Курсовая работа: Цех помола цемента на цементном заводе производительностью 1,2 млн. тонн в год с выпуском портландцемента и сульфатостойкого шлакопортландцемента

Геометрический объём Vc м. куб силосного склада для каждого компонента

ПЦ 500 Vпц =( АСн ) / ( 365 × Ρн ×Кз ) = ( 240000 × 10 ) / ( 365 ×1,45 × 0,9 ) = 5039 м³.

где ρн - средняя насыпная масса материала, т/м³

А – производительность завода по данному цементу, либо расход клинкера, гипса, добавки, т/год

Кз – коэффициент заполнения силоса, обычно принимается 0,9.

СПЦ 500 Vспц =(АСн)/(365 × ρн × Кз) = (960000×10) / (365×1,45×0,9) = 20154 = м³

Клинкера Vкл = ( 962400×4 ) / ( 365×1,5×0,9 ) = 7812 м³

Шлака Vш = ( 40656×15 ) / ( 365×0,5×0,9) = 3713 м³

Диатомита Vд = ( 169920×15 ) / ( 365×0,9×0,9 ) = 8621 м³

Гипса Vг = ( 60000×15 ) / ( 365×1,35×0,9 ) = 2029 м³

Из утверждённых ГОСТом РФ размеров силосов, выбираем для хранения цемента силосы:

Для ПЦ 500 12×19,8 м V = 1700 м³

4 шт. VΣ = 5100 м³

Для СПЦ 500 12×19,8 V = 1700 м³

12 шт. VΣ = 22100 м³

Общее количество 16 силосов.

Такое количество выбрано из соображения более быстрой погрузки железнодорожных составов.

Силосы для клинкера:

Vк = ( 962400×4 ) / ( 365×1,6×0,9 ) = 7324 м³

Выберем размер силоса 12×19,8 V = 1700 м³

Количество силосов для клинкера n = ( 7324 ) / ( 1700 ) = 4,3

Примем количество силосов для клинкера 5шт.

Силосы для гипса:

Vг = ( 60000×15 ) / ( 365×1,35×0,9 ) = 2029 м³

n = ( 2029 ) / ( 1700 ) = 1,19

примем количество силосов для гипса 2 шт.

Силосы для диатомита:

Vд сух = ( 144000×15 ) / ( 365×1,1×0,9 ) = 7300 м³

n = ( 7300 ) / ( 1700 ) = 5 шт.

Силосы для шлака:

Vш сух = (33600×15 ) / ( 365×0,5×0,9 ) = 3068 м³

n = ( 3068 ) / ( 1700 ) = 1,8. примем количество силосов 2 шт.

Итого количество силосов:

Для цемента N6 4 шт.

N 15 12 шт.

Размером 12×19,8 м общим количеством 16 штук.

Для клинкера 12×19,8 м 5 штук

Для гипса 12×19,8 м 2 штуки

Для диатомита 12×19,8 м 5 штук

Для шлака 12×19,8 м 2 штуки

Общее количество силосов 30 штук.

Расчёт сушильного отделения

Необходимость сушки активных минеральных добавок, измельчаемых совместно с клинкером, определяется высокой влажностью добавок. Доменные гранулированные шлаки также имеют высокую влажность, так как их получают грануляцией огнненожидкого шлама в специальных водных бассейнах. Содержащаяся в добавках влага начнёт реагировать с клинкерной частью цемента и качество его в результате преждевременной гидратации резко ухудшится. Кроме того тонко измельчённый материал налипает на мелющие тела, броневые плиты, замазывает междукамерные и разгрузочные перегородки мельницы, затрудняя или полностью прекращая в ней измельчение.

Так как в цементах 6 и 15 разные добавки, то расчёт сушильного отделения будем производить отдельно для доменного шлака, имеющего влажность 21 %, и отдельно для диатомита влажностью 18 %.

Производительность сушильного барабана для шлака

Выход высушенного шлака

Qбш = (1000×Q)/3600 = (1000×3,835)/3600 = 1,065 кг/сек.

где Q – количество материала, нуждающегося в сушке ( по высушенной массе ), т/час;

Выход влаги Qwш

Qwш = Qобщ (Wн/(100 – Wн)-Wk/(100 – Wk)) = 1,065×

×(21/(100 – 21) – 1/(100 – 1)) = 0,272 кг/сек.

где Wн – начальная влажность материала,%

Wк – конечная влажность материала, % (0,5 – 1,0 %).

Производительность сушильного барабана для диатомита.

