Автоматизация процесса помола клинкера при производстве цемента

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра  Строительного материаловедения и технологий 
 

Курсовая работа

Автоматика  и автоматизация

производственных процессов 
 
 

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПОМОЛА КЛИНКЕРА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЦЕМЕНТА

Пояснительная записка

КР-2069823-СТ-07-08 
 

Выполнил:

студент гр. СТ-04                                                                                Рехтина А.В.

«__» __________2008 г. 

Руководитель:

Ст. преподаватель  каф. СМиТ                                                   Дворянинова Н.В.

«__» __________2008 г. 
 

Братск 2008 г.

 

        Содержание

 
 
 

         
Введение

       

       За  последние несколько лет широкое  распространение в сфере науки  и новых технологий получило такое  понятие, как автоматизация технологических  процессов и производств. Автоматизация производства - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции.

       Промышленная  автоматизация уменьшает численность  обслуживающего оборудование персонала, повышает надежность и долговечность  машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и повышает безопасность производства. Выполнять свою работу настолько качественно, как промышленная автоматика, человек вряд ли смог бы физически. Высокий уровень производительности достигается благодаря тому, что в производстве сегодня используются технические средства автоматизации. Они обеспечивают автоматическое получение, передачу, преобразование, сравнение и использование информации в целях контроля и управления производственными процессами.

       Автоматизация сегодня достигла таких высот, что  для обеспечения безопасности производства созданы специальные системы безопасности, отслеживающие весь производственный процесс от начальной стадии и до его завершения.

       Техническое перевооружение предприятий стройиндустрии, ускоренное внедрение новых интенсифицированных  технологических процессов невозможно без использования высокотехнологического оборудования комплексной автоматизации. Разработка и внедрение на предприятия стройиндустрии автоматических систем управления (АСУ) позволяет решать задачи оперативного управления на трех основных уровнях:

       1) локальные средства автоматики;

       2) автоматизированные системы управления  предприятиями (АСУП);

       3) отраслевые автоматизированные  системы управления (ОАСУ).

       Применение  современных средств и систем автоматизации позволяет решать задачи:

       1. Вести процесс с производительностью,  максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов и полуфабрикатов, изменение в окружающей среде и ошибки операторов; 
2. Управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ и т.д. 3. Автоматически управлять процессом в условиях вредных и опасных для здоровья человека.

       Решение поставленной задачи возможно, если имеются  следующие предпосылки:

       1) наблюдаемость основных технологических  параметров производственного процесса (возможность прямых или косвенных  измерений всех параметров, характеризующих  состояние процесса).

       2) потенциальная управляемость производственного  процесса (возможность компенсировать  возмущение быстрее, чем успевает  измениться это возмущение).

       3) прогрессивность производственного  процесса и используемого технологического  оборудования (возможность модернизации).

       4) наличие необходимой степени  изученности производственного  процесса как объекта управления.

       

       5) возможность получения технико-экономического, социального или иного эффекта.

       6) реальность практического использования  потенциально достижимого эффекта.

       

       7) наличие необходимого технического  обеспечения разрабатываемого АСУТП.

       8) наличие необходимых организационных  предпосылок для создания АСУТП.

       Внедрение систем автоматизации направлено на повышение эффективности производственных процессов. Основными источниками внедрения СА является:

       1) повышение культуры производства, качества продукции и эффективности  использования технологического  оборудования;

       2) повышение производительности труда  при выполнении технологических  операций, резкое сокращение ошибок и брака, стабилизация технологического процесса, сокращение числа работающих;

       3) увеличение выпуска и повышение  надежности продукции, оптимизация  номенклатурного распределения  производственной продукции;

       4) сокращение потерь рабочего времени  на участках и технологических линиях, увеличение оперативности управления производственным процессом со стороны персонала и увеличение качества управления. [1]

       Цель  данной работы - автоматизация процесса помола клинкера при производстве цемента.

 

        1 Основная часть

1. Аналитический обзор

       

       Тонкое  измельчение клинкера с гипсом и  активными минеральными добавками - завершающая технологическая операция производства портландцемента. Его  основные свойства (прочность, скорость твердения и др.) определяются степенью измельчения.

       Измельчение осуществляется под действием внешних  сил, преодолевающих силы взаимного  сцепления частиц материала. Макро- и микронеоднородность кусков материала, агрегирование порошка, взаимодействие измельченного материала и измельчающих поверхностей предопределяет стадийность процесса. На кривой сопротивляемости размолу портландцементного клинкера можно выделит три участка (рис. 1): грубого, среднего и тонкого измельчения.

Рис 1. Зависимость  сопротивляемости клинкера размолу  от дисперсности:

І, ІІ, ІІІ - стадии измельчения (грубое, среднее, тонкое)

       Удельная  работа измельчения последовательно  возрастает от первой к третьей стадии. На первом сопротивляемость материала, на второй - микроструктурой и минералогическим составом вещества. На третьей стадии сопротивляемость размолу увеличивается с ростом удельной поверхности вследствие агрегации тонких частиц и их налипания на рабочие поверхности. По мере измельчения энергетические потенциалы частиц настолько возрастают, что происходит самопроизвольное их агрегирование с уменьшением удельной поверхности. В результате на третий стадии измельчения большая часть энергии тратится не на измельчение исходного продукта, а на разрушение вновь образующихся агломератов. Поэтому вводятся определенные ограничения, устанавливающие целесообразную степень измельчения каждого материала в зависимости от его назначения.

       Размол  портландцемента - наиболее энергоемкая  операция. На 1 т портландцементного клинкера расходуется 90…110 МДж энергии. Энергоемкость процесса обуславливает  стремление к уменьшению массы размалываемого материала. Из него целесообразно предварительно выделить куски меньше того размера, до которого производиться измельчение на данной стадии. В результате уменьшается расход энергии, повышается производительность мельницы, конечный продукт получается более однородным по размерам. Положительные результаты дает также уменьшение тонкости питание мельниц за счет предварительного уменьшение тонкого дробления подаваемого на помол клинкера. При питании мельниц мелкодробленой крупой (2…3 мм) их производительность возрастает на 25…30 %.

       

       Шаровая (трубная) мельница является основным агрегатом для тонкого измельчения  в цементной промышленности. Она  отличается простотой конструкции, надежностью, удобством эксплуатации и обеспечивает высокую степень измельчения. При вращении мельницы мелющие тела под действие центробежной силы прижимаются к внутренней стенке корпуса и поднимаются на определенную высоту, но под действием силы тяжести отрываются от корпуса и при падении разбивают куски материала, которые непрерывно поступают в мельницу. Измельчение его происходит в процессе перемещения вдоль мельничного барабана. Чем длиннее этот путь, тем больше степень измельчения. Мельницы должны иметь достаточную длину (10…14 м), которая обеспечивает необходимое время пребывания материала в мельнице и соответствующую тонкость помола.

       Мельницы  разделены дырчатыми перегородками  на камеры. Размер шаров, загружаемых  в мельницу, принимают в зависимости  от величины кусков размалываемого материала. Они должны быть такими, чтобы кинетическая энергия шара была достаточной для разрушения измельчаемых частиц. В первую камеру поступают крупные куски, для разрушения которых необходима большая сила удара. Поэтому ее загружают шарами большого диаметра - 60…110 мм, массой 5…6 кг каждый. Во вторую камеру материал поступает уже в виде крупки, но ударов должно быть больше, поскольку выросло количество зерен. Поэтому вторую камеру загружают шарами меньшего диаметра - 30…60 мм. В следующие камеры поступает довольно тонко измельченный продукт, и его нужно доизмельчить истиранием, поэтому их загружают обычно стальными цилиндрами (цильпебсами), имеющими длину 25…40 мм и диаметр 16…25 мм. Истирающая площадь цильпебса в несколько раз больше, чем шаров того же диаметра, так как шары соприкасаются в одной точке, а цилиндры - по образующей линии.

       

       Обязательное  условие эффективной работы мельницы - охлаждение мельничного пространства путем его аспирации (вентилирования). Скорость воздушного потока (0,3…0,7 м/с) обеспечивается вентилятором, просасывающим воздух через мельницу и последующие пылеуловители. Холодный воздух, просасываемый через мельницу, охлаждает футеровку корпуса, мелющие тела и измельчаемый материал. Кроме того, воздушный поток увлекает из мельницы мельчайшие частицы, предотвращая их налипание на мелющие тела. Благодаря аспирации производительность мельницы повышается на 20…25 %, уменьшается пылевыделение, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда. Однако интенсификация аспирации целесообразна до определенного предела. Чем больше объем просасываемого воздуха, тем выше расход энергии на аспирацию. Экономически целесообразно на каждую тонну размалываемого материала пропускать до 300 м³ воздуха.

       Для интенсификации процесса помола рекомендуется  применение специальных добавок. В отечественной промышленности наибольшее применение получил способ интенсификации процессов тонкого измельчения путем вспрыскивания в мельницах 0,03…0,04 % триэтаноламина и сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Поверхность образующихся при измельчении новых частиц адсорбирует поверхностно-активное вещество, что предотвращает их агрегирование. Кроме того, ПАВ, проникая в микротрещины материала, понижают сопротивляемость его размолу. В результате производительность мельницы увеличивается на 20…30 % с соответствующим снижением удельного расхода электроэнергии.