Проектирование цементных заводов (стр. 10 )

Проектирование подготовки твердого топлива включает раз­грузку его из вагонов, складирование, хранение, дробление (в случае необходимости) и составление заданной шихты.

Дробление твердого топлива предусматривается в случае, если крупность кусков поставляемого угля превышает 25—30 мм. Сушка и помол осуществляются, как правило, в одном агрега­те — в мельницах с одновременной сушкой.

Для складирования каменных углей несамовозгорающихся или слабо самовозгорающихся, как правило, применяются склады за­крытого или полузакрытого типа (рис. 6.47). При использовании углей самовозгорающихся и легко самовозгорающихся независи­мо от влажности применяются склады с открытым хранением угля в штабелях (рис. 6.48).

При использовании высоковлажных углей необходимо предус­мотреть предварительную их подсушку до влажности около 15%, обеспечивающую нормальный транспорт и дозирование. В случае применения замкнутых схем и схем с прямым вдуванием степень предварительной подсушки для высоковлажных углей определя­ется технико-экономическими расчетами. При этом можно ори­ентировочно принимать удельный паросъем в сушильных бара­банах равным 25—35 кг/ч на 1 м3 объема барабана.

Расход тепла на сушку угля влажностью 25—15% в сушильно-помольных установках составляет, примерно, 4,24-5,0 МДж (1000—1200 ккал) на 1 кг испаренной влаги; то же при влаж­ности угля 15—6% — от 5,0 до 7,5 МДж (1200— Ш)0 ккал). Расход тепла на 1 кг подсушенного угля для тех же условий составит соответственно 837—921—418 кДж (290—220—100 ккал) на 1 кг угля.

Как правило, поставка угля осуществляется в гондолах с нижней разгрузкой. Опорожнение их осуществляется или через нижние люки самотеком на транспортеры или с помощью ро­торного вагоноопрокидываВ зимнее время для приема смерзшихся в вагонах углей применяются тепляки (разморажи­вающие устройства) или бурорыхлители (для слабосмерзающихся углей).

Производительность разгружающей станции с вагоноопрокидывателем ограничена значительными потерями времени на под­готовительные операции. Поэтому такая станция может разгру­жать не более 700 т/ч (около 12 вагонов). Применение схемы приема угля по рис. 6.48 позволяет разгружать в одну ставку 1000 т/ч и более. С целью быстрейшего опорожнения полува­гонов устанавливаются портальные агрегаты или виброустрой­ства. Из вагонов уголь при помощи транспортирующих уст­ройств (ленточные конвейеры, элеваторы и пр.) подается, как правило, на склад.

Угли, поставляемые цемзаводам, по фракционному составу подразделяются на рядовые, отсевы и энергоконцентрат. При по­ставке углей с большим количеством крупных кусков предусмат­ривается установка дробилки непосредственно на решетке при­емного устройства.

Рядовые угли, поставляемые в кусках 0—300 мм, должны подвергаться предварительному дроблению. Отсевы и энергокон­центрат (размер куска до 30 мм) поступает через бункер в мель­ницу без дробления. При наличии в угле мелочи до 25—30% перед дробилкой следует предусмотреть установку грохота.

Подлежащие смешению сорта углей раздельно загружают­ся в приемные бункера перед дробилкой и с помощью пита­телей в заданном соотношении подаются в дробилку. Из дро­билки смесь подается в бункера мельниц. Если уголь требует частичного дробления или подача кусков осуществляется периодически, то грохот устанавливается перед дробил­кой.

После выгрузки уголь с помощью механизмов (роторные экскаваторы, штабелеукладчики, ленточные конвейеры и т. д.) направляется для складирования. Операции по подготовке топ­лива к сжиганию завершаются сушкой и помолом угля. Эти процессы, как правило, совмещаются в мельницах с одновре­менной сушкой.

Выбор схемы топливоподготовки должен осуществляться, ис­ходя из условий ее эксплуатационной надежности, высоких техноэкономических показателей и взрывобезопасности. При выбо­ре схемы должны учитываться вид угля (сланца), его рабочая и форсуночная влажность, тип мельниц и потребность в топливе.

В настоящее время в мировой цементной промышленности при печных установках средней и большой мощности (1000— 5000 т/с клинкера) для размола угля, как правило, применяются разомкнутые и полуразомкнутые схемы пылеприготовления (рис. 6.49 и 6.50). При проектировании вращающихся печей неболь­шой мощности (600—700 т/с клинкера) замкнутые схемы (рис. 6.51) могут применяться только при использовании сравнитель­но легкоразмалываемых углей, влажность которых не превышает 10—12%.

