Линия сухого способа производства портландцементного клинкера производительностью 145 т/ч

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСОЙ ФЕДЕРАЦИИ БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА Кафедра Механического оборудования

Пояснительная записка

к курсовому проекту

По дисциплине: «Механическое оборудование»

На тему: «Линия сухого способа производства портландцементного клинкера производительностью 145 т/ч»

Выполнил:

студент группы ХТ-32

Султонов Б.А.

Принял:

Бражник Ю.В.

Содержание цемент оборудование дробилка молотковый Введение

1. Выбор и описание технологической схемы производства цемента

1.1 Материальный баланс производства

1.2 Выбор основного и специального оборудование

1.3 Описание технологической схемы

2. Конструкция и принцип действия однороторной молотковой дробилки

3. Расчёт основных технологических параметров

4. Особенности эксплуатации и техника безопасности Список литературы Введение Основная тенденция технического развития цементной промышленности России — модернизация производства за счет внедрения сухого способа и уменьшения доли мокрого. Эту тенденцию подтверждает также опыт мировой цементной промышленности по внедрению печных систем с реакторами-декарбонизаторами различных типов, которыми оснащаются новые расширяемые и реконструируемые цементные заводы.

Цементная промышленность потребляет большое количество топлива. При мокром способе производства сырьевая шихта поступает на обжиг с влажностью 35— 50% и на каждую тонну цементного клинкера расходуется около 300 кг угля или 200 м³ природного газа. Сухой способ производства позволяет резко сократить расход топлива на обжиг клинкера—170 кг угля или 110 м³ газа на 1 т клинкера. Кроме того, размеры основного технологического оборудования при сухом способе меньше, чем при мокром, что обусловливает снижение затрат на строительство заводов за счет уменьшения веса оборудования и габаритов зданий.

Широкому внедрению сухого способа до последнего времени препятствовали трудности подготовки однородной по химическому составу сырьевой шихты, а также затруднения при обеспыливании в процессе подготовки сырьевой смеси и обжига клинкера, связанные с выделением аспирационного воздуха и отходящих газов, содержащих трудноосаждаемые тонкодисперсные высокоомные частицы.

Отечественный опыт подтверждает следующие преимущества печей сухого способа с запечными шахтно-циклонными теплообменниками:

а) высокая производительность; удельный съем клинкера— около 60 кг/м²-ч, а в печах мокрого способа — около 30 кг/м²-ч;

б) активность клинкера, выпускаемого печами сухого способа, как показывает опыт, например Спасского завода, у которого печи сухого и мокрого способов производства работают на одинаковом сырье, находится на уровне активности клинкеров, получаемых мокрым способом;

в) простота конструкции, отсутствие движущихся частей в запечных теплообменниках, надежность и высокий коэффициент использования;

г) сырьевые материалы можно измельчать более грубо;

д) расход тепла на тонну цемента, полученного на Спасском цементном заводе сухим способом, на 45% меньше, чем при мокром способе производства; соответственно на 21% ниже себестоимость тонны цемента.

В связи с вышеизложенными конструктивными изменениями в оборудовании и в организации технологических процессов сухого способа производства цемента, повлекшими снижение затрат топлива и энергии, а также себестоимости цемента, в ряде стран (Германия, Чехия, Словакия, Польша и др.) больше не строят цементных заводов мокрого способа производства. Кроме того, некоторые цементные заводы мокрого способа модернизированы и полностью переведены на сухой способ производства цемента. [ 6 ]

1. Выбор и описание технологической схемы производства цемента

1.1 Материальный баланс производства Расчёт сырьевой смеси Таблица 1.1. Химический состав смеси

Таблица 1.2. Содержание компонентов

Таблица 1.3. Минералогический состав клинкера

Удельный расход сырьевых материалов

1. Теоретический расход сухого сырья

2. Действительный расход сухого сырья

%П_с — производственные потери сырья при обжиге с безвозвратным пылеуносом = 0,2%

3. Действительный расход отдельных сухих сырьевых компонентов

N_i — содержание отдельных компонентов в сырьевой смеси. (Таблица 1.2.)