Выход высушенного диатомита:

Qбд = 1000×Q / 3600 = 1000×16,438 / 3600 = 4,566 кг / сек.

Выход влаги Qwд = Qбд×(Wн/(100 – Wн) – Wk/(100 – Wk)) = 4,566×(18/(100–18) – 1/(100 – 1)) = 0,956 кг/сек.

Определение рабочего объёма сушильного барабана для шлака и выбор его по таблицам.

V = 3600×Qwш/А = 3600×0,272/55 = 17, 8 м³

Где А – удельный паросъём, кг/(м³ч), для шлака 55 – 60 кг/(м³ч), для остальных материалов А = 45 – 55 кг/(м³ч).

Время прохождения материала через сушильный барабан:

τ = (120×β×ρ×( Wн – Wk))/(А(200×(Wн – Wk))) =

= (120×500×0,2×( 21 – 1)/( 55×(200×( 21 -1))) =

= 24,2 минуты.

где ρ – средняя насыпная плотность материала, кг/м³,

β – коэффициент заполнения барабана в долях единицы, β = 0,2.

Необходимая мощность привода для вращения барабана N (кВт):

N = 0,0013×Dб³×Lб×n×ρ×δ = 0,0013×2,2³×14×3,6×500×0,02 =

= 7 кВт

где – D, L диаметр и длина барабана, м

n частота вращения выбранного барабана

ρ средняя насыпная плотность 500 кг/м³

δ коэффициент учитывающий вид теплообменных устройств в барабане, δ = 0,04 – 0,07 для лопастного теплообменника или при навеске цепей, и δ = 0,01 – 0,02 для ячейково – сепараторного теплообменника.

Из выпускаемых сушильных барабанов наиболее оптимальным является СМЦ – 440.

Размеры барабана:

D = 2,2 м, L = 14 м, V = 53 м³

Наклон барабана 1-4%

Производительность по сухому материалу 14 т/ч

Влажность материала:

На входе 22 %

На выходе 3 %

Частота вращения барабана 3,6 об/мин

Мощность привода двигателя 36 кВт

Масса 35 тонн.

Определение рабочего объёма сушильного барабана для сушки диатомита и выбор его по таблицам.

Рабочий объём сушильного барабана для диатомита

Vд = 3600 Qwд / А = 3600×0,95 / 45 = 76,48 м³

где А – удельный паросъём кг/(м³×ч) = 45 – 55 кг/(м³×ч)

Время прохождения через сушильный барабан τ

τ = 120×β×ρ×(Wн – Wк ) / (А×(200 – (Wн – Wк))) =

= 120×0,2×1100×(18 – 1)/ (45×(200 – (18 – 1))) = 54,50 мин.

где – β коэффициент заполнения барабана = 0,1 – 0,25;

ρ средняя насыпная плотность материала = 900 – 1100 кг / м³

Мощность привода для вращения барабана N (кВт)

N = 0,0013×Dб³×Lб×n×ρ×δ = 0,0013×2,8³×14×4,68×1100×0,02 = 41,13 кВт

где Dб, Lб диаметр и длина барабана,

n число оборотов выбранного барабана об/мин,

δ коэффициент, учитывающий вид теплообменных устройств = 0,01 – 0,02 Из выпускаемых сушильных барабанов подходит СМЦ – 429, имеющий характеристики:

Диаметр барабана 2,8 м

Длина барабана 14 м

Наклон барабана 5 %

Производительность по 20 – 25 т/ч сухому материалу

Влажность материала

на входе 20 – 22 %

на выходе 1 – 8 %

Частота вращения барабана 4,68 об \мин

Мощность привода двигателя 55 кВт

Масса 62,4 т

Расчёт производительности и количества мельниц

Расчётная производительность мельницы.

Q = 6,45×Vпײ√Dc²(m/Vп)ⁿ×К×b×q

где n показатель степени = 0,8

Vп - полезный объём мельницы, м³

Dс - диаметр мельницы в свету, м

Lп - полезная длина мельницы, м

m - масса мелющих тел, м

К- коэффициент равный 1,1 – 1,2 при замкнутом цикле

b – удельная производительность мельницы в т/(кВт *ч) потребляемой мощности = 0,036 – 0,038

q – поправочный коэффициент на тонкость помола:

для портландцемента № 6 = 0,818

для портландцемента №15 = 0,655

Диаметр мельницы в свету Dc

Dc = (0,94…..0,95)×D = 0,94×5,2 = 4,89 ≈4,9 м

Полезная длина мельницы.