При индивидуальных замкнутых схемах углепылеприготовле­ния с шаровыми барабанными мельницами весь вентилирующий агент, содержащий инертные газы (СО2 и НгО) и составляющий по количеству более 40% от расхода воздуха на горение из мельницы через горелку подается дутьевым вентилятором в печь. В связи с этим практически исключается возможность регулиро­вания расхода первичного воздуха, а также положения и формы факела.

Преимуществом этих схем является их относительная взрывобезопасность:

При помоле угля в шаровой барабанной мельнице по замк­нутой схеме уголь любой влажности подается непосредственно в помольную установку. При этом, если по расчету температура сушильного агента перед мельницей будет выше допустимой (300—350 °С), то уголь сначала должен подаваться в подсушива­ющее устройство (при влажности угля 25%) или в трубу-су­шилку— аэрофонтанная сушилка (при влажности угля >25%). Последние устанавливаются между бункером сырого угля и мель­ницей. В зависимости от влажности углей температура сушиль­ного агента может приниматься перед подсушивающим устрой­ством до 400—500 °С, а перед аэрофонтанной сушилкой — до 800 °С.

Замкнутые схемы углепылеприготовления разомкнутые после сушки (рис. 6.52) применяются при использовании влажных и высоковлажных углей, а также углей, влажность которых значи­тельно колеблется. Температура газов перед мельницей в зави­симости от начальной влажности угля может приниматься от 150 до 300 "С. В сушильных барабанах подсушка осуществляется до влажности 10—15% в зависимости от степени взрывоопасности угля.

Проектирование установок углепылеприготовления по ра­зомкнутой (после помола) схеме целесообразно при наличии крупных потребителей топлива и использовании высоковлаж­ных, низкокалорийных каменных и бурых углей и сланцев. При этом сброс вентилирующего агента с температурой около 60 °С после мельниц в атмосферу позволяет использовать в качестве первичного воздуха для печей горячий воздух от холодильника с температурой 150—200 °С. Вместе с тем не­зависимая регулируемая подача в печь угольного топлива создает условия для стабилизации процесса его горения и обжига сырьевой шихты.

При проектировании углепылеподготовительного отделения для крупного предприятия с большим количеством потребителей наиболее целесообразно создание помольной установки, оборудо­ванной двумя, тремя крупными мельницами (одна резервная) по типу центрального пылезавода. Такой пылезавод (рис. 6.53) следует располагать в примыкании к складу угля, вблизи основных потребляющих уголь цехов.

При использовании взрывоопасных, самовозгорающихся и легкосамовозгорающихся углей наиболее целесообразно в каче­стве сушильного агента (целиком или частично) использовать отходящие газы вращающихся печей. Такое решение обеспечит полную взрывобезопасность работы углеподготовительного отде­ления. В случае примыкания отделения углепылеподготовки к печному цеху, промбункеры пыли могут быть расположены в непосредственной близости от печей и могут проектироваться как расходные. При значительном удалении потребителей от отделения пылеприготовления расходные бункеры с норматив­ными запасами угольного порошка должны устанавливаться не­посредственно у мест потребления.

Схемы пылеприготовления с прямым вдуванием при при­менении среднеходных мельниц (шаровых или роликовых) пол­учили некоторое распространение на зарубежных заводах. Сушка угля влажностью до 16% и бурого угля до 22% осуществляется в них сушильным агентом или воздухом с температурой 100—400 °С. При помоле углей, с высоким со­держанием летучих веществ и высокой взрывоопасностью, в качестве сушильного агента следует вводить отходящие газы от печной установки, в том числе в смеси со сбросным воз­духом из холодильника. По зарубежным данным удельный расход воздуха и расход электроэнергии в установках со среднеходными мельницами снижается по сравнению с шаровыми барабанными мельницами, примерно вдвое.

Выбор типа мельницы (в каждом отдельном случае) решается на основании технико-экономического обоснования в зависимости от вида топлива, коэффициента размолоспособности, выхода ле­тучих и потребной производительности.

Для измельчения трудно размалываемых и абразивных топлив с коэффициентом размолоспособности Кло = 0,8—1,2 (антрациты, полуантрациты, промпродукты обогащения каменных углей, кизеловские и экибастузские угли, угли и продукты обогащения с со­держанием S| ^6% и т. д.) (см. стр. 314). Наиболее целесообразно применять шаровые барабанные мельницы (ШБМ).

