Материальный баланс цементного завода в р. Башкортостан, производительностью 1080000 тонн цемента в год

2. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ЗАВОДА


2.1 Расчет сырьевой смеси и удельного расхода материалов

РАСЧЕТ ЦЕМЕНТНОЙ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ по КН, n , p

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ (массовые %)
Наимено- вание	Сырьевые компоненты				Сырьевая шихта	Клинкер
	1	2	3
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O Р2O5 ППП Прочие		0.53 0.13 0.12 54.14 1.91 0.33 0.00 0.00 0,26 42.57 0.00	59.56 13.20 5.83 6.49 1.97 0.27 0.00 0.00 0.27 11.58 0.83	10.99 3.10 71.74 2.86 1.20 5.10 0.00 0.00 0.00 5.01 0.00	13.78 3.08 2.67 42.68 1.91 0.40 0.00 0.00 0.26 35.04 0.18	21.21 4.74 4.11 65.70 2.94 0.62 0.00 0.00 0.40 0.00 0.28
КН n p					0.95 2.27 1.15	0.95 2.27 1.15

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛИНКЕРА

СООТНОШЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ (массовые %)
С3S C2S C3A C4AF CaSO4 MgO	64.16 12.44 5.55 12.52 1.05 2.24

ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ, МАС. %
№	Наименование	Шихта	Клинкер
1 2 3	Известняк Глина Огарки	76.13 22.15 1.71	75.68 22.41 1.91
	ВСЕГО	100.00	100.00

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛИНКЕРА
Гидравлический модуль Калориметрический модуль Коэффициент спекаемости Индекс обжигаемости	2.19 2.79 0.72 3.55	1.7-2.4 (оптимальный) m=C/(S+A+F) 0.3-1.8 (оптимальный.) Mk=(C3S+C3A)/(C2S+C4AF) 0.5-0.6(оптимальный) B=[C-(1.87S+1.65A+0.35F)]/(3A+2.25F) 2.5-3.5 (оптимальный) ИО=С3S/(C3A+C4AF)

Удельный расход сырьевых материалов

Теоретический расход сухого сырья:

Действительный расход сухого сырья:

,

где% ПС – производственные потери сырья при обжиге с безвозвратным пылеуносом ~ 0,5 %

.

Действительный расход отдельных сухих сырьевых компонентов:

,

Где Ni – содержание отдельных компонентов в сырьевой смеси.

Расход компонентов с естественной влажностью.

Где Wi – влажность отдельных компонентов в %.

Расход сырьевой смеси с естественной влажностью:

Естественная влажность сырьевой смеси:

Количество воды в сырье при естественной влажности:

Расход сырьевой муки:

где WМ – влажность сырьевой муки, поступающей на обжиг при сухом способе производства = 1%

9. Выход воды из сырьевой муки:

2.2 Режим работы цехов и завода – ППР

Таблица 2.1 - Номинальный фонд рабочего времени

№ п/п	Цехи	Время работы в									Режимный простой
		смену	сутки		неделю			год
		час	смена	час		сутки	час		сутки	час		сутки	час
1	Карьер	8	2	16		6	96		305	4880		162	3880
2	Транспортный	12	2	24		6	144		305	7320		60	1440
3	Грубое измельчение	12	2	24		6	144		305	7320		60	1440
4	Помол сырья	12	2	24		7	168		365	8760		-	-
5	Обжиг клинкера	12	2	24		7	168		365	8760		-	-
6	Помол цемента	12	2	24		7	168		365	8760		-	-
7	Отгрузки	8	2	16		6	96		305	4880		162	3880

