Сырьевой цех цементного завода

Выбор способа регулирования  определяется сырьевыми и технологическими условиями на каждом конкретном цементном заводе, а также экономическими соображениями.

Для повышения скорости приготовления  сырьевого шлама на ряде действующих заводов, запроектированных и построенных на основе традиционной технологии с порционным корректированием, в Гипроцементе С. И. Данюшевским, В. Егоровым и Л. В. Беловым была разработана полупоточная технология. Сущность ее состоит в том, что вертикальные бассейны, предварительно оснащенные автоматическими следящими уровнемерами, выполняют функции дозирующих устройств. Процесс полупоточного корректирования химического состава сырьевой смеси складывается из ряда последовательно выполняемых операций:

1. Заполнения вертикальных  бассейнов и отбора соответствующих проб.

2. Анализа этих проб (включая  прободоставку и проборазделку).

3. Расчета количеств сливаемых шламов.

4. Слива рассчитанных  количеств шламов из вертикальных  бассейнов в горизонтальный.

5. Перемешивания и усреднения  шлама в горизонтальном бассейне.

6. Подачи готового шлама  на обжиг.

В качестве примера на рис. 1-7 представлена технологическая схема приготовления сырьевого шлама при совместном измельчении карбонатного и глинистого компонента.

Применение полупоточной технологии, свободной от недостатков порционного корректирования, не требует существенной реконструкции сырьевых отделений, позволяет по-новому использовать имеющееся в наличии технологическое оборудование, ликвидировать перекачки шлама в отделении вертикальных бассейнов, повысить его пропускную способность, уменьшить расход сжатого воздуха на перемешивание шлама, улучшить качество его приготовления и снизить затраты труда на управление отделением вертикальных бассейнов.

1.5. Автоматизация  процесса дробления и помола  сырья, автоматизированная система управления приготовлением сырьевой смеси заданного состава.

1.5.1. Обзор существующих  систем автоматического управления  процессом дробления.

Основное требование к  процессу дробления заключается  в уменьшении крупности материала  до определяемой потреблением величины. Материалы, поступающие на дробление, как правило, отличаются значительными  колебаниями физико-механических свойств и в первую очередь гранулометрического состава. 
Задача автоматического регулирования процесса дробления заключается в поддержании заданной крупности конечного продукта и в максимальном использовании подводимой к дробильным агрегатам энергии за счет оптимальной загрузки дробилок, а также получение наибольшей возможной производительности конечного продукта и в максимальном использовании подводимой к дробильным агрегатам энергии за счет оптимальной загрузки дробилок, а также получение наибольшей возможной производительности конечного продукта при наибольшей загрузке камеры дробления дробилок. В настоящее время дробилки имеют входные отверстия размером до 3100x3300 мм.

Такие крупные куски могут  стать причиной возникновения пиков  момента сопротивления, которые приближаются к предельному вращающему моменту двигателя привода. Дальнейшая перегрузка может вызвать остановку дробилки, которую затем приходится освобождать вручную, что приводит к длительным простоям.

Наиболее простой схемой контроля и поддержания верхнего уровня заполнения камеры дробления является схема с уровнемером, устанавливаемом на неподвижной боковой стенке дробилки на высоте, равной примерно 2/3 высоты камеры дробления. При равенстве в установившемся режиме производительности питателя и дробилки уровень заполнения меняется незначительно. В случае снижения производительности дробилки питатель останавливается или переводится на пониженную скорость подачи. В качестве уровнемера может быть использовано гамма-радиоактивное реле, электронный сигнализатор уровня и т.п. Такая система автоматического регулирования обеспечивает безаварийную эксплуатацию узла «питатель - дробилка», надежно контролирует и предотвращает переполнение камеры дробления при не соответствии производительностей питателя и дробилки, а также при попадании в камеру дробилки негабаритов или металла.

Существуют также системы  регулирования производительности дробилки по току двигателя дробилки или по мощности, затрачиваемой двигателем дробилки, но схемы регулирования загрузки дробилки по уровню предпочтительнее схем регулирования по току или расходу энергии, поскольку первые точнее позволяют определять истинную загрузку дробилки и поддерживать ее на максимальном значении при изменяющемся качестве исходного питателя. Однако более перспективными являются комбинированные схемы, которые регулируют производительность дробилки по нескольким параметрам.

С целью повышения точности регулирования была разработана  система с коррекцией по текущему значению производительности, измеряемой косвенным образом по мощности, потребляемой приводным двигателем отводящего конвейера. Поддержание заданной производительности дробилки достигается путем настройки датчиков. Если нагрузка приводных двигателей и  отводящего конвейера и дробилки меньше заданной, то с помощью выходных реле датчиков  и  через электронный блок  подается команда на включение пластинчатого питателя. В процессе дробления питатель отключается в том случае, когда нагрузка хотя бы на одном из двигателей превышает значение, на которое настроены датчики [1].