Молотковые мельницы (ММТ и ММА) целесообразно приме­нять для достаточно грубого помола легко размалываемых углей, бурых углей и сланцев с выходом летучих Vr^28%. До насто­ящего времени ММ нашли применение главным образом в энер­гетических установках с прямым вдуванием.

Мельницы-вентиляторы (MB) применяются, в основном, для грубого помола бурых углей и сланцев средней и высокой влажности при сушке газами и воздухом в замкнутых схемах, главным образом, в энергетических установках с прямым вду­ванием.

Среднеходные мельницы шаровые и роликовые рекомендуется применять для тонкого и грубого помола материалов с Кло^1Д средней абразивностью и зольностью Ас ^30%.

Основные типоразмеры шаровых барабанных мельниц, для уг­ля, приведены в таблице 6.11.

Таблица 6.11.

Технические характеристики шаровых барабанных мельниц (ШБМ) для помола угля

Показатели	ШБМ 290/360	ШБМ 250/390	ШБМ 287/410	ШБМ 287/470	ШБМ 340/600	ШБМ 340/690	ШБМ 400/800	ШБМ 400/1000
Производительность, * т/ч	10	10	12	16	25	32	58	70
Число оборотов барабана, мин-1	20,0	20,0	18,7	18,7	17,2	17,2	16,7	17,1
Диаметр барабана, мм	2500	2500	2870	2870	3400	3400	4000	4000
Длина барабана, мм	3600	3900	4100	4700	6000	6500	8000	10000
Масса загружаемых шаров, т	20	25	30	35	64	66	127	138
Мощность главного двигателя, кВт	250	320	400	500	800	1000	2460	2460

* Производительность дана по АШ с Кло = 0,95 при тонкости помола Roo9 — 6,8% и крупности питания rj — 20%. АШ — антрацитовый штыб; Кло — коэффициент размалываемости; rs — и Roo9 — остаток на сите 5 и 0,09 мм соответственно.

При выборе мельницы ее номинальная производительность должна обеспечивать потребную с запасом в 20%.

При компоновке углеподготовительного отделения должна быть предусмотрена возможность подачи угольного порошка от любого осадительного (разгрузочного) циклона в расходные бун­керы соседних печей, а также в отдельный бункер, из которого порошок может транспортироваться в бункера сушильных уста­новок или котельных.

Для каждой сушильной или помольной установки следует пре­дусматривать отдельную топку.

Во избежание взрывов угля проектом необходимо предусмот­реть мероприятия, обеспечивающие ликвидацию тлеющих очагов самовозгоревшихся углей. Пыль углей, сланцев и др. при хранении и транспортировке склонна к самовозгоранию. Взвешенная в воздухе пыль топлива, за исключением антрацитов и полуантрацитов, воспламенившись, может взорваться. Наиболее взрывоопасной является пыль, со­держащая частицы размером менее 200 мк.

Наличие в системе пылеприготовления инертных газов и водяных паров уменьшает взрывоопасность пылегазовой среды за счет снижения в ней процентного содержания кислорода. Взрывы пыли не возникают при обеспечении объемного содер­жания кислорода в пылесистеме менее 16%, а возникновение очагов горения пыли возможно при содержании в среде кисло­рода более 3%.

Все установки пылеприготовления проектируются в соответ­ствии с нормативными материалами: «Расчет и проектирование пылеприготовительных установок котельных агрегатов». «Прави­ла взрывобезопасности установок для приготовления и сжигания топлива в пылевидном состоянии», «Правила взрывопожаробезопасности топливоподач» и др.

Горячая часть печи с топливоподготовительным отделением, предназначенным для работы по замкнутой индивидуальной схе­ме, показана на рис. 6.54.

6.6.2. Газообразное топливо

В качестве газообразного топлива на цементных заводах в основном применяется природный газ. Преимущество газообраз­ного топлива состоит в том, что в отличие от твердого и жидкого видов топлив для его сжигания не требуется специальной под­готовки. Теплота сгорания природного газа составляет примерно 33,5^37,7 Мдж/кг (8000-f-9000 ккал/кг). Использование природ­ного газа позволяет значительно снизить капитальные затрать на строительство и сократить эксплуатационные расходы. При использовании природного газа капитальные затраты требуются только на прокладку газопроводов и строительство приемных и газораспределительных сооружений.

Снабжение цементного завода природным газом производится в большинстве случаев от магистрального газопровода высокого давления через газораспределительную станцию (ГРС) или от городской газораспределительной сети (рис. 6.55).