Таблица 2.2 - Время простоев по ППР и работа технологического оборудования

№	Наименование оборудования	Ремонтный цикл, год	Межремонтный период, мес.				Время ремонта (число ремонтов за ремонтный цикл), сутки/число				Простои, час				Время работы в год, час		КИ
											общие	режимные	на ремонт
			К	С	Т	ТО	К	С	Т	ТО	год	год	РЦ	год
1	Экскаваторы	4	48	12	2	1	9/1	4/3	0,8/20	0,3/24	-	3880	2193	780		3504		0,4
2	Транспорт	3	36	12	2	0,5	8/1	4/2	0,7/16	0,3/18	-	1440	1186	563		3504		0,4
3	Дробилки	2	24	12	2	0,5	8/1	6/1	0,7/15	0,3/16	-	1140	1381	4380		4380		0,5
4	Сырьевые мельницы	2	24	12	5	1	8/1	5,5/1	0,9/18	0,4/20	1139	-	1673	1139		7621		0,87
5	Печь	6	60	12	2	1	21/1	4/26	4/26	0,5/29	876	-	1660	1381		7446		0,85
6	Цементные мельницы	4	48	12	1	0,5	12/1	1/20	1/20	0,4/24	1752	-	2441	1752		7008		0,8

2.3 Расчёт материального баланса по цехам

Расчёт выпуска продукции по видам цемента

Согласно заводским данным мощность технологической линии сухого способа производства по цементу составляет 1 080 000 тонн в год.
1. Выпуск цемента по видам:

Таблица 2.3 - Ассортимент выпускаемой продукции

№	Обозначение цемента	Выработка цемента, т/год	Доля отдельного вида цемента в общем объеме выпуска продукции, %	Расход добавок
				%
				Шлак гранулированный	гипс
1 2 3	ПЦ 500 Д 0 ПЦ 400 Д 0 ШПЦ 300	180000 700000 200000	17 65 18	- - 50	5 5 5
	Всего	1080000	100	50	15

2. Выработка цемента помольным цехом:

а) По видам:

Где %ПЦ – потеря цемента = 0,5%

б) Всего:

3. Потеря цемента:

4. Потребность помольного цеха в клинкере:

а) По видам:

Где %Дi – сумма вводимых в данный вид цемента добавок согласно ГОСТа в %.

б) Всего:

5. Потребляемая выработка клинкера цехом обжига:

Где %ПКЛ – потеря клинкера = 0,5%

6. Потребное количество печей:

Где КИ – коэффициент использования печей = 0,85

ВКЛ – производительность одной печи = 145 т/ч

7. Выработка клинкера:

8. Производительная потеря клинкера:

9. Клинкер в составе цемента, поступающий на помол:

10. Раздельное количество добавок, вводимых в отдельные виды цемента при помоле.

Гипс:
а) на отдельный вид:

б) всего:

Гидравлические добавки:

а) на отдельный вид:

б) всего:

11. Производственные потери добавок до помольного цеха.

Гипс:

Где %ПГ – потеря гипса = 0,5%

Гидравлические добавки:

Где %ПГД – потеря гидравлических добавок = 0,5%

.

Всего:

12. Количество сухих добавок, поступающих на завод.

Гипс:

Гидравлические добавки:

Всего:

13. Количество влажных добавок, поступающих на завод.

Гипс:

Где WГ – влажность гипса = 2,0%

Гидравлические добавки:

Где WГД – влажность гидравлических добавок = 10%

Всего:

Результаты расчётов сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Выработка цемента по видам

№	Вид цемента	Расход материалов, т/год																Количество цемента, т/год
		Клинкер				Добавки
		Обжиг		Помол		Гипс						Гидравлические
						завода		помола		влажные		завода		помола		влажные		помола		завода
1 2 3	ПЦ 500 Д 0 ПЦ 400 Д 0 ШПЦ 300	158211 604924 167518		171000 665000 90000		9319 35630 9867		9045 35176 10050		9509 36358 10068		- - 101513		- - 100503		- - 112792		180904 703518 201005		180000 700000 200000
Всего			930653		926000		54816		54271		55935		101513		100503		112792		1085427		1080000

Расчёт производительности цехов

Годовая потребность цеха обжига в сырье. Сухое сырьё:

Сухие сырьевые компоненты:

Сырьё с естественной влажностью:

Компоненты с естественной влажностью:

Сырьевая мука:

Годовая потребность сырьевого цеха

При расчёте учитываются потери материалов при грубом и мелком измельчении. Потери при измельчении сырья: ПИЗМ = 0,2%
Коэффициент потерь:

Сухое сырьё:

Сухие сырьевые компоненты:

Сырьё с естественной влажностью:

