Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине Вяжущие вещества для студентов 3 курса специальности 270106

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсового проекта

по дисциплине Вяжущие вещества

для студентов 3 курса

специальности 270106

Казань

2010

Составители: Н.В.Секерина, З.А.Камалова, М.И.Халиуллин

УДК 666.913+666.972

Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине Вяжущие вещества для студентов 3 курса специальности 270106/ Каз.арх.-стр. университет: Сост.: Н.В.Секерина, З.А.Камалова, М.И.Халиуллин. Казань, 2010, 45 с.

Настоящие методические указания переработаны в соответствии рабочей программой курса Вяжущие вещества для высших учебных заведений по специальности 270106 и учебным планом, утвержденным ученым советом университета 26.06.2000 г.

Табл. 16, библиогр. 51 наим.

Рецензент доцент кафедры ТСМИиК КазГАСУ, канд. техн. наук В.И.Санникова

© Казанский государственный архитектурно-строительный университет, 2010 г.

1.
ВВЕДЕНИЕ

Содержанием курсового проекта является разработка технологии производства вяжущего или изделия на его основе с подбором и компоновкой оборудования. Цель курсового проектирования по дисциплине Вяжущие вещества – закрепление студентами теоретических разделов курса, углубление знаний по производству одного из видов вяжущих веществ, развитие навыков проектной работы.

При разработке курсового проекта студент должен широко использовать специальную техническую литературу, проектные материалы и данные о производственном опыте передовых предприятий, а также новейшие достижения науки и техники, обеспечивающие высокие технико-экономические показатели проектируемого производства в объеме цеха, отделения или технологической линии.

Результатами курсового проекта, представляемого к защите, являются пояснительная записка с писанием и обоснованием принятых проектных решений и необходимыми технологическими расчетами, а также графическая часть, содержание и требования к которой излагаются далее.

2.
ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ

Курсовой проект выполняется по одной из следующих тем:

· Цех подготовки сырья завода по производству портландцемента;

· Цех обжига портландцементного клинкера;

· Цех по производству негашеной (гашеной) извести;

· Цех по производству силикатного кирпича или других силикатных изделий;

· Цех по производству строительного или высокопрочного гипса;

· Цех по производству гипсовых перегородочных панелей, панелей оснований пола или сухой штукатурки;

· Цех помола смешанных вяжущих веществ.

3.
СОСТАВ И ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА

Курсовой проект состоит из графической части и расчетно-пояснительной записки и должен соответствовать «Стандарту предприятий» [1].

Графическая часть проекта
выполняется на 1 листе формата АI (841х594 мм) в карандаше в соответствии с требованиями единой системы конструкторской документации (ЕСКД) [2] и технологической схемы производства на миллиметровой бумаге, включаемой в расчетно-пояснительную записку.

На листе формата АI вычерчивается план и разрезы цеха с компоновкой и привязкой технологического оборудования. При выполнении курсового проекта рекомендуется применение типовых проектных решений с элементами их модернизации, нумерация оборудования наносится на этом чертеже в соответствии с экспликацией, приведенной на технологической схеме.

Технологическая схема производства выполняется с указанием всей цепи машин и аппаратов в технологической линии с экспликацией принятого оборудования.

Расчетно-пояснительная записка
выполняется на бумаге формата А4 (297х210) мм чернилами, четко и разборчиво от руки и должна соответствовать требованиям ЕСКД к текстовым документам. Объем расчетно-пояснительной записки должен составлять 20-30 с.

4.
СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту должна содержать следующие разделы:

4.1.

Введение

Во введении дается краткий обзор состояния и перспективы развития производства данного вяжущего, изделия и применения его в строительстве с учетом последних научных данных и передового производственного опыта (отечественного и зарубежного).

4.2.

Характеристика выпускаемой продукции

В этом разделе должны быть охарактеризованы требования к составу и свойствам предусмотренной к выпуску продукции (вяжущие, изделия из него или полуфабрикаты) и область их практического применения со ссылкой на действующие ГОСТы или технические условия.

4.3.

Выбор сырьевых (исходных) материалов и их характеристика

В этом разделе должны быть охарактеризованы требования, предъявляемые к составу и свойствам сырьевых материалов, предназначенных для изготовления вяжущего или изделия на его основе и конкретные данные о выбранных или назначенных к использованию сырьевых материалах. При этом должны быть приведены ссылки на соответствующие ГОСТы.

