Министерство науки и образования Украины
Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры
Кафедра технологии строительных материалов, изделий и конструкций
Пояснительная записка по курсу
«Вяжущие вещества»
На тему
«Цех обжига портландцемента»
Днепропетровск 2009г.
Введение
В цементной промышленности затраты на энергию составляют наибольшую статью расходов. Обычно 60% и более электроэнергии используются для помола цемента в шаровых мельницах.
Наиболее часто шаровые мельницы используются на цементных заводах для измельчения сырья и угля, а также для тонкого помола цемента. Эффективность шаровых мельниц достаточно низкая: только 3-6% подаваемой электроэнергии действительно идет на измельчение материала. Остальная часть в форме тепла, износа, вибрации и шума просто теряется.
В последнее время возможностям оптимизации и модернизации помольных циклов шаровых мельниц уделяется большое внимание. В результате был разработан высокопроизводительный сепаратор с интегрированной системой охлаждения, улучшенной конструкцией мельницы, а также установкой предварительного дробления.
Большинство шаровых мельниц состоят из одной, двух или трех камер и работают либо в открытом, либо в закрытом цикле. Размельчение материала достигается за счет движения мелющих шаров.
Оптимизация существующих шаровых мельниц обычно начинаются с правильного проектирования бронефутеровок, определения оптимального состава мелющих тел и степени заполнения ими мельницы. При этом необходимо так же учитывать индивидуальные особенности размалываемого материала. Бронефутеровка типовой двухкамерной мельницы состоит из подъемных бронеплит в первой камере и сортировочных бронеплит во второй. Во второй камере установлены сортировочные бронеплиты, и их профиль сделан таким образом, чтобы достичь мелкого помола материала благодаря тесному соприкосновению мелющих тел. Максимальный диаметр шаров обычно находится в пределах 80 - 90 мм, самые маленькие шары имеют диаметр 18 мм. Степень заполнения мелющими телами варьирует от 23 до 33%, в зависимости от того, что является приоритетом: минимальный удельный расход энергии или максимальная производительность мельниц.
Для эффективной эксплуатации мельниц наряду с правильной конструкцией бронефутеровки и оптимальным подбором мелющих тел большое значение придается степени наполнения мелющими телами и степени вентиляции мельниц. Наилучшие результаты помола достигаются в том случае, если размельчаемый материал постоянно окружают мелющие тела. Это является гарантией того, что энергия направляется на его измельчение.
Такой оптимальной степени наполнения можно достичь с помощью хорошо сконструированной и управляемой разделительной диафрагмы. Такая система позволяет заказчику получать оптимальную степень заполнения первой камеры материалом. Если условия помола меняются, то система легко настраивается на новые параметры.
Часть материала сразу транспортируется через диафрагму во вторую камеру, чтобы обеспечить нормальное заполнение пространства непосредственно за ней.
Диафрагмы отличаются расширенным центральным отверстием, обеспечивающим максимальную вентиляцию мельницы при минимальной потери давления. Обычно рекомендуется, чтобы скорость воздуха в открытом поперечном сечении достигала 1,3 - 1,5 м/сек при закрытом цикле работы мельницы. Диафрагма представляет собой конструкцию с плавающими креплениями на кожухе мельницы. Такая система опоры гарантирует долгий срок службы и минимальное техобслуживание.
Бронеплиты со шлицами и пластины разгрузочной диафрагмы изготовляются из специальной стали, которая имеет высокую прочность на разлом и хорошую сопротивляемость износу, и твердость благодаря тонкой мартенситной структуре. Повышение эффективности работы установки составляет 10-20%.
обжиг портландцемент цех помол
1. Характеристика выпускаемой продукции
1.1 Характеристика сырья и выпускаемой продукции
Характеристика сырья.
Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса.
К л и н к е р получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины, взятых в определенном соотношении. Клинкер является важнейшим компонентом портландцемента. От его качества зависят основные свойства портландцемента: прочность и скорость ее нарастания во времени, сопротивление действию агрессивных сред. Знание состава клинкера позволяет в значительной степени предопределить качество портландцемента как вяжущего вещества. Изменяя состав клинкера, можно получать портландцементы с определенными физическими и механическими свойствами.
Добавка г и п с а СаО4
• 2Н2
О необходима для замедления сроков схватывания портландцемента, так как измельченный клинкер после затворения водой схватывается (загустевает) в течение нескольких минут. Это затрудняет изготовление изделий и конструкций на таком быстросхватывающемся цементе. Гипс вводится в портландцемент с таким расчетом, чтобы общее содержание ангидрида серной кислоты SО3
в портландцементе было не менее 1,5 и не более 3,5% по весу. Более высокое содержание SО3
может вызвать разрушение конструкций, изготовленных из такого портландцемента.
Для улучшения строительных свойств портландцемента при помоле смеси клинкера с гипсом в нее вводят активные минеральные добавки. Они повышают плотность, водостойкость и солестойкость затвердевшего портландцемента (цементного камня).