Компоненты с естественной влажностью:

Сырьевая мука:

Годовая потребная производительность транспортных средств для перевозки с учётом потерь

При расчёте учитываются потери материалов при перевозке. Потери при перевозке сырья: ПТР = 0,3%
Коэффициент потерь:

Сухое сырьё:

Сухие сырьевые компоненты:

Сырьё с естественной влажностью:

Компоненты с естественной влажностью:

Годовая потребная производительность карьеров с учётом потерь при добыче сырья

При расчёте учитываются потери материалов при добыче. Потери при добыче сырья: ПТР = 0,5%
Коэффициент потерь:

Сырьё с естественной влажностью:

Компоненты с естественной влажностью:

Результаты расчётов сводим в табл. 2.5.

Таблица 2.5 - Расход сырьевых материалов

№	Материалы	Размерность	На 1 т. клинкера				По цехам в год
			теоретический	действительный	С естественной влажностью	Обжиг				Сырьевой			Транспортный				Карьер
						Сух.		Влаж..	Сух.		Влаж.	Влаж.				Влаж.
						в тоннах
1	Известняк	т	1,165	1,178	1,209	1096309		1125159	1098502		1127409	1130791		1136445
2	Глина	т	0,345	0,343	0,421	319214		391805	319852		392589	393767		395736
3	Огарки	т	0,029	0,026	0,029	24197		26989	24245		27043	27124
4	Сырьевая смесь	т	1,539	1,547	1,659	1439720		1543953	1442599		1547041	1551682
5	Сырьевая мука	т		1,563		1454611				1457520

Потребная производительность цехов

Для карьера и транспортного цехов производительность определяется по материалу с естественной влажностью, для всех остальных – по сухому веществу.
Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

где τГОД, τН, τСТ – часы работы цехов в год, неделю, сутки (табл. 1.2.1).

Карьер известняка
Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Карьер глины

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Транспортировка известняка и глины

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Транспортировка железистой добавки

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Транспортировка сырья

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Грубое измельчение

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Помол сырья

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Обжиг (клинкер)

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Помол цемента

Часовая производительность:

Месячная производительность:

Недельная производительность:

Суточная производительность:

Результаты сводим в табл. 2.6.

Таблица 2.6 - Потребная производительность цехов

№	Цех	Материал	Производительность
			Годовая, т	Месячная, т.	Недельная, т.	Суточная, т.	Часовая, т.
1	Карьер	Известняк Глина	1136445 395736	94704 32978	22368 7776	3728 1296	233 81
2	Транспортный	Сырье	1551682	129307	30528	5088	212
3	Грубое измельчение	Известняк и глина	1524558	127047	29952	4492	208
4	Помол сырья	Сырьевая мука	1457520	121460	27888	3984	166
5	Обжиг	Клинкер	930653	77554	17808	2544	106
6	Помол цемента	Цемент	1085427	90452	20832	2976	124

Потребная производительность основного оборудования

Определяется суммарная производительность всего оборудования в целом по цеху. При расчёте учитывается коэффициент использования оборудования цеха КИ (табл. 1.2.2).

где Р – количество перерабатываемого материала по статье материального баланса, тонн в год;

8760 – номинальный фонд рабочего времени.
Экскаваторы:

Дробилки:

Транспорт:

Мельницы сырьевые:

Печь вращающаяся:

Мельницы цементные:

Полученные данные применяются при подборе оборудования завода и сводятся в табл. 2.7.

Таблица 2.7 - Потребная производительность оборудования в целом по цеху

№	Наименование оборудования	Производительность
		т/год	т/сутки	т/час
1	Экскаваторы	1136445 395736	5184 1808	324 113
2	Транспорт	1551682	10632	443
3	Дробилки	1524558	8352	348
4	Мельница сырьевая	1457520	4584	191
5	Вращающаяся печь	930653	3000	125
6	Мельница цементная	1085427	3720	155

