В цехе установлено 40 железобетонных силосов для хранения клинкера, добавок, гипса, цемента. Перемещение клинкера, добавок, гипса, цемента между силосами и сушильной камерой и мельницами осуществляется с помощью пневмокамерных насосов и конвейера ленточного типа. Отгрузка цемента в транспорт осуществляется пневматическим способом.
Расчёт материального баланса производства
Годовая производительность завода:
ПЦ 500: 1200000 × 0,2 = 240000 тонн в год;
СПЦ 500: 1200000 × 0,8 = 960000 тонн в год;
Клинкер для ПЦ 500: 240000 × 0,81 = 194400 тонн в год;
для СПЦ 500: 960000 ×0,80 = 768000 тонн в год;
всего клинкера 194400 + 768000 = 962400 тонн в год;
шлак (сухой) для ПЦ 500 240000 × 0,14 = 33600 т.г.
шлак (влажный) для ПЦ 500 33600 × 1,21 = 40656 т.г.
диатомит (сухой) для СПЦ 500 960000 × 0,15 = 144000 т.г.
диатомит (влажный) для СПЦ 500 144000 × 1,18 = 169920 т.г.
гипсовый камень для ПЦ 500 240000 × 0,05 = 12000 т.г.
для СПЦ 500 960000 × 0,05 = 48000 т.г.
всего гипсового камня 12000 + 48000 = 60000 т.г.
проверка 962400 + 33600 + 144400 + 60000 = 1200000 (правильно)
Суточная производительность цемента:
ПЦ 500 240000 / 365 =657,354 т. сутки
СПЦ 500 960000 / 365 = 2630,137 т. сутки
Клинкер 962400 / 365 = 2636, 712 т. сутки
Шлак сухой 33600 / 365 = 92,054 т. сутки
Шлак влажный 40656 / 365 = 111, 386 т. сутки
Диатомит сухой 144000 / 365 = 394,520 т. сутки
Диатомит влажный 169920 / 365 = 465,534 т. сутки
Гипс 60000 / 365 = 164,383 т. сутки
Расход материала в час
ПЦ 500 657,354 / 24 = 27,390 т. час
СПЦ 500 2630,137 / 24 = 109,589 т. час
Клинкер 2636,712 / 24 = 109,589 т. час
Шлак сухой 92,054 / 24 = 3,835 т. час
Шлак влажный 111,386 / 24 = 4,641 т. час
Диатомит сухой 394,520 / 24 = 16,438 т. час
Диатомит влажный 465,534 / 24 = 19,397 т. час
| производительность | Тонн в год | Тонн в сутки | Тонн в час |
| ПЦ 500 | 240000 | 657,354 | 27,390 |
| СПЦ 500 | 960000 | 2630,137 | 109,589 |
| клинкер | 962400 | 2636,712 | 109,863 |
| Шлак сухой | 33600 | 92,054 | 3,835 |
| Шлак влажный | 40656 | 111,386 | 4,641 |
| Диатомит сухой | 144000 | 394,520 | 16,438 |
| Диатомит влажный | 169920 | 465,534 | 19,397 |
| Гипсовый камень | 60000 | 164,383 | 6,849 |
Расчёт объёма гипсового склада
Геометрический объём Vc м. куб силосного склада для каждого компонента
ПЦ 500 Vпц =( АСн ) / ( 365 × Ρн ×Кз ) = ( 240000 × 10 ) / ( 365 ×1,45 × 0,9 ) = 5039 м³.
где ρн - средняя насыпная масса материала, т/м³
А – производительность завода по данному цементу, либо расход клинкера, гипса, добавки, т/год
Кз – коэффициент заполнения силоса, обычно принимается 0,9.
СПЦ 500 Vспц =(АСн)/(365 × ρн × Кз) = (960000×10) / (365×1,45×0,9) = 20154 = м³
Клинкера Vкл = ( 962400×4 ) / ( 365×1,5×0,9 ) = 7812 м³
Шлака Vш = ( 40656×15 ) / ( 365×0,5×0,9) = 3713 м³
Диатомита Vд = ( 169920×15 ) / ( 365×0,9×0,9 ) = 8621 м³
Гипса Vг = ( 60000×15 ) / ( 365×1,35×0,9 ) = 2029 м³
Из утверждённых ГОСТом РФ размеров силосов, выбираем для хранения цемента силосы:
Для ПЦ 500 12×19,8 м V = 1700 м³
4 шт. VΣ = 5100 м³
Для СПЦ 500 12×19,8 V = 1700 м³
12 шт. VΣ = 22100 м³
Общее количество 16 силосов.