4. Расход компонентов с естественной влажностью

W_i — влажность отдельных компонентов в %.

5. Расход сырьевой смеси с естественной влажностью

6. Естественная влажность сырьевой смеси

7. Количество воды в сырье при естественной влажности

8. Расход сырьевой муки

W_м — влажность сырьевой муки, поступающей на обжиг при сухом способе производства = 1%

9. Выход воды из сырьевой муки

Расчёт выпуска продукции по видам цемента

Ассортимент продукции и выпуск цемента по видам. Мощность проектируемого завода 438 000 тонн цемента в год.

Таблица 1.4. Ассортимент продукции

1. Выработка цемента цехом помола:

По видам:

Всего:

где: %П_ц — потери цемента, %,

2. Производственные потери цемента.

П_ц = Р_ц^п — Р_ц^з т/год П_ц = - = 6941 т/год

3. Потребность помольного оборудования:

По видам:

где: %Д — процент вводимой добавки, %,

Всего:

4. Потребность в добавках, вводимых в цемент при помоле:

5. Потребная выработка клинкера цехом обжига:

где: %П_кл — потери клинкера, %,

6. Потребное количество печей:

где: Ки — коэффициент использования печей, Ки=0,9

В_кл — производительность одной печи, В_кл=145 т/час, Принимаем n = 1 шт.

7. Выработка клинкера:

8. Производственные потери клинкера:

9. Клинкер в составе цемента, поступающий на помол:

10. Производительность завода по видам цемента:

Сумма должна сходиться с заданной производительностью .

11. Клинкер на каждый вид цемента, поступающий на помол:

12. Суммарное количество добавок, вводимых в отдельные виды цемента при помоле:

13. Раздельное количество добавок, вводимых в отдельные виды цемента при помоле:

ь гипс:

где: %Г — процент вводимого гипса, %,

Итого:

ь добав:

где: %дб — процент вводимого добавка, %,

Итого:

14. Производственные потери добавок до помольного цеха:

ь гипс:

где: %П_г — процент потерь гипса, %,

ь ДБ:

где: %П_дб — процент потерь добавки, %,

Всего:

П_д = П_г + П_дб = + = 1275 т/год

15. Количество сухих добавок, необходимое заводу:

ь гипс:

ь добавка:

Всего:

Р_д^з = Р_г^з + Р_дб^з = + = 127 501 т/год

16. Количество влажных добавок, поступающих на завод:

ь гипс:

где: W_г — влажность гипса, %,

ь добавка:

где: W_дб — влажность добавки, %,

Всего:

Р_д^w = Р_г^w + Р_дб^w = + = 139 046 т/год Таблица 1.5. Выработка цемента по видам Расчет производительности цехов Годовая потребность цеха обжига в сырье

1. Сухое сырьё:

2. Сухие сырьевые компоненты:

3. Сырьё с естественной влажностью:

4. Компоненты с естественной влажностью:

5. Вода:

6. Сырьевая мука:

Годовая потребность сырьевого цеха в сырье Коэффициент потерь: П_из — потери при измельчении сырья, %,

1. Сухое сырьё:

2. Сухие сырьевые компоненты:

3. Сырьё с естественной влажностью:

4. Компоненты с естественной влажностью:

5. Вода:

6. Сырьевая мука:

Потребная производительность транспортных средств для перевозки в год с учётом потерь при перевозке Коэффициент потерь: П_из — потери при измельчении сырья, %,

1. Сухое сырьё:

2. Сухие сырьевые компоненты:

3. Сырьё с естественной влажностью:

4. Компоненты с естественной влажностью:

5. Вода:

6. Сырьевая мука:

Таблица 1.6. Расход сырьевых материалов

1.2 Выбор основного и специального оборудования Расчет количества технологического оборудования производится исходя из необходимости переработки суточной потребности материалов по статьям материального баланса. Для выбранного типа технологического оборудования рассчитывается годовой коэффициент использования (Ки), который должен соответствовать средним значениям по промышленности для этого типа оборудования. Коэффициент использования оборудования рассчитывается по формуле:

где Ф — количество перерабатываемого материала по статье материального баланса, тонн в год;

Р — часовая производительность агрегата, т/ч.

