Проектирование цементных заводов (стр. 12 )

Значительный рост мощности предприятий, необходимость по­вышения качества продукции, расширение ее ассортимента выдви­гают все более ответственные требования к технологическому кон­тролю. Развитие техники, совершенствование технологии, разработка и создание автоматизированных систем управления, применение вычислительных машин, создают реальные предпо­сылки для организации надежной и быстродействующей системы контроля производства.

Основными задачами такой системы являются:

— определение качества сырьевых материалов, добавок, топ­лива и т. д.;

— определение состава и характеристик потоков сырьевых компо­нентов, сырьевой смеси, клинкера и цемента в процессе производства;

— контроль параметров технологического процесса по всем производственным переделам;

— контроль качества и паспортизация готовой продукции;

— анализ и обобщение результатов контроля по всем пере­делам с целью управления технологическим процессом и совер­шенствования технологического контроля.

Для решения этих задач система контроля производства включает в себя четыре подсистемы:

— общезаводского технологического контроля;

— оперативного технологического контроля всех переделов производства цемента;

— параметрического контроля;

— технического контроля.

Подсистема общезаводского технологического контроля должна обеспечивать определение состава и свойств исходного сырья, топ­лива добавок, вспомогательных материалов, полуфабрикатов и го­товой продукции, в объеме, достаточном для регулирования и уп­равления в масштабах предприятия. Технологический контроль, как правило, представляет собой усредненную информацию за сме­ну, сутки, декаду, месяц и т. д. На основании данных технологиче­ского контроля устанавливаются текущие задания всем звеньям управления технологическими процессами и совершенствуется все производство в целом (табл. 6.13).

В задачи этой подсистемы входит также градуировка и проверка погрешностей технических устройств подсистемы оперативного контроля.

Подсистема оперативного технологического контроля должна обеспечивать определение состава и свойств материалов на входах и выходах из конкретных агрегатов или технологических участков производства и контроль соответствия получаемых параметров за­даниям систем управления. Оперативный контроль представляет собой либо разовое опробование через интервалы в один-два часа при устойчивой работе оборудования или непрерывный пробоотбор с ис­пользованием автоматических пробоотборников и анализаторов. Объем определений этой подсистемы на каждом участке должен быть мини­мально необходимым для осуществления стабилизации технологическо­го процесса в пределах заданных нормативов.

Подсистема параметрического контроля должна обеспечивать оценку состояния оборудования и режимов его работы. Объем параметрического контроля должен быть достаточным для под­держания эксплуатационных режимов работы оборудования, предотвращения аварий, учета результатов работы производства.

Подсистема технического контроля должна обеспечивать кон­троль качества и паспортизацию партий цемента, отгружаемых потребителям.

Технологический контроль производства цемента включает дискретное или непрерывное опробование материалов, находя­щихся в неподвижном состоянии: в забое карьера, в буртах, в складах предварительной гомогенизации, в силосах, шламбассейнах, железнодорожных вагонах и т. д., либо в движении на транс­портерной ленте, в пневмотранспортных и гидротранспортных магистралях, в гравитационных потоках и т. д.

Масса пробы должна сохранять исследуемые качества мате­риала. Минимальная масса пробы определяется размером кусков опробываемого материала и его неоднородностью. Чем больше неоднородность материала и крупнее его куски, тем больше дол­жна быть масса отбираемой пробы.

Минимальная проба подвергается разделке, которая может включать следующие операции: смешивание пробы, дробление пробы, сокращение пробы. Эти операции выполняются в дробил­ках, мельницах, истирателях, смесителях, делителях и сократителях проб.

Опробование неподвижных материалов сопряжено с рядом трудностей, обусловленных невозможностью равномерного отбора материала во всех точках.

В неподвижной массе материала в буртах, складах предвари­тельной гомогенизации, в накопительных складах, железнодорож­ных вагонах отбор проб производится вручную или с помощью ручного пробоотборника (щупа).

Наиболее достоверные результаты при опробовании непод­вижного материала получают при проведении эксплуатационной разведки сырьевых материалов. Методика эксплуатационной ге­ологической разведки включает проходку скважин вкрест про­стирания пород по сети с шагом 25 или 50 м в зависимости от характера залегания пород и неоднородности их состава. Про­ходка скважин ведется при помощи бурильных станков. В полу­ченных кернах материала выделяются литологические разновид­ности пород. Материал кернов усредняется по литологическим признакам, измельчается и подвергается сокращению. Подготов­ленные пробы анализируются на содержание основных оксидов или же подвергаются более полному химическому анализу.

Результаты определения химического и дисперсного составов принимают за основу при планировании качества добываемого сырья и объема горных работ по кварталам в течение одного года. Оперативная оценка качества сырья в добычном забое твердых пород включает опробование крупки материала из взрывных сква­жин. От крупки, получаемой в процессе бурения, отбирается сред­няя проба. Проба перемешивается, квартуется (сокращается). В пробах определяется титр или содержание основных оксидов. На основании этих данных составляются ежемесячные или декадные планы подачи сырья на производство, согласованные с ассортимен­том выпускаемой продукции. В период производства цемента само­го высокого качества завод должен снабжаться наиболее однород­ным сырьем с минимальным содержанием примесей.

Оперативное опробование мягкого сырья (мел, глины) в забое производится путем нанесения борозд на борт забоя, отбора проб, их усреднения, квартования, сушки, сокращения и анализа на содержание четырех или пяти оксидов, иногда титра и т. д.

Отбор точечных проб взорванной массы в большинстве слу­чаев не позволяет характеризовать качество сырья в развале с достаточной надежностью. Более представительные пробы на карьере могут быть отобраны от разновидностей полезных иско­паемых вручную с помощью геологического молотка.

Для повышения достоверности отбор проб материалов цемен­тного производства выполняется от движущегося потока методом сечений: некоторую часть потока опробоваемого материала не­прерывно или периодически отводят в пробу. Эти операции могут производиться методом продольного и поперечного сечения по­тока. При отборе проб методом поперечных сечений отсекание контролируемого материала осуществляется дискретно в течение короткого промежутка времени. Пробоотборные устройства со­держат, как правило, ковш, пересекающий поток и отбирающий все частицы, находящиеся в данный момент времени в потоке. Метод поперечных сечений обеспечивает наибольшую предста­вительность разовых проб.

При опробовании технологических потоков, гомогенных в по­перечном сечении, допустим дискретный отбор проб из неболь­шой части поперечного сечения потока.

Точка отбора проб из напорных магистралей должна выби­раться на вертикальных гладких участках трассы на расстоянии не менее десяти диаметров от колен, задвижек и т. д. по ходу движения пылегазового потока.

Предпочтение следует отдавать потокам, в которых материал имел возможность перемешиваться на участках транспортирования предшествующих точке отбора.

Выбор типа пробоотборного устройства осуществляется в зависимости от способа производства, химического, гранулометри­ческого состава материала в соответствии с номенклатурой приборов и средств автоматизации.

Подсистемы общезаводского технологического, оперативного и технического контроля включают автоматизированный или ручной пробоотбор, пробоподготовку и анализ химического минералогического, дисперсного составов, физико-химических и физических свойств материалов. Определение химического состава сырьевых материалов сырьевой смеси, клинкера, цемента и других материалов Зазир^ется™ экспрессных инструментальных ^°*™^метрического рентгеноспектрального анализов, также широко применяются ускоренные объемно-весовые методы химического анализа Дисперсный состав определяется весовыми методами физико-химические свойства контролируются при помощи методов петрографического и рентгенографического анализов. Физико-механические свойства цемента определяются в соответствии с требованиями государственных стандартов. Методические указания, необходимые для выполнения анализов материалов, изложены в отраслевых инструкциях.

Примерные схемы технологического контроля для заводов продолжительностью до 2,5 млн тонн цемента в год с двумя-четырьмя печными агрегатами, работающими по сухому и; по мок рому способам производства на твердом карбонатном (известняк) мягком алюмосиликатам сырье (глина), представлены на рис.

С целью учения рациональной и бесперебойной эксплу­атации предприятий по производству цемента, а также создания безопасных условий работы для каждого завода разрабатывается технологическая система контроля, учитывающая его специфику

ЧТ0иТтбелНи°рС1боты и технологические нормативы основных переделов производства и основного оборудования (дробилки, Грьевые мельницы, печные агрегаты, «--^^^Гло-лп\ фиксируются в технологических картах. Типовые технологические карт разрабатываются на основании правил технической эксплуатации цементных заводов.

Оптимальные средние значения основных показателей работы оборудования и переделов производства подбираются на основании результатов научно-исследовательских работ и производственных технологических и теплотехнических испытании для каждого завода индивидуально в соответствии с составом и свойст­вами сырьевых материалов, схемой их переработки, типом печ­ного агрегата и т. д. В правилах технической эксплуатации за­водов нормируются только отклонения от заданных средних рациональных значений параметров сырьевых материалов, сырь­евой смеси, клинкера, цемента, топлива, температуры, давления, разряжения и т. д.

Так, например, основными показателями работы и техноло­гическими нормативами для вращающейся печи мокрого способа являются:

— производительность, т/ч;

— удельный расход тепла, кДх/кг клинкера, (ккал/кг);

— удельный расход электроэнергии, кВтч/клинкера;

— влажность поступающей в печь сырьевой смеси с отклоне­ниями не более ±0,5%;

— влажность гранул за цепной завесой с отклонениями ±1%;

— коэффициент насыщения сырьевой смеси и клинкера с от­клонениями ±0,02; силикатный и глиноземный модули с откло­нениями ±0,1;

— тонкость помола сырьевой смеси и форсуночного угля: ос­таток на сите № 02 с отклонениями ±0,2%; № 000 — с откло­нениями ±1%;

— влажность форсуночного топлива, поступающего в печь, с отклонениями ±1%;

— содержание летучих в форсуночном топливе с отклонени­ями ±3%;

— содержание Ог в отходящих газах с отклонениями ±0,5% и т. д.

Технологический контроль при сухом способе производства клинкера отличается от контроля при мокром способе на переделах приготовления сырьевой смеси и обжига клинкера. Надежный кон­троль предварительной гомогенизации неоднородных сырьевых ма­териалов после вторичного дробления в усреднительных складах, помола до крупки в мельницах типа «Аэрофол» можно осуществить только при помощи проборазделочной машины. Для получения од­нородной сырьевой муки заданного состава необходимо тщатель­ное и более строгое соблюдение установленных на заводе норма­тивов, более частый отбор средних проб. При эксплуатации вращающихся печей с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами увеличивается количество контролируемых теплотех­нических параметров. В условиях транспортирования мощных по­токов пылевидных материалов по пневможелобам ручной пробоотбор становится практически недостоверным.

Заводы сухого способа необходимо оснащать автоматическими пробоотборниками, устройствами для подготовки и транспорти­ровки проб сыпучих материалов, управляющими вычислительными машинами, АСУТП. Система технологического контроля на заводах мокрого способа менее сложная, чем на заводах сухого способа, так как водные суспензии легче перемешиваются и хра­нятся в шламбассейнах, емкость которых намного превышает объемы смесительных и запасных силосов сырьевой муки.

На цементных заводах функции технологического контроля производства и обслуживания соответствующих технических средств распределяются, в целом между обслуживающим персо­налом основного производства, центральной заводской лаборато­рией (ЦЗЛ) и отделом технического контроля (ОТК). Эксплуата­ция технических средств системы контроля производства должна возлагаться на службу КИП, а на заводах, где внедрены системы автоматического управления, на службу АСУ. Контроль за един­ством мер и измерений должна осуществлять метрологическая служба предприятия.

ОБОРУДОВАНИЕ ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ

7.1. ДРОБИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Дробильное оборудование классифицируют по следующим признакам:

1. Дробилки с использованием в качестве разрушающего уси­лия давления:

— щековые;

— конусные;

— валковые.

2. Дробилки для ударного измельчения:

— молотковые (одно - и двуроторные);

— ударно-отражательного действия (роторные).

Дробилки первичного дробления характеризуются степенью измельчения от 5 до 15 в зависимости от физических свойств материала. Куски материала после первичного дробления харак­теризуются крупностью 100—300 мм. Дальнейшее измельчение до получения зерен крупностью 20—25 мм производится на вто­рой стадии дробления. Затем этот материал подается в трубные или другие мельницы на помол. Иногда для улучшения работы мельниц материал подвергается третьей стадии дробления до крупности частиц 5—10 мм.

Щековые дробилки. Типоразмеры щековых дробилок харак­теризуются шириной В приемного отверстия — расстоянием меж­ду дробящими плитами в верхней части камеры дробления в момент максимального отхода подвижной щеки. Этот размер оп­ределяет максимально возможный размер кусков Dmaх, загружа­емых в дробилку, принимаемый равным 0,85 ширины приемного отверстия, т. е. Dmах = 0,85 В.

другим важным параметром служит длина L приемного от­верстия, т. е. длина камеры дробления. Размер приемного отвер­стия щековой дробилки является ее характеристическим пара­метром и обозначается В XL.

В зависимости от параметра (ВXL, мм) щековые дробилки, выпускаемые отечественной промышленностью, составляют сле­дующий размерный ряд: 160X250, 250X400, 250X900, 400X900, 600X900, 900X1200, 1200X1500, 1500X2100, 2100X2500 мм, т. е. всего девять типоразмеров, из которых пять первых представля­ют собой дробилки со сложным движением подвижной щеки, а четыре последних — с простым. Размер приемных отверстий ре­гламентирован.

Важным параметром щековой дробилки является ширина вы­ходной щели. Она определяется как наименьшее расстояние меж­ду дробящими плитами в камере дробления в момент максималь­ного отхода подвижной щеки. Ширина выходной щели — характеристика переменная, ее можно регулировать, что позво­ляет изменять производительность дробилки и крупность готово­го продукта.

В табл. 7.1 приведены технические характеристики зарубеж­ных щековых дробилок, а в табл. 7.2 — отечественных щековых дробилок.

Таблица 7.1.

Технические характеристики зарубежных щековых дробилок

Показатели	900х1200	950х1200	1200х1500	1400х1600	1400х1800
Размер загрузочного отверстия, мм	900х1200	950х1200	1200х1500	1400х1600	1400х1800
Наибольший размер загружаемых кусков, мм	700	800	800	1000	1000
Пределы регулирования выходной щели, мм	150-200	150-200	190-250	250-350	220-300
Частота вращения эксцентрикового вала, мин-1	180	175	170	160	160
Производительность (проектная), м3/ч	125	120	260	350	350
Изготовитель	«Полиэмус», Германия	«Смидт», Дания	Германия	Германия	Германия
Мощность электродвигателя, кВт	100	200	2х100	160	160
Тип и характеристика питателя	Пластинчатый В=1500 мм	Колосниковый
		1680х7000	1680х7000	2025х7500
Измельчаемый материал	Туф	Известняк	Известняк	Известняк	Мергель

Конусные дробилки. В зависимости от назначения конусные дробилки подразделяют на дробилки крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления. Используются также конусные дробилки, которые занимают промежуточное положение между дробилками крупного и среднего дробления, получившие назва­ние дробилок редукционного дробления (КРД). Их используют для последующего дробления продукта дробилок крупного дробления.

Дробилки ККД характеризуются шириной приемной щели и в зависимости от типоразмера могут принимать куски горной породы размером 400—1200 мм при ширине разгрузочной щелк 75—300 мм и производительности 150—2600 м3/ч.

В дробилках КСД и КМД типоразмерной характеристикой является диаметр подвижного конуса, который в серийных про­мышленных дробилках составляет 600—3000 мм.