На ГРС производится понижение давления газа, очистка его от механических примесей и одорирование (подмешивание силь­нопахнущих веществ), а также учет его потребления цементным заводом.

От ГРС газ по самостоятельному газопроводу под давлением 0,6—1,2 МПа подается на площадку цементного завода и далее через газораспределительную сеть поступает в производственные цехи и котельную завода.

При снабжении цемзавода газом от городских сетей или от ГРС, принадлежащих каким-либо промышленным предприятиям, на вводе газопровода на цементный завод должны сооружаться газорегуляторный пункт (ГРП) или пункт замера расхода газа, на которых производится учет расхода, а также производится очистка газа в фильтрах.

Сети газоснабжения вне завода выполняются согласно ТУ районного управления магистральных газопроводов. Газопро­вод ГРС — цемзавод, как правило, выполняется подземным с противокоррозионной изоляцией на глубине 0,6—1,0 м от планировочной отметки; газопроводы для транспортирования влажного газа располагаются ниже средней глубины промер­зания грунта. Стальные подземные газопроводы прокладыва­ются с соблюдением нормативных разрывов между газопрово­дами и зданиями при пересечениях и при параллельной прокладке с другими инженерными коммуникациями.

Подземные газопроводы должны быть защищены от почвен­ной коррозии и коррозии блуждающими токами. Подземные га­зопроводы покрываются противокоррозионной изоляцией и, при необходимости, оборудуются установками электрохимической за­щиты.

По промплощадке завода газопроводы прокладываются надземно на эстакадах (совместно с другими инженерными комму­никациями) и по стенам зданий. Арматура на газопроводах ус­танавливается в удобных и доступных для обслуживания со специальных площадок, местах.

Надземные газопроводы осушенного газа покрываются кра­ской (два раза).

Газопроводы для искусственных газов, содержащих значи­тельное количество водяных паров, покрываются теплоизо­ляцией и укладываются с уклоном 0,003. В нижних точках газопроводов предусматривается установка конденсатоотводчиков.

Ко всем газопроводам предъявляются требования минималь­ной протяженности, безопасности эксплуатации и надежности работы.

Примерная схема газоснабжения цементного завода приведена на рис. 6.55.

Газоснабжение цехов (отделений) цементного завода выпол­няется по схеме с местными газорегуляторными установками (ГРУ), располагаемыми непосредственно перед тепловыми аг­регатами; в печном отделении — индивидуальные (перед каж­дой печью) в сушильном, сырьевом отделениях и котельной — групповые.

Сжигание природного газа во вращающихся печах осуществ­ляется с помощью регулируемых горелок. Количество первичного воздуха составляет 15—20% всего объема воздуха, необходимого для горения.

Рабочее давление перед горелками — 0,154-0,20 МПа.

Топки (камеры сгорания) сушильных агрегатов и сырьевых мельниц оборудуются газомазутными горелками, рабочее давле­ние перед горелками — до 4,0 МПа.

Газоиспользующие установки и газовые сети должны быть оборудованы контрольно-измерительными приборами, необхо­димыми для контроля и безопасного ведения технологического процесса, а также для контроля полноты сжигания топлива по составу отходящих газов (установка переносных или ста­ционарных автоматических газоанализаторов). -

Проектирование газоснабжения предприятий и установок ве­дется в соответствии с действующими Правилами Гостехнадзора и другими нормативными документами.

До начала монтажных работ проекты должны быть согласо­ваны и зарегистрированы в региональных инспекциях по газовому надзору.

6.6.3. Жидкое топливо

В качестве жидкого топлива на цементных заводах при­меняется мазут в распыленном состоянии. Теплота сгорания мазута лежит в пределах 35,5+42,0 МДж/кг (8500—10000 ккал/кг).

Мазут поступает преимущественно по железной дороге в цистернах емкостью 50—60 м3. Слив мазута осуществляется самотеком в межрельсовые лотки.

На цементных заводах при сливе цистерн применяется ра­зогрев мазута острым (открытым) паром, что приводит к зна­чительному его обводнению. От сливной эстакады мазут пода­ется в резервуары хранения. Оборудование склада мазута обеспечивает его разогрев, поддержание температуры в сливных лотках и трубах, очистку мазута от механических примесей и его подогрев при подаче к потребителям.

Подача мазута от резервуаров потребителям осуществляется по двухступенчатой схеме. Вначале с помощью низконапорных насосов I подъема (0,74-1,0 МПа), а затем высоконапорных насосов II подъема (4,0-5,0 МПа).