При несоответствии Ки средним значениям необходимо выбрать другой тип оборудования с большей или меньшей производительностью.

Оборудование сырьевого цеха:

Для первичного дробления 1 668 613 тонн известняка, по соответствующим справочным данным устанавливаем однороторную молотковые дробилки с производительностью до 160 т/ч. 2 шт.

Коэффициент использования дробилки при годовой переработке мела составит:

Нормативный коэффициент: 0,47 — 0,6

Количество устанавливаемых дробилок:

Для помола сырья с одновременной сушкой предусматривается вертикальная валковая мельница с производительностью 350 т/ч.

Коэффициент использования мельницы при годовой переработке сырьевой смеси составит:

Количество устанавливаемых мельниц:

Оборудование цеха обжига:

Для обжига клинкера предусматривается вращающаяся печь ш 7,0 Ч6.4Ч 95 м на 4 опорах с производительностью 145 т/ч клинкера. Уклон печи — 3,5%, число оборотов 0,6 — 3,55 об/мин. Печь с четырьмя циклонными теплообменниками и декарбонизатором.

После вращающейся печи устанавливаем колосниковый холодильник клинкера «POLYTRACK», соответствующий ее производительности.

Оборудование помольного цеха:

КИ=0,8

Определяем производительность мельницы для помола цемента:

Для помола клинкера устанавливаем 4 цементные мельницы ш 3 Ч 15 с производительностью 50 т/ч.

Таблица 1.7. Техническая характеристика основного оборудования

1.3 Описание технологической схемы производства Цех «Карьер» занят добычей известняка и глины. Разработка карьера известняка ведется при помощи буровзрывных работ. Добыча известняка, и его погрузка осуществляется экскаваторами. Для доставки его на завод используется железнодорожный транспорт — думпкары .

Размер поступающих на завод кусков сырьевых материалов колеблется в пределах 100—900 мм.

Легко раскалывающиеся известняки, не требующие больших затрат электроэнергии на помол, следует измельчать в одну стадию, используя для этой цели ударно-отражательные дробилки с высокой степенью измельчения. В данном случае используется молотковая дробилка.

Известняк подается железнодорожными самоопрокидывающимися думпкарами в специальное приемное устройство, под которым расположен питатель дробилки. Дробление загружаемого материала происходит молотковой дробилкой. Дробилка характеризуется степенью измельчения 30 — 40, на выходе куски известняка имеют размер до 25 — 30 мм. После этого известняк ленточным транспортером подается на объединенный усреднительный склад.

Глина также добывается в карьере при помощи экскаватора и загружается в железнодорожные думпкары. После доставки на завод попадает в приемное устройство, из которого при помощи пластинчатого транспортера-питателя подается в валковую дробилку. Основными рабочими органами валковой дробилки являются валки, вращающиеся навстречу друг другу. Куски глины, втягиваясь в щель между вращающимися валками, сжимаются последними и раздавливаются. Каждый из дробящих валков представляет собой вал с насаженным на него пустотелым барабаном, состоящем из отдельных кольцеобразных дисков, рабочие поверхности которых имеют зубья. Дробилка характеризуется степенью измельчения 16 — 20, на выходе куски глины имеют размер до 30 — 40 мм. Пройдя вальцы, глина попадает на ленточный транспортер и подается на усреднительный склад Пиритные огарки, которые поступают на завод в железнодорожных вагонах, после разгрузки в приемное устройство, ленточным транспортером подается на объединенный склад. На объединенном усреднительном складе применена технологическая схема поточного приготовления сырьевой смеси заданного состава разработанная Гипроцементом.