При твердении портландцемента происходит выделение гидрата окиси кальция Са (ОН)2
в свободном состоянии. Это вещество, имея относительно высокую растворимость, может вымываться из цементного камня, понижая этим его прочность и долговечность в водных условиях. В воздушно-сухих условиях в результате выщелачивания Са (ОН)2
на поверхности изделия появляются белые пятна, которые портят его внешний вид.
Гидравлические добавки взаимодействуют с гидратом окиси кальция, образуя нерастворимое в воде соединение - гидросиликат кальция, и этим предотвращают вымывание Са (ОН)2
из отвердевшего цемента.
Содержание активных минеральных добавок в обыкновенном портландцементе не должно превышать 15% по весу. Если гидравлические добавки вводятся в количестве, большем чем 15%, то портландцемент приобретает дополнительное название в зависимости от вида добавки, а именно при введении природных добавок (трепела, диатомита, опоки и др.) - пуццолановый портландцемент, при использовании доменных гранулированных шлаков - шлакопортландцемент. Эти цементы обладают очень высокой водостойкостью и поэтому особенно ценны для гидротехнических сооружений, однако они твердеют медленнее портландцемента и имеют несколько пониженную прочность в ранние сроки твердения.
Клинкер представляет собой очень твердые спекшиеся зерна. Поэтому для его измельчения требуются значительные затраты энергии. Чтобы облегчить помол клинкера, в помольный агрегат вводят добавки - интенсификаторы помола - уголь, сажу, три-этаноламин и др. Содержание этих добавок в цементе не должно превышать 1% от веса цемента.
Таким образом, портландцемент по своему составу представляет сложную тщательно перемешанную однородную смесь измельченного клинкера, гипса, активных минеральных (гидравлических) добавок и интенсификаторов помола.
Качество цементного клинкера может быть охарактеризовано:
- содержанием отдельных окислов (химическим составом);
- численными значениями модулей, выражающих соотношения между количествами главнейших окисло, взятыми в процентах;
- микроструктурой клинкера, размерами и конфигурацией кристаллов минералов;
- содержанием основных клинкерных минералов.
Характеристика клинкера по численным значениям модулей дается на основании сведений о процентном содержании главных окислов в составе клинкера.
Первоначально для характеристики состава клинкера пользовались одним гидравлическим модулем (иначе называемым основным). Он выражает отношение количества связанной окиси кальция к количеству кислотных окислов
ОМ(m)=
Значение основного модуля ОМ, обозначаемого также буквой m, у современных цементных клинкеров колеблется в пределах 1,7—2,4. Однако характеристика качества клинкера только по показателю гидравлического модуля оказалась недостаточной, что потребовало введения еще двух модулей - силикатного и глиноземного.
Силикатный или кремнеземный модуль СМ (или n) показываетотношение между количеством кремнезема, вступившего в реакцию с другимиокислами, и суммарным содержанием в клинкере глинозема и окиси железа
СМ(n) =
СМ определяет в цементе отношение между минералами-силикатами и минералами-плавнями (алюмоферритной и алюминатной составляющими клинкера). Его численное значение для обычного портландцемента колеблется в пределах 1,7—3,5, а для сульфатостойкого повышается до 4 и более.
Глиноземный или алюминатный модуль ГМ (или р) представляет собой отношение содержания (%) глинозема к содержанию (%) окиси железа:
ГМ (р) =
ГМ определяет в клинкере соотношение между трехкальциевым алюминатом СзА и железосодержащими соединениями. Значение этого модуля для обычных портландцементов находится в пределах 1—2,5. При прочих равных условиях при повышенном СМ сырьевая смесь трудно спекается, а цемент медленно схватывается и твердеет, но обладает высокой прочностью в отдаленные сроки. При малом значении ГМ портландцементы обладают повышенной стойкостью в минерализованных водах. Цементы с высоким ГМ быстро схватываются и твердеют, но имеют пониженную конечную прочность.
Кюль выдвинул понятие об «идеальном» клинкере, характеризующемся высокой прочностью и состоящем только из таких высокоосновных соединений, как ЗСаО * SiO2
, ЗСаО * А12
O3
и 2СаOFе2
O3
. Отношения по массе между главными окислами в таком случае должны определяться по формуле
СаО = СН(2,8 * SiO2
+ 1,65 * А12
O3
+ 0,7 Fе2
O3
).
В этой формуле Кюль ввел коэффициент СH, называемый «степенью насыщения» окисью кальция кислотных окислов. Позднее советские исследователи В. А. Кинд и В. Н. Юнг, принимая, что при обжиге клинкера в первую очередь образуются С2
S, СзА, С4
AF и СаSO4
и лишь в последующем избыток окиси кальция начинает связываться с С2
S, давая С3
S, предложили свою формулу для оценки соотношения между главными окислами цементного клинкера:
КН =
Эта формула учитывает, что в клинкере может оказаться в несвязанном состоянии СаО, а также кремнезем. Коэффициент КН, называемый коэффициентом насыщения, показывает отношение количества окиси кальция в клинкере, фактически связанной с кремнеземом, к количеству ее, теоретически необходимому для немного связывания двуокиси кремния в трехкальциевый силикат.
