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
Вцементной промышленности затраты на энергию составляют наибольшую статьюрасходов. Обычно 60% и более электроэнергии используются для помола цемента вшаровых мельницах.
Наиболеечасто шаровые мельницы используются на цементных заводах для измельчения сырьяи угля, а также для тонкого помола цемента. Эффективность шаровых мельницдостаточно низкая: только 3-6% подаваемой электроэнергии действительно идет наизмельчение материала. Остальная часть в форме тепла, износа, вибрации и шумапросто теряется.
Впоследнее время возможностям оптимизации и модернизации помольных цикловшаровых мельниц уделяется большое внимание. В результате был разработан высокопроизводительныйсепаратор с интегрированной системой охлаждения, улучшенной конструкциеймельницы, а также установкой предварительного дробления.
Большинствошаровых мельниц состоят из одной, двух или трех камер и работают либо воткрытом, либо в закрытом цикле. Размельчение материала достигается за счетдвижения мелющих шаров.
Оптимизациясуществующих шаровых мельниц обычно начинаются с правильного проектированиябронефутеровок, определения оптимального состава мелющих тел и степенизаполнения ими мельницы. При этом необходимо так же учитывать индивидуальныеособенности размалываемого материала. Бронефутеровка типовой двухкамерноймельницы состоит из подъемных бронеплит в первой камере и сортировочныхбронеплит во второй. Во второй камере установлены сортировочные бронеплиты, иих профиль сделан таким образом, чтобы достичь мелкого помола материалаблагодаря тесному соприкосновению мелющих тел. Максимальный диаметр шаровобычно 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 являетсяприоритетом: минимальный удельный расход энергии или максимальнаяпроизводительность мельниц.
Дляэффективной эксплуатации мельниц наряду с правильной конструкциейбронефутеровки и оптимальным подбором мелющих тел большое значение придаетсястепени наполнения мелющими телами и степени вентиляции мельниц. Наилучшиерезультаты помола достигаются в том случае, если размельчаемый материалпостоянно окружают мелющие тела. Это является гарантией того, что энергиянаправляется на его измельчение.
Такойоптимальной степени наполнения можно достичь с помощью хорошо сконструированнойи управляемой разделительной диафрагмы. Такая система позволяет заказчикуполучать оптимальную степень заполнения первой камеры материалом. Если условияпомола меняются, то система легко настраивается на новые параметры.
Частьматериала сразу транспортируется через диафрагму во вторую камеру, чтобыобеспечить нормальное заполнение пространства непосредственно за ней.
Диафрагмыотличаются расширенным центральным отверстием, обеспечивающим максимальнуювентиляцию мельницы при минимальной потери давления. Обычно рекомендуется,чтобы скорость воздуха в открытом поперечном сечении достигала 1,3 — 1,5 м/секпри закрытом цикле работы мельницы. Диафрагма представляет собой конструкцию сплавающими креплениями на кожухе мельницы. Такая система опоры гарантируетдолгий срок службы и минимальное техобслуживание.
Бронеплитысо шлицами и пластины разгрузочной диафрагмы изготовляются из специальнойстали, которая имеет высокую прочность на разлом и хорошую сопротивляемостьизносу, и твердость благодаря тонкой мартенситной структуре. Повышение эффективностиработы установки составляет 10-20%.
обжиг портландцемент цех помол
1. Характеристикавыпускаемой продукции
1.1 Характеристикасырья и выпускаемой продукции
Характеристикасырья.
Портландцементомназывается гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совместноготонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса.
К л и нк е р получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей изизвестняка и глины, взятых в определенном соотношении. Клинкер являетсяважнейшим компонентом портландцемента. От его качества зависят основныесвойства портландцемента: прочность и скорость ее нарастания во времени,сопротивление действию агрессивных сред. Знание состава клинкера позволяет взначительной степени предопределить качество портландцемента как вяжущеговещества. Изменяя состав клинкера, можно получать портландцементы сопределенными физическими и механическими свойствами.