Сырье ленточными транспортерами подается в бункера сырьевой мельницы. Так как при соприкосновении мелкого порошка, образующегося при помоле, с влагой материала образуется пластичная масса, которая налипает на внутреннюю поверхность агрегата и препятствует дальнейшему помолу, то дробленые сырьевые материалы с естественной влажностью размалывать нельзя. Помол и сушка сырьевой смеси ведется одновременно в одном аппарате — мельнице, в которую подаются отходящие из циклонных теплообменников вращающейся печи горячие газы. [ 3 ]

Сырьевая шихта поступает в мельницу с весовых дозаторов, которые установлены под бункерами и осуществляют окончательное более точное дозирование компонентов, поступающих на помол. Мельница работает в замкнутом цикле с центробежным сепаратором, в которых отделяется более крупная фракция и возвращается на домол в загрузочную часть мельницы. Готовый продукт выносится в систему осадительных циклонов, из которых поступает в пневмонасос. В мельнице происходит помол материала и превращение его в порошок, который в основном проходит через сито № 008 с размером отверстий 0,08 мм.

Полученная сырьевая мука транспортируется пневмокамерными насосами в смесительные силоса большой вместимости, которые оборудуются усиленными аэрирующими устройствами, где происходит пневмоперемешивание (гомогенизация) сырьевой муки. Через 1−1,5 часа пневмоперемешивание заканчивается. Каждый силос оснащается уровнемерами.

Из силосов сырьевая мука с помощью пневмоподъемника по трубопроводу поступает в, установленные один над другим циклоны. Сырьевая мука движется вниз, последовательно переходя из одного циклона в другой, и поступает в декарбонизатор и далее во вращающуюся печь.

Для охлаждения клинкера применяется колосниковый холодильник. Воздух, подаваемый вентилятором через колосниковую решетку, охлаждает слой клинкера. Нагретый воздух поступает во вращающуюся печь, избыток его используется на горение части топлива в декарбонизаторе.

Готовый клинкер из холодильника попадает на ковшовый транспортер, который доставляет его на силосный склад для хранения и вылеживания.

В другой силос, поступает гипс.

Доменный гранулированный шлак, используемый в качестве добавки, поступив на предприятие, подвергается сушке в сушильном барабане, а затем помещается в отдельный силос объединенного склада клинкера, гипса и добавок.

Помол цемента осуществляется в шаровой трубной мельнице, работающей по замкнутому циклу, для получения цемента с удельной поверхностью около 400−500 м²/кг.

Замкнутый цикл размола является более эффективным, чем размол по открытому циклу. При замкнутом цикле нет переизмельчения материала, кроме того, из сферы размола более быстро удаляются тонкие фракции, что поддерживает скорость измельчения на более высоком уровне. Отсутствие переизмельчения при замкнутом цикле помола материалов снижает удельный расход энергии и налипание особо тонких частиц на мелющие тела, что повышает эффективность измельчения.

Принцип работы агрегата состоит в следующем: отдозированную шихту (клинкер, гипс, шлак) подают питателем в мельницу, откуда измельченный материал выносится элеваторами и попадает в воздушно-проходной сепаратор. Выходящий из мельницы воздух, пройдя аспирационную установку, выбрасывается в атмосферу. Из камеры сепаратора крупка (не домолотый материал) вновь поступает в загрузочную горловину машины, а готовый продукт осаждается в циклоне и рукавном фильтре и пневмокамерными насосами направляется в цементные силоса.

Силос представляет собой выполненную из железобетона конструкцию с коническим днищем. Они устанавливаются на фундамент или колонны. Для предотвращения слеживаемости и улучшения текучести цемента во время разгрузки силосов устанавливают аэрирующие устройства, которые представляют собой трубки, установленные вертикально, обернутые бельтитом (пористый материал).

Воздух подается под давлением 0,3 МПа. Аспирация цементных силосов осуществляется с помощью рукавных фильтров, через которые просасывается воздух с помощью вентиляторов, отделенная крупка поступает обратно в силос.