При расчете сырьевых смесей пользуются упрощенной формулой коэффициента насыщения:
КН =
Портландцементный клинкер может иметь монадобластическую микроструктуру с четкой кристаллизацией алита и белита и равномерным распределением их в объеме клинкерных зерен. Клинкеры, характеризующиеся плохой кристаллизацией алита и белита и скоплениями полей нераскристаллизованных минералов, имеют микроструктуру, называемую гомеробластической. Из клинкеров монадобластической структуры при помоле получаются цементы более высокой активности (на 10 12 МПа) по сравнению с цементами из гомеробластических клинкеров даже при одинаковом химическом составе.
Характеристику клинкера по минералогическому составу устанавливают, определяя процентное содержание в нем основных клинкерных минералов: С3
S (алита), С2
S (белита), СзА и С4
AF – главных носителей вяжущих свойств портландцемента. Содержание их в клинкере можно определить экспериментальными методами (петрографическим, термографическим, рентгенографическим и др.), а также рассчитать по данным химического анализа. Современные экспериментальные способы дают более точные результаты, чем расчетный, однако последний достаточно широко используют для приближенного определения содержания в клинкере основных минералов.
Минералогический состав обычных портландцементных клинкеров колеблется в пределах:
С3
S = 45-60%; С2
S = 20 - 30%; СзА = 3 - 15%; С4
AF = 10 - 20%.
Характеристика выпускаемой продукции
Глубокое понимание свойств портландцемента и требований, предъявляемых к нему, а также проектирование и выбор клинкера определенного минералогического состава возможны только при знании процессов, протекающих при формировании цементного камня из цементного порошка.
Цемент, затворенный водой и перемешанный с ней, образует пластичное цементное тесто. Это тесто постепенно загустевает и переходит в камнеподобное состояние. Превращение порошка цемента в цементный камень с переходом через стадию образования пластичного цементного теста определяется физико-химическими процессами, происходящими между цементом и водой.
Клинкерные минералы, входящие в состав цементного зерна, и гипс, взаимодействуя с водой, образуют новые соединения- гидраты.
Реакции между порошком цемента и водой протекают в такой последовательности.
Вскоре после затворения цемента жидкая фаза цементного теста из-за ограниченной растворимости клинкерных минералов превращается в насыщенный раствор.
Дальнейшая гидратация вызывает пересыщение раствора. Пересыщенные растворы в обычных условиях существовать не могут, из них начинает выпадать растворенное вещество в виде мельчайших частиц, в данном случае выпадают гидраты клинкерных минералов. Эти частицы обладают клеящей способностью, которая передается цементному тесту. В результате оно хорошо прилипает к различным телам и склеивает их.
Вследствие поглощения воды клинкерными минералами при их гидратации содержание свободной воды в цементном тесте уменьшается. Цементное тесто начинает загустеватъ (упрочняться), теряя клеящую способность и пластичные свойства.
Период, в течение которого цементное тесто приобретает некоторую прочность, называют временем схватывания. В зависимости от величины этой прочности различают начало и конец схватывания цементного теста. В конце схватывания оно представляет собой камнеподобное вещество.
Дальнейшее приобретение прочности цементным камнем вызывается кристаллизацией продуктов гидратации. Образующиеся при этом кристаллические сростки пронизывают цементный камень во всех направлениях и как бы армируют его, обеспечивая высокую прочность.
Скорость твердения цемента зависит от скорости растворения клинкерных минералов и скорости и характера кристаллизации продуктов гидратации.
Скорость растворения клинкерных минералов различна. Быстрее всех растворяется трехкальциевый алюминат, затем - четы-рехкалыщевый алюмоферрит и трехкальциевый силикат и значительно медленнее других - двухкальциевый силикат. Если учесть, что клинкер в основном состоит из силикатов кальция, то становится очевидным, что цементы с высоким содержанием трех-кальциевого силиката твердеют значительно быстрее цементов с высоким содержанием двухкальциевого силиката.
Скорость растворения цементного порошка и всех последующих процессов твердения цемента зависит также от тонкости помола цемента. Чем мельче зерна, тем большей оказывается их поверхность в одном и том же количестве цемента. А так как взаимодействие начинается с поверхности, то при более тонком помоле цемента ускоряется взаимодействие его с водой.
Твердение цемента вначале протекает сравнительно быстро, а затем все более и более замедляется. Происходит это в результате образования на поверхности цементных зерен плотных пленок гидратов. Эти пленки затрудняют доступ воды во внутренние "свежие" части зерна и тормозят дальнейшую гидратацию.