4.4.

Выбор способа и описание технологического процесса

Выбор способа производства осуществляют путем сравнения между собой нескольких возможных способов получения данного вяжущего, их достоинств и недостатков. Для этого необходимо по литературным данным и сведениям, полученным в проектных организациях и на заводах, провести технико-экономический анализ показателей действующих предприятий, работающих по разным технологиям, и принять тот способ, который имеет преимущества перед другими.

Описание технологического проекта должно быть четким, исчерпывающим и кратким. Главное внимание должно быть уделено обоснованию принятых технологических решений, назначению технологических операций, выбору оборудования и режимов его работы. При описании технологии необходимо делать ссылки на графические материалы (технологическую схему, чертежи цеха), использованные литературные источники и другие информационные материалы.

В этом же разделе должны быть освещены вопросы, связанные с контролем производства, а также охраной труда и окружающей среды, т.е. выделены следующие подразделы: «Контроль производства», «охрана труда и техника безопасности», «Охрана окружающей среды».

4.5.

Технологические расчеты

Этот раздел должен включать в себя: выбор режима работы цеха (или отделения); составление материального баланса производства 1 тонны вяжущего; определение потребности цеха в сырье; расчет и подбор основного технологического оборудования с заполнением ведомости оборудования; расчет потребности цеха в электроэнергии.

4.6.

Основные технико-экономические показатели

В конце записки нужно дать краткое заключение о принятых технологических решениях и привести следующие показатели:

· Номенклатура продукции;

· Производительность цеха в натуральных единицах;

· Режим работы: рабочих дней в году_________________________

рабочих смен в году__________________________

· Расход сырья: общий______________________________________

на 1 т продукции_____________________________

· Удельный расход электроэнергии. кВт;

· Удельный расход условного топлива;

· Съем продукции с 1 м2
производственной площади.

4.7.

Перечень использованной литературы

В конце расчетно-пояснительной записки необходимо привести список использованной литературы с указанием фамилии и инициалов авторов, полного названия книги, места издания, издательства, года издания, страницы.

5.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

5.1.

Режим работы цеха

Режим работы цеха определяется в зависимости от характера производства и в соответствии с нормами технологического проектирования. Цех обжига, как правило, работает в три смены по непрерывной неделе. Цех подготовки сырья (дробления или помола) чаще всего работает в 2 смены по режиму прерывной недели.

В этом случае необходимо предусмотреть дополнительные складские помещения и бункеры для создания запаса подготовленных материалов и полуфабрикатов.

При расчете годового фонда времени работы технологического оборудования необходимо учитывать коэффициент его использования (Ки
) в зависимости от остановки на капитальный и текущий ремонт. Ки
принимается равным 0,80-0,95 [7,8]. В дальнейшем эти коэффициенты уточняются по отдельным видам оборудования.

Производительность цеха по готовой продукции определяется по формулам:

, (1),

где - заданная годовая производительность цеха, т;

- расчетное количество рабочих суток в году;

.

, (2)

где п – число смен;

, (3)

где - годовой фонд рабочего времени.

- 24х365х0,91=7970 (при трехсменной круглогодичной работе);

- 16х262х0,943=3952 (при двухсменной работе по прерывной неде- ле);

- 23х253+8х52=6235 (при трехсменной работе по прерывной неделе).

5.2.

Составление материального баланса

Предварительно производится расчет теоретического удельного (на 1 тонну готовой продукции) расхода сырья. Если в процессе получения заданного вида вяжущего лежит химическое превращение (дегидратация двуводного гипса, разложение известняка); то расчет ведется по уравнению химической реакции.

Если происходит получение смешанного вяжущего (т.е. химическая реакция не имеет места), то подсчитывают расход материалов с учетом влажности и производственных потерь, которые принимаются от 1 до 3%.

Затем составляется материальный баланс производства единицы готовой продукции, в приходной части которого рассчитывается масса сырья, поступающего в производство, а в расходной части – масса получаемого продукта и потерь, имеющих место при переработке данного вида сырья.

Таблица 1

Материальный баланс производства 1 тонны вяжущего

5.3.