1.5.2. Автоматизация  процесса помола сырья

 

АСУТП измельчения сырья  в мельницах разомкнутого цикла  реализует контур управления загрузкой мельниц сырьем и подачей воды по косвенным сигналам акустических устройств контроля загрузки, размещенных вдоль корпусов мельниц. В контурах учитываются сигналы расходов сырья и воды, а также показания индикаторов вязкости на выходе мельниц. Подсистемы управления загрузкой сырьем и расходом воды по косвенным сигналам обеспечивают удовлетворительную компенсацию значительной части высокочастотных возмущений. Подсистема управления с использованием показаний индикатора вязкости шлама обеспечивает компенсацию низкочастотных возмущений.

Особенностью АСУТП является наличие алгоритма управления процессом в переходных режимах, необходимого для ввода технологического процесса в режим после пуска мельницы и подачи в нее сырья, а также при длительных перебоях в поступлении сырья.

АСУТП измельчения сырья  в мельницах замкнутого цикла  с сепараторами воздушно-проходного типа и сушкой отходящими газами печи выполняет:

- стабилизацию загрузки  мельницы путем поддержания на  заданном уровне соотношения  между значениями расхода шихты  в мельницу и сигналом контроля загрузки мельницы;

- управление аэродинамическим  режимом путем поддержания на  заданном уровне расхода сушильно-транспортирующего агента, оцениваемого по величине тока привода мельничного дымососа, с воздействием на направляющий аппарат мельничного дымососа;

- стабилизацию влажности  сырьевой муки, измеряемой лабораторным  путем или косвенно (по температуре  газовоздушной смеси на выходе мельницы), путем регулирования подачи в мельницу отходящих газов печи;

- стабилизацию тонкости  помола сырьевой муки путем  коррекции заданного уровня расхода сушильно-транспортирующего агента (по лабораторным данным о тонкости помола сырьевой муки).

АСУТП приготовления  шлама при порционной и полупоточной технологии используется в информационно-советующем режиме. Аппаратурно-программное обеспечение системы осуществляет:

- автоматическую обработку  результатов экспресс-анализа химического состава материалов на рентгеновском анализаторе; контроль объемов и характеристик шламов в вертикальных шламбассейнах;

- расчет дозировок компонентов приготавливаемой смеси с целью их последующего дозирования в определенных количествах в усреднительную емкость; система рассчитывает оптимальные дозировки компонентов таким образом, чтобы стабилизировать характеристики химического состава готовой смеси на уровне заданий технологической карты;

- предоставление  оператору рекомендаций по управлению  процессом с прогнозом характеристик приготавливаемой смеси в виде концентраций оксидов, значений коэффициента насыщения, глиноземного и силикатного модулей, а также расчетного минералогического состава.

1.5.3. Автоматизированная  система управления приготовление  сырьевой смеси заданного состава.

 

АСУТП приготовления сырьевой смеси в потоке разработана для различных вариантов технологических схем. Сырьевая смесь составляется из нескольких доставляемых на завод сырьевых материалов путем их совместного дозирования в измельчительные агрегаты с последующей гомогенизацией в усреднительно-накопительных емкостях. В общем случае каждый из сырьевых материалов может проходить предварительную гомогенизацию на усреднительном складе. Готовая сырьевая смесь должна удовлетворять определенным требованиям, которые сводятся к поддержанию в рамках заданных допусков значений основных модульных характеристик. Стабилизация качества приготовляемой смеси осуществляется путем изменения соотношения смешиваемых компонентов. Расчет необходимого соотношения компонентов смеси и его реализация осуществляются на ПЭВМ.

В ПЭВМ поступает необходимая  для управления процессом информация о химическом составе готовой смеси, о количестве смеси, поступающей в усреднительные емкости, и количестве каждого подаваемого в мельницу компонента. Такие измерения производятся датчиками весовых дозаторов твердых сырьевых компонентов на входе в мельницу и расходомером готовой смеси на выходе из мельницы. Автоматический пробоотборник на выходе мельницы отбирает пробу, которая затем транспортируется в лабораторию, где подвергается анализу на химсостав на специальном анализаторе.

ПЭВМ обрабатывает сигналы  контролируемых параметров, производит расчет дозировок и выдачу соответствующих  управляющих воздействий на дозаторы мельниц. Соотношения компонентов  устанавливаются такими, чтобы их суммарный объем, смешанный с объемом, находящимся в усреднительной емкости, составил сырьевую смесь, максимально приближенную по своему химическому составу к технологическим нормам. Ввиду наличия в объекте значительного транспортного запаздывания система осуществляет прогноз возмущающих воздействий на время запаздывания. Для этого строятся и постоянно корректируются расчетные модели содержимого выходных и промежуточных емкостей объекта.