3. Схема контроля производственного процесса
клинкер обжиг технологический схема
Контроль соблюдения установленного технологического режима на стадии процесса обжига клинкера является одной из важнейших задач технологического контроля, осуществляемого центральной лабораторией, и оперативного контроля, осуществляемого обслуживающим персоналом печного агрегата.
В проектируемом цехе предусматривается следующая система технологического контроля.
Температура сырьевой муки и перепад давления контролируются на каждом циклоне циклонного теплообменника с помощью системы автоматизации. Машинист вращающейся печи следит за показаниями приборов: контроля температуры, перепада давления, содержания СО и О2 в отходящих газах, разрежения после дымососа. Машинист контролирует температуру пылегазовой смеси в кальцинаторе и смесительной камере реактора – декарбонизатора, а также температуру газов в вихревой камере. Важен контроль питания печи сырьевой мукой, так как система "циклонный теплообменник – декарбонизатор – печь" весьма чувствительна к равномерности питания, поэтому, совместно с системой автоматизации возможно и ручное корректирующее воздействие. С помощью автоматических пробоотборников, установленных в течках циклонов и в смесительной камере декарбонизатора, отбираются разовые пробы сырьевой муки с периодичностью 1…2 часа и с помощью пневмотранспорта доставляются в цеховую лабораторию для определения степени декарбонизации ускоренным методом, ввиду высокой скорости прохождения сырьевой муки в циклонном теплообменнике (20…30 секунд). Данные анализов оперативно сообщаются машинисту вращающейся печи.
Машинист вращающейся печи следит за показаниями контрольно - измерительных приборов температуры в зоне спекания и наблюдает визуально в смотровое окно в головке печи за состоянием обжигаемого материала, положением факела, свечением стенок печи и материала; контролирует количество поступающего в печь первичного (с топливом, через горелку), вторичного (из холодильника) и третичного (из холодильника – на декарбонизатор) воздуха и его температуру; следит за подачей топлива в печь и декарбонизатор и за соотношением подаваемого топлива.
В данном печном агрегате в декарбонизаторе должно сжигаться не менее 60 %, а во вращающейся печи – 40 % от общего расхода.
В колосниковом холодильнике по показаниям приборов машинист контролирует давление воздуха острого дутья и общего дутья под решеткой, температуру первого колосника холодильника и линкера на выходе, а также наблюдает визуально через специальные смотровые окна за ходом процесса охлаждения клинкера. Он же с помощью совковой лопаты через люк, расположенный в течке холодильника, периодически (каждый час в течение смены) отбирает клинкер для определения его плотности (качество обжига клинкера) для петрографического анализа. Из отобранных проб клинкера центральная лаборатория выполняет в средней пробе полный химический анализ, определяет петрографическим методом качество кристаллизации минералов клинкера, количество в нем свободного СаО, изучает его активность после лабораторного помола.


Заключение

В данном курсовом проекте был спроектирован цементный завод по выпуску цемента в ассортименте:

ПЦ 500–Д0 – 17%;
ПЦ 400–Д0– 65%;
ШПЦ 300 – 18%.
Проектируемая технологическая линия будет работать по сухому способу производства мощностью 930653 тонн клинкера и 1080000 тонн цемента в год. Данное производство основывается на эксплуатации одной вращающихся печей 4,5 х 50 м с четырехступенчатым циклонным теплообменником.
Разработана технологическая схема производства и по статьям материального баланса цеха было подобрано необходимое количество технологического оборудования, с указанием его технических характеристик, для выполнения производственной программы с учетом коэффициента использования оборудования.
Ориентируясь на исходные материалы месторождения, была составлена технологическая схема по заводу и разработана схема контроля процесса обжига клинкера.


Литература

1. Алексеев Б.В. Технология производства цемента, Учебник для средних проф. тех. училищ, М.: Высшая школа, 1980.

2. Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов, М.: Высшая школа, 1976.
3. Справочник по производству цемента, под. ред. Холина, Стройиздат, 1963.
4. Проектирование цементных заводов, под. ред. П.В. Зозули и Ю.В. Никифорова, СПб.: Издательство «Синтез», 1995.
5. Левченко П.В. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности, уч. пособие, М.: Высшая школа, 1968.
6. Сапожников М.Л. Механическое оборудование предприятий промышленности строительных материалов, справочник, М.: Машиностроение, 1978.