Определение потребности цеха в сырье

Расчет производится на год, сутки, смену, час на основании удельного расхода сырья по формуле : (4), где - расход сырья в час, смену, сутки и год, в тоннах;

- производительность цеха соответственно в час, смену, сутки, год, в тоннах;

- удельный расход сырья, в т/т готовой продукции с учетом естественной влажности и производственных потерь (табл. 1).

Результаты этих расчетов записываются в табл. 2.

Таблица 2

Потребность цеха в сырье

5.4.

Расчет и выбор основного технологического оборудования

В данном разделе приводится подбор основного типового оборудования по заданной производительности проектируемого цеха и расчет количества машин, необходимых для выполнения заданной программы. Расчет производится, начиная с основного оборудования, а затем рассчитывается вспомогательное и транспортное оборудование.

Определив потребную производительность для каждой операции, производят подбор соответствующего оборудования по каталогам и справочникам.

Количество каждого вида оборудования определяется по формуле

, (5)

где - потребная производительность оборудования, т-ч;

- паспортная производительность выбранного оборудования;

- коэффициент использования по времени.

Техническая характеристика выбранного оборудования приводится в ведомости в виде таблицы.

Таблица 3

Ведомость оборудования цеха

5.5.

Расчет потребности цеха в электроэнергии

Расход электроэнергии устанавливается расчетным путем, исходя из технических характеристик основного и транспортного оборудования (табл.3). Расчет рекомендуется вести по форме, прилагаемой в виде табл. 4.

Таблица 4

Коэффициент использования по времени следует принимать в следующих пределах:

· для непрерывно действующего оборудования (шаровые мельницы, вращающиеся печи и др.) – 0,8-0,95;

· для аппаратов периодического действия (варочные котлы, запарочные аппараты) – 0,5-0,6;

· транспортное оборудование непрерывного действия (элеваторы, конвейеры, шнеки) – 0,8-0,9;

· транспортное и грузоподъемное оборудование повторно-кратковременного режима (скиповые подъемники, краны и др.) – 0,3-0,4.

Коэффициент загрузки по мощности условно можно определить по формуле:

, (6)

где - коэффициент загрузки мощности двигателя;

- потребная производительность оборудования (найденная по расчету), т/ч;

- паспортная производительность оборудования, т/ч;

- коэффициент, зависящий от степени использования производительности оборудования.

Значения коэффициента принимают:

Часовой расход электроэнергии в кВч получают умножением установленной мощности каждой машины (колонки 3 или 4, табл. 4) на коэффициенты использования по времени и загруженности по мощности (кол. 5 и 6, табл.4).

Расход электроэнергии в смену, сутки, год устанавливают умножением часового расхода на соответствующее количество часов в смену, сутки, год. Удельный расход электроэнергии подсчитывается по формуле:

, (7)

где - удельный расход электроэнергии на товарную единицу про- дукции;

- годовой расход электроэнергии, кВт ч;

- производительность цеха в год в т.

6.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦЕХА ПОДГОТОВКИ

СЫРЬЯ И ЦЕХА ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА

Выполнение курсового проекта по названным выше темам рекомендуется вести в следующей последовательности.

6.1. Расчет состава сырьевой смеси

Для определения норм расхода сырья производства 1 т клинкера и минералогического состава получаемого продукта необходимо рассчитать состав сырьевой смеси (шихты), т.е. определить процентное содержание в смеси каждого из сырьевых компонентов (известняка, глины).

Данный расчет выполняется на основании заданного химического состава сырья, приведенного к 100% и числового значения коэффициента насыщения (КН). Расчет двухкомпонентной сырьевой смеси ведется в следующем порядке.

6.1.1. Принимаем следующие сокращенные обозначения главных окислов в клинкере, сырьевой смеси и ее компонентах (табл. 5).

6.1.2. Принимаем меньший по массе компонент (глинистый) за единицу, а больший компонент (карбонатный) выражаем через “X” частей этого компонента на 1 мас. часть. При этом состав смеси может быть выражен как Х+1 мас. частей.

Таблица 5

Сокращенные обозначения главных окислов

6.1.3. Исходя из принятого в п.6.1.2. соотношения карбонатного и глинистого компонентов, можно написать следующие равенства

; ;

; .