Lп = L – 0,2 = 16,5 – 0,2 = 16,3 м

Масса мелющих тел.

m = 3,77× φ×Dc² ×Lп = 3,77× 0,26 × 4,9² × 16,3 = 383,6 т

Полезный объём мельницы

Vп =(π × Dп²×Lп)/ 4 = (3,14×4,9²×16,3)/4 = 307,2 м³

Производительность мельниц рассчитывается отдельно для каждого вида цемента, так как тонкость помола q разная.

Производительность мельниц для портландцемента № 6

Q№6 = 6,45×Vп × ²√Dc × (m/Vп)ⁿ×K×b×q№6 =

=6,45×307,2ײ√4,9×(383,6/307,2)ⁿ×1,15×0,037×0,818 =

182,3 т/ч

n = 0,8

Производительность мельниц для сульфатостойкого портландцемента №15

Q№15 = 6,45×Vпײ√Dc×(m/Vп)ⁿ×К×b×q№15 =

= 6,45×307,2ײ√4,9×(383,6/307,2)ⁿ×1,15×0,037×0,655 =

= 146,0 т/ч

Расчёт количества мельниц для помола каждого вида цемента

Количество мельниц для помола цемента №6

n№6 = Аг№6/(8760×Кu×Q№6)

где Аг – годовая производительность завода по данному виду цемента т/год = 240000 т/год

8760 – количество рабочих часов в году

Кu – коэффициент использования рабочего времени мельницы для замкнутого цикла = 0,82

Q№6 – часовая производительность мельницы по данному виду цемента = 182,3 т/ч

n№6 = 240000/(8760×0,82×182,3) = 0,18

для помола цемента №6 понадобится одна мельница

Количество мельниц для помола цемента №15

n№15 = 960000/(8760×0,82×146,0) = 0,91

для помола цемента №15 понадобится также одна мельница

Общий парк цементных мельниц

nобщ = n№6 + n№15 = 1+1=2

Определение критической и рабочей частоты вращения мельниц

Критическая частота вращения мельниц

nкр = 4,05/²√Dc = 4,05/²√4,9 = 1,83 рад/сек

nкр' = 42,3/²√Dc = 42,3/²√4,9 = 19,1 об/мин

Оптимальная рабочая частота вращения мельниц.

nопт = 3,07/²√Dc = 3,07/²√4,9 = 1,39 рад/сек

nопт' = 32/²√Dc = 32/²√4,9 = 14,1 об/мин

Определение мощности электродвигателя для привода мельницы N кВт

N = (0,2×m×Dc×nопт')/η

где m – масса мелющих тел, т.

Dc – диаметр барабана в свету, м.

η – КПД

η = 0,90 – 0,94 для мельниц с центральным приводом

η = 0,83 – 0,85 для мельниц с периферийным приводом

Nц = (0,2×383,6×4,9×14,4)/0,94 = 5759 кВт

С учётом пускового момента 10 – 15 %

Nц' = Nц×1,15 = 5759×1,15 = 6920 кВт

Nпер = (0,2×383,6×4,9×14,4)/0,83 = 6522 кВт

С учётом пускового момента 10 – 15%

Nпер' = Nпер×1,15 = 6522×1,15 = 7500 кВт

Техническая характеристика мельницы:

Цементная мельница, работающая в замкнутом цикле, 5,2×16,5 м (поставочная ведомость фирмы «Полизиус» на 1972 – 1974 года )

Тип мельницы Замкнутый цикл

Размеры d×l,м 5,2×16,5

Частота вращения об/мин 14,0

Шаровая загрузка, т 390

Мощность двигателя, кВт 6325

Тип привода Кольцевой двигатель

Расход аспирационного 90000 воздуха, м³/ч

Тип фильтра Электрофильтр

Удельная поверхность цемента, см³/г 3000

Производительность, т/ч 300

производство портландцемент шлакопортландцемент сульфатостойкий

Подбор сепараторов

Воздушные сепараторы являются принадлежностью размольных установок, работающих по замкнутому циклу, и служат для разделения предварительно размолотого материала на отдельные фракции по крупности зёрен.

Воздушная сепарация осуществляется двумя способами: при первом способе, через сепаратор проходит пылевоздушный поток, из которого осаждаются лишь крупные частицы материала (крупка), а мелкие выносятся из него воздушным потоком и улавливаются дополнительными устройствами. При втором способе в сепаратор подаётся только материал, который подхватывается потоком воздуха, циркулирующим внутри сепаратора. Из сепаратора выходит крупная и мелкая фракция по различным патрубкам.

