Автоматизация процесса сухого помола цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

Практика:

Рассматриваемые технологические схемы помола цементного клинкера, с успехом применяемые на современных цементных заводах для получения больших объемов материала усредненных показателей активности, мало подходят для решения задач активации портландцемента на предприятиях, выпускающих бетонные изделия. Малопригодными для использования в работах по активации портландцемента являются и вибромельницы.

В вибромельнице материал измельчается под действием вибрирующих мелющих тел. При этом зерна материала размерами не более 1-2 мм подвергаются отчасти дроблению, но преимущественно, как и в мельницах шаровых, истиранию между мелющими телами. Мелющие тела перемещаются друг относительно друга в результате колебаний корпуса мельницы (1500-3000 кол/мин).

В настоящее время вибромельницы используются для домола портландцемента или для измельчения других материалов.

Помимо основных недостатков, свойственных шаровым мельницам, вибромельницы отличаются гораздо меньшей производительностью и технической надежностью.

Способ измельчения материалов в шаровых мельницах и вибромельницах практически идентичен – это истирающее воздействие на обрабатываемый материал с частыми ударами малой энергонагруженности.

Основные различия между вибромельницами и мельницами шаровыми – это способ побуждения мелющих тел, отсюда и некоторые различия получаемых результатов. Однако, все выше сказанное о работе шаровых мельниц вполне применимо и к вибромельницам по причине совершенно аналогичного способа измельчения, реализуемого на данном типе оборудования.

Вибромельницы также могут работать как в открытом цикле производства цемента со всеми вытекающими последствиями, так и в замкнутом цикле с тем же набором необходимого технологического оборудования (классификаторами и т.д.). Соответственно, если нет принципиальных различий по способу измельчения цементного клинкера, более подробно останавливаться на некоторых технических особенностях вибромельниц не имеет смысла.

Высокая стоимость, повышенные режимы энергопотребления, сложность технического обслуживания практически полностью исключают возможность применения данного типа помольного оборудования на неспециализированных предприятиях строительной отрасли. Это заставляет искать иные, более экономически выгодные способы разрушения цементного клинкера, к которым можно отнести ударную дезинтеграцию, в основе которой лежит метод разрушения твердых материалов свободным ударом о подвижную либо неподвижную преграду.

Мельница шаровая СМ 6004А с решёткой предназначена для сухого измельчения различных руд и строительных материалов средней твёрдости.

Мельница используется в строительной, горнорудной, горнохимической и других отраслях промышленности и работают непрерывно в различных технологических схемах в открытом или замкнутом цикле.

Мельница позволяет получать однородный по тонкости продукт измельчения с помощью шаров различного диаметра.Производительность мельницы зависит от физико - механических свойств измельчаемого материала, тонкости помола, равномерности питания, заполнения мелющими телами и материалом, квалификации обслуживающего персонала.

Мельница состоит из барабана, загрузочной части, разгрузочной части, роликоопор, привода, воронки загрузочной и грохота. Барабан представляет собой стальной цилиндр, футерованный изнутри металлическими или резиновыми плитами, предохраняющими его от износа. В барабане имеется люк, через который производится замена футеровочных плит, их осмотр, а также загрузка шаров в мельницу.

Резиновая футеровка применяется при следующих условиях эксплуатации мельниц:- среда должна быть нейтральной, кислотность допускается не более Рн=8ё10 единиц;

- температура среды не выше 80 0С;- диаметр загружаемых шаров не более 80 мм;- размер частиц загружаемого материала на более 20 мм;

- число оборотов барабана не должно превышать числа, указанного в характеристиках мельницы.

Применение резиновой футеровки почти полностью устраняет, если это необходимо, попадание металла футеровки и шаров в измельчаемый материал и значительно снижает шумовую нагрузку от работающей мельницы на внешнюю среду. Производительность мельницы выше при установке металлической футеровки.

Разгрузочная решётка служит для удержания в мельнице шаров и неразмолотого материала. Лопасти разгрузки, установленные между решёткой и крышкой разгрузочной, равномерно распределяют материал в пространстве между крышкой и решёткой и сбрасывают его на конус разгрузочный. тем самым достигается повышение производительности мельницы.

Роликоопора состоит из разъёмного в двух плоскостях корпуса и двух роликов, закреплённых на сферических подшипниках.

Привод мельницы состоит из электродвигателя, редуктора и корпуса с шестерней, закреплённых на общей раме.

Загрузка мельницы материалом осуществляется через загрузочную воронку и шнек загрузочный.

Поступивший в мельницу материал измельчается мелющими телами и перемещается от загрузочного конца к разгрузочному под давлением непрерывно поступающего метериала.

Окончательно размолотый материал, проходя через разгрузочную втулку, грохот и кожух разгрузочный, поступают по назначению.

2. Технологический раздел

2.1 Описание процесса приготовления цементного клинкера в трубной шаровой мельнице

Измельчение материалов в цементном производстве – один из технологических процессов. Помолу подвергают природные сырьевые материалы и искусственно подготовленные полуфабрикаты с различными добавками для придания определенных свойств цементу. От качества этих материалов и степени измельчения зависит качество цемента.

Помольные агрегаты, применяются в цементной промышленности, имеют высокую энергоемкость, и повышение коэффициента их полезного действия чрезвычайно важно. Конструктивные решения помольных агрегатов зависят не только от их мощности. Но и от способа производства цемента. Например, для мокрого способа производства нужны агрегаты, которые размельчают сырье с добавлением воды. При этом получается пульповидная масса, называемая шламом. При производстве цемента сухим способом требуется получить сухую (с минимальной влажностью) смесь в виде порошка. Для этого используются агрегаты, совмещающую сушку и помол сырья. Следовательно, цель автоматизации процессов измельчения материалов состоит в том, чтобы обеспечить максимальную производительность и устойчивые качественные показатели продукта помола.

Основной параметр, на котором базируется система автоматизации работы трубных шаровых мельниц, - частота шума, издаваемая агрегатом в процессе помола – использование электроакустического метода контроля загрузки.

Исследования технологических процессов помола, проводимые институтом ВИАСМ в течение длительного времени, позволили создать ряд систем контроля и регулирования. Системы выполнены для отдельных агрегатов цементного производства и в настоящее время получили широкое применение на отечественных цементных заводах. Внедрение их позволило резко повысить производительность агрегатов, улучшить качество продукции, снизить расход электроэнергии, улучшить условия работы обслуживающего персонала.

Автоматизация процесса приготовления сырьевого шлама в болтушках. Болтушки устанавливают на цементных заводах, применяющих пластичные материалы – глину и мел. Цель автоматизации регулирования процесса приготовления шлама – получение шлама с нормальной растекаемостью и минимальной влажностью при максимальной производительности агрегата. Для этого необходимо, чтобы система автоматизации поддерживала параметры работы всего технологического оборудования.

Суммарная нагрузка регулируется в зависимости производительности и среднего значения нагрузок приводов болтушек. Для регулирования вязкости шлама в системе предусмотрено автоматическое регулирование подачи воды в болтушку.

В системах, обеспечивающих автоматическое регулирование загрузки, использованы электронные регулирующие приборы. Сигнал от преобразователей приводов обеих болтушек поступает на регулятор. В случае превышения суммарной нагрузки электродвигателей, что происходит при перегрузке болтушек, регулятор останавливает конвейер, и подача материала прекращается. При уменьшении нагрузки на двигатели регулятор вновь включает конвейер, и подача материала возобновляется. Режим работы этого регулятора позиционный: пуск – стоп конвейера.

Автоматизация процесса помола сырья в трубной шаровой мельнице с гидроциклонами. Пластичные материалы после диспергирования в болтушках содержат 70-80% мелких фракций, не требующих дополнительного измельчения в мельницах. Отделение готового продукта от общей массы шлама позволяет сократить общую потребность в помольных агрегатах и интенсифицировать процесс помола. При этом расход электроэнергии на приготовление шлама сокращается почти на 50%. Для этого на ряде цементных заводов применяют сырьевые мельнице, работающие в комплекте с гидроциклонами (гидроклассификаторами).

Для регулирования загрузки мельниц используют электроакустический метод. По величине загрузки регулируют подачу шлама в гидроциклоны и добавок в мельницу.