Отгрузка цемента осуществляется в автои железнодорожный транспорт, проходя упаковку в упаковочной машине. Или при отгрузке в машины-цементовозы, количество подаваемого цемента из бункера регулируется по разности веса машины до загрузки и после. Взвешивание производится на специальных весах. Железнодорожные вагоны подаются в цех погрузки и с помощью специальных устройств осуществляется их загрузка. [ 1 ], [ 3 ]

2. Конструкция и принцип действия однороторную молотковую дробилку На рис. 1.5 представлена однороторная нереверсивная молотковая дробилка. Она состоит из следующих узлов: корпуса, ротора, отбойных молотков и колосниковой решётки. Верхняя 1 и нижняя 2 части корпуса делаются литыми или сварными из прокатной или листовой стали. У боковых стенок корпуса расположены подшипники 9, в которых вращается вал 6 ротора 3. Последний представляет собой сборную конструкцию: на валу 6 жестко закреплены (шпонками) диски 4. В каждом диске имеется шесть отверстий, через которые пропущены стержни, служащие осями для молотков 5, шарнирно-подвешенных на роторе рядами.

Рис. 1.5 Однороторная нереверсивная молотковая дробилка.

Верхняя часть 1 корпуса футеруется отбойными сменными плитами 7. В нижней части 2 корпуса укреплена колосниковая решётка 8, занимающая 135°-180° окружности, описываемой молотками. Для наблюдения за дробилкой имеются лазы с крышками 11. Исходный материал, попадая на вращающиеся молотки, подвергается ударному воздействию и отбрасывается на отбойные плиты 7. В результате многократных ударов происходит его дробление. Разгружается дробленый продукт через колосниковую решетку 8. Более крупные куски материала додрабливаются на колосниковой решётке. Шарнирное крепление молотков даёт возможность избегать поломок при попадании не дробимых предметов, так как в этих случаях молотки отклоняются на некоторый угол. Однороторная реверсивная дробилка (рис. 1.3). Состоит из сварного кожуха 1, ротора 2, колосниковой решётки 3 и механизмов регулирования положения колосниковой решетки. Вал ротора 5 опирается на два самоустанавливающихся подшипниках качения, которые помещены в корпусах 6 и укреплены на тумбах станины болтами. Вал электродвигателя соединен с валом ротора муфтой 7. На валу 5 неподвижно укреплены диски 8, через отверстия которых пропущены стержни 9 со свободно надетыми молотками 10.

Рис. 1.6 Однороторная реверсивная молотковая дробилка.

Исходный материал, загружаемый через люк 11 и попадающий на вращающиеся молотки 10, подвергается ударному воздействию и отбрасывается на отбойные футеровочные плиты 13. В результате многократных ударов молотков и ударов о плиты 13 происходит дробление материала. Окончательно додрабливание осуществляется в кольцевом зазоре между концами молотков и колосниковой решёткой, где на ряду с ударным дроблением наблюдается частичное истирание.

3. Расчёт основных технологических параметров Производительность молотковой дробилки зависит от физических свойств материала, степени измельчения, величины зазоров между колосниками, количества, формы и размеров молотков, формы броневых плит, скорости вращения ротора, неравномерности питания, влажности материала и т. д. перечисленные факторы еще не удалось определить вполне обоснованной формулой, поэтому для определения ориентировочной производительности пользуются практической формулой:

Где Qпроизводительность дробилки, т/ч; L-длина ротора, м; Dдиаметр ротора, м.

Мощность двигателя молотковой дробилки приближенно можно определить на основании опытных данных по удельным расходам. Так, мощность двигателя молотковой дробилки с одним ротором при дроблении материалов средней твердости и степени измельчения 8−12 составляет 1кВт на 1 т/ч, Где Pмощность двигателя, кВт; Dдиаметр ротора, м; L-длина ротора, м; nскорость вращения ротора, c^-1.

3.1 Расчет клиноременной передачи Исходные данные: N=200 кВт, n₂=490 мин^-1, u=1.

Крутящий момент на быстроходном валу

[9]

При данном моменте принимаем сечение ремня «Г» с размерами b_p=27,0 мм, h=19,0 мм, b₀=32 мм, y₀=6,9 мм, F1= 4,76 см², d_{p min}= 315 мм, q= 0,62 кг/н. d_p для повышения долговечности ремня принимаем следующий за минимальным d_p2=355 мм. Диаметр меньшего шкива рассчитываем по формуле

[9]

Стандартный диаметр по ГОСТ 17 383–73 d_p1=315 мм.