Для сепарации по первому способу применяются простые по конструкции проходные сепараторы, а для работы по второму способу используют более сложные по устройству центробежные сепараторы с замкнутым потоком воздуха.

Сепаратор для мельницы портландцемента №6.

Q = Qм×( 1,20….1,40 ) = 182,3×(1,20…1,40 ) = 218,6….255,2 т/ч

где Qм – производительность мельницы по данному виду цемента.

Фирма «Полизиус» вместе с мельницей поставляет сепараторы Ø 7,3 м, производительностью 210 т/ч, частота вращения ротора 140 об/мин, максимально допустимое количество воздуха 2830 м³/мин.

Сепаратор для мельницы сульфатостойкого портландцемента №15.

Q = Qм×(1,20….1,40 ) = 146,0×(1,20….1,40) = 175,2….204,0 т/ч

Также применим сепаратор фирмы «Полизиус»

Общее количество сепараторов.

Сепараторы Ø7,3 м, Q воздуха = 2830 м³/мин, Q = 210 т/ч, 2 штуки.

Транспортное и вспомогательное оборудование.

Пневматические насосы

Производство цемента связано с перемещением внутри цехов и между цехами больших масс кусковых и порошкообразных материалов, а так же шлама. В процессе приготовления цемента роль транспортирующих устройств в такой же степени значительна, как и роль основных машин. Непрерывность производственных процессов и равномерность питания технологических установок сырьём, топливом и полупродуктом невозможно осуществлять при плохой работе транспортёров.

Узлы и детали транспортёров подвергаются чрезвычайно быстрому износу, поскольку все перемещаемые ими материалы обладают сильным абразивным действием, а часть из них, например, клинкер, выпадающий из холодильников печей, и цемент из трубных мельниц, имеют иногда высокую температуру. Всё это неблагоприятно отражается на работе транспортёров и требует большого внимания к выбору их конструкций, режимов работы и разработке методов ремонта.

Выбор пневмокамерных или пневмовинтовых насосов производят в зависимости от наибольшей производительности мельниц и расположения цементных силосов.

Qmax = 182,3 т/ч

Предлагаю установить на каждую мельницу 3 пневмокамерных насоса ТА – 28 , соединённых параллельно. Третий насос является запасным, он будет использоваться при неисправности, техническом обслуживании или ремонте одного из двух других насосов.

Итого количество пневмокамерных насосов 6 штук.

Техническая характеристика насосов ТА – 28

Производительность, т/ч 100 – 125

Приведённая дальность подачи, м 1000

Внутренний диаметр трубопровода, мм 250

Рабочее давление сжатого воздуха, МПа 0,6

Расход сжатого воздуха, м³/мин 90,4

Масса, кг 14795

Расчёт ёмкости ковша элеватора

Ковшовые элеваторы применяют для транспортирования различных насыпных грузов: пылевидных, зернистых и кусковых (цемента, угля, пемзы и т.д.). Ковшовые элеваторы применяются в качестве основного технологического транспорта цементного производства для подъема материала под углом до 60—85 ° от начального до конечного пункта без промежуточной загрузки и разгрузки. Материал перемещается с помощью ковшей, укрепленных через равные промежутки (или сомкнутых между собой) на бесконечном тяговом гибком органе — цепи или ленте.

Для подачи цемента на разделение в центробежные сепараторы применяют ковшовые элеваторы. Производительность элеватора на 20 – 50% выше большей производительности мельницы.

Ёмкость ковша элеватора:

q = (Qэ×t)/(3,6×V×Kн×ρн)

где Qэ – требуемая производительность элеватора т/час

Qэ = Qм×(1,2….1,5) = 182,3×(1,2…..1,5) = 218,7….273,4 т/час

Примем Qм = 250 т/час

t – шаг ковшей элеватора

t = 650 мм = 0,65м

V – скорость движения ковшей 0,6 – 1,0 м/с

Kн – коэффициент заполнения ковшей элеватора = 0,7

ρн - насыпная масса материала ≈ 1,1 т/м³

q = (250×0,65)/(3,6×0,8×0,7×1,1) = 73 л

по рассчитанной ёмкости ковша выбираем элеватор:

тип элеватора Э2ЦО – 900

ширина ковша, мм 900

ёмкость ковша, л 118

шаг ковшей, мм 650

мощность электродвигателя, кВт 40.