Добавкаг и п с а СаО4 • 2Н2О необходима для замедления сроковсхватывания портландцемента, так как измельченный клинкер после затворенияводой схватывается (загустевает) в течение нескольких минут. Это затрудняет изготовлениеизделий и конструкций на таком быстросхватывающемся цементе. Гипс вводится впортландцемент с таким расчетом, чтобы общее содержание ангидрида сернойкислоты SО3 в портландцементе было не менее 1,5 и не более 3,5% повесу. Более высокое содержание SО3 может вызвать разрушение конструкций,изготовленных из такого портландцемента.
Дляулучшения строительных свойств портландцемента при помоле смеси клинкера сгипсом в нее вводят активные минеральные добавки. Они повышают плотность,водостойкость и солестойкость затвердевшего портландцемента (цементного камня).
Притвердении портландцемента происходит выделение гидрата окиси кальция Са (ОН)2в свободном состоянии. Это вещество, имея относительно высокую растворимость,может вымываться из цементного камня, понижая этим его прочность идолговечность в водных условиях. В воздушно-сухих условиях в результатевыщелачивания Са (ОН)2 на поверхности изделия появляются белыепятна, которые портят его внешний вид.
Гидравлическиедобавки взаимодействуют с гидратом окиси кальция, образуя нерастворимое в водесоединение — гидросиликат кальция, и этим предотвращают вымывание Са (ОН)2из отвердевшего цемента.
Содержаниеактивных минеральных добавок в обыкновенном портландцементе не должно превышать15% по весу. Если гидравлические добавки вводятся в количестве, большем чем15%, то портландцемент приобретает дополнительное название в зависимости отвида добавки, а именно при введении природных добавок (трепела, диатомита,опоки и др.) — пуццолановый портландцемент, при использовании доменныхгранулированных шлаков — шлакопортландцемент. Эти цементы обладают оченьвысокой водостойкостью и поэтому особенно ценны для гидротехническихсооружений, однако они твердеют медленнее портландцемента и имеют несколькопониженную прочность в ранние сроки твердения.
Клинкерпредставляет собой очень твердые спекшиеся зерна. Поэтому для его измельчениятребуются значительные затраты энергии. Чтобы облегчить помол клинкера, впомольный агрегат вводят добавки — интенсификаторы помола — уголь, сажу,три-этаноламин и др. Содержание этих добавок в цементе не должно превышать 1%от веса цемента.
Такимобразом, портландцемент по своему составу представляет сложную тщательноперемешанную однородную смесь измельченного клинкера, гипса, активныхминеральных (гидравлических) добавок и интенсификаторов помола.
Качествоцементного клинкера может быть охарактеризовано:
— содержанием отдельных окислов (химическим составом);
— численными значениями модулей, выражающих соотношения между количествамиглавнейших окисло, взятыми в процентах;
— микроструктурой клинкера, размерами и конфигурацией кристаллов минералов;
— содержанием основных клинкерных минералов.
Характеристикаклинкера по численным значениям модулей дается на основании сведений опроцентном содержании главных окислов в составе клинкера.
Первоначальнодля характеристики состава клинкера пользовались одним гидравлическим модулем(иначе называемым основным). Он выражает отношение количества связанной окисикальция к количеству кислотных окислов
ОМ(m)= />
Значениеосновного модуля ОМ, обозначаемого также буквой m, у современных цементных клинкеров колеблется в пределах1,7—2,4. Однако характеристика качества клинкера только по показателюгидравлического модуля оказалась недостаточной, что потребовало введения ещедвух модулей — силикатного и глиноземного.
Силикатныйили кремнеземный модуль СМ (или n)показывает отношение между количествомкремнезема, вступившего в реакцию с другими окислами,и суммарным содержанием в клинкере глинозема и окиси железа
СМ(n) = />
СМопределяет в цементе отношение между минералами-силикатами иминералами-плавнями (алюмоферритной и алюминатной составляющими клинкера). Егочисленное значение для обычного портландцемента колеблется в пределах 1,7—3,5,а для сульфатостойкого повышается до 4 и более.
