Расчет материального баланса цементного завода по производству портландцемента М400

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Сибирская государственная автомобильно–дорожная академия

(СибАДИ)

Инженерно–строительный  институт (ИСИ)

 

Кафедра «Строительные материалы и специальные технологии»

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

«Вяжущие композиции»

 

На тему «Расчет материального баланса цементного завода по производству портландцемента М400»

 

 

 

 

Выполнил: Самсонова К.В.

студент группы ПСКб-10П1

Проверил: Чулкова И.Л.,

профессор кафедры «СМ и СТ»,

доктор технических наук

 

 

 

 

ОМСК-2012 

Разделы КП	Процент выполнения
	3-4 нед.	5-6  нед.	7-8 нед.	9-10 нед.	11-12 нед.	13-14 нед.	15 нед.	16-17 нед.
1. Расчет материального баланса цементного завода	10	30
2.Подбор оборудования		10	30
3. Оформление  пояснительной записки				5
4. Технологическая схема					10
5. План						12
6. Разрез							13
ЗашитаКП                                                                                                                               100

График выполнения курсовой работы

 

 

Оглавление

Введение 4

Расчет  материального баланса 5

Обоснование и выбор основного технологического оборудования цементного завода цеха готовой продукции 19

Помол цемента 19

Складирование клинкера, гидравлических добавок и  гипса 20

Техническая характеристика основного технологического оборудования цементного завода 24

Список  используемой литературы 25

 

Введение

Цементная промышленность – одна из наиболее материалоемких отраслей народного хозяйства. Рост выпуска  цемента связан с увеличением  расхода сырья, а, следовательно, и  затрат на его добычу. Поэтому необходимо обеспечить максимальную отдачу от каждой тонны сырья, материалов и топлива, бережно относиться к природным  богатствам.

Цемент не является природным материалом. Его изготовление - процесс дорогостоящий  и энергоемкий, однако результат  стоит того - на выходе получают один из самых популярных строительных материалов, который используется как самостоятельно, так и в качестве составляющего  компонента других строительных материалов (например, бетона и железобетона). Цементные  заводы, как правило, находятся сразу  же на месте добычи сырьевых материалов для производства цемента. 

Портландцемент марки 400 рекомендуется  для монолитных бетонных и железобетонных деталей.

Сырьем при производстве цемента  по сухому способу являются следующие компоненты: карбонатный компонент- известняк, силикатный компонент—глина, железосодержащие добавки— огарки.  

Расчет материального  баланса

При проектировании новых или реконструкции старых цементных заводов составляют материальный баланс для определения расхода  сырья, добавок, воды, топлива и других материалов, требуемых для получения  готовой продукции –  цемента. На основании расчетных данных материального  баланса производят подбор необходимого технологического оборудования с определенным резервом мощности и определяют технико-экономические  показатели проектируемого завода.

При выборе оборудования цехов завода определяющим  является производительность цеха обжига. Ниже рассмотрен лишь один пример составления  материального баланса цементного завода, так как методика составления баланса остается неизменной при выборе любого способа производства цемента, вида сырья, топлива, добавок и т.д.

 

Составление материального баланса

портландцементного завода, работающего  по мокрому способу

 

Исходные  данные при расчете:

1. Способ производства – сухой.

2. Годовая производительность завода – 1500000 т цемента.

3. Состав портландцемента, %:

клинкер……………………………….87;

опока….………..…………………….10;

гипс……………………………………3.

4. Величина присадок золы топлива – 4 %.

5. Состав сырьевой смеси, % (из расчета сырьевой смеси):

известняк……………….………….…….85,52;

глина………………………..…….….……11,82;

огарки…………………………..…...…...2,66.

6. Естественная влажность сырьевых  материалов, топлива и добавок, %:

известняк……………….………...…….0,9;

глина………………………..……….…18,1;

огарки…………………………..…....…...0;

опока…………………………….………12;

гипс………………………………………5.

7. Влажность сырьевой смеси.……….10%.

8. Потери при прокаливании сырьевой  смеси – 34,56 %.

9. Производственные потери:

сырьевых  материалов (суммарно)……1,0;

клинкера………………………….…….1,0;

добавок (каждой)………………………1,5;

цемента………………………………….2,5.

10. Коэффициент использования вращающихся  печей – 0,89 (характеристика выбранной печи).

11. Режим работы основных цехов  и отделений в течение года:

а) карьер и  дробильное отделение – 307 дней по 16 ч в сутки (4912 ч) в две смены  при прерывной рабочей неделе;

б) отделение  помола сырья – 307 дней по 24 ч в  сутки (7368 ч);

в) цех обжига – 365∙КИ – количество дней работы печей по 24 ч в сутки;

г) отделение  помола цемента – 307 дней по 24 ч в  сутки (7368 ч);

д) силосно-упаковочное  отделение – 365 дней по 24 ч в сутки

(8760 ч), непрерывный  в три смены.

Выбор типа печей зависит от:

1) способа  производства сухой;

2) вида и  качества топлива; 

3) вида, качества, свойств сырья и т. д. (см. табл. 3.1, 3.2).

При мокром способе производства применяют  только вращающиеся печи. Строящиеся заводы оснащают мощными высокопроизводительными  вращающимися печами.

Определение количества печей зависит от производительности печного агрегата. В рассматриваемом  примере годовая производительность завода по цементу составит 1500000 т. Она рассчитана исходя из годовой производительности клинкера и одной линией производства. По заданию производительность линии – 1970 т/сут клинкера при влажности 10 %.

Принимаем 4 печи с G=985 т/сут клинкера с КИ=0,9.

365×0,89=329 дней по 24 часа в сутки печи непрерывно работают в течение года.

329×4×985= 1296260 т/год клинкера производит завод.