Расчёт ширины ленты сборочного конвейера.

Для транспортирования сыпучих и кусковых материалов в s горизонтальной и наклонной плоскостях в цементной промышленности широко используют ленточные конвейеры с плоской и желобчатой лентой. Ширина ленточных конвейеров, выпускаемых промышленностью нормализована: 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2500 и 3000 мм (ГОСТ 22644—77). Ленточные конвейеры позволяют обеспечить высокую производительность (до 30000 т/час) и транспортировать материалы на расстояние нескольких десятков километров.

Ширина ленты:

B = ²√(Qk/(155×V×ρн)

где – Qk – производительность конвейера, равная большей производительности мельницы с запасом 20 – 50%

Qk = 250 т/ч

V – скорость ленты = 2,0 м/с

ρн – насыпная плотность материала = 1,4…1,5 т/м³

ρн= 1,4 т/м³

B = ²√(250/155×2,0×1,4) = 0,76 м

По ГОСТ 22644 – 77 ширина ленты должна составлять 800 мм.

Расчёт питателей и дозаторов для подачи клинкера, добавок и гипса в мельницу.

Питатели применяют для равномерной непрерывной подачи материалов из бункеров на транспортирующие машины, в дозирующие аппараты, и другое технологическое оборудование. Питатели стабилизируют технологический процесс и работу машин и позволяют механизировать и автоматизировать производство.

По характеру движения рабочих органов, различают питатели с непрерывным движением по замкнутому контуру (ленточные, пластинчатые, цепные); с колебательным движением (вибрационные, лотковые, секторные); с вращательным движением (винтовые, тарельчатые, барабанные). Конструктивные решения питателей весьма разнообразны.

Дозирование материала можно производить по массе и по объёму. Оборудование для объёмного дозирования проще по устройству, но точность его работы ниже, чем у весовых дозаторов, так как в этом случае сказывается влияние изменения плотности материала. Объёмные дозаторы могут в некоторых случаях применяться при дозировании жидкостей. По режиму работы различают дозаторы циклического и непрерывного действия.

Управление дозаторами осуществляет оператор дистанционно или автоматически. При дистанционном управлении загрузку, дозирование и выгрузку производит оператор с пульта управления по показаниям соответствующих приборов. Наиболее совершенным устройством является весовой автоматический дозатор.

Максимальная производительность мельниц:

Цемент № 6 250 т/ч

Цемент № 15 200 т/ч

Производительность дозаторов для каждого вида цемента

Для цемента № 6

Дозатор для клинкера

Пдк = Qм№6×81/100 = 250 × 81 / 100 = 202,5 т/ч

где – 81 процентное содержание клинкера

Дозатор для шлака

Пдш = Qм№6 × 14 / 100 = 250 × 14 / 100 = 35 т/ч

- 14 процентное содержание шлака

Дозатор для гипса

Пдг = Qм№6 × 5 / 100 = 250 × 5 / 100 = 12,5 т/ч

- 5 процентное содержание гипса

Для цемента №15.

Дозатор клинкера

Пдк = Qм№15 × 80 / 100 = 200 × 80 / 100 = 160 т/ч

Дозатор для диатомита

Пдд = Qм№15 × 15 / 100 = 200 ×15 / 100 = 30 т/ч

Дозатор для гипса

Пдг= Qм№15 × 5 / 100 = 200 × 5 / 100 = 10 т/ч

Производительность питателей

Производительность питателей для цемента № 6.

Пп = Пд / ρн (ρн насыпная плотность материала в м³/т)

Питатель для клинкера

Ппк = 202,5 / 0,625 = 324 м³/ч

Питатель для шлака

Ппш = 35 / 1,43 = 24,5 м³/ч

Питатель для гипса

Ппг = 12,5 / 0,74 = 16,9 м³/ч

Производительность питателей для цемента № 15

клинкер Ппк = 160/0,625 = 256 м³/ч

диатомит Ппд = 30/1 = 30 м³/ч

гипс Ппг = 10/0,74 = 13,5 м³/ч

Выбор питателей и дозаторов.

Для клинкера дозатор ВЛ – 1058 производительностью 200 тонн

питатель ДТ – 20

Для добавки дозатор ВЛ – 1058 производительностью 75 тонн

питатель ДЛ – 12 А

для гипса дозатор ВЛ – 1058 производительностью 30 тонн

питатель ДЛ – 10 А

Технические характеристики ленточных дозаторов

Основные характеристики дисковых питателей

Страницы: 1, 2, 3