Глиноземныйили алюминатный модуль ГМ (или р) представляет собой отношение содержания (%)глинозема к содержанию (%) окиси железа:
ГМ(р) = />
ГМопределяет в клинкере соотношение между трехкальциевым алюминатом СзА ижелезосодержащими соединениями. Значение этого модуля для обычныхпортландцементов находится в пределах 1—2,5. При прочих равных условиях приповышенном СМ сырьевая смесь трудно спекается, а цемент медленно схватывается итвердеет, но обладает высокой прочностью в отдаленные сроки. При малом значенииГМ портландцементы обладают повышенной стойкостью в минерализованных водах.Цементы с высоким ГМ быстро схватываются и твердеют, но имеют пониженнуюконечную прочность.
Кюльвыдвинул понятие об «идеальном» клинкере, характеризующемся высокой прочностьюи состоящем только из таких высокоосновных соединений, как ЗСаО * SiO2, ЗСаО * А12O3 и 2СаO Fе2O3. Отношения по массе между главными окислами в таком случаедолжны определяться по формуле
СаО =СН(2,8 * SiO2+ 1,65 * А12O3 + 0,7 Fе2O3).
Вэтой формуле Кюль ввел коэффициент СH, называемый «степенью насыщения» окисью кальция кислотных окислов.Позднее советские исследователи В. А. Кинд и В. Н. Юнг, принимая, что приобжиге клинкера в первую очередь образуются С2S, СзА, С4AF и СаSO4 и лишь в последующем избыток окиси кальция начинаетсвязываться с С2S,давая С3S, предложили своюформулу для оценки соотношения между главными окислами цементного клинкера:
КН = />
Этаформула 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 связаннойс кремнеземом, к количеству ее, теоретически необходимому для немногосвязывания двуокиси кремния в трехкальциевый силикат.
Прирасчете сырьевых смесей пользуются упрощенной формулой коэффициента насыщения:
КН = />
Портландцементныйклинкер может иметь монадобластическую микроструктуру с четкой кристаллизациейалита и белита и равномерным распределением их в объеме клинкерных зерен.Клинкеры, характеризующиеся плохой кристаллизацией алита и белита и скоплениямиполей нераскристаллизованных минералов, имеют микроструктуру, называемую гомеробластической.Из клинкеров монадобластической структуры при помоле получаются цементы более высокойактивности (на 10 12 МПа) по сравнению с цементами из гомеробластическихклинкеров даже при одинаковом химическом составе.
Характеристикуклинкера по минералогическому составу устанавливают, определяя процентноесодержание в нем основных клинкерных минералов: С3S (алита), С2S (белита), СзА и С4AF – главных носителей вяжущих свойствпортландцемента. Содержание их в клинкере можно определить экспериментальнымиметодами (петрографическим, термографическим, рентгенографическим и др.), атакже рассчитать по данным химического анализа. Современные экспериментальныеспособы дают более точные результаты, чем расчетный, однако последнийдостаточно широко используют для приближенного определения содержания вклинкере основных минералов.
Минералогическийсостав обычных портландцементных клинкеров колеблется в пределах:
С3S = 45-60%; С2S = 20 — 30%; СзА = 3 — 15%; С4AF = 10 — 20%.
Характеристикавыпускаемой продукции
Глубокоепонимание свойств портландцемента и требований, предъявляемых к нему, а такжепроектирование и выбор клинкера определенного минералогического состававозможны только при знании процессов, протекающих при формировании цементногокамня из цементного порошка.
Цемент,затворенный водой и перемешанный с ней, образует пластичное цементное тесто. Этотесто постепенно загустевает и переходит в камнеподобное состояние. Превращениепорошка цемента в цементный камень с переходом через стадию образованияпластичного цементного теста определяется физико-химическими процессами,происходящими между цементом и водой.
Клинкерныеминералы, входящие в состав цементного зерна, и гипс, взаимодействуя с водой,образуют новые соединения- гидраты.
Реакциимежду порошком цемента и водой протекают в такой последовательности.