Расчет, формирование и выдача на датчики дозаторов (или исполнительные механизмы других расходных устройств) управляющих воздействий осуществляется в режиме непосредственного цифрового управления. Взаимодействие всех частей системы реализуется программным обеспечением, включающим, как обычно, общее и специальное программное обеспечение

2. Инженерные расчёты.

1. Режим работы и требуемая производительность отделения.

2.1.1. Обоснование выбора схемы сырьевого цеха цементного завода

Режимы работ производственных отделений выбирают в соответствии с режимом работы машин и оборудования. Режим работы отделений предварительного измельчения сырьевых материалов (дробилки, мельницы грубого измельчения) взаимосвязан с режимом работы соответствующих карьеров [6, стр.260].

В соответствии с  нормами  технологического  проектирования  цементных заводов  режим  работы  отделений  мельниц тонкого помола и   обслуживание   их переделов применяются в три смены в сутки при непрерывной рабочей неделе. Режим работы мельниц грубого помола - прерывная неделя по две смены в сутки [6, таб. 8.3].

Так как естественная влажность  сырьевых материалов высокая (в пределах 10 – 25 %), то выбираем мокрый способ производства. Сырьевая смесь поступает в печь размером 4,5х170 м.

Сырьевые материалы (глина, мел, огарки), применяемые в производстве портландцемента, обладают различными физико–механическими свойствами (твердостью, влажностью) и в процессе проектирования для каждого вида сырьевого материала выбирается определенная технологическая схема дробления и соответствующее дробильное оборудование, позволяющее производить измельчение до оптимальных размеров [6].

В нашем проекте основными  факторами, определившими выбор  оборудования для дробления и количество стадий дробления, послужили влажность материала и размеры кусков, поступающих на дробление.

Мел и глину с влажностью 25% и размерами кусков 300 мм отнесли к породам средней твёрдости. Для измельчения пород средней твердости распространена схема дробления по открытому циклу в две стадии (рис. I-2,б): на 1 – ой стадии – мельница самоизмельчения «Гидрофол»,так как она принимает куски пород крупностью до 1000 мм и выдают измельченный продукт с размерами 0 – 20, 0 – 30, на 2 – ой – шаровая мельница. Дозирование мягких сырьевых материалов осуществляется весовыми ленточными дозаторами, которые выполняют функцию питателя. Дозатор должен соответствовать производительности агрегата.  Для подачи материала в мельницу первых стадий дробления мела и глины применяем весовые дозаторы фирмы «Шенк», используемые для дозирования как кусковых, так и мелкодисперсных сыпучих материалов. Для второй стадии используем ленточный весовой дозатор для огарков типа СБ, так как он подходит для перемещения кусков материала до 130мм, а  нашем случае размер куска огарков составляет 10 мм, а глиняно-меловой шлам поступает по трубам.

Для перемещения кусковых материалов в горизонтальном направлении  используем ленточные конвейеры  с желобчатой лентой, которые обеспечивают высокую производительность и транспортируют материалы на большие расстояния. Передача кусков материалов между стадиями дробления производится ленточным транспортером. Ширина ленточных конвейеров, выпускаемых промышленностью нормализована. Ее принимаем в зависимости от производительности агрегата.

При применении в производстве мельницы самоизмельчения и материалов с высокой влажностью оборудование для аспирации не требуется.

Огарки сразу после  карьера поступают в базисный склад. Это объясняется небольшим начальным размером куска 10 мм, поэтому их без предварительного измельчения можно направлять в помольную установку – шаровую мельницу. Глиняно-меловой шлам после дробления с помощью насоса поступает в промежуточный шламбассейн. В качестве базисного склада запроектировали эстакадно-гравитационный склад закрытого типа. В этом случае загрузка материала производиться с помощью специальных загрузочных машин, работающих в челночном режиме и обеспечивающих послойную укладку штабеля, а разгрузка штабеля осуществляется с помощью роторного или скребкового механизма, отбирающего материал вразрез слоями. Характерной  особенностью эстакадно-гравитационного склада является галерея с ленточным транспортером, несущим насыпной груз, расположенный на высокой эстакаде и проходящей по оси штабеля. Материал, сброшенный с транспортера, насыпается на штабель треугольного сечения по углу естественного откоса. Режим работы сбрасывающего приспособления должен предусматривать его челноковое движение при загрузке склада [1]. Склад со штабелем этого типа называют хребтовым. На цементном заводе производительность около 2 млн. т/год (проектная производительность цементного завода по клинкеру 1576800 т/ч)  и более при хребтовых складах с разгрузкой роторным экскаватором обычно предусматривают отсыпку штабеля высотой 16 – 17 м.  Подача материала в склад осуществляется ленточным транспортером со сбрасывающей тележкой, работающей в челночном режиме. Для выдачи материала со склада предусмотрена установка одного или двух ленточных конвейеров, расположенных по сторонам штабеля. Загрузка материала на ленточный транспортер осуществляется роторным экскаватором через передвижение загрузочной воронки на ленточном конвейере.