Конусные дробилки могут работать «под завалом», т. е. без питателя, менее чувствительны к перегрузками, чем щековые дробилки. Расход электроэнергии на дробление у конусных дро­билок несколько ниже, чем у щековых. К недостаткам конусных дробилок можно отнести громоздкость, большой вес и значитель­ную стоимость.

Технические характеристики конусных дробилок приведены в табл. 7.3, 7.4 и 7.5.

Валковые дробилки. Валковые дробилки бывают одно-, двух-, трех - и четырехвалковые с гладкими, рифлеными, ребристыми и зубчатыми валками. В цементной промышленности применяются одно - и двухвалковые дробилки. Дробилки с гладкими и рифле­ными валками обычно применяют для дробления материалов средней прочности (до асж =150 МПа); дробилки с зубчатыми валками применяют для измельчения материалов малой прочно­сти (до асж = 80 МПа) с высокой влажностью, пластичных и вязких. Степень измельчения в двухвалковых зубчатых дробил­ках достигает 8—10 для мягких пород и снижается до 3—4 для твердых. Технические характеристики валковых дробилок, при­меняемых в цементной промышленности, приведены в табл. 7.6.

Молотковые и ударно-отражательные дробилки. Молотковые дробилки используются как для одностадийного дробления сырь­евого материала, когда получают зерна размером до 25 мм, так и для вторичного дробления материала крупностью 100—300 мм до размера 15 мм и мельче. Молотковые дробилки применяют также для первичного дробления хрупких неабразивных пород и известняков средней пластичности с влажностью не более 15 %. Для дробления сырьевых материалов повышенной влажности (мела, глины, трепела, опоки и других материалов, имеющих влажность до 35%) применяют специальные молотковые дробилки с подвижной плитой. Для дробления пород высокой прочности на первой стадии применяют молотковые дробилки ударно-отража­тельного действия. В дробилках ударно-отражательного действия дробление материала осуществляется ударами жестко закреплен­ных молотков с окружной скоростью 24—45 м/с.

Технические характеристики молотковых и ударно-отража­тельных дробилок приведены в табл. 7.7, 7.8 и 7.9.

Таблица 7.2.

Технические характеристики отечественных щековых дробилок

показатели	СМД-116	СМД-166	СМД-109А	СМД-16Д	СМД-111А	СМД-118А	ЩКД-8	СМД-117А	ЩКД-7	ЩКД-9	ЩДП-15х21	СМД-156
Размер приемного (загрузочного) отверстия, мм	250х400	250х900	400х900	600х900	900х1200	1200х1500	1200х1500	1500х2100	900х2100	1500х2100	1500х2100	2100х2500
Наибольший размер загружаемых кусков, мм	210	210	340	510	750	1000	900	1300	650	1300	1300	1700
Номинальная ширина выходной щели, мм	40	40	60	100	130	155	225	180	175	205	150	250
Пределы регулирования выходной щели, мм	20-60	25-60	40-90	70-130	95-165	115-195	200-250	135-225	150-200	200-250	120-180	170-330
Производительность (проектная), м3/ч	7,8	22	35	75	180	310	240	600	200	450	550	800
Частота вращения эксцентрикового вала, мин-1	300	250	250	230	200	150	135	100	170	100	127	120
Завод-изготовитель	Выксунский	волгоцеммаш	УЗТМ	Волгоцеммаш	УЗТМ	волгоцеммаш
Мощность электродвигателя, кВт	17	45	45	75	110	160	175	250	110	250	250	400
Тип и характеристика питателя	Ленточный	Пластинчатый
Измельчаемый материал	Гипс	-	Известняк
Размеры, м:
длина	1,33	2,30	2,50	3,0			6,20		4,84	7,75		10,6
ширина	1,25	2,40	2,40	2,50			4,45		3,69	5,81		8,2
высота	1,435	1,90	2,20	2,60			4,65		2,70	4,50
Масса без электродвигателя, т	2,56	8,40	10,85	19,40			140,0		69,0	210,0		550,0

Таблица 7.3.