Вскорепосле затворения цемента жидкая фаза цементного теста из-за ограниченнойрастворимости клинкерных минералов превращается в насыщенный раствор.
Дальнейшаягидратация вызывает пересыщение раствора. Пересыщенные растворы в обычныхусловиях существовать не могут, из них начинает выпадать растворенное веществов виде мельчайших частиц, в данном случае выпадают гидраты клинкерныхминералов. Эти частицы обладают клеящей способностью, которая передаетсяцементному тесту. В результате оно хорошо прилипает к различным телам исклеивает их.
Вследствиепоглощения воды клинкерными минералами при их гидратации содержание свободнойводы 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 временемсхватывания. В зависимости от величины этой прочности различают начало и конецсхватывания цементного теста. В конце схватывания оно представляет собой камнеподобноевещество.
Дальнейшееприобретение прочности цементным камнем вызывается кристаллизацией продуктовгидратации. Образующиеся при этом кристаллические сростки пронизывают цементныйкамень во всех направлениях и как бы армируют его, обеспечивая высокуюпрочность.
Скоростьтвердения цемента зависит от скорости растворения клинкерных минералов искорости и характера кристаллизации продуктов гидратации.
Скоростьрастворения клинкерных минералов различна. Быстрее всех растворяетсятрехкальциевый алюминат, затем — четы-рехкалыщевый алюмоферрит и трехкальциевыйсиликат 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 твердеютзначительно быстрее цементов с высоким содержанием двухкальциевого силиката.
Скоростьрастворения цементного порошка и всех последующих процессов твердения цементазависит также от тонкости помола цемента. Чем мельче зерна, тем большей оказываетсяих поверхность в одном и том же количестве цемента. А так как взаимодействиеначинается с поверхности, то при более тонком помоле цемента ускоряетсявзаимодействие его с водой.
Твердениецемента вначале протекает сравнительно быстро, а затем все более и болеезамедляется. Происходит это в результате образования на поверхности цементныхзерен плотных пленок гидратов. Эти пленки затрудняют доступ воды во внутренние«свежие» части зерна и тормозят дальнейшую гидратацию.
Областиприменения портландцемента.
Портландцементшироко применяют в производстве сборных бетонных и железобетонных конструкций иизделий, в частности изготовляемых с использованием тепловлажностной обработки.
Описаниетехнологического процесса обжига портландцемента.
Дляобжига клинкера при мокром способе производства применяют только вращающиесяпечи. Они представляют собой стальной барабан длиной до 150-230 м и диаметром до 7 м, футерованный внутри огнеупорным кирпичом; производительность таких печейдостигает 1000-3000т клинкера в сутки.
Барабанпечи 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 печьс противоположной стороны (горячего конца). В результате вращения наклонногобарабана находящиеся в нем материалы продвигаются по печи в сторону ее горячегоконца. В области горения топлива развивается наиболее высокая температура:материала — до 1500° С, газов — до 1700° С, и завершаются химические реакции,приводящие к образованию клинкера.
Дымовыегазы движутся вдоль барабана печи навстречу обжигаемому материалу. Встречая напути холодные материалы, дымовые газы подогревают их, а сами охлаждаются. Врезультате, начиная от зоны обжига, температура газа вдоль печи снижается с1700 до 150-200° С.
Из лечиклинкер поступает в холодильник, где охлаждается движущимся навстречу емухолодным воздухом.
Охлажденныйклинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильника направляютнепосредственно на помол в цементные мельницы.
2.Технологическаячасть
2.1Режим работы предприятия
Режимработы цеха является исходным данным для расчета технологического оборудования,потребности в сырье, состава рабочих.
Режимработы цеха характеризуется количеством рабочих дней в году, смен и ихпродолжительностью в часах. Третью смену целесообразно применять для ремонтаоборудования.
Работацеха помола предусматривается в две – три смены при непрерывной рабочей неделеи количестве рабочих дней в году 310 — 320 (коэффициент использования помольныхустановок равен 0,9).
