатель или специальный расходомер по трубе поступает в печь. С противоположной стороны в печь подается газ. Попадая в раскаленное пространство, газ воспламеняется и начинает гореть. Образующиеся дымовые газы проходят через всю печь, отдавая  свое   тепло     обжигаемому материалу. По выходе из печи газы с температурой 150 – 200 °С направляются через пылеосадительную камеру в электрофильтр, где очищаются от пыли.