Такое количество выбрано из соображения более быстрой погрузки железнодорожных составов.
Силосы для клинкера:
Vк = ( 962400×4 ) / ( 365×1,6×0,9 ) = 7324 м³
Выберем размер силоса 12×19,8 V = 1700 м³
Количество силосов для клинкера n = ( 7324 ) / ( 1700 ) = 4,3
Примем количество силосов для клинкера 5шт.
Силосы для гипса:
Vг = ( 60000×15 ) / ( 365×1,35×0,9 ) = 2029 м³
n = ( 2029 ) / ( 1700 ) = 1,19
примем количество силосов для гипса 2 шт.
Силосы для диатомита:
Vд сух = ( 144000×15 ) / ( 365×1,1×0,9 ) = 7300 м³
n = ( 7300 ) / ( 1700 ) = 5 шт.
Силосы для шлака:
Vш сух = (33600×15 ) / ( 365×0,5×0,9 ) = 3068 м³
n = ( 3068 ) / ( 1700 ) = 1,8. примем количество силосов 2 шт.
Итого количество силосов:
Для цемента N6 4 шт.
N 15 12 шт.
Размером 12×19,8 м общим количеством 16 штук.
Для клинкера 12×19,8 м 5 штук
Для гипса 12×19,8 м 2 штуки
Для диатомита 12×19,8 м 5 штук
Для шлака 12×19,8 м 2 штуки
Общее количество силосов 30 штук.
Расчёт сушильного отделения
Необходимость сушки активных минеральных добавок, измельчаемых совместно с клинкером, определяется высокой влажностью добавок. Доменные гранулированные шлаки также имеют высокую влажность, так как их получают грануляцией огнненожидкого шлама в специальных водных бассейнах. Содержащаяся в добавках влага начнёт реагировать с клинкерной частью цемента и качество его в результате преждевременной гидратации резко ухудшится. Кроме того тонко измельчённый материал налипает на мелющие тела, броневые плиты, замазывает междукамерные и разгрузочные перегородки мельницы, затрудняя или полностью прекращая в ней измельчение.
Так как в цементах 6 и 15 разные добавки, то расчёт сушильного отделения будем производить отдельно для доменного шлака, имеющего влажность 21 %, и отдельно для диатомита влажностью 18 %.
Производительность сушильного барабана для шлака
Выход высушенного шлака
Qбш = (1000×Q)/3600 = (1000×3,835)/3600 = 1,065 кг/сек.
где Q – количество материала, нуждающегося в сушке ( по высушенной массе ), т/час;
Выход влаги Qwш
Qwш = Qобщ (Wн/(100 – Wн)-Wk/(100 – Wk)) = 1,065×
×(21/(100 – 21) – 1/(100 – 1)) = 0,272 кг/сек.
где Wн – начальная влажность материала,%
Wк – конечная влажность материала, % (0,5 – 1,0 %).
Производительность сушильного барабана для диатомита.
Выход высушенного диатомита:
Qбд = 1000×Q / 3600 = 1000×16,438 / 3600 = 4,566 кг / сек.
Выход влаги Qwд = Qбд×(Wн/(100 – Wн) – Wk/(100 – Wk)) = 4,566×(18/(100–18) – 1/(100 – 1)) = 0,956 кг/сек.
Определение рабочего объёма сушильного барабана для шлака и выбор его по таблицам.
V = 3600×Qwш/А = 3600×0,272/55 = 17, 8 м³
Где А – удельный паросъём, кг/(м³ч), для шлака 55 – 60 кг/(м³ч), для остальных материалов А = 45 – 55 кг/(м³ч).
Время прохождения материала через сушильный барабан:
τ = (120×β×ρ×( Wн – Wk))/(А(200×(Wн – Wk))) =
= (120×500×0,2×( 21 – 1)/( 55×(200×( 21 -1))) =
= 24,2 минуты.
где ρ – средняя насыпная плотность материала, кг/м³,
β – коэффициент заполнения барабана в долях единицы, β = 0,2.
Необходимая мощность привода для вращения барабана N (кВт):
N = 0,0013×Dб³×Lб×n×ρ×δ = 0,0013×2,2³×14×3,6×500×0,02 =
= 7 кВт
где – D, L диаметр и длина барабана, м
n частота вращения выбранного барабана
ρ средняя насыпная плотность 500 кг/м³
δ коэффициент учитывающий вид теплообменных устройств в барабане, δ = 0,04 – 0,07 для лопастного теплообменника или при навеске цепей, и δ = 0,01 – 0,02 для ячейково – сепараторного теплообменника.