Области применения портландцемента.
Портландцемент широко применяют в производстве сборных бетонных и железобетонных конструкций и изделий, в частности изготовляемых с использованием тепловлажностной обработки.
Описание технологического процесса обжига портландцемента.
Для обжига клинкера при мокром способе производства применяют только вращающиеся печи. Они представляют собой стальной барабан длиной до 150-230 м и диаметром до 7 м, футерованный внутри огнеупорным кирпичом; производительность таких печей достигает 1000-3000т клинкера в сутки.
Барабан печи устанавливают с уклоном в 3-4°. Шлам подают с поднятой стороны печи - холодного конца, а топливо в виде газа, угольной пыли или мазута вдувают в печь с противоположной стороны (горячего конца). В результате вращения наклонного барабана находящиеся в нем материалы продвигаются по печи в сторону ее горячего конца. В области горения топлива развивается наиболее высокая температура: материала - до 1500° С, газов - до 1700° С, и завершаются химические реакции, приводящие к образованию клинкера.
Дымовые газы движутся вдоль барабана печи навстречу обжигаемому материалу. Встречая на пути холодные материалы, дымовые газы подогревают их, а сами охлаждаются. В результате, начиная от зоны обжига, температура газа вдоль печи снижается с 1700 до 150-200° С.
Из лечи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается движущимся навстречу ему холодным воздухом.
Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильника направляют непосредственно на помол в цементные мельницы.
2.Технологическая часть
2.1 Режим работы предприятия
Режим работы цеха является исходным данным для расчета технологического оборудования, потребности в сырье, состава рабочих.
Режим работы цеха характеризуется количеством рабочих дней в году, смен и их продолжительностью в часах. Третью смену целесообразно применять для ремонта оборудования.
Работа цеха помола предусматривается в две – три смены при непрерывной рабочей неделе и количестве рабочих дней в году 310 - 320 (коэффициент использования помольных установок равен 0,9).
Характеристика предприятия при круглосуточном режиме работы
Табл.2.1
| Наименование передела | Неделя прерывная или непрерывная | Количество | ||
| дней в год | смен в сутки | часов в году | ||
| 1.шламовый бассейн | непрерывная | 365 | 3 | 8760 |
| 2. обжиг | непрерывная | 320 | 3 | 7680 |
| 3. дробление | непрерывная | 320 | 2 | 5120 |
| 4.склад дробленного клинкера | непрерывная | 365 | 3 | 8760 |
2.2 Определение производительности завода
При выполнении материальных расчетов по пределам надо учитывать возможность брака и производственные потери
- на складе сырья и транспортировке его в цех – 1%
- дроблении – 0,5%
- помоле – 1-1,5%
- транспортировке и хранении готовой продукции – 1%.
Производительность для каждого передела рассчитывается по формуле
φ= φ 1
/(1- b/100)
Где φ - производительность рассчитываемого передела,
φ1
- производительность передела, следующего за рассчитываемым
b - производительность потерь, %.
1. Производительность склада клинкера с учетом потерь при транспортировке – 0,5 %
φ 1
==1256281,4 т.
2. Производительность при дроблении с учетом потерь – 0,5 %
φ2
==1262594,4 т.
3. Производительность цеха обжига с учетом потерь – 1%
φ3
== 4789811,8 т.
4. Производительность склада дробленого клинкера с учетом потерь 1%
φ4
= = 4838193,7 т.
Расчет производительности завода
Табл.2.2
| № | Наименование цеха | ед.изм. | Значение потока | ||||
| в год | в сутки | в смену | в час | ||||
| 1 | Склад дробленого клинкера | 1256281,4 | 2295 | 764,8 | 95,6 | ||
| 2 | Дробленый клинкер | 841729,6 | 2630 | 1315 | 164 | ||
| 3 | Обжиг шлама | т. | 4789811,8 | 14968 | 4989 | 624 | |
| 4 | Склад гипса | 4838193,7 | 13255 | 4418 | 552 | ||
2.3 Расчет потребности в сырье и полуфабрикатах
Сводный материальный баланс
Табл.2.3
| № | наименование сырья | ед. изм. | Потребность | |||
| в год | в сутки | в смену | в час | |||
| 1 | Клинкер | т. | 1250000 | 3425 | 1142 | 143 |
| 2 | Шлам | 4789811,8 | 13123 | 4374 | 547 | |
2.4 Обоснование принятого способа производства
При помоле применяют как открытый цикл помола «на проход» так и замкнутый с промежуточной сепарацией измельченного продукта.
Тонкость помола цемента характеризуется остатком на сите № 008 и составляет 8-12%. Для большинства отечественных цементов удельная поверхность тонкого цемента составляет примерно 2500 - 3000 см2
/г. Расход электроэнергии на получение одного килограмма цемента при измельчении клинкера с коэффициентом размолоспособности 1,0 составляет соответственно 32-36 кВтч. С повышением тонкости помола затрата электроэнергии возрастает в значительно большой степени, чем степень измельчения. Так, увеличение тонкости помола на каждый 1% повышает расход электроэнергии на 4 – 6% и соответственно снижает производительность мельниц.