Характеристикапредприятия при круглосуточном режиме работы
Табл.2.1Наименование 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
2.2Определение производительности завода
Привыполнении материальных расчетов по пределам надо учитывать возможность брака ипроизводственные потери
— наскладе сырья и транспортировке его в цех – 1%
— дроблении – 0,5%
— помоле – 1-1,5%
— транспортировкеи хранении готовой продукции – 1%.
Производительностьдля 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 %
φ1=/>=1256281,4 т.
2. Производительностьпри 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.
Расчетпроизводительности 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 /> /> /> /> /> /> /> />
2.3Расчет потребности в сырье и полуфабрикатах
Сводныйматериальный 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
2.4Обоснование принятого способа производства
Припомоле применяют как открытый цикл помола «на проход» так и замкнутый спромежуточной сепарацией измельченного продукта.
Тонкостьпомола цемента характеризуется остатком на сите № 008 и составляет 8-12%. Длябольшинства отечественных цементов удельная поверхность тонкого цементасоставляет примерно 2500 — 3000 см2/г. Расход электроэнергии наполучение одного килограмма цемента при измельчении клинкера с коэффициентомразмолоспособности 1,0 составляет соответственно 32-36 кВтч. С повышениемтонкости помола затрата электроэнергии возрастает в значительно большой степени,чем степень измельчения. Так, увеличение тонкости помола на каждый 1% повышаетрасход электроэнергии на 4 – 6% и соответственно снижает производительностьмельниц.
Применениезамкнутого цикла помола повышает производительность мельниц на 10-20% и более.
Заключаетсяэто в систематическом отделении от общей массы размалываемого в мельницематериала мельчайших зерен, которые налипают на мельнице тела и снижаютразмалываемую способность последних. Для сепарации клинкера применяют восновном центробежные сепараторы. Трубная мельница работает в замкнутом цикле сдвумя сепараторами. Производительность сепаратора зависит от тонкости помола,выделяемого при сепарации цемента.
Призамкнутой схеме помола получают цемент наиболее устойчивого качества и болеевысоких физико-механических свойств, как в отношении марочной прочности, так ив отношении скорости твердения в начальный период в циклах и фильтрах того илииного вида в виде продуктов.
2.5 Расчетосновного технического и транспортного оборудования
Согласнотехнологической схеме производства шлакопортландцемента основнымтехнологическим и транспортным оборудованием является:
Складклинкера:
— ленточный конвейер
— грейферный кран
Складшлака:
— ленточный конвейер
— грейферный кран
Складгипса:
— ленточный конвейер
— грейферный кран
Помольноеотделение:
— шаровая мельница
— элеватор
— сепаратор
— аэрожелоба
— рукавный фильтр
— камерный насос
Длярасчета помольного оборудования принимаем:
Шароваямельница 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»
Аспирационныеустановки:
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
2.5.1Расчетная 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 – диаметрмельницы 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 выбороборудования для сушки шлака
Сушильный барабан 2,6 х20
1) Влажность:
начальная – 12
конечная – 1
2) Производительность –25 т/ч
3) Мощностьэлектродвигателя – 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 сушилокпри сушке шлака:
Vбар.общ = />
Потребное количествосушилок:
Принимаем Kb=0,8
g = 50
Vбар.общ =/>= 309,4 м3
Vбар = πR2 *h = 3,14*2,62*20=424,52м3
Пбар = Vбар.общ / Vбар = 309,4 / 424,52 ≈ 1 (шт.)
Действительное напряжениеобъема сушилки:
g׳v=/>= /> = 29,15 кг/(м3ч)
Количество теплотыкоторое следует подвести к сушилке за 1 ч., ккал/ч
Q = /> = /> = 16087500 ккал/ч
g – 1300 ккал.
2.5.3 Для сушки идробления 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) Размерпылеосадительной камеры – 6 х 8 х 11 м
Циклоны:
1) Диаметр – 1600мм
2) Количество – 14 шт.