Современные цементные заводы оснащаются циркуляцион­ными системами, в которых мазут из резервуаров через по­догреватели подается в рециркуляционный трубопровод с от­водами в непосредственной близости к потребляющим агрегатам. Весь неизрасходованный мазут возвращается в ма-зутохранилище.

Сжигание мазута во вращающихся печах осуществляется с помощью высоконапорных механических форсунок. Давление ма­зута перед форсункой 3,0-4,0 МПа, температура — 100-М20 °С. Форсунка распыляет жидкое топливо в виде мельчайших части­чек (аэрозоля). Расход первичного воздуха составляет около 3% от всего необходимого для горения количества воздуха. Первич­ный воздух необходим для охлаждения трубы форсунки, распо­лагающейся в горячем участке печи, а также для зажигания и стабилизации факела.

При сжигании угля, жидкого топлива и природного газа вы­деляется различный объем продуктов сгорания на одинаковое количество тепловых единиц. Объем продуктов сгорания при 10% избытке воздуха в расчете на 4190 кДж (1000 ккал) топлива ориентировочно составляет: для угля 1,24 м3, для мазута — 1,31 м3, для природного газа — 1,47 м3.

Из этих данных следует, что при сжигании жидкого топлива выделяется примерно на 6% (для природного газа — на 18,5%) больше продуктов сгорания, чем при сжигании угля. Повышен­ный объем продуктов сгорания жидкого топлива и газа приводит к увеличению расхода тепла на обжиг клинкера по сравнению с углем на 4—8%. Проектирование всех сооружений по приему, хранению и подготовке мазута следует производить в соответст­вии со СНиП И—106—79 «Склады нефти и нефтепродуктов. Нормы проектирования».

Фронт разгрузки мазута по прибытии на завод определяется из условий одновременного слива не менее 1/3 маршрута в сро­ки, предусмотренные правилами перевозок грузов по железным дорогам России.

Количество резервуаров в мазутохранилище должно быть не менее трех.

Проектирование тупиковых систем мазутоснабжения с цехо­выми (промежуточными) складами не рекомендуется.

Подачу мазута потребителям следует принимать по циркуля­ционной схеме; при этом необходимо предусмотреть две нитки напорных магистралей, рассчитанных на 75% номинальной про­изводительности с учетом рециркуляции» и одну для рециркуля­ции. Следует предусматривать двухступенчатую схему подачи мазута с применением насосов первого подъема напором 0,7— 1,0 МПа (7—10 кг/см2) и насосов второго подъема 3,5 МПа

(35 кг/см ) и выше.

Количество насосов каждой группы должно быть не менее трех (в том числе один резерв­ный).

Таблица 6.12.

Марка мазута ГОСТ	Температура, К (0С)	Максимальное давление
МПа	кг/см2
Топочный М-40	358-	2,0	20
Топочный М-100		2,0	20

В качестве теплоно­сителя для подогрева мазута рекомендуется применять пар давлением 0,8—1,3 МПа (8—13 кг/см2), с температурой 180—200 °С. Температура и давление мазута в форсунках должны быть не ниже указанных в табл. 6.12.

Вязкость мазута перед форсунками должна быть не более 3—4 °ВУ.

6.7 ПОМОЛ ЦЕМЕНТНОЙ ШИХТЫ

В состав цементной шихты помимо клинкера входят гипс (гипсовый камень) в количестве 4—6%, активные минераль­ные и другие добавки (инертные, минеральные, пластифици­рующие, гидрофобные, воздухововлекающие, интенсификаторы помола). Помол цементной шихты может проектироваться как по открытому, так и по замкнутому циклу с применением центробежных сепараторов. Помол по замкнутому циклу в сравнении с помолом по открытому циклу эффективнее в тех случаях, когда необходимо получить цементы с высокой удельной поверхностью (например, быстротвердеющие) и когда измельчаемые компоненты заметно различаются по размолоспособности. В случае помола цемента до значений удельной поверхности 250—280 м2/кг замкнутый цикл не имеет замет­ных преимуществ по сравнению с открытым циклом. Цементы с удельной поверхностью более 350 м2/кг получать помолом по открытому циклу неэффективно. В связи с тенденцией повышения доли высокомарочных цементов в общем объеме производства, при проектировании новых отделений помола цемента, необходимо ориентироваться на схемы одностадий­ного помола по замкнутому циклу. С целью снижения расхода электроэнергии и повышения производительности помольного оборудования следует предусматривать дробление клинкера, добавок и гипса до 19—30 мм, причем для клинкера следует применять дробилки, встроенные в холодильник, а также пресс-валковые измельчители и конусные дробилки.