Применение замкнутого цикла помола повышает производительность мельниц на 10-20% и более.
Заключается это в систематическом отделении от общей массы размалываемого в мельнице материала мельчайших зерен, которые налипают на мельнице тела и снижают размалываемую способность последних. Для сепарации клинкера применяют в основном центробежные сепараторы. Трубная мельница работает в замкнутом цикле с двумя сепараторами. Производительность сепаратора зависит от тонкости помола, выделяемого при сепарации цемента.
При замкнут
2.5 Расчет основного технического и транспортного оборудования
Согласно технологической схеме производства шлакопортландцемента основным технологическим и транспортным оборудованием является:
Склад клинкера:
- ленточный конвейер
- грейферный кран
Склад шлака:
- ленточный конвейер
- грейферный кран
Склад гипса:
- ленточный конвейер
- грейферный кран
Помольное отделение:
- шаровая мельница
- элеватор
- сепаратор
- аэрожелоба
- рукавный фильтр
- камерный насос
Для расчета помольного оборудования принимаем:
Шаровая мельница 4,2 х 10 м:
1) Частота вращения - 15,62 мин-1
2) Производительность – 130 т/ч
3) Тонкость помола, % Р008. – 15%
4) Завод-изготовитель - «Волгоцеммаш»
5) Дозаторы сырья – Весовой «Шенк»
Аспирационные установки:
Циклоны:
1) Диаметр, мм - 3000/1100
2) Количество, шт. - 2/2
Электрофильтр:
1) ТИП - УГЗ-3-115
2) Производительность, м3
/ч -350000
3) Производительность вентилятора, м3
/ч -180000
4) Мощность электродвигателя, кВт -160
5) Сепаратор - Воздушно-проходной
6) Механизм, транспортирующий крупку - Аэрожелоба
7) Пневмонасос - Камерные ТА-28
2.5.1 Расчетная производительность мельницы
Q = 6,45 * Vn
* √Дc
* (m/ Vn
)0,8
* k * b * g,
где Vn
– полезный объем:
Vn
= πR2
* l = 3,14*2,12
* 9,8 = 138,5 м3
Дс
– диаметр мельницы в свету:
Дс
= Д – 2*0,005=4,1 м
m – масса мелющих тел:
m = 3,77*φ* Дс
*αn
Принимаем
φ=0,27
Дс
=4,1
αn
= α- 0,2 = 9,8
m = 3,77*0,27 * 4,1 * 9,8 = 41 т.
Принимаем
k=1,1
b = 0,004
g = 1
Q = 6,45 *138,5 * √4,1 * (41/138,5)0,8
*1,1 * 0,004 * 1 = 31,8
Технологический расчет
M = G/(g * Kb
) = 159,4/(31,8 * 0,9) =4,7
Kb
= 0,9
Принимаем 5 мельниц.
2.5.2 Расчет и выбор оборудования для сушки шлака
Сушильный барабан 2,6 х 20
1) Влажность:
начальная – 12
конечная – 1
2) Производительность – 25 т/ч
3) Мощность электродвигателя – 40 кВт
Аспирационные установки:
Циклоны:
1) Диаметр – 800 мм
2) Количество – 2 шт.
Тип электрофильтра: 10/3
Дымосос:
1) Производительность - 30000 м3
/ч
2) Мощность – 90 кВт
W = = = 12375 кг
Необходимый объем сушилок при сушке шлака:
Vбар.общ
=
Потребное количество сушилок:
Принимаем Kb
=0,8
g = 50
Vбар.общ
= = 309,4 м3
Vбар
= πR2
*h = 3,14*2,62
*20=424,52 м3
Пбар
= Vбар.общ
/ Vбар
= 309,4 / 424,52 ≈ 1 (шт.)
Действительное напряжение объема сушилки:
g׳v
= = = 29,15 кг/(м3
ч)
Количество теплоты которое следует подвести к сушилке за 1 ч.,ккал/ч
Q = = = 16087500 ккал/ч
g – 1300 ккал.
2.5.3 Для сушки и дробления гипса принимаем дробилку – сушилку:
1) Влажность:
начальная – 16
конечная – 8
2) Производительность – 100 т/ч
3) Завод – изготовитель – «Хацемаг» ФРГ
4) Мощность завода – 2*200 кВт
5) Размер пылеосадительной камеры – 6 х 8 х 11 м
Циклоны:
1) Диаметр – 1600мм
2) Количество – 14 шт.