2.5.4 Транспортное ивспомогательное 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
Производительностьконвейера 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=148,6т/ч
— для шлака
ρ=1 т/м3
Q =576*0,42*1*1*0,6*2*0,93=102,85т/ч
— для гипса
ρ=1 т/м3
Q =576*0,42*1*1*0,6*2*0,93=102,85т/ч
Принимаем пластинчатыепитатели 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 гипсапринимаем:
1) Тип дозатора – СБ-111
2) Максимальная крупностькусков – 130 мм
3) Производительность –6,3;10;16 т/ч
4) Потребляемая мощность– 1,6 кВт
— для дозированияклинкера принимаем:
1) Тип дозатора – СБ-106
2) Максимальная крупностькусков – 130 мм
3) Производительность –32 — 100 т/ч
4) Потребляемая мощность– 1,6 кВт
— для дозирования шлакапринимаем:
1) Тип дозатора – СБ-106
2) Максимальная крупностькусков – 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 искладов
Вместимость бункеров искладов рабочего цеха должна обеспечить создание запаса на нерабочий периодцеха.
V=/>, м3
где G- производительность, т/ч
t- время запаса, ч (для бункеров 2-4ч)
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 складовследует учитывать степень использования их полезной площади:
Р=δ* t* Кн
где δ – среднесуточныйрасход материала, т/ м3
t – нормативное число дней запасаматериала (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 объемсилосного склада, м3
Vс = />
где А – суточнаяпроизводительность по данному материалу, т
Сн — числосуток нормативного запаса
К3 –коэффициент заполнения силоса
γ – средняя насыпнаямасса материала
Силосный складшлакопортландцемента
V=/>= 28102,6 м3
Принимаем:
6 силосов: d = 12 м; высота цилиндрической частисилоса 33 м, полезная емкость – 3000 м3
6 силосов: d = 12 м; высота цилиндрической частисилоса 19,8 м, полезная емкость – 1700 м3
2.7 Расчет потребности вэнергетических 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 и Км, кВт 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 загрузкимощности двигателя рассчитывается по формуле
Км = />
где Gф, GТ — производительность паспортная ифактическая
— для ленточногоконвейера 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 производстваи качества шлакопортландцемента в цехе помола
Получатьлюбой продукт, в томчисле и цемент, на современных заводах можно только при строгом соблюдении всехтехнологических требований и правил в осуществлении производственного цикла приустановленных оптимальных режимах работы всех механизмов и установок. Большое значениепри этом имеет контроль производства, в процессе которого:
— определяют качество исходных материалов и соответствие их свойств требованиямнорм и технических условий;
— выявляют свойства материалов и полуфабрикатов на всех стадиях производства иустанавливают их соответствие тем показателям, которые обеспечивают получениепродукции требуемого качества;
— наблюдают за работой приборов, механизмов и установок в заданных оптимальныхрежимах, обеспечивающих качественную переработку материалов при наилучшихтехнико-экономических показателях;
— определяют свойства получаемого цемента и их соответствие требованиямстандарта.
Контролироватьпроизводство нужно систематически на всех стадиях с помощью современных методови приборов, обеспечивающих точность и возможность автоматизации контрольныхопераций. Быстрое вмешательство в ход производственных процессов позволяетустранять отклонения от заданных режимов и параметров и оптимизировать их.
Внастоящее время созданы способы автоматического отбора проб материалов впроцессе их переработки. При этом частота операций отбора проб и величинапоследних зависит от степени однородности материалов, размера потока, гранулометрии(при кусковых материалах) и других условий (ДСТУ Б В.2.7-44-96).
Исходныематериалы контролируют по химическому составу, содержанию СаСОз (титр) визвестняке, влажности сырья (ДСТУ Б В.2.7 – 66 98).
Всырьевом отделении проверяют состав смесей, тонкость их измельчения, влажность,текучесть и однородность титра. При производстве цементов становится обычнымтакже контроль содержания в сырьевых смесях СаО, SiO2, А12О3 ,Fe2О3. Химический анализ клинкера и цемента производится по ДСТУ Б В.2.7 – 66 – 98.