6.1.4. Указанные в п.6.1.3. значения подставляем в формулу коэффициента насыщения (КН):

, (9)

и, решая полученное отношение относительно Х, получаем расчетную формулу для определения соотношения между карбонатным (первым) и глинистым (вторым) компонентами:

(10)

6.1.5. Содержание 1-го и 2-го компонентов сырьевой шихты в процентах определяем по формулам:

(карбонатный компонент) , (11)

(глинистый компонент) , (12)

где Х, 1 – количество частей 1-го и 2-го компонентов, найденные в п.6.1.4.

6.1.6. Определяем химический состав сырьевой смеси и клинкера. Для этого надо все численные значения химического состава каждого компонента умножить на коэффициент пересчета:

, (13)

где а – процентное содержание каждого из компонентов сырьевой смеси, найденное в п. 6.1.5.

Результаты подсчетов сводятся в табл. 6, где все цифровые данные суммируются по вертикали (это дает химический состав смеси) и горизонтали, что позволяет проверить правильность расчетов.

Таблица 6

Химический состав сырьевой смеси и клинкера

Расчет предполагаемого химического состава портландцементного клинкера производится пересчетом химического состава сырьевой смеси по формуле:

, (14)

где - численное значение соответствующего окисла в сырьевой смеси, найденное в п. 6.1.6;

М – ичсленное содержание окисла в клинкере;

Ппп – потери при прокаливании сырьевой шихты в процентах.

Результаты расчетов приводятся в табл. 6.

6.2. Расчет нормативного расхода сырья

(для производства 1 т клинкера)

6.2.1. Теоретический удельный расход сухого сырья на 1 т клинкера определяется по формуле:

, (15)

где Ас
– удельный расход сырьевой смеси (сухого сырья) на 1 т клинкера, кг;

ппп – потери при прокаливании сырьевой смеси сухой, % (из табл. 6, п.6.1.6.).

Удельный расход каждого из компонентов сырьевой смеси по сухому веществу определяется по формулам:

, (16)

, (17)

где а/
, a//
- процентное содержание 1-го, 2-го компонента в сухой сырьевой смеси;

А/
c
, A//
c
– удельный расход на 1 т клинкера 1-го и 2-го компонентов, кг.

6.2.2. Теоретический удельный расход компонентов сырьевой смеси в состоянии естественной влажности по формулам:

, (18)

, (19)

где В/
в
, В//
в
– удельный расход 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси в состоянии естественной влажности на 1 т клинкера, кг;

А/
c
, A//
c
– удельный расход 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси по сухому веществу на 1 т клинкера, найденное по формулам 16, 17 ( п.6.2.1.).

W/
, W//
- содержание естественной влаги в 1-ом и 2-ом компонентах сырьевой смеси, % (задается при расчете).

Общий удельный расход сырья в состоянии естественной влажности определяется по формуле:

Вв
= В/
в
+ В//
в
, (20)

6.2.3. Расход каждого из компонентов сырьевой смеси в состоянии естественной влажности с учетом производственных потерь на 1 т клинкера устанавливают, пользуясь формулами:

, (21)

, (22)

где В/
н
, В//
н
– производственные нормы расхода 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси на 1 т клинкера, кг;

В/
в
, В//
в
– удельный расход 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси в состоянии естественной влажности на 1 т клинкера, кг;

p/
, p//
- производственные потери 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси, %.

Общий удельный расход сырья (Вн
) определяется по формуле:

(23)

6.2.4. На основании проведенных расчетов составляется материальный баланс производства 1 т клинкера, в приходной части которого указывают производственные нормы расхода каждого из компонентов сырьевой смеси, а в расходной части – масса получаемого клинкера и потерь, имеющих место при переработке сырья (табл. 1, п. 5.2.).

6.3. Расчет минералогического состава

портландцементного клинкера

Расчет минералогического состава портландцементного клинкера по его химическому составу производится по следующим формулам:

% С3
S (трехкальциевый силикат) = 3,8 SiO2
(3КН-2) (24),

% С2
S (двухкальциевый силикат) = 8,6SiO2
(1-КН) (25),

% С3
А(трехкальциевый алюминат) = 2,65(Al2
O3
– 0,64Fe2
O3
) (26),

% C4
AF (четырехкальциевый алюмоферрит) = 3,04Fe2
O3
(27),

% СаО4
= 1,7SO3
(28),

где СаSO4
, Al2
O3
, Fe2
O3
, SO3
– содержание соответствующих окислов в клинкере, % (данный табл. 6, п. 6.1.6.).