2.5.4 Транспортное и вспомогательное оборудование
Ленточные транспортеры, предназначенные для перемещения клинкера со склада в промежуточный бункер:
1) Лента – плоская
2) Ширина ленты – 400 мм
3) Наибольшая скорость – 1 м/с
Производительность конвейера для клинкера:
ρ=1,5 т/м3
V- скорость двигателя, м/с
В – ширина ленты, м
Q = 576В2
*V*ρ*tgφ* Kф
* Kс
=576*0,42
*1*1,5*0,6*2*0,93=148,6 т/ч
- для шлака
ρ=1 т/м3
Q =576*0,42
*1*1*0,6*2*0,93=102,85 т/ч
- для гипса
ρ=1 т/м3
Q =576*0,42
*1*1*0,6*2*0,93=102,85 т/ч
Принимаем пластинчатые питатели для подачи гипса в мельницу:
1) Производительность – 25-40 т/ч
2) Мощность 1,28 кВт
- для подачи шлака:
1) Производительность – 25-40 т/ч
2) Мощность 1,28 кВт
Для дозирования гипса принимаем:
1) Тип дозатора – СБ-111
2) Максимальная крупность кусков – 130 мм
3) Производительность – 6,3;10;16 т/ч
4) Потребляемая мощность – 1,6 кВт
- для дозирования клинкера принимаем:
1) Тип дозатора – СБ-106
2) Максимальная крупность кусков – 130 мм
3) Производительность – 32 - 100 т/ч
4) Потребляемая мощность – 1,6 кВт
- для дозирования шлака принимаем:
1) Тип дозатора – СБ-106
2) Максимальная крупность кусков – 130 мм
3) Производительность – 32 - 100 т/ч
4) Потребляемая мощность – 1,6 кВт
Ведомость оборудования
| № п/п | Наименование оборудования | Марка | Кол-во | Габаритные размеры, м | Мощность электродвигателя, кВт | ||
| длина | ширина | высота | |||||
| 1 | Ленточный конвейер | 5 | 1,6 | ||||
| 2 | Дробилка - сушилка | "Хацемаг" | 1 | 400 | |||
| 3 | Сушильный барабан | 1 | 20 | 2,6 | 40 | ||
| 4 | Шаровая мельница | "Волгоцеммаш" | 5 | 10 | 4,2 | 160 | |
| 5 | Дозатор | Весовой | 3 | 1,6 | |||
| 6 | Питатель | Пластинчатый | 2 | 1,28 | |||
| 7 | Сепаратор | Воздушно - проходной | 4 | 8,75 | 520 | ||
| 8 | Элеватор | 4 | 75 | ||||
| 9 | Электрофильтр | УГЗ-3115 | 1 | 18,8 | 12 | 160 | |
| 10 | Циклоны | 12 | 160 | ||||
2.6 Расчет бункеров и складов
Вместимость бункеров и складов рабочего цеха должна обеспечить создание запаса на нерабочий период цеха.
V=, м3
где G- производительность, т/ч
t- время запаса, ч (для бункеров 2-4 ч)
γ0
- объемная масса материала, т/ м3
К3
- коэффициент заполнения бункера
Бункер клинкера, установленный перед мельницей:
V= = 472,3 м3
Бункер шлака, установленный перед сушильным барабаном:
V= = 607,2 м3
Бункер гипсового камня, установленный перед дробилкой-сушилкой:
V= = 17,1 м3
Бункер высушенного шлака, установленный перед мельницей:
V= = 855,6 м3
Бункер дробленого гипса, установленный перед мельницей:
V= = 545 м3
При расчете складов следует учитывать степень использования их полезной площади:
Р=δ* t* Кн
где δ – среднесуточный расход материала, т/ м3
t – нормативное число дней запаса материала (10 сут)
Склад клинкера:
Р = 1253,7*10*1,3 = 16298,1 м3
Склад шлака:
Р = 2377,8*10*1,3= 30911,4 м3
Склад гипса:
Р = 107*10*1,3 = 1391 м3
Геометрический объем силосного склада, м3
Vс
=
где А – суточная производительность по данному материалу, т
Сн
- число суток нормативного запаса
К3
– коэффициент заполнения силоса
γ – средняя насыпная масса материала
Силосный склад шлакопортландцемента
V= = 28102,6 м3
Принимаем:
6 силосов: d = 12 м; высота цилиндрической части силоса 33 м, полезная емкость – 3000 м3
6 силосов: d = 12 м; высота цилиндрической части силоса 19,8 м, полезная емкость – 1700 м3
2.7 Расчет потребности в энергетических ресурсах
| № п/п | Наименование оборудования | Кол-во | Паспортная мощность, кВт | Продолжительность работы в год, час | Коэф. исп. смены, Кв
|
Коэф. Загрузки по мощности, Км
|
Потребн. в электроэнергии с учетом Кв
|
Расход электроэнергии в год, кВт*час/г | |||
| ед. | общ. | ||||||||||
| 1 | Ленточный конвейер | 5 | 1,6 | 8 | 7680 | 0,9 | 0,2 | 1,44 | 11059,2 | ||
| 2 | Дробилка - сушилка | 1 | 400 | 400 | 7680 | 0,9 | 0,05 | 18 | 138240 | ||
| 3 | Шаровая мельница | 5 | 200 | 1000 | 7680 | 0,9 | 1 | 900 | 6912000 | ||
