Анализ технологического процесса производства цемента (стр. 2 из 3)
Фильтры-подогреватели устанавливают в холодной части печи на расстоянии 3-5 м. Фильтры-подогреватели снижают запыленность отходящих газов до 2-3% и уменьшают расход теплоты на 210 кДж/кг. Повышение температуры газов и их запыленности приводит к загустеванию шлама. Влажность шлама, выходящего из фильтра-подогревателя, не должна быть ниже 33-35%, а температура газов в этой зоне - не более 200 градусов .
На расстоянии 1 м от фильтра-подогревателя устанавливает цепные завесы. Длина цепной зоны 40-50 м, масса цепей 170-225 т, поверхность цепей 3500-4500 м2 . Цепи обычно навешиваются двумя способами: свободно свисающими концами или гирляндами. Причем последний метод крепления эффективнее. Цепи аккумулируют теплоту газов и передают ее шламу, ускоряя тем самым процесс сушки. Из цепной зоны шлам выходит в виде гранул.
В зоне подогрева печи устанавливают металлические теплообменники. Применение таких теплообменных устройств увеличивает интенсивность подогрева материала, который разделяется на несколько мелких потоков. Открытая поверхность материала и скорость прогрева увеличивается, а температура газов снижается, что предохраняет цепи от преждевременного выгорания. Однако на этом участке печи резко возрастает пыление материала. Для снижения пылевыделения рекомендуется следить за влажностью материала, которая не должна превышать 2-3%.
При использовании коротких печей целесообразнее применять запечные теплообменники: концентраторы шлама и распылительные сушилки. Концентраторы шлама увеличивают производительность печи до 25%, а расход теплоты снижают на 15-20%. Однако применение их сдерживается значительным пылевыделением, т. к. значительная часть шлама пересушивается и потоком горячего газа, что требует установки дополнительных фильтров. Распределительные сушилки из-за сложности работы форсунок, низкого коэффициента паронапряжения, громоздкости конструкции и сложности в эксплуатации не находят широкого распространения.
Клинкер, полученный на выходе из печи подлежит помолу в трубных мельницах открытого или замкнутого цикла. Тонкость помола характеризуется остатком на сите и составляет 8-12% для большинства цементов.
Хранят готовый цемент в цементных силосах - железобетонных ёмкостях диаметром 10-12 метров и высотой 20-25м., вмещающие 2500-4000т. цемента.
Основной качественной характеристикой цемента является его прочность(марка). Марка цемента соответствует пределу прочности образцов 4*4*16см. на сжатие, изготовленных из раствора 1:3 по массе с песком, твердевших 28 суток в воде при температуре 20 град. Прочность колеблется от 300 до 600 кг/см2. Промышленность выпускает цементы марок 400-550, а по особым заказам - М600.
Особенности производства
Производство быстротвердеющего портландцемента (БТЦ), особобыстротвердеющего портландцемента (ОБТЦ), сульфатостойкого портландцемента, пуццоланового портландцемента и других цементов отличается рядом особенностей. БТЦ и ОБТЦ отличаются от обычного портландцемента интенсивным набором прочности в первый период твердения. БТЦ марки 400 через 3 суток обеспечивает прочность при сжатии 25 МПа, а в возрасте 28 суток 40 МПа, БТЦ марки 500 соответственно 28 и 50 МПа.
Получают БТЦ совместным измельчением до удельной поверхности 3500-4000 см2/г портландцементного клинкера с содержанием СзS и СзА около 60-65 % и гипса, содержание которого в пересчете на S0з не должно превышать 3,5 %. Быстротвердеющий портландцемент получают из однородной по составу сырьевой смеси с пониженным содержанием вредных примесей. Использование БТЦ и ОБТЦ в производстве бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях позволяет сократить время твердения бетона.
Сульфатостойкие цементы, образующие цементный камень, устойчивый к агрессивному действию вод, содержащих сульфатные анионы SО2-4..К этой группе цементов относят сульфатостойкий портландцемент (без добавок и с минеральными добавками), сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портланд-цемент. Получают сульфатостойкие цементы измельчением клинкера с содержанием СзА не более 5 %, Сз5 - 50 %, СзА+С4АР-22 % с добавками и без добавок. По ГОСТ 22266-76 (сизм.) сульфатостойкие цементы имеют марки 300, 400 и 500.
При изготовлении шлакопортландцемента в качестве активной минеральной добавки применяют гранулированный доменный шлак. Шлак можно вводить не только на стадии помола, но и при получении клинкера, заменяя часть глинистого компонента. Это снижает расход топлива, так как не требуются затраты теплоты на разложение глины.
Сырьевую смесь с использованием шлака можно получать как сухим, так и мокрым способом. Более распространен сухой способ, так как при мокром способе шлак быстро расслаивается вследствие выпадения в осадок частичек шлама. Смесь готовят путем совместного помола известняка и шлака в мельницах по замкнутому циклу, причем помол совмещают с сушкой. Если шлак имеет влажность более 10 %, то его предварительно сушат в сушильных барабанах при температуре не выше 600-700 °С. Повышение температуры приводит к расстекловыванию шлака и снижению его активности. Получают шлакопортландцемент помолом в многокамерных мельницах клинкера, высушенного шлака и гипса. Количество кислых шлаков в шлакопортландцементе 30-40 %, основных - 50-60 %.