Контролируя разрежение в гидроциклонах, можно контролировать также режимы их работы, так как при увеличении или уменьшении величины разрежения по сравнению с заданным значением нарушается отделение крупных кусков и мелких. Для контроля разрежения в гидроциклонах используют манометры, которые являются бесшкальными преобразователями с электрическим унифицированным выходным сигналом постоянного тока. Вторичным прибором является показывающий прибор, предназначенный для визуального контроля величины одного параметра. В качестве регулирующих используют приборы, которые могут работать с приборами, имеющими выходной сигнал унифицированных параметров.

Автоматизация процесса сухого помола сырья в трубной шаровой мельнице. Для производства цемента сухим способом нужно подготовить сырьевую массу необходимой тонкости и минимальной влажности. Это достигается в мельницах, работающих по замкнутому циклу с промежуточной отбором готовой фракции. В качестве устройства для промежуточного отбора в установке применяют сепаратор, который разделяет поступающею в него сырьевую смесь. Готовый материал, имеющий нужную тонкость, направляется в емкость для хранения, а крупная фракция возвращается в мельницу на домол через течку. Таким образом, осуществляется замкнутый цикл помола.

Раздробленное сырье дозаторы (рис. 8) подают в сушильную камеру, где смесь разбрасывается лопастями и подсушивается потоком горячих газов, а затем измельчается мелющими шарами. Пройдя первую камеру, материал через разгрузочное устройство попадает в ковшовый элеватор, который подает его в два центробежных сепаратора для разделения на фракции. Мелкие частицы – готовый продукт – по аэрожелобу поступают в пневмонасосы, которые их транспортируют в силосы, а крупная фракция подается во вторую размольную камеру мельницы, заполненную мелющими телами – цильпесом. После вторичного измельчения сырье вновь поступает в разгрузочное устройство и вместе с материалом, выходящей из первой камеры, поступает в сепараторы. Горячие газы, необходимые для сушки сырья, подают по газоходам из топки, установленной для этой цели в сырьевом отделении. После просасывания через мельницу газы очищаются в циклонах и электрофильтрах. Вся система подсушки и помола работает под разряжением.

В трубных шаровых мельницах непрерывным потоком подается размалываемый материал и вода. В процессе измельчения должна обеспечиваться стабилизация влажности и тонкости помола шлама, а также поддержание их значений на заданных технологической картой величинах.

Для изучения мельницы как объекта регулирования и построения основных технологических зависимостей с помощью системы контроля и дистанционного управления определяются связи между технологическими величинами.

Уровень загрузки первой камеры мельницы материалом в зоне дробления зависит не только от производительности мельницы, но и от размалываемости сырья. При неизменной производительности мельницы трудно размалываемый материал недоизмельчается, а легко размалываемый измельчается до чрезвычайно малых частиц. В то же время поддержание постоянного уровня загрузки первой камеры L приводит к обратному явлению: подача в мельницу легко размалываемого сырья столь велика, что шлам на выходе будет грубого помола. Вынесенная на график линия 4 является линией постоянного значения тонкости помола р.

Таким образом, стабилизация заданной тонкости помола достигается путем поддержания определенного соотношения между изменениями величин сигнала ∆L первой камеры и производительности W.

Тонкость помола зависит как от расхода сырья, подаваемого в мельницу, так и от его размалываемости. Расход сырья контролируется дозаторами или тарельчатыми питателями. Измерение размалываемости сырья представляет значительные трудности. Поэтому для контроля факторов, связанных с размалываемостью, применяют косвенные методы. Одним из таких факторов является уровень заполнения мельницы материалом, поскольку при неизменной производительности он зависит от размалываемости сырья.

Уровень материала в шаровой мельнице измеряют электроакустическим методом. В его основе лежит зависимость характеристик шума, издаваемого мельницей, от количества находящегося в ней материала. Чем меньше уровень загрузки мельницы материалом, тем интенсивнее вибрационный сигнал и наоборот. Устройство, контролирующее уровень загрузки мельницы материалом, устанавливается в начале первой камеры в так называемой зоне дробления. Здесь воспринимается сигнал изменения количества и размалываемости материала.

Сигналы от устройства контроля загрузки мельницы L и датчика расхода сырья F (дозатора) подаются на вход регулирующего прибора загрузки мельницы материалом. При соответствующих параметрах настройки регулирующий прибор поддерживает определенное соотношение сигналов датчиков F и L, благодаря чему колебания тонкости помола шлама становятся меньшими, чем при ручном управлении процессом.