| 4 | Электрофильтр | 1 | 160 | 160 | 7680 | 0,9 | 0,5 | 72 | 552960 | ||
| 5 | Дозатор | 3 | 1,6 | 4,8 | 7680 | 0,9 | 0,9 | 3,9 | 29952 | ||
| 6 | Питатель | 2 | 1,28 | 2,56 | 7680 | 0,9 | 0,9 | 2,07 | 15897,6 | ||
| 7 | Элеватор | 4 | 75 | 300 | 7680 | 0,9 | 0,9 | 243 | 1866240 | ||
| 8 | Сепаратор | 4 | 520 | 2080 | 7680 | 0,9 | 0,9 | 1685 | 12939264 | ||
| 9 | Пневмонасос | 1 | 110 | 110 | 7680 | 0,9 | 0,9 | 89,1 | 684288 | ||
| 10 | Циклоны | 12 | 160 | 1920 | 7680 | 0,9 | 0,9 | 1555 | 11943936 | ||
| 11 | Сушильный барабан | 1 | 40 | 40 | 7680 | 0,9 | 0,2 | 7,2 | 55296 | ||
| Итого | 4576,7 | 35149133 | |||||||||
| 15% | 686,5 | 5272370 | |||||||||
| Всего | 5263,2 | 40421503 | |||||||||
Коэффициент загрузки мощности двигателя рассчитывается по формуле
Км
=
где Gф
, GТ
- производительность паспортная и фактическая
- для ленточного конвейера Км
= = 0,2
- дробилки – сушилки Км
= = 0,05
- шаровой мельницы Км
= = 1
- электрофильтр Км
= = 0,5
- для дозатора, питателя, циклона Км
=0,9
- элеватора Км
=0,9
- сепаратора Км
=0,9
- пневмонасоса Км
=0,9
- сушильного барабана Км
= = 0,2
3. Контроль производства и качества шлакопортландцемента в цехе помола
Получать любой продукт, в том числе и цемент, на современных заводах можно только при строгом соблюдении всех технологических требований и правил в осуществлении производственного цикла при установленных оптимальных режимах работы всех механизмов и установок. Большое значение при этом имеет контроль производства, в процессе которого:
- определяют качество исходных материалов и соответствие их свойств требованиям норм и технических условий;
- выявляют свойства материалов и полуфабрикатов на всех стадиях производства и устанавливают их соответствие тем показателям, которые обеспечивают получение продукции требуемого качества;
- наблюдают за работой приборов, механизмов и установок в заданных оптимальных режимах, обеспечивающих качественную переработку материалов при наилучших технико-экономических показателях;
- определяют свойства получаемого цемента и их соответствие требованиям стандарта.
Контролировать производство нужно систематически на всех стадиях с помощью современных методов и приборов, обеспечивающих точность и возможность автоматизации контрольных операций. Быстрое вмешательство в ход производственных процессов позволяет устранять отклонения от заданных режимов и параметров и оптимизировать их.
В настоящее время созданы способы автоматического отбора проб материалов в процессе их переработки. При этом частота операций отбора проб и величина последних зависит от степени однородности материалов, размера потока, гранулометрии (при кусковых материалах) и других условий (ДСТУ Б В.2.7-44-96).
Исходные материалы контролируют по химическому составу, содержанию СаСОз (титр) в известняке, влажности сырья (ДСТУ Б В.2.7 – 66 98).
В сырьевом отделении проверяют состав смесей, тонкость их измельчения, влажность, текучесть и однородность титра. При производстве цементов становится обычным также контроль содержания в сырьевых смесях СаО, SiO2
, А12
О3
,Fe2
О3
. Химический анализ клинкера и цемента производится по ДСТУ Б В.2.7 – 66 – 98.
Проводят контроль качества шлакопортландцемента: проверка тонкости помола (остаток на сите №008 не более 15%), истинная плотность ρ = 2,8/3 г/см3
, проверка сроков схватывания, нормальной густоты, усадки и набухания, водопотребности; разделение по показателям прочности на марки 300, 400 и 500. Определяют равномерность изменения объема. Контроль производства и качества осуществляется в соответствии с ДСТУ Б В.2.7 – 46-96. Контроль при помоле клинкера с добавками сводится к проверке соотношения по массе между клинкером, гипсом и другими компонентами, соответствия степени измельчения цемента нормативам, контролю температуры клинкера и получаемого продукта и к другим определениям. Цемент должен быть принят отделом технического контроля завода по ДСТУ Б В.2.7 – 44 – 96.
