Разработка материального баланса и основных проектных технологических решений цеха обжига цементного завода

Для этого вначале рассчитаем химический состав клинкера. Поскольку клинкер получается спеканием сырьевых материалов, то п.п.п в нем отсутствуют. Тогда его химический состав рассчитаем из химического состава сырьевой смеси путем умножения процентного содержания в ней каждого оксида на коэффициент:

 

К=100/ (100-п.п.п.)

 

В нашем случае К= 100/ (100-35,41)=1,55

 

Рассчитанный химический состав клинкера показываем в последней строке табл.3 и рассчитываем для него величину КН

 

КН=(65,43-(1,65*5,62+0,35*3,26))/(2,8*21,69)=0,9

 

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

 

Составление материального баланса предприятия по производству вяжущих веществ.

 

Заданы следующие исходные данные для расчета:

- годовая производительность по клинкеру 1 200 000т/год.  Состав портландцемента: клинкер – 97%, гипс – 3%;

-  состав 2-х компонентной сырьевой  смеси: известняк – 76,58%, глина – 23,42%;

- естественная влажность сырьевых  материалов: известняк – 4%, глина  – 12%;

- потери при прокаливании сырьевой  смеси – 35,54%;

- производственные потери:

Сырьевых материалов – 2,5%, клинкера 0 0,5%, добавок (каждой) 1%.

Коэффициент использования вращающихся печей 0,92.

Режим работы основных подразделений в течение года: карьер и дробильное отделение 307 дней по 6 ч (4912 ч); отделение помола сырья  307 дней по 24 ч (7368 ч); цех обжига клинкера 337 дней по 24 ч (8088 ч); отделение помола цемента 307 дней по 24 ч (7368 ч); силосно-упаковочное отделение 365 дней по 24 ч (8760 ч).

Годовая производительность завода по цементу составит

 

1 200 000*100/97=1 237 113,4т/год

 

При коэффициенте использования вращающихся печей 0,92, печи работают  в течение года 365*0,92=337 сут или 8088 ч. Отсюда часовая производительность всех печей составит

 

1 200 000/8088=148,37 т/ч

 

Принимаем сухой способ производства.

В расчет принимаем решение об установке двух вращающихся печей диам. 5м, l=185м П=75 т/ч, суммарная производительность составит:

75*2 = 150 т/ч,

15*24 = 3600 т/сут,

150*8088 = 1 213 200т/год.

 

Расчет расхода сырьевых материалов

 

Теоретический удельный расход сухого сырья для производства клинкера определяем с учетом потерь при прокаливании сырьевой смеси:

100/(100-п.п.п)=100/(100-35,4)=1,55 т/т клинкера

 

Для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей устанавливаются электрофильтры, что позволяет считать потери с отходящими газами не более 1%. Тогда расход сухого сырья при расчетной производительности составит

 

1,55*100*(100-1) = 1,566 т/т клинкера,

 

А потребность в сырье в единицу времени окажется равной

1,566*144 = 225,5 т/ч;

225,5*24 = 5412 т/сут;

225,5*8088 = 1823844 т/год.

 

На основе общей потребности в сырье рассчитываем расход отдельных компонентов сухой сырьевой смеси.

 

Аналогичным образом рассчитываем расход сырьевых материалов с учетом карьерной влажности  W, результаты расчетов сводим в таблицу.

 

Результаты расчета расхода отдельных компонентов

Расход компонента	Компонент
	Известняк	Глина
На тонну клинкера, т/т	1,566*76,58/100 = 1,199	1,566*23,42/100 = 0,367
За час, т/ч	1,199*144=172,656	0,367*144=52,85
За сутки, т/сут	172,656*24=4143,74	52,85*24=1268,4
За год, т/год	172,656*8088 = 1 396 8441,73	52,85*8088 = 427 450,8

 

Потребность в увлажненном сырье рассчитываем по формуле

 

Аш = Ас (100+Wм)/100

 

Где Аш – расход шлама, м3/ч;

       Ас – расход сухого сырья, т/ч;

       Wм – карьерная влажность сырьевого материала, %;

 

 

 

 

Расход отдельных компонентов с учетом карьерной влажности

Расход компонента, т	Компонент
	Известняк	Глина
На тонну клинкера, т/т	1,199*(100+W)/100= 1,199*104/100=1,247	0,367*(100+W)/100= 0,367*112/100=0,411
За час, т/ч	1,247*144=179,57	0,411*144=59,18
За сутки, т/сут	179,57*24=4309,68	59,18*24 = 1420,32
За год, т/год	179,57*8088=1 452 362,16	59,18*8088 = 478 647,84

 

Материальный баланс отделения помола сырья

 

Из рассчитанной выше потребности в сухих сырьевых материалах 1 823 844 т/год при принятом режиме работы отделения 307 суток в год по 3 смены следует, что сухого сырья должно быть размолото

1 823 844:307 = 5940,86 т/сут или 5940,86:24 = 247,54 т/ч

При этом помол отдельных компонентов составит следующие объемы:

 

Таблица

Объемы помола отдельных компонентов

Объемы помола	Компонент
	Известняк	Глина
За час, т/ч	247,54*76,58/100 = 189,15	247,54*23,42/100 = 57,97
За сутки, т/сут	5940,86*76,58/100=4 549,51	5940,86*23,42/100 = 1 391,35
За год, т/т	1 823 844*76,58/100=1 396 699,74	1 823 844*23,42/100 = 427 144,26

 

Материальный баланс карьера и дробильного отделения

 

Согласно исходным данным потери сырья составляют 2,5%. Из них 1,5% - потери в карьере при транспортировке и дроблении в дробильном отделении, 1% - потери сырья с отходящими газами вращающихся печей.

Карьер, как и дробильное отделение, работает с выходными днями – 307 суток в году по две смены в сутки или 307*16=4912 ч в год.

Для производства 1 213 200 т/год клинкера необходимое количество сырьевых материалов, как рассчитано выше, составляет объемы:

Известняка - 1 452 362,16т/год;

Глины _478 647,84_т/год

Для известняка  получаем объемы:

1 452 362,16*(100+1,5)/100= 1 474 147,59т/год;

1 474 147,59:307=4 801,78т/сут;

4 801,78:16=300,11 т/ч

 

Объемы для глины:

478 647,84*(100+1,5)/100=485827,56_т/год

485827,56:307=1582,5т/сут;

1582,5:16=98,9т/ч

 

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

 

	Известняка, т	Глины, т
В год	1 474 147,59	485827,56
В сутки	4 801,78	1582,5
В час	300,11	98,9

 

 

Материальный баланс клинкерного склада и отделения помола цемента

 

На клинкерный склад поступает клинкер и гипс. Из материального баланса цеха обжига следует, что на склад поступает клинкера:

В час 150 т;

В сутки 3600 т;

В год 1 213 200 т.

При этом неизбежны некоторые потери поступающих материалов, величины которых приняты для клинкера 0,5%, гипса 1%. Тогда в отделение помола цемента за год клинкер поступит в количестве:

1 213 200*(100+0,5)/100=1 207 134 т.

 

При работе отделения помола цемента 307 суток в году по 3 смены (7368 ч в год) необходимое количество клинкера:

В сутки – 1 207 134:307 = 3932 т;

В час – 1 207 134:7368 = 163,83т

 

Определяем потребность отделения помола цемента в компонентах.

Гипс: 1207134*3/87=41625т/год

41625:307=135,6т/сут

41625:7368=5,65т/ч

Отсюда следует, что производительность отделения помола цемента составляет: 
1 207 134+41 625 = 1 248 759 т/год цемента; 
3932+135,6=4067,6т/сут

163,83+5,65=169,48 т/ч

 

При аспирации цементных мельниц потери цемента могут быть приняты порядка 0,5%. Тогда действительная производительность помольного отделения составит:

1248759*(100-0,5)/100=1 242 515 т/год цемента; 
4067,6*(100-0,5)/100 = 4047 т/сут

169,84*(100-0,5)/100 = 168,99 т/ч

 

Для гипса учитывается только 1% его потерь, т.кт. он поступает на помол без предварительной сушки и его поставка на склад составляет:

41625*100/(100-1)=42045 т/год

 

Материальный баланс силосно-упаковочного отделения

 

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

В год  1 242 515т; 
в сутки – 4497 т;

В час – 187,36т

 

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

 В год 1 242 515*(100-0,5)/100 = 1 236 302 т;

 

В среднем в сутки 1236302:365 = 3 387,1 т

 

Часовая отгрузка не может быть рассчитана, поскольку зависит от ритмичности поступления транспорта под погрузку цемента.

 

Результаты расчета производственной программы

Продукция, единица измерения	Производительность
	Часовая, Пч	Сменная, Псм	Суточная, Пс	Годовая, Пг
Клинкер, т	163,83	1310,64	3932	1 207 134
Потребность цеха в сырье для выполнения производственной программы
Известь, т	179,57	1436,56	4309,68	1 452 362,16
Глина, т	59,18	473,44	1420,32	478 647,84

 

 

 

4. ПОДБОР И ОПИСАНИЕ  РАБОТЫ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ОБОРУДОВАНИЯ

 

Рис. 1 Принципиальная технологическая схема производства портландцемента

Известняк                                 Глина                                  Газ                                  Гипс

 

Добыча                                     Добыча                                                              Дробление

(Размер 1200-1500 мм)      (размер 400-500мм)                            (молотковая , размер 5-8мм)

Дробление 1ст.                   Дробление

(щековая 200-300мм)         (валковая, 15-25мм)

Дробление 2 ст.               Дозирование                                                             Дозирование

 

Дозирование

 

           Совместный помол и сушка

(трубная мельница, W=1%, остаток на сите №008≤10%)

 

         Гомогенизация сырьевой муки

             (смесительные силосы)

            Подогрев сырьевой муки

(циклоидные теплообменники, 4 ступени, Т=800˚С)

 

                  Декарбонизация

          (Т=920-950 ˚С, х=0,85-0,9)

 

Обжиг сырьевой муки с получением клинкера

            (вращающаяся  печь, Т=1450 ˚С)

 

          Охлаждение клинкера

(колосниковый холодильник, Т=80˚С

 

             Магазинирование клинкера

             (силосы, 3-е суток)

              Дробление клинкера

         (конусная  дробилка, размер 5 мм)

 

                    Дозирование

 

Помол клинкера с гипсом

(многокамерная шаровая мельница, Sуд=300м2 /кг)

 

Охлаждение портландцемента                            Упаковка в мешки                   Отправка

(цементный холодильник, Т=40˚С)                                                                    потребителю

 

Складирование портландцемента                     Отгрузка в таре                        Отправка

(вертикальные  силосы)                                          или навалом                       потребителю

 Добыча и транспортировка  сырья

Операции по добыче и транспортировке сырья – важнейшие технологические переделы производства. При производстве портландцемента доля затрат на добычу сырья составляет около 10 % общих расходов. В каждом отдельном случае способ добычи сырья должен быть тщательно обоснован, так как от этого зависят затраты и на последующие технологические операции. Выбору способа добычи предшествует анализ химического состава сырья. Добыча сырья производится открытым способом непосредственно с поверхности земли. Слой горной породы обычно закрыт слоем пустой породы, поэтому в комплекс горнодобывающих работ входит ее удаление – вскрышные работы. Конечная стоимость сырья в значительной степени зависит от затрат на вскрышные работы. Их осуществляют бульдозерами, экскаваторами и тд. Твердые и плотные горные породы (известняк) разрабатывают, как правило, взрывом. Буровзрывные работы обеспечивают как отделение породы от массива, так и дробление негабаритных кусков. Особенность таких работ на карьерах заводов цемента – относительно небольшие объемы ежедневной добычи и ограниченный допустимый размер кусков взорванной породы. Чаще применяют буровые машины ударно-канатного или вращательного бурения. Рыхлые и мягкие породы (мел, глина и др.) добывают без предварительной подготовки прямой экскавации одно- или многоковшовыми (роторными) экскаваторами, которые выполняют сразу две операции: отделение породы от пласта и погрузку готового сырья.