Проводятконтроль качества шлакопортландцемента:проверка тонкости помола (остаток на сите №008 не более 15%), истиннаяплотность ρ = 2,8/3 г/см3, проверка сроков схватывания,нормальной густоты, усадки и набухания, водопотребности; разделение попоказателям прочности на марки 300, 400 и 500. Определяют равномерностьизменения объема. Контроль производства и качества осуществляется всоответствии с ДСТУ БВ.2.7 – 46-96. Контрольпри помоле клинкера с добавками сводится к проверке соотношения по массе междуклинкером, гипсом и другими компонентами, соответствия степени измельченияцемента нормативам, контролю температуры клинкера и получаемого продукта и кдругим определениям. Цемент должен быть принят отделом технического контролязавода по ДСТУ Б В.2.7 –44 – 96.
4.Техника безопасности в цехе помола шлакопортландцемента и охрана окружающей среды
При большойнасыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами иустановками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей и измельчениюклинкера, перемещению, складированию и отгрузке огромных масс материалов, приналичии большого количества электродвигателей особое внимание должно уделятьсяпри проектировании заводов и при их эксплуатации созданию благоприятных условийдля работы трудящихся. Охрана труда должна осуществляться в полном соответствиис «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии напредприятиях цементной промышленности".
Следуетподчеркнуть, что поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работетолько после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по техникебезопасности. Ежеквартально надо проводить дополнительный инструктаж и ежегодно- повторное обучение по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.
Надействующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов идвигателей, а также электроустановки, приемки, люки, площадки и т. д. Должныбыть заземлены электродвигатели, а также разного вида электрическая аппаратура.Необходимо предусматривать соответствующие устройства и установкиподъемно-транспортных механизмов для безопасного ведения ремонтных работ.Установку по сушке и помолу, трубопроводы, сепараторы, бункера для храненияпыли вследствие взрывоопасности надо оборудовать предохранительными клапанами.
Обслуживаниедробилок, мельниц, печей, силосов, транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмовдолжно осуществляться в соответствии правилами безопасной работы у каждойустановки.
Большоевнимание следует уделять обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей исушильных установок с целью создания нормальных санитарно-гигиенических условийтруда. В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленныхпредприятий концентрация в воздухе помещений цементной и остальной пыли недолжна превышать 0, 04 мг/м3.
Содержаниев 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 нормальнойэксплуатации пылеочистных систем содержание пыли в выбрасываемом воздухесоставляет 0,04—0,06 г/м3. Для создания нормальных условий труда всепомещения цементных заводов надо обеспечивать искусственной и естественнойвентиляции.
Этомув большой мере способствует герметизация тех мест, где происходитпылевыделение, 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 необходимоустанавливать перед ним циклоны.
Приэтом важно не допускать просасывание через 1м2 ткани фильтров более60-70м3 воздуха в 1ч. Для очистки воздуха, отсасываемого из камерсырьевых мельниц, обычно устанавливают циклон и электрофильтр, соединениепоследовательно. Воздух из сепаратора мельниц и головок элеваторов для очисткипропускается через рукавный фильтр.
Производственныепроцессы в цехах сопровождаются шумом, возникающем при работе многих механизмови характеризующимся зачастую высокой интенсивностью. Особенно неблагоприятны вэтом отношении молотковые дробилки, сырьевые и цементные мельницы. Поэтомунеобходимо осуществление мероприятий по снижению шума и рабочих мест. К ихчислу относятся: применение демпфирующих прокладок между внутренней стенкоймельничных барабанов, замена в шаровых мельницах стальных плит резиновыми.Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка шумазвукопоглощающими материалами также дает хороший эффект.
Штатнаяведомость цехаШтаты 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 показателиПоказатели 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);
Расходэлектроэнергии на 1 т вяжущего = /> = 33,7 (кВтч/т);
Трудоемкостьна 1 т продукции = /> = 0,07 (чел-час/т);
Выработкана 1 рабочего = /> = 34285,7 (т/чел);
Энерговооруженностьна 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 иконструкций. – М.: Высш.шк., 1971.-382 с.