Фактическое передаточное число по формуле

[9]

Скорость ремня по формуле Частота вращения ведущего вала

[9]

Межосевое расстояние согласно рекомендациям

[9]

Расчетная длина ремня по формуле Стандартная длина ремня L=2240 мм.

По стандартной длине L уточняем действительное межосевое расстояние по формуле Минимальное межосевое расстояние для удобства монтажа и снятия ремней Максимальное межосевое расстояние для создания натяжения и подтягивания ремня при вытяжке Угол обхвата на меньшем шкиве по формуле Коэффициент длины C_L=0,977. Исходная мощность при d_p1 =315 и =18,2 м/с N₀=16,8 кВт. Коэффициент угла обхвата C_a=0,98. Поправка к крутящему моменту на передаточное число =21,0 Н*м. поправка к мощности Коэффициент режима работы при указанной нагрузке C_р=0,53. Допускаемая мощность на один ремень по формуле:

Расчетное число ремней по формуле Коэффициент учитывающий неравномерность нагрузки С_z=0,85.

Действительное число ремней в передаче по формуле:

[9]

Принимаем число ремней z'=15

Сила начального натяжения одного клинового ремня

[9]

Усиление, действующее на валы передачи по формуле

[9]

Размеры обода шкивов l_p=27 мм, h=20,0 мм, b=8,1 мм, e= 37,00,6 мм, f= мм, r=2 мм, h_1min=12 мм, ,.Наружные диаметры шкивов по формуле:

[9]

[9]

Ширина обода шкивов по формуле

[9]

4. Особенности эксплуатации и техника безопасности

Молотковые дробилки устанавливают на высоких и пустотелых фундаментах, размеры которых выбирают с учётом размещения под дробилкой транспортных средств. Масса фундамента должна быть достаточной для компенсации вибраций, возникающих при работе дробилки.

Большие скорости вращения ротора и значительные центробежные силы, возникающие при этом требуют тщательной балансировки всех вращающихся деталей.

Балансировку обязательно производят при изготовлении дробилки и периодически проверяют её во время работы. Балансировка нарушается в следствии изнашивания молотков. При ремонтах молотки, на которых обнаружены трещены, заменяются. Заварка трещин не обеспечивает надлежащей прочности и в какой-то степени нарушает балансировку. При эксплуатации дробилок балансировку можно проверить с помощью виброизмерительного прибора.

Загрузку материала в дробилку нужно производить равномерно по ширине приёмного отверстия и по времени, что обеспечивает максимальную производительность дробилки и более равномерный по крупности продукт. Поэтому перед молотковыми дробилками часто стоят питатели.

Для предотвращения вылета кусков из приёмного отверстия предусмотрены закрытые сверху коробки, вход материала в которые имеет штору из цепей или конвеерных лент. Эти же коробки используют и икак укрытие для отсоса пыли, выбрасываемой через приёмное отверстие.

Пыльный поток не выходит из дробилки, и запылённость помещения не превышает санитарной нормы. Уровень шума в непосредственной близости от работающей молотковой дробилки вышесанитарных норм (превышает 102−104 дБ). Поэтому устанавливать дробилку нужно так, чтобы рядом не было постоянных рабочих мест.

Зозуля П.В. — «Проектирование цементных заводов»

Классен В.К. — Методическое указание к дипломному проектированию. Материальный баланс завода. — 2008 г.

Севостьянов В.С., Богданов В. С., и др. — Механическое оборудование производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий. ИНФРА — М, Москва 2005 г.

Бауман В.А., Клушанцев Б. В., Мартынов В. Д. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов изделий и конструкций»

Боганов А.И. «Механическое оборудование цементных заводов» — Москва 1961 г.

Ж. «Цемент» 2007 — 2008 г

Сапожников М.Я., Дроздов Н. Е. «Справочник по оборудованию»

Сидоренко П.М. «Измельчение в химической промышленности» 1977 г.

9. Киркач Н. Ф., Баласанян Р. А. Расчет и проектирование деталей машин.- Х.: Основа, 1991