Составляем  пропорцию:

1296260 –87 %;

      х  – 100 %.

= 1489954 т/год цемента производит завод.

 

Округляем до 1500000 т цемента в год. Далее проводим расчет материального баланса цехов завода и подбираем оборудование.

Материальный  баланс цеха обжига

Производительность четырех вращающихся печей: т/ч; т/сутки; т/год.

Расчет расхода сырьевых материалов

Учитывая 4% присадки золы в процессе обжига клинкера, расход сырьевых материалов следует считать для т/ч.

Теоретический удельный расход сухого сырья для производства клинкера определяют с учетом потерь при прокаливании: = 1,53 т/т клинкера,  где 34,56 – потери при прокаливании сырьевой смеси.

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

 1,545 т/т клинкера;

 т/ч;

 т/сут;

 т/год.

Определяем расход отдельных  компонентов сухой сырьевой смеси:

а) известняка

 т/т клинкера;

т/ч;

т/сут;

т/год.

б) глина

  т/т клинкера;

т/ч;

т/сут;

т/год.

в) огарки

  т/т клинкера;

т/ч;

т/сут;

т/год.

С учетом естественной влажности расход сырьевых материалов соответственно составит:

а) известняка

  т/т клинкера;

т/ч;

т/сут;

т/год.

б) глины

  т/т клинкера;

т/ч;

т/сут;

т/год.

в) огарков

  т/т клинкера;

т/ч;

т/сут;

т/год.

Расчет расхода  шлама

Часовой расход шлама рассчитывают по формуле

,

где А_ш – расход шлама, м³/ч;  А_с – расход сухого сырья в час, т/ч;     W_ш – влажность смеси  %;

Тогда на обе печи необходимо подать сырьевой смеси:

 м³/ч;

  м³/ч;

  м³/ч.

Материальный  баланс отделения помола сырья

Из предыдущих расчетов следует, что  отделение помола сырья, работающее с выходными днями (307 суток в  году по 3 смены в сутки), должно обеспечить помол 1921097 т/год сухих сырьевых материалов.

Следовательно, должно быть измолото сухого сырья:

 в сутки: = 6257,65 т;

 в час: = 260,74 т.

В том числе расход отдельных  компонентов составит:

а) известняка

  в час:  т;

  в сутки:  т;

  в год:  т;

б) глины

  в час:  т;

  в сутки:  т;

  в год:  т;

в) огарков

  в час:  т;

  в сутки:  т;

  в год:  т;

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

,

где W_в – количество воды, необходимое для приготовления шлама, м³/ч; V_ш – плотность шлама, т/м³;  А_ш – потребность в готовом шламе, м³/ч;    А_с – потребность в сухом сырье, т/ч;  W_н, W_г, W_т – количество воды, потребляемое соответственно с натуральным известняком, глиной и огарками, т/ч.

Плотность шлама определяют интерполяцией  влажности и плотности шлама:

Влажность шлама, %                 Плотность шлама, т/м³

45                                                  1,550

40                                                  1,600

35                                                  1,650

Для рассматриваемого случая V= 1,900 т/м³.

На основании приведенных ранее  расчетов = 267,63 м³/ч; т/м³;  = 243,3 т/ч; т/ч; т/ч; 0 т/ч.

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

0 т/ч;

 т/сутки;  т/год.

 

Материальный  баланс карьера и дробильного  отделения

Общие потери сырья составляют 2,5%, из них 1,5% – это потери на карьере, при транспортировке и дроблении  в дробильном отделении и 1% –  потери сырья с отходящими газами вращающихся печей. Карьер, как и дробильное отделение, работает с выходными днями – 307 суток в году по 2 смены в сутки: ч.

Для производства т/год клинкера необходимое количество сырьевых материалов, как было подсчитано выше, составляет: известняка – 1671583 т/год; глины – 277150 т/год; огарков – 50929 т/год.

С учётом 1,5% потерь требуется:

а) известняка

  =1696657 т/год;

= 5526,57 т/ сут;

= 230,27 т/ч.

б) глины

=281307,25 т/год;

= 916,31 т/ сут;

= 38,18 т/ч.

в) огарков

= 51692,94 т/год;

= 168,38 т/ сут;

= 7,02 т/ч.

Таким образом, производительность карьера  должна обеспечить добычу, а дробильное отделение – дробление необходимых материалов (табл. 1).

Таблица 1

Расход материалов дробильного  отделения (т)

Материал	Периоды
	год	сутки	час
Известняк	1696657	5526,57	230,27
Глина	281307,25	916,31	38,18
Огарки	51692,94	168,38	7,02

 

Материальный баланс клинкерного  склада и отделения помола цемента

На клинкерный склад отправляют клинкер, гидравлические добавки и  гипс. Из данных материалов баланса  цеха обжига следует, что в склад  поступает клинкера, т:

в час …………............164;

в сутки…………….......3940;

в  год………….……1296260.

При хранении сыпучих материалов в  складских помещениях неизбежны  потери, %:

клинкера………..........1,0;

песка………….........1,5;

гипса……………….....1,5.

Таким образом, в отделении помола цемента за год поступает 

а) клинкера

=1283297 т.

При работе отделения помола цемента 307 суток в году по 3 смены  в  сутки (7368 часов в год) необходимо клинкера:

  в сутки:  = 4180,12т;

  в час:  = 174,17 т .

Введение при помоле цемента, активных минеральных добавок (10%) и гипса (3%) определяет потребность отделения помола клинкера в этих материалах:

б) опоки

= 147505 /год;

= 481 т/сут;

= 20,02 т/ч;

в) гипса

= 44252 т/год;

= 144 т/сут;

= 6,01 т/ч;

Из приведённых выше расчётов следует, что производительность отделения  помола цемента составляет: