Проект автоматизированной системы управления сепаратором цементной мельницы

       Главные преимущества сухого способа производства портландцементного клинкера:

       -более  высокий съем клинкера с 1 м² печного агрегата, чем в мокром способе;

       -экономичность  способа (снижение расхода топлива,  энергетических затрат, себестоимости  1 т цемента).

       При мокром способе ниже расход электроэнергии на измельчение, т.к. размол материалов в водной среде протекает легче, причем часть сырьевых материалов способна размучиваться (распускаться) в воде - глина, мел. Если оба сырьевых компонента мягкие (мел + глина), то экономия энергии при измельчении может достигать 10 кВт ч/т сырья. Проще и надежнее осуществляют усреднение шихты в порошкообразном состоянии.

       При сухом способе приготовления шихты сушка сырья производится: перед измельчением или в процессе измельчения в дробилках или мельницах с одновременной сушкой. При мокром способе производства шлам перемещается гидротранспортом - самотеком или с помощью центробежных насосов, при