Технологічний процес виготовлення цементу

 

Міністерство  освіти і науки України

Національний  університет

“Львівська політехніка"

Інститут  компютерних технологій, автоматики та метрології

Кафедра метрології, стандартизації та сертифікації

 

 

Курсовий проект

 з дисципліни

«Контроль та діагностика в технологічних процесах«

на тему:

«Технологічний контроль виробництва цементу»

                                                                                                                        

 

                                                                                                                                              Виконав:

ст. гр. МС-31

Чурко Т.Р.

 

Прийняв:

к.т.н., доц.

 Гоц Н.Є.

Львів 2011 
АНОТАЦІЯ

Метою курсової роботи було дослідження методів  та засобів технологічного контролю виробництва цементу. В результаті було досліджено основний метод та засоби контролю за температурою футеровки  печі яка використовується під час  виготовлення. В наслідок дослідження  було зроблено висновок про розвиток та вдосконалення досліджуваного методу за засобів контролю.

 

The aim of term paper was research of methods and facilities of technological production of cement control. As a result a basic method and controls was investigational after the temperature of lining stove that is used during making. In the consequence of research was drawn conclusion about development and perfection of the investigated method at controls.

 

 

Зміст

ВСТУП 3

1.Технологічний процес виробництва цементу 4

1.1Загальні положення 4

1.2.Сировинна для виробництва цементного клінкера 6

1.3 Дроблення 7

1.4 Технологічне паливо та його характеристика 7

1.5 Подрібнення клінкера 9

1.6 Облік викидів в атмосферу з обертових печей 10

2.Основні контрольовані параметри 15

2.1Футерування печей 15

2.2Автоматизований контроль виробництва цементу 16

3.Засоби контролю 29

 

 

 

ВСТУП

 

 

    Промисловість будівельних матеріалів відзначається складністю галузевої структури.  Цементна промисловість в її складі - одна з найважливіших. Цемент використовується як основний в'яжучий матеріал у виробництві бетону, залізобетону і шлакоблоків. На даний момент, розвиток цементної промисловості частково стримується через певну недосконалість технологічного процесу виробництва цементу. Хоча за остані роки рівень виробницва нарощується і якість цементу і клінкеру зростає певні прогалини все ще існують.

     Ціллю технологічного контролю виробництва цементу є контроль якості cировини і забезпечення якості виробленого цементу або клінкера. Контроль пpoцеcса містить у собі оперативний й фіксувальний контроль і націлений на оптимізацію пpoцеcів з використанням систем автоматизації, що забезпечує фіксування даних  і виконання  автоматичного регулювання пapaмeтpів пpоцесів виробництва цементу. Здійснення цих фyнкцій вимагає вимірювання великої кількості показників процесу виробництва за допомогою контрольний-вимірюючих пристроїв.

    Тому, в звязку з тим що необхідно перевіряти одночасно багато параметрів  починаючи з якості сировини і закінчуючи готуємо продуктом задля покращення якості готового продукту необхідно одночасно вдосконалювати технологічний процес на всіх стадіях виробництва. А це у свою чергу змушує шукати все новіші методи і підходи.

 

1.ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС ВИГОТОВЛЕННЯ ЦЕМЕНТУ

1.1Загальні положення

    Цементна галузь — матеріаломістка галузь, тому цементні затону розміщують у районах видобування сировини. У Донбасі залягають високоякісні карбонатні породи, тому тут споруджено найбільші цементні підприємства України — Амвросіївський цементний комбінат(до нього належать п'ять заводів і чотири кари' єри), Краматорський, Єнакіївський. Донецька область за виробництвом цементу посідає перше місце в Україні, Дніпропетровська — другу, Харківська — третє. Найбільші цементні затону розташовані в Кривому Розі, Дніпродзержинську й Дніпропетровську. Цементні затону цих областей випускають портландцемент і шлакопортландцемент, використовуючи для виробництва останнього шлаки металургійних заводів.

    Цементні затону в західних областях виробляють третину цементу України. Найбільші затону зосереджено у Львівській(Миколаїв), Рівненській(Здолбунів), Івано - Франківській(Ямниця) та Хмельницькій(Кам'янець-Подільський) областях.

    Порівняно менше виробляють цементу на півдні країни, хоча тут є високоякісна сировина. На території південних областей України працюють Бахчисарайський(Автономна Республіка Крим), Ольшанський(Миколаївська обл.), Одеський та інші затону.