Быстротвердеющий шлакопортландцемент изготовляют более тонким измельчением обычной сырьевой смеси (до 4000-5000 см2/ г), используя для этого двустадийный помол: вначале измельчают клинкер, а затем клинкерный порошок, шлак и гипс.
Пуццолановый цемент получают совместным помолом клинкера, гипса и активной минеральной добавки (20-40 %). Добавки перед помолом дробят и сушат до влажности 1-2 %. Совместный помол производят в многокамерных трубных мельницах по открытому циклу так как большинство активных минеральных добавок менее прочны, чем клинкер. В случае использования плотной, твердой добавки помол ведут по замкнутому циклу.
2.Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса
Исходя из динамики трудозатрат, различают 2 возможных варианта развития технологического процесса – ограниченное и неограниченное . Построим график изменения живого и прошлого труда для определения варианта развития техпроцесса. Наши исходные данные : Тж=500/(27t+675) и Тп=0,02t +0.5:
Таблица 2.1. Динамика трудозатрат.
| Годы | Тж | Тп | Тж+Тп | Тж/Тп | dТж/dТп |
| 1 | 0,712251 | 0,52 | 1,232250712 | 1,369713 | |
| 2 | 0,685871 | 0,54 | 1,225871056 | 1,270132 | -1,31898 |
| 3 | 0,661376 | 0,56 | 1,221375661 | 1,181028 | -1,22477 |
| 4 | 0,63857 | 0,58 | 1,218569604 | 1,100982 | -1,1403 |
| 5 | 0,617284 | 0,6 | 1,217283951 | 1,028807 | -1,06428 |
| 6 | 0,597372 | 0,62 | 1,217371565 | 0,963503 | -0,99562 |
| 7 | 0,578704 | 0,64 | 1,218703704 | 0,904225 | -0,93339 |
| 8 | 0,561167 | 0,66 | 1,221167228 | 0,850253 | -0,87682 |
| 9 | 0,544662 | 0,68 | 1,224662309 | 0,800974 | -0,82525 |
| 10 | 0,529101 | 0,7 | 1,229100529 | 0,755858 | -0,77809 |
 |
Рис. 2.1. Ограниченная динамика трудозатрат.
С помощью графика и аналитической таблицы удалось установить , что в нашем случае имеет место ограниченный вариант развития. Момент времени до которого развитие целесообразно равен t=4,9 г.
В нашем техпроцессе имеет место трудосберегающий техпроцесс, потому что Тж- уменьшается, а Тп – возрастает.
Установим в какой степени снижаются затраты Тж по мере роста Тп. Для этого найдем отношение (Тж)”=dТж/dТп (данное соотношение отражено в таблице 1.1) Мы видим ,что значение отношения возрастает => реализуется возрастающий тип отдачи дополнительных затрат овеществленного труда.
3. Уровень технологии технологического процесса
В нашем техпроцессе мы обнаруживаем ограниченный путь развития, который называется рационалистическим. Он связан с уменьшением затрат живого труда за счет роста затрат прошлого труда. Вместе с тем живой труд уменьшается в большей степени, чем возрастет прошлый труд. Рационалистическое/эволюционное/ развитие с экономической точки зрения всегда предпочтительнее» чем путь эвристического /революционного/ развития технологического процесса. Это связано с дополнительными затратами на научно-исследовательские, работы при эвристическом совершенствовании технологии. Однако суть рационалистического развития принципиально ограничен Рассчитаем параметры технологического процесса L , B , Y для момента времени t=3.
Воспользуемся моделью рационалистического развития техпроцесса.
L=
(3.1.)где L- производительность труда ; B - технологическая вооруженность ; Y- уровень технологии, Y*-относительный уровень технологии.
L=1/Тж =1,512
B=Тп/Тж =0,84672
У=(1/Тж)*(1/Тп ) =2,7
У*=У/L=1/Тп=1,7857
Это соотношение справедливо для механизированных процессов и является математической моделью закона рационалистического развития техпроцесса.
Таблица 3.1. Математическая модель закона рационалистического развития техпроцесса
| Годы | L=1/Тж | B=Тп/Тж | У=(1/Тж)*(1/Тп) | У*=У/L=1/Тп |
| 1 | 1,404 | 0,73008 | 2,7 | 1,923076923 |
| 2 | 1,458 | 0,78732 | 2,7 | 1,851851852 |
| 3 | 1,512 | 0,84672 | 2,7 | 1,785714286 |
| 4 | 1,566 | 0,90828 | 2,7 | 1,724137931 |
| 5 | 1,62 | 0,972 | 2,7 | 1,666666667 |
| 6 | 1,674 | 1,03788 | 2,7 | 1,612903226 |
| 7 | 1,728 | 1,10592 | 2,7 | 1,5625 |
| 8 | 1,782 | 1,17612 | 2,7 | 1,515151515 |
| 9 | 1,836 | 1,24848 | 2,7 | 1,470588235 |
| 10 | 1,89 | 1,323 | 2,7 | 1,428571429 |
Очевидно , что У*>L на протяжение первых 5-и лет, отсюда следует , что рационалистическое развитие техпроцесса производства извести целесообразно до 4 года включительно. Далее оно становиться нецелесообразным.