4. Техника безопасности в цехе помола шлакопортландцемента и охрана окружающей среды
При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей и измельчению клинкера, перемещению, складированию и отгрузке огромных масс материалов, при наличии большого количества электродвигателей особое внимание должно уделяться при проектировании заводов и при их эксплуатации созданию благоприятных условий для работы трудящихся. Охрана труда должна осуществляться в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности".
Следует подчеркнуть, что поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально надо проводить дополнительный инструктаж и ежегодно - повторное обучение по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.
На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, приемки, люки, площадки и т. д. Должны быть заземлены электродвигатели, а также разного вида электрическая аппаратура. Необходимо предусматривать соответствующие устройства и установки подъемно-транспортных механизмов для безопасного ведения ремонтных работ. Установку по сушке и помолу, трубопроводы, сепараторы, бункера для хранения пыли вследствие взрывоопасности надо оборудовать предохранительными клапанами.
Обслуживание дробилок, мельниц, печей, силосов, транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться в соответствии правилами безопасной работы у каждой установки.
Большое внимание следует уделять обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей и сушильных установок с целью создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда. В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий концентрация в воздухе помещений цементной и остальной пыли не должна превышать 0, 04 мг/м3
.
Содержание в воздухе окиси углерода не допускается более 0,03 мг/м3
, сероводорода — более 0,02 мг/м3
. В воздухе, выбрасываемом в атмосферу, концентрация пыли не должна быть более 0,06 г/м3
. При нормальной эксплуатации пылеочистных систем содержание пыли в выбрасываемом воздухе составляет 0,04—0,06 г/м3
. Для создания нормальных условий труда все помещения цементных заводов надо обеспечивать искусственной и естественной вентиляции.
Этому в большой мере способствует герметизация тех мест, где происходит пылевыделение, а также отсос воздуха из бункеров, дробильно-помольных механизмов, элеваторов.
Воздух, отбираемый из цементных мельниц, очищают с помощью рукавных или электрофильтров. При значительной концентрации пыли в аспирируемом воздухе необходимо устанавливать перед ним циклоны.
При этом важно не допускать просасывание через 1м2
ткани фильтров более 60-70м3
воздуха в 1ч. Для очистки воздуха, отсасываемого из камер сырьевых мельниц, обычно устанавливают циклон и электрофильтр, соединение последовательно. Воздух из сепаратора мельниц и головок элеваторов для очистки пропускается через рукавный фильтр.
Производственные процессы в цехах сопровождаются шумом, возникающем при работе многих механизмов и характеризующимся зачастую высокой интенсивностью. Особенно неблагоприятны в этом отношении молотковые дробилки, сырьевые и цементные мельницы. Поэтому необходимо осуществление мероприятий по снижению шума и рабочих мест. К их числу относятся: применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкой мельничных барабанов, замена в шаровых мельницах стальных плит резиновыми. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка шума звукопоглощающими материалами также дает хороший эффект.
Штатная ведомость цеха
| Штаты | Количество работающих в смену | ||
| первую | вторую | третью | |
| Склад сырья: | |||
| - машинист грейферного крана | 3 | 2 | 2 |
| Помол: | |||
| машинист-оператор мельниц | 1 | 1 | 1 |
| помощник машиниста | 2 | 1 | 1 |
| машинист дробилки гипса | 1 | 1 | 1 |
| рабочий по обслуживанию обеспыливающих устройств | 1 | 1 | 1 |
| рабочие на аэрожелобах и подсобные | 3 | 2 | 2 |
| Дробление | |||
| машинист-оператор | 1 | 1 | 1 |
| помощник машиниста | 1 | 1 | 1 |
| рабочий на приемке сырья | 1 | 1 | 1 |
| Всего | 14 | 11 | 11 |
| Итого | 35 чел. | ||
5. Технико-экономические показатели
| Показатели | Единица | По проекту |
| Мощность предприятия | т/год | 1200000 |
| Расход электроэнергии на 1 т вяжущего | кВтч/т | 33,7 |
| Трудоемкость на 1 т продукции | чел-час/т | 0,07 |
| Выработка на 1 рабочего | т/чел | 34285,7 |
| Энерговооруженность на 1 рабочего в смену | кВт/раб | 375,9 |
Трудоемкость = 35*320*8=89600 (чел - час);
Расход электроэнергии на 1 т вяжущего = = 33,7 (кВтч/т);
Трудоемкость на 1 т продукции = = 0,07(чел-час/т);
Выработка на 1 рабочего = = 34285,7 (т/чел);
Энерговооруженность на 1 рабочего в смену = = 375,9 (кВт/раб).
6. Список литературы
1. Волженский А.В. минеральные вяжущие вещества. – М.: Стройиздат, 1986. 464 с.;
2. Колокольников В.С. производство цемента.–М.: Высш. шк., 1967–303 с.;
3. Сапожников М.Д. механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. – М.: Высш.шк., 1971.-382 с.