    На території України утворилися чотири великі зони виробництва цементу: південно - східна(Донецька обл.), північно - східна(Харківська обл.), центральна(Дніпропетровська обл.) та західна(Рівненська, Івано - Франківська, Львівська та Хмельницька області). Для цементної промисловості України характерна значна концентрація виробництва. У середньому на одне підприємство в Україні  припадає 1,3 млн. т цементу на рік.

Нижче поданий вигляд печей для виготовлення цементу:

Рис.1.1 Вигляд цементних печей

Рис.1.2 Схема цементної печі

1-циліндричний корпус; 2 - бандажі; 3 - опорні ролики; 4-електродвигун;

5-редуктор; 6-шестерня; 7 - упорні ролики; 8-живлення печі; 9-дозатор;

10- паливний факел; 11-пальник; 12 - теплообміний пристрій; 13-димотяг;

14- фільтр; 15-холодильник

 

 

1.2.Сировинна для виробництва цементного клінкера

 

 

 

На більшості цементних заводів  для виробництва клінкера використовують штучну сировинну та її суміш з  карбонатних та глиняних порід. У  деяких випадках використовують також  побічні продукти та відходи інших  галузей промисловості такі як белімовий  шлам, доменний шлак та інші.

З карбонатних порід використовують такі як:

-вапняк

-крейда

-мергель

Теоретичний розхід карбонатних порід(у  абсолютно сухому стані) на 1 т клінкера коливається  в межах від 1.2-1.3 т для чистого вапняку до 1.5-1.6 т для мергелів - натуралів(40-44%СаО)

З глинистих порід через їх природню еластичність використовують переважно  такі як:

-глина

-суглинок

-алеврит

-глиняний сланець

У цементній промисловості переважно  використовують глину, суглинки, а глиняний сланець та алеврити використовуються лише на окремих цементних заводах  через ті що Глиняний сланець та алеврити не розпускаються у воді; Їх необхідно піддавати дробінню а це зв'язано з додатковими  витратами

   Теоретичний розхід глиняних порід(у абсолютно сухому стані) на 1 т клінкера при відносно чистих вапняках коливається в межах 0.28-0.3 т

З побічних продуктів інших галузей  промисловості та різного роду добавок  до цементу, сюди входити:

-белітовий шлам

-домений шлак

-сланцевий кокс

-гіпс

1.3 Дроблення

На вітчизняних цементних заводах  в спеціальних дробильних установках проводитися велике, середнє та дрібне дроблення матеріалів в дві чи три стадії.

У результаті великого дроблення получають  продукт верхньою межею крупності  порядку 100мм. У результаті середнього дроблення крупність матеріалу  зменшується до 10-12 мм, а при дрібному до 3-10мм.

   По конструктивним  ознакам дробильні машини розділяють на:

1)щокові дробарки-ці дробарки руйнують матеріал шляхом роздавлення та розколювання.Використовують для великого та середнього дроблення.

2)конусні дробарки- матеріал руйнується за рахунок роздавлення, розломлення та ламання.Використовують для середнього та дрібного дроблення.

3)валкові дробилки-даний тип дробарок складається з валків які крутяться навколо власних паралельно розміщених осей і матеріал за рахунок цього роздавлюється або ламається.Використовують для первинної обробки м'яких порід  цементної сировини. Сморід не дають перемеленого кінцевого продукту.

4)молоткові дробилки-це дробарки де матеріал дробиться ударами молота. Використовують для одне стадійного дроблення сировини

1.4 Технологічне паливо та його характеристика

 

 

   Для обпалювання цементного клінкера використовують різного роду паливо.

У вітчизняній промисловості найбільш поширеними є природній газ, потім  вугілля, спалюваний у вигляді пилу і на кінець мазут.

   Паливо у вигляді пилу яку використовують для обпалювання клінкеру повинне володіти достатньою теплотворною здатністю

   Для обпалювання використовується також рідке паливо-топковий мазут. У залежності від вмісту сірки розрізняють низькосірчаний, сірчаний,

та високосірчаний. А в залежності від кількості парафіну розрізняють  звичайний та високопарафіновий.

   З газоподібного палива для обпалювання клінкера в обертових печах використовують переважно природній газ. Інколи використовують суміш природного газу з газом підземної газифікації вугілля і коксовий газ.

Газоподібне  паливо для обпалювання  цементного клінкеру найбільш ефективний палива. Горючі гази, які доставляються  на цементний завод в якості палива, як правило надходять по тим же магістральних трубопроводах, що й  горючі гази для комунально-побутових  потреб і на них поширюються 

вимоги ГОСТ 5542-87.

   Для досягнення температури, необхідної для отримання цементного клінкера, паливо спікається безпосередньо в обертовій печі. При цьому технологічна зона спікання розміщена в зоні максимальних температур зони горіння палива.

   Процес утворення клінкера при певній швидкості руху матеріалу і перемішування, відбувається при певних положеннях печі, довжині та температурі зони горіння. Температура в зоні горіння залежить від швидкості горіння палива.

Вугілля, яку надходить в піч спочатку підсушується після чого загорається. Тверде паливо тепло нестійке, і різьке підвищення температури приводити до його на кокс та летючі речовини. При великому вмісті летючих речовин паливо зарано  загорається і факел горіння  буде занадто розтягнутим, а при меншій кількості летючих речовин процес горіння більш концентрований.

Для спалювання мазуту в обертових печах використовують механічні форсунки, які у свою чергу забезпечують необхідну тонкість розпилення. Каплі мазуту, які потрапили в зону горіння, починають інтенсивно випаровуватись вже при 150̊ Із загораються.

Для спалювання газоподібного  палива,  в обертових печах використовують переважно одне канальні газові пальники. Одноканальні газові пальники являють собою циліндричну трубу, по якій газ подається в піч зі швидкість 200-300м/с. Зазвичай в печах встановлюється по 2 таких пальника, що у свою чергу дає змогу міняти положення зони горіння та зони спікання в обертових печах.

1.5 Подрібнення клінкера

Для дрібного подрібнення клінкера використовують  млини з однократним  проходженням матеріалу та помольні агрегати.

Валові млини. На цементних заводах для перемелювання  використовують валові млини. Млини такого типу працюють в замкнутому циклі з сепараторами. У них суміщені помів та сушка матеріалів з високою вологістю, яка часом досягає 20%.

Такого типу млин  складається  з горизонтально  обертаючої тарілки, закріпленої на вертикальному стержні, і двох великих катків насаджених на нерухомі осі і пружин які притискають  катки до тарілки. Матеріал попадає  через спеціальний боковий отвір  на тарілку і далі попадає під  катки. Подрібнення, загалом відбувається роздавленням і частково стиранням.  Через кільцевий канал навколо  тарілки в млин попадає потік  повітря який видуває розмелений матеріал в розвантажувальну трубу.

Продуктивність такого млина коливається  в межах 40-90 т/рік, питомі витрати  електроенергії може досягати 11-12 кВт* рік/т .

Струменеві млини, було розроблено ще в СРСР, і сморід призначались для дрібного помелу сировини та клінкера. Подрібнення засноване на співударі шматків матеріалу що подрібнюється, направлених назустріч один одному на великій швидкості і взаємному стиранні матеріалу. Щоб надати матеріалу велику швидкість руху в якості енергоносія можуть бути використанні стиснуте повітря, перегріта пара, продукти згорання рідкого та газоподібного палива. Робочі поверхні труб для розгону  та робочої камери виготовляється з високоміцних керамічних матеріалів. Якість помелу якові можуть забезпечити даний тип млинів коливається в межах 30-40 мкм.

Рис 1.3 - Так виглядає продукт обжигання-клінкер, який далі підається помелу

1.6 Облік викидів в атмосферу з обертових печей

 

Періодом розжига вважається час  від займання факела до виведення печі на стаціонарний(експлуатаційний) режим з розрахунковою продуктивністю . У цей період нагрівання печі здійснюється шляхом повільного збільшення витрати палива і повітря аж до досягнення в зоні спікання температури

необхідною для отримання клінкеру, після чого подається сировинний матеріал. Надалі витрати палива і сировини поступово доводяться до експлуатаційних значень, і піч виводиться на стаціонарний режим. Повнота згорання палива в основному визначається умовами його змішення з повітрям. З збільшенням витрати палива процес вигорання інтентифікується, і при досягненні в зоні спікання температури футерування, рівної 650-700°С (температурі займання паливно-повітряної суміші), істотно стабілізується. З технологічної точки зору це відповідає переводу печі з періодичних підкомірів на постійне обертання від допоміжного приводу. До моменту перекладу печі на головний привід і початку її стаціонарної завантаження матеріалом емпература футерування в зоні спікання перевищує 1000 °С, і умови для виникнення недопалення повністю зникають.