Из выпускаемых сушильных барабанов наиболее оптимальным является СМЦ – 440.
Размеры барабана:
D = 2,2 м, L = 14 м, V = 53 м³
Наклон барабана 1-4%
Производительность по сухому материалу 14 т/ч
Влажность материала:
На входе 22 %
На выходе 3 %
Частота вращения барабана 3,6 об/мин
Мощность привода двигателя 36 кВт
Масса 35 тонн.
Определение рабочего объёма сушильного барабана для сушки диатомита и выбор его по таблицам.
Рабочий объём сушильного барабана для диатомита
Vд = 3600 Qwд / А = 3600×0,95 / 45 = 76,48 м³
где А – удельный паросъём кг/(м³×ч) = 45 – 55 кг/(м³×ч)
Время прохождения через сушильный барабан τ
τ = 120×β×ρ×(Wн – Wк ) / (А×(200 – (Wн – Wк))) =
= 120×0,2×1100×(18 – 1)/ (45×(200 – (18 – 1))) = 54,50 мин.
где – β коэффициент заполнения барабана = 0,1 – 0,25;
ρ средняя насыпная плотность материала = 900 – 1100 кг / м³
Мощность привода для вращения барабана N (кВт)
N = 0,0013×Dб³×Lб×n×ρ×δ = 0,0013×2,8³×14×4,68×1100×0,02 = 41,13 кВт
где Dб, Lб диаметр и длина барабана,
n число оборотов выбранного барабана об/мин,
δ коэффициент, учитывающий вид теплообменных устройств = 0,01 – 0,02 Из выпускаемых сушильных барабанов подходит СМЦ – 429, имеющий характеристики:
Диаметр барабана 2,8 м
Длина барабана 14 м
Наклон барабана 5 %
Производительность по 20 – 25 т/ч сухому материалу
Влажность материала
на входе 20 – 22 %
на выходе 1 – 8 %
Частота вращения барабана 4,68 об \мин
Мощность привода двигателя 55 кВт
Масса 62,4 т
Расчёт производительности и количества мельниц
Расчётная производительность мельницы.
Q = 6,45×Vпײ√Dc²(m/Vп)ⁿ×К×b×q
где n показатель степени = 0,8
Vп - полезный объём мельницы, м³
Dс - диаметр мельницы в свету, м
Lп - полезная длина мельницы, м
m - масса мелющих тел, м
К- коэффициент равный 1,1 – 1,2 при замкнутом цикле
b – удельная производительность мельницы в т/(кВт *ч) потребляемой мощности = 0,036 – 0,038
q – поправочный коэффициент на тонкость помола:
для портландцемента № 6 = 0,818
для портландцемента №15 = 0,655
Диаметр мельницы в свету Dc
Dc = (0,94…..0,95)×D = 0,94×5,2 = 4,89 ≈4,9 м
Полезная длина мельницы.
Lп = L – 0,2 = 16,5 – 0,2 = 16,3 м
Масса мелющих тел.
m = 3,77× φ×Dc² ×Lп = 3,77× 0,26 × 4,9² × 16,3 = 383,6 т
Полезный объём мельницы
Vп =(π × Dп²×Lп)/ 4 = (3,14×4,9²×16,3)/4 = 307,2 м³
Производительность мельниц рассчитывается отдельно для каждого вида цемента, так как тонкость помола q разная.
Производительность мельниц для портландцемента № 6
Q№6 = 6,45×Vп × ²√Dc × (m/Vп)ⁿ×K×b×q№6 =
=6,45×307,2ײ√4,9×(383,6/307,2)ⁿ×1,15×0,037×0,818 =
182,3 т/ч
n = 0,8
Производительность мельниц для сульфатостойкого портландцемента №15
Q№15 = 6,45×Vпײ√Dc×(m/Vп)ⁿ×К×b×q№15 =
= 6,45×307,2ײ√4,9×(383,6/307,2)ⁿ×1,15×0,037×0,655 =
= 146,0 т/ч
Расчёт количества мельниц для помола каждого вида цемента
Количество мельниц для помола цемента №6
n№6 = Аг№6/(8760×Кu×Q№6)
где Аг – годовая производительность завода по данному виду цемента т/год = 240000 т/год
8760 – количество рабочих часов в году
Кu – коэффициент использования рабочего времени мельницы для замкнутого цикла = 0,82