Технологическая схема проектируемого цеха

 

Технологическая схема цеха помола клинкера включает в себя следующие этапы: хранение исходных компонентов в силосах (клинкера, добавок, гипса), сушку влажных добавок для обеспечения требуемой влажности продуктов, дозирование компонентов, осуществляемое на питателях и дозаторах, для удовлетворения требуемого состава цемента, помол до требуемого гранулометрического состава, охлаждения цемента до 60 - 70º С, для исключения распада гипса, хранение цемента и отгрузка его в автомобильные или железнодорожные цистерны.

В цехе установлено 40 железобетонных силосов для хранения клинкера, добавок, гипса, цемента. Перемещение клинкера, добавок, гипса, цемента между силосами и сушильной камерой и мельницами осуществляется с помощью пневмокамерных насосов и конвейера ленточного типа. Отгрузка цемента в транспорт осуществляется пневматическим способом.

 

Расчёт материального баланса производства

 

Годовая производительность завода:

 

ПЦ 500: 1200000 × 0,2 = 240000 тонн в год;

СПЦ 500: 1200000 × 0,8 = 960000 тонн в год;

Клинкер для ПЦ 500: 240000 × 0,81 = 194400 тонн в год;

для СПЦ 500: 960000 ×0,80 = 768000 тонн в год;

всего клинкера 194400 + 768000 = 962400 тонн в год;

шлак (сухой) для ПЦ 500 240000 × 0,14 = 33600 т.г.

шлак (влажный) для ПЦ 500 33600 × 1,21 = 40656 т.г.

диатомит (сухой) для СПЦ 500 960000 × 0,15 = 144000 т.г.

диатомит (влажный) для СПЦ 500 144000 × 1,18 = 169920 т.г.

гипсовый камень для ПЦ 500 240000 × 0,05 = 12000 т.г.

для СПЦ 500 960000 × 0,05 = 48000 т.г.

всего гипсового камня 12000 + 48000 = 60000 т.г.

проверка 962400 + 33600 + 144400 + 60000 = 1200000 (правильно)

 

Суточная производительность цемента:

 

ПЦ 500 240000 / 365 =657,354 т. сутки

СПЦ 500 960000 / 365 = 2630,137 т. сутки

Клинкер 962400 / 365 = 2636, 712 т. сутки

Шлак сухой 33600 / 365 = 92,054 т. сутки

Шлак влажный 40656 / 365 = 111, 386 т. сутки

Диатомит сухой 144000 / 365 = 394,520 т. сутки

Диатомит влажный 169920 / 365 = 465,534 т. сутки

Гипс 60000 / 365 = 164,383 т. сутки

 

Расход материала в час

 

ПЦ 500 657,354 / 24 = 27,390 т. час

СПЦ 500 2630,137 / 24 = 109,589 т. час

Клинкер 2636,712 / 24 = 109,589 т. час

Шлак сухой 92,054 / 24 = 3,835 т. час

Шлак влажный 111,386 / 24 = 4,641 т. час

Диатомит сухой 394,520 / 24 = 16,438 т. час

Диатомит влажный 465,534 / 24 = 19,397 т. час

 

производительность	Тонн в год	Тонн в сутки	Тонн в час
ПЦ 500	240000	657,354	27,390
СПЦ 500	960000	2630,137	109,589
клинкер	962400	2636,712	109,863
Шлак сухой	33600	92,054	3,835
Шлак влажный	40656	111,386	4,641
Диатомит сухой	144000	394,520	16,438
Диатомит влажный	169920	465,534	19,397
Гипсовый камень	60000	164,383	6,849

 

Расчёт объёма гипсового склада

 

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

шт. VΣ = 5100 м³

Для СПЦ 500 12×19,8 V = 1700 м³

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.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,%к - 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, мчастота 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,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