6.4. Режим работы цеха

Режим работы цеха выбирается в соответствии с п. 5.1.. Производительность по готовой продукции цехов подготовки сырья и обжига определяются по формулам 1, 2, 3 (п. 5.1.). При этом сырьевой цех должен быть спроектирован так, чтобы вырабатывал сырьевую смесь в количестве, необходимом для бесперебойной работы цеха обжига.

Рассчитав производительность цеха в час, необходимо выбрать по каталогам [5-9] вращающиеся печи для обжига сырьевой шихты, часовая производительность которых равна или несколько превышает расчетную.

Пример:

Дано:

Пгод
= 1250000 т/год Определить производительность

Ки
= 0,95 цеха обжига в сутки, смену, час.

Решение:

т/сут;

т/смен;

т/ч.

По каталогу выбираем вращающиеся печи размером 5х185 м с проектной производительностью 75 т/ч каждая.

При мокром способе производства чаще всего используются вращающиеся печи размером 4х150 м; 4,5х170 м; 5х185 м; 7х230 м; при сухом способе – печи с циклонными теплообменниками размерами 4х60 м; 5х75 м; 7х95 м.

Расчет проектной часовой производительности цеха обжига для случая, когда задано количество и тип печей, ведется по формулам:

, (28)

где Пчас
– часовая производительность цеха обжига, т/ч;

п – количество однотипных печей (известно из задания);

П – проектная часовая производительность одной печи, т/ч (эта величина берется по справочникам [5-9].

Годовая производительность цеха обжига в этом случае рассчитывается по формуле:

, (29)

где Пгод
– годовая производительность цеха обжига в тоннах клинкера.

Рассчитав производительность печей в час, смену, сутки, год и потребность в сырье для производства 1 т клинкера, необходимо определить расход сырья в час, смену, сутки, год. Результаты расчетов оформить в виде табл. 2 (п. 5.3.).

6.5. Расчет и выбор оборудования цеха подготовки сырья

Шламбассейны
– при мокром способе производства для обеспечения непрерывной работы обжигательных печей в отделении шламбассейнов устанавливают непрерывный режим работы в три смены независимо от режима работы других отделений сырьевого цеха.

Для определения необходимого количества шламбассейнов требуется рассчитать расход шлама по формуле:

, (30)

где Аш
– расход шлама на 1 т клинкера, м3
;

Ас
– удельный расход сухой сырьевой шихты на 1 т клинкера (см. п. 6.2.1.);

W – влажность шлама, % (известно из задания или принимается по таблице-приложению);

γо
– средняя плотность шлама, кг/м3
(см. приложение).

Емкость горизонтальных шламбассейнов должна обеспечить запас откорректированного шлама в количестве, необходимом для непрерывной работы обжигательных печей в течение 2,5 суток. Потребная емкость горизонтальных шламбассейнов определяется по формуле:

, (31)

где Vпотр
– потребная емкость горизонтальных шламбассейнов, м3
;

Пгод
– годовая производительность цеха обжига, т/год;

Аш
– расход шлама для получения 1 т клинкера, м3
;

Ки
– коэффициент использования печей (0,9-0,95).

Пример:

Дано:

Пгод
– 114800 тонн в год;

Аш
– 1,58 м3
/т клинкера;

Ки
– 0,90;

Решение:

м3
.

По каталогу [5-9] выбираем к установке 2 горизонтальных шламбассейна емкостью 8000 м3
каждый.

Смесительные силосы
- при сухом способе производства необходимо рассчитать количество смесительных силосов, которые служат для корректирования и хранения сырьевой муки. Они должны обеспечить запас сырьевой муки в количестве, необходимом для бесперебойной работы печей с циклонными теплообменниками в течение 4-х суток.

Полезная емкость смесительных силосов рассчитывается по формуле:

, (32)

где Vпол
– полезная емкость силосов, м3
;

Пгод
– годовая производительность цеха обжига, т/год;

Вс
– расход сырьевой смеси для получения 1 т клинкера с учетом естественной влажности и производственных потерь, т (табл. 2).

Зная полезную емкость смесительных силосов сырьевой муки, выбираем по каталогам [5, 7] к установке несколько силосов, суммарная полезная емкость которых равна или несколько больше рассчитанной. Количество запасных силосов рекомендуется принимать от 4 до 6 шт.

Оборудование для помола и дробления сырья
– расчет потребной часовой производительности дробильного отделения осуществляется, исходя из проектной часовой производительности цеха обжига с учетом числа смен работы дробилок в сутки по формуле:

, (33)

где Ппотр
– потребная часовая производительность дробильного отделения, т/ч;

П – проектная часовая производительность цеха обжига, т/ч;

Вс
– расход сырья с учетом естественной влажности и производственных потреь, в тоннах на 1 т клинкера;

Ксм
– коэффициент сменности, выражаемый дробью, числитель которой равен числу смен работы обжигательных печей, т.е. трем, в знаменатель – числу смен работы дробильного отделения.

Примеры.

1. Рассчитать потребную производительность дробильного отделения по дроблению известкового и глинистого компонентов.

Дано:

Проектная часовая производительность цеха обжига П = 150 т/ч. На получение одной тонны клинкера потребуется 1,54 т известняка (в состоянии естественной влажности и с учетом производственных потерь) и 0,36 т глины. Дробильное отделение работает в две смены, а цех обжига – в три смены.

Решение:

т/ч;

т/ч.

2. Рассчитать потребную часовую производительность отделения сырьевых мельниц для помола сырьевой смеси, если часовая производительность цеха обжига составляет 150 т/ч. На изготовление 1 т клинкера требуется 1650 т сухой сырьевой смеси (Ас
). Отделение сырьевых мельниц работает по непрерывному режиму в 3 смены.

Решение:

т/ч.

3. Рассчитать потребную часовую производительность отделения болтушек для переработки глины, если часовая производительность цеха обжига составляет 150 т/ч клинкера. На получение 1 т клинкера требуется 0,28 т глины в состоянии естественной влажности. Режим работы отделения глиноболтушек – непрерывный.

Решение:

т/ч.

Потребная производительность отделения болтушек, выраженная в м3
глины, составит м3
, где– насыпная плотность глины (см. приложение).

Определив потребную часовую производительность дробилок, сырьевых мельниц и болтушек, нужно по каталогам [5-12] выбрать необходимое число единиц оборудования.

Для первичного дробления сырья при производстве портландцемента обычно применяют следующие типы дробилок: щековые, конусные; для мягких пород – валковые или самоочищающиеся молотковые.

Для вторичного дробления сырья рекомендуется применять молотковые или конусные дробилки.

Для помола сырья применяют, как правило, трубные многокамерные мельницы, при сухом способе производства – мельницы сепараторные; каскадные самоизмельчения «Аэрофол», при мокром способе производства для размучивания мягких пород сырья – глиноболтушки, мельницы роторные, каскадные, «Гидрофол».

6.6. Подбор оборудования цеха обжига

При проектировании цеха обжига необходимо подобрать следующее оборудование, обслуживающее вращающуюся обжигательную печь:

· Питатель печи сырьевой мукой или шламом;

· Дымосос для удаления печных газов;

· Электрофильтр для очистки отходящих газов;

· Вентилятор подачи первичного воздуха в печи;

· Холодильник;

· Дробилка клинкера;

· Вентиляторы общего и острого дутья (при использовании колосниковых переталкивающих холодильников);

· Система обеспыливания холодильника (электрофильтр, дымосос);

· Транспортные средства для доставки клинкера на склад.

Питатель
– при сухом способе производства производительность питателя должна быть равна проектной часовой производительности вращающейся печи. Питатель выбирается по таблицам [5-7, 9]. Для подачи в печь сырьевой муки рекомендуется применять шнековые, тарельчатые, скребковые, ячейковые питатели.

При мокром способе производства производительность питателя

, (34)

где П – проектная часовая производительность вращающейся печи, т/ч;

Аш
– расход шлама на производство 1 т клинкера, м3
.

По рассчитанной производительности необходимо подобрать питатель [5-7, 9, 13]. Для подачи в печь шлама рекомендуется применять ковшовые, шламовые питатели.

Дымосос
– для удаления печных газов, он выбирается по таблицам [5, 7, 9] в зависимости от типаразмера вращающейся печи.

Вентилятор
– для подачи первичного воздуха в печь, выбирается по таблицам [5, 7, 9] в зависимости от типаразмера вращающейся печи.

Холодильник
– потребная производительность холодильника (в т клинкера в час) принимается равной производительности проектной печи. В настоящее время для охлаждения клинкера применяют, как правило, горизонтальные колосниковые холодильники переталкивающего типа [5, 7, 9].

Дробилка для клинкера
– для измельчения клинкера применяются обычно молотковые дробилки, встроенные в колосниковые холодильники. Потребная производительность дробилки принимается равной проектной производительности печи. Выбор дробилки осуществляется по таблицам [5, 7, 9]

Вентиляторы
острого и общего дутья холодильника выбираются в зависимости от типа выбранного холодильника и его производительности [5, 7, 9].

Транспорт для доставки клинкера на склад
– транспортирование клинкера на склад от холодильника производится при помощи пластинчатых или ячейковых транспортеров. Потребная производительность транспортеров должна выбираться с запасом 25-40% по отношению к производительности печи. Для обеспечения надежной работы печей необходимо предусмотреть один резервный транспортер. Выбор транспортера осуществляется по таблицам [5, 7, 9].

После подбора оборудования необходимо привести его техническую характеристику по форме табл. 3 (п. 5.4. настоящих указаний).

7. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ЦЕХА ПОМОЛА СМЕШАННЫХ ЦЕМЕНТОВ

В настоящее время выпускают свыше 50 видов и разновидностей цемента для потребностей строительной индустрии: портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый, сульфатостойкий, быстротвердеющий, цветной, высокодисперсные наполненные цементы (тонкомолотые цементы и вяжущие низкой водопотребности).

Смешанные цементы получают несколькими способами:

· совместным измельчением портландцементного клинкера, добавок и гипса;

· раздельным помолом портландцементного клинкера, добавок и гипса с последующим их смешением.

Помол компонентов для изготовления смешанных цементов может производиться в шаровых, вибрационных и др. мельницах.

Выбор схемы помола смешанных цементов, типа и размеров цементных мельниц зависит от масштабов производства и заданного ассортимента выпускаемой продукции. Основными схемами помола смешанного цемента являются помол ее в трубных мельницах, работающих открытым циклом, и в мельницах, работающих в замкнутом цикле с центробежными сепараторами.

При производстве смешанных цементов с удельной поверхностью 250-280 м2
/кг помол цемента целесообразно предусматривать в открытом цикле.

При производстве высокопрочных и быстротвердеющих цементов с удельной поверхностью 350-500 м2
/кг, более экономично применение схемы помола по замкнутому циклу. Мельницы, работающие в замкнутом цикле с центробежными сепараторами, при такой тонкости помола смешанного цемента имеют более высокую производительность (на 15-20%) при меньшем удельном расходе электроэнергии.

При проектировании заводов производительностью свыше 1.0 млн. тонн смешанного цемента в год для помола применяются главным образом мельницы размером 3,2х15 или 4х13,5 м. Применение мельниц размером 3,2х15 м, т.е. с отношением длины к диаметру в пределах 5-4:1 позволяет использовать их как для открытого, так и закрытого циклов помола.

Проектирование цеха помола смешанных цементов ведется в следующей последовательности:

· выбор технологической схемы;

· технологические расчеты;

· компоновка оборудования;

· определение технико-экономических показателей.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать разделы п.4.

7.1. Выбор технологической схемы помола

Смешанные цементы получают помолом клинкера, гипса и добавок (активных минеральных, инертных, воздухововлекающих, интенсификаторов помола). Помол может проектироваться как по открытому, так и по замкнутому циклу с центробежными сепараторами.

Помол по открытому целесообразен при получении цементов с удельной поверхностью 250-280 м2
/кг. В связи с повышением доли высокомарочных цементов (с удельной поверхностью 320-500 м2
/кг) более экономичным является одностадийный помол по замкнутому циклу.

Схемы помола смешанных цементов по замкнутому циклу включают воздушно-проходные или центробежные сепараторы . В сепараторах происходит разделение материала на фракции. Использование сепараторов позволяет осуществлять регулирование гранулометрического состава получаемого продукта, повысить эффективность работы схемы измельчения и обеспечить получение материала с высокими значениями удельной поверхности.

Существует несколько схем измельчения материалов в двухкамерных цементных мельницах с сепараторами:

· материал, поступивший на помол, пройдя первую камеру двухкамерной мельницы, поступает в сепаратор. Крупные фракции возвращаются на домол во вторую и частично в первую камеру; тонкие фракции из сепараторов и уловленная пыль представляют собой готовый цемент;

· крупные фракции, выделяемые в сепараторах, направляются на домол в первую камеру, а тонкие, выделяемые в выносных циклонах, представляют собой готовый цемент.

Очистка аспирационного воздуха цементных мельниц предусматривает три ступени:

· аспирационная шахта;

· циклон;

· электрофильтр или рукавный фильтр.

В зависимости от вида смешанного цемента необходимо выбрать технологическую схему его производства [14,с.199].

7.2. Технологические расчеты

7.2.1.
Режим работы цеха

Цех помола работает по режиму непрерывной недели с двумя выходными днями в неделю в две или три смены.

Расчет годового фонда времени и производительности цеха в час, смену, сутки.

(35)

(36)

(37)

где: - заданная годовая производительность цеха, т

,, - соответственно часовая, сменная и суточная производительность цеха, т

– годовой фонд рабочего времени, ч

- расчетное количество рабочих суток в году

п – количество смен

= (365 - 2 • 52 – 6) • , дн (38)

где 2 • 52 = 104 – субботние и воскресные дни;

6 – количество праздничных дней в году;

– коэффициент использования оборудования;

= 0,82 при использовании открытого цикла;

= 0,8 при использовании замкнутого цикла;

=
• 16, ч при двухсменной работе;

=
• 24, ч при трехсменной работе.

Зная часовую производительность цеха, по каталогам [7,8,10,18,29] подбирают мельницы, количество которых соответствует количеству технологических линий.

Пример расчета.

Подобрать мельницы для помола смешанного цемента с удельной поверхностью 450 м2
/кг. Производительность цеха помола
= 850 000 т. Режим работа цеха – в две смены. Схема помола – по замкнутому циклу. Производственные потери – 2%, возможный брак – 3%.

.

Количество рабочих суток:
= (365 - 2 • 52 – 6) • 0,8 = 204 дн.

Годовой фонд рабочего времени: =
• 16 = 204 • 16 = 3264 ч

Суточная производительность:

Сменная производительность:

Часовая производительность с учетом производственных потерь и брака:

К=1+(0,02+0,03)=1,05.

По каталогам [7,9] выбираем мельницы. Заданную производительность обеспечивают 3 помольных агрегата с трубной мельницей размером 4,0 х 13,5 м с производительностью 100 – 110 т/ч при удельной поверхности смешанного цемента 450 м2
/кг.

Таким образом, производительность цеха помола может быть обеспечена 3 технологическими линиями.

7.2.2.
Составление материального баланса

При составлении материального баланса производим расчет нормативного (на 1 тонну готовой продукции) расхода сырья с учетом влажности и производственных потерь, которые принимаются от 1 до 3 %.

Пример расчета

: Смешанный цемент состоит из 70% клинкера, 30% активной минеральной добавки и 3% гипса. Влажность – 1%, производственные потери – 1%.

Таблица 7

Материальный баланс производства 1 т смешанного цемента

7.2.3. Определение потребности цеха в сырье

Расчет производится в соответствии с п.5.3. и результаты сводятся в табл.2.

7.2.4.
Расчет и выбор основного технологического оборудования цеха помола смешанного цемента.

Расчет производится в соответствии с п.5.4.

7.2.4.1.
Подбор оборудования для хранения, подачи клинкера, добавок и гипса в мельницу.

Подбор данного оборудования ведется, исходя из часового расхода каждого компонента:

т/ч (39)

где - часовой расход компонента, т/ч

- часовая производительность технологической линии, т/ч

- удельный расход компонента, т/ч

1,05 – коэффициент, учитывающий потери и брак.

Подбор бункеров для хранения компонентов.

Объем бункера: 3

где - полезная емкость бункера, м3

- коэффициент заполнения бункеров

=0,85 – 0,90

Полезная емкость бункера: 3

где t - запас материала, ч

- насыпная плотность материала, т/м3

t = 3 •16 = 48 при двухсменной работе

t = 3 •24 = 72 при трехсменной работе

Соотношение между диаметром и высотой бункера: D:H = 1:0,8 до 1: 1,5.

Бункера на выходе оборудуются питателями. Подбор питателя осуществляется по наибольшим размерам кусков материала. Для подачи компонентов в мельницу используют тарельчатые (дисковые) или ленточные питатели.

Производительность ленточного питателя [7]:

, (40)