Производство портландцемента

Для перемешивания  применяют обычно воздух, очищенный  от масла и паров воды. Силосы снабжают также устройствами для  обеспыливания отработанного воздуха  и удаления воздуха из готовой  муки. Затем готовая сырьевая мука поступает на обжиг во вращающуюся печь с предварительной тепловой обработкой ее  в циклонных теплообменниках. Полученный клинкер после охлаждения в холодильниках того или иного типа направляют на склад, а затем перерабатывают в цемент.

Как уже указывалось, сырьевую муку при сухом способе  можно обжигать во вращающихся печах, работающих в сочетании с конвейерными кальцинаторами (печи «Леполь»), а также в шахтных. В том и другом случаях муку гранулируют от 5 – 10 до 20 – 30 мм. В настоящее время для этой цели используют тарельчатые грануляторы.

Вращающиеся печи с кальцинаторами, часто работающие с пониженными коэффициентами использования  по времени и плохо поддающиеся  автоматизации, переводятся на работу с теплообменниками, что сокращает  расходы топлива и электроэнергии и повышает производительность печей.

Обжиг в шахтных печах. Шахтные печи рассчитаны на производительность 150 – 250 т клинкера в сутки. Процесс обжига в современных печах полностью автоматизирован. В печи обжигается сырьевая мука, смешанная с топливной крупкой и подвергнутая грануляции.

При обжиге материала  в шахтных печах сырьевые гранулы  сначала подвергаются сушке отходящими дымовыми газами, а затем по мере перемещения их вниз в зону более  высоких температур подвергается нагреванию до 400 – 500 ̊ С в них проходит дегидратация глинистых минералов. В это время начинается горение топлива (антрацита, кокса), находящегося в гранулах. Это резко повышает температуру материала, что сопровождается декарбонизацией известняка и выделением CO₂.

Образовавшийся  клинкер в нижней части печи интенсивно охлаждается. Затем его выгружают и направляют, как обычно, на склад и помол.

Разрабатываются также новые способы обжига сырьевых смесей, в частности в «кипящем»  слое. Сущность этого способа заключается  в том, что через слой мелкозернистой или гранулированной сырьевой смеси  просасываются снизу вверх горячие  газы, при которой гранулы находятся  в непрерывном возвратно –  поступательном движении (в «кипящем»  состоянии). При этом происходит интенсивный  теплообмен между газами с температурой 1350 – 1450 ̊ С и материалом.

Добыча  и транспортирование  известняка и глины, приготовление сырьевой смеси. Площадку для строительства цементного завода выбирают, как правило, вблизи месторождений (или размещения) основных исходных материалов – карбонатного и глинистого компонентов. Это делается с целью уменьшить расходы на транспорт и довести до минимума запасы, а следовательно, и емкости складов сырья на площадке завода.

4.3. Комбинированный  способ производства клинкера

Наиболее перспективная  технологическая схема комбинированного способа производства, базирующаяся на приготовлении сырьевой смеси  мокрым способом (рис.4). Она включает две дополнительные операции. Фильтрация шлама в пресс -фильтрах обеспечивает снижение его влажности от 40…50 до 18…22%, а агломерация коржа в грануляторах или дробилках – сушилках способствует приданию его размеров и формы, удобных для обжига. Комбинированный способ производства позволяет использовать преимущества подготовки сырьевой смеси по мокрому способу и одновременно снизить расход теплоты на обжиг. При этом почти на 30% уменьшается расход топлива и примерно на 10% - капитальные затараты по сравнению с мокрым способом, но на 15…20% повышается расход электроэнергии. Механическое удаление воды из шламов посредством фильтрации значительно усложняет технологический процесс.

Рис.4. Принципиальная технологическая схема получения  портландцемента комбинированным  способом.

5. Выбор способа производства

Выбор способа  производства является важнейшим моментам, определяющим возможность нормальной эксплуатации завода и высокие технико-экономические  показатели его работы.

         Основным фактором, определяющим  выбор способа производства, являются  физико-химические свойства сырьевых  материалов. При выборе технологической  схемы производства цемента необходимо  заранее провести анализ исходного  сырья и выбрать тот способ  производства, который обеспечил  бы тонкое измельчение и равномерное  перемешивание компонентов с  минимальными энергетическими затратами.

При мокром способе  легче получить однородную (гомогенизированную) сырьевую смесь. Поэтому при значительных колебаниях химического состава  известнякового и глинистого компонента он чаще применяется. Этот способ используют и тогда, когда сырьевые материалы  имеют высокую влажность, мягкую структуру и легко диспергируются водой. Наличие в глине посторонних  примесей, для удаления которых необходимо отмучивание, также предопределяет выбор мокрого способа. Размол сырья  в присутствии воды облегчается, и на измельчение расходуется  меньше энергии. Недостаток мокрого  способа – значительно больший  расход топлива.

Сухой способ производства целесообразен при сырье с  относительно меньшей влажностью и  более однородным составом. Он же практикуется в случае, если в сырьевую смесь  вместо глины вводят гранулированный  доменный шлак. Его же применяют  при использовании натуральных  мергелей и тощих сортов каменного  угля с малым содержанием летучих, сжигаемых в шахтных печах. Расход топлива при сухом способе  во вращающихся печах гораздо  меньше, чем при мокром. Поэтому  доля сухого способа производства все  возрастает и она должна в ближайшее  время значительно увеличиться.

При изготовлении сырьевой смеси по любому способу  необходимо стремится к наиболее тонкому помолу, теснейшему смещению сырьевых материалов и к возможно большей однородности сырьевой смеси. Все это гарантирует однородность выпускаемого продукта и является одним  из необходимых условий нормальной эксплуатации завода. Резкие колебания  химического состава сырьевой смеси  нарушают ход производственного  процесса. Высокая тонкость помола и совершенное смешение необходимы для того, чтобы химическое взаимодействие между отдельными составными частями  сырьевой смеси прошло до конца и  возможно в более короткий срок.

Из данных видов  производства портландцемента, нам  больше подходит мокрый способ производства.

6. Подбор основного технологического оборудования и расчет материального баланса

Начинается расчет производительности основных цехов  начинается с определения годового фонда рабочего времени. Справочные данные для расчета приведены  в табл.6

Расчетный годовой  режим работы цехов определяется по формуле:

Т_год=(N_год- N_пр- N_вых)∙Т_сут

Т_год=(365-12-100)^.24=6072 

где   N_год-количество календарных дней в году (N_год=365 дней)

        N_пр- количество праздничных дней в году (N_пр=12 дней)

        N_вых- количество выходных дней в году (N_вых=100 дней)

       Т_сут – суточный фонд рабочего времени (в зависимости от вида цеха)

Т_год (помола) – 6072;                 Т_год (сушки) – 6072;             

Т_год (склад) – 4048;                    Т_год (прочие цеха) – 4048. 

Т_год (обжига) – 8280;                                                                                                                          

Таблица 6

Основные  режимы работы цехов

 

Условно разбивают  её на отдельные цеха после принятия технологической схемы производства. Условное деление на цеха начинается и заканчивается операцией транспортирования  или дозирования.

В технологической  цепочке каждый элементный цикл сопровождают потери, подразделяющиеся на механические и технологические.

Механические  потери рассчитываются по каждому технологическому переделу, процент потерь принимается ориентировочно в пределах, указанных в табл.7. 
 
 
 

Таблица 7

   Процент механических потерь для основных технологических операций

 

Технологические потери присутствуют лишь на отдельных переделах, в данном проекте рассчитываются технологические потери при операциях сушки (влажность) и обжига (влажность шлама, потери при прокаливании –ппп). Эти потери связаны с изменением массы за счет химических реакций.

С основного  оборудования начинается расчет производительности технологической линии. Производительность вычисляется по формуле:

П_год=П_час∙Т_год∙n∙К_исп

П_год=110^.6072^.2^.0,95=1269048 т/год,

где   П_час-часовая производительность основного оборудования;

        n-количество единиц оборудования;

        К_исп-коэффициент использования оборудования, 0,95.

Расчет производительности производят на каждой технологической  операции, данные приводят в ведомости (табл.8). 
 
 
 
 
 
 

Таблица 8

Ведомость оборудования