Расчет нормативного расхода сырья

(для производства 1 т клинкера)

 

6.2.1. Теоретический удельный расход сухого сырья на 1 т клинкера определяется по формуле:

 

, (15)

 

где А_с – удельный расход сырьевой смеси (сухого сырья) на 1 т клинкера, кг;

ппп – потери при прокаливании сырьевой смеси сухой, % (из табл. 6, п.6.1.6.).

Удельный расход каждого из компонентов сырьевой смеси по сухому веществу определяется по формулам:

 

 

, (16)

 

, (17)

 

где а^/, a^// - процентное содержание 1-го, 2-го компонента в сухой сырьевой смеси;

 

А^/_c, A^//_c – удельный расход на 1 т клинкера 1-го и 2-го компонентов, кг.

 

6.2.2. Теоретический удельный расход компонентов сырьевой смеси в состоянии естественной влажности по формулам:

 

, (18)

 

, (19)

 

где В^/_в, В^//_в – удельный расход 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси в состоянии естественной влажности на 1 т клинкера, кг;

А^/_c, A^//_c – удельный расход 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси по сухому веществу на 1 т клинкера, найденное по формулам 16, 17 (п.6.2.1.).

W^/, W^// - содержание естественной влаги в 1-ом и 2-ом компонентах сырьевой смеси, % (задается при расчете).

Общий удельный расход сырья в состоянии естественной влажности определяется по формуле:

 

В_в = В^/_в + В^//_в, (20)

 

6.2.3. Расход каждого из компонентов сырьевой смеси в состоянии естественной влажности с учетом производственных потерь на 1 т клинкера устанавливают, пользуясь формулами:

 

, (21)

 

, (22)

 

где В^/_н, В^//_н – производственные нормы расхода 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси на 1 т клинкера, кг;

В^/_в, В^//_в – удельный расход 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси в состоянии естественной влажности на 1 т клинкера, кг;

p^/, p^// - производственные потери 1-го и 2-го компонентов сырьевой смеси, %.

Общий удельный расход сырья (В_н) определяется по формуле:

 

(23)

 

6.2.4. На основании проведенных расчетов составляется материальный баланс производства 1 т клинкера, в приходной части которого указывают производственные нормы расхода каждого из компонентов сырьевой смеси, а в расходной части – масса получаемого клинкера и потерь, имеющих место при переработке сырья (табл. 1, п. 5.2.).

 

Расчет минералогического состава

Портландцементного клинкера

 

Расчет минералогического состава портландцементного клинкера по его химическому составу производится по следующим формулам:

 

% С₃S (трехкальциевый силикат) = 3,8 SiO₂(3КН-2) (24),

% С₂S (двухкальциевый силикат) = 8,6SiO₂(1-КН) (25),

% С₃А(трехкальциевый алюминат) = 2,65(Al₂O₃ – 0,64Fe₂O₃) (26),

% C₄AF (четырехкальциевый алюмоферрит) = 3,04Fe₂O₃ (27),

% СаО₄ = 1,7SO₃ (28),

где СаSO₄, Al₂O₃, Fe₂O₃, SO₃ – содержание соответствующих окислов в клинкере, % (данный табл. 6, п. 6.1.6.).

 

 

Режим работы цеха

 

Режим работы цеха выбирается в соответствии с п. 5.1.. Производительность по готовой продукции цехов подготовки сырья и обжига определяются по формулам 1, 2, 3 (п. 5.1.). При этом сырьевой цех должен быть спроектирован так, чтобы вырабатывал сырьевую смесь в количестве, необходимом для бесперебойной работы цеха обжига.

Рассчитав производительность цеха в час, необходимо выбрать по каталогам [5-9] вращающиеся печи для обжига сырьевой шихты, часовая производительность которых равна или несколько превышает расчетную.

 

Пример:

 

Дано:

 

П_год = 1250000 т/год Определить производительность

К_и = 0,95 цеха обжига в сутки, смену, час.

 

Решение:

 

т/сут;

 

т/смен;

 

т/ч.

 

По каталогу выбираем вращающиеся печи размером 5х185 м с проектной производительностью 75 т/ч каждая.

При мокром способе производства чаще всего используются вращающиеся печи размером 4х150 м; 4,5х170 м; 5х185 м; 7х230 м; при сухом способе – печи с циклонными теплообменниками размерами 4х60 м; 5х75 м; 7х95 м.

Расчет проектной часовой производительности цеха обжига для случая, когда задано количество и тип печей, ведется по формулам:

 

, (28)

 

где П_час – часовая производительность цеха обжига, т/ч;

п – количество однотипных печей (известно из задания);

П – проектная часовая производительность одной печи, т/ч (эта величина берется по справочникам [5-9].

 

Годовая производительность цеха обжига в этом случае рассчитывается по формуле:

 

, (29)

где П_год – годовая производительность цеха обжига в тоннах клинкера.

 

Рассчитав производительность печей в час, смену, сутки, год и потребность в сырье для производства 1 т клинкера, необходимо определить расход сырья в час, смену, сутки, год. Результаты расчетов оформить в виде табл. 2 (п. 5.3.).

 

6.5. Расчет и выбор оборудования цеха подготовки сырья

 

Шламбассейны – при мокром способе производства для обеспечения непрерывной работы обжигательных печей в отделении шламбассейнов устанавливают непрерывный режим работы в три смены независимо от режима работы других отделений сырьевого цеха.

Для определения необходимого количества шламбассейнов требуется рассчитать расход шлама по формуле:

 

, (30)

 

где А_ш – расход шлама на 1 т клинкера, м³;

А_с – удельный расход сухой сырьевой шихты на 1 т клинкера (см. п. 6.2.1.);

W – влажность шлама, % (известно из задания или принимается по таблице-приложению);

γ_о – средняя плотность шлама, кг/м³ (см. приложение).

 

Емкость горизонтальных шламбассейнов должна обеспечить запас откорректированного шлама в количестве, необходимом для непрерывной работы обжигательных печей в течение 2,5 суток. Потребная емкость горизонтальных шламбассейнов определяется по формуле:

 

, (31)

 

где V_потр – потребная емкость горизонтальных шламбассейнов, м³;

П_год – годовая производительность цеха обжига, т/год;

А_ш – расход шлама для получения 1 т клинкера, м³;

К_и – коэффициент использования печей (0,9-0,95).

 

Пример:

 

Дано:

П_год – 114800 тонн в год;

А_ш – 1,58 м³/т клинкера;

К_и – 0,90;

 

Решение:

м³.

 

По каталогу [5-9] выбираем к установке 2 горизонтальных шламбассейна емкостью 8000 м³ каждый.

 

Смесительные силосы - при сухом способе производства необходимо рассчитать количество смесительных силосов, которые служат для корректирования и хранения сырьевой муки. Они должны обеспечить запас сырьевой муки в количестве, необходимом для бесперебойной работы печей с циклонными теплообменниками в течение 4-х суток.

Полезная емкость смесительных силосов рассчитывается по формуле:

 

, (32)

 

где V_пол – полезная емкость силосов, м³;

П_год – годовая производительность цеха обжига, т/год;

В_с – расход сырьевой смеси для получения 1 т клинкера с учетом естественной влажности и производственных потерь, т (табл. 2).

 

Зная полезную емкость смесительных силосов сырьевой муки, выбираем по каталогам [5, 7] к установке несколько силосов, суммарная полезная емкость которых равна или несколько больше рассчитанной. Количество запасных силосов рекомендуется принимать от 4 до 6 шт.

Оборудование для помола и дробления сырья – расчет потребной часовой производительности дробильного отделения осуществляется, исходя из проектной часовой производительности цеха обжига с учетом числа смен работы дробилок в сутки по формуле:

 

, (33)

 

где П_потр – потребная часовая производительность дробильного отделения, т/ч;

П – проектная часовая производительность цеха обжига, т/ч;

В_с – расход сырья с учетом естественной влажности и производственных потреь, в тоннах на 1 т клинкера;

К_см – коэффициент сменности, выражаемый дробью, числитель которой равен числу смен работы обжигательных печей, т.е. трем, в знаменатель – числу смен работы дробильного отделения.

 

Примеры.

 

1. Рассчитать потребную производительность дробильного отделения по дроблению известкового и глинистого компонентов.

Дано:

 

Проектная часовая производительность цеха обжига П = 150 т/ч. На получение одной тонны клинкера потребуется 1,54 т известняка (в состоянии естественной влажности и с учетом производственных потерь) и 0,36 т глины. Дробильное отделение работает в две смены, а цех обжига – в три смены.

 

Решение:

 

т/ч;

 

т/ч.

 

2. Рассчитать потребную часовую производительность отделения сырьевых мельниц для помола сырьевой смеси, если часовая производительность цеха обжига составляет 150 т/ч. На изготовление 1 т клинкера требуется 1650 т сухой сырьевой смеси (А_с). Отделение сырьевых мельниц работает по непрерывному режиму в 3 смены.

 

Решение:

 

т/ч.

 

3. Рассчитать потребную часовую производительность отделения болтушек для переработки глины, если часовая производительность цеха обжига составляет 150 т/ч клинкера. На получение 1 т клинкера требуется 0,28 т глины в состоянии естественной влажности. Режим работы отделения глиноболтушек – непрерывный.

Решение:

 

т/ч.

Потребная производительность отделения болтушек, выраженная в м³ глины, составит м³, где – насыпная плотность глины (см. приложение).

 

Определив потребную часовую производительность дробилок, сырьевых мельниц и болтушек, нужно по каталогам [5-12] выбрать необходимое число единиц оборудования.

Для первичного дробления сырья при производстве портландцемента обычно применяют следующие типы дробилок: щековые, конусные; для мягких пород – валковые или самоочищающиеся молотковые.

Для вторичного дробления сырья рекомендуется применять молотковые или конусные дробилки.

Для помола сырья применяют, как правило, трубные многокамерные мельницы, при сухом способе производства – мельницы сепараторные; каскадные самоизмельчения «Аэрофол», при мокром способе производства для размучивания мягких пород сырья – глиноболтушки, мельницы роторные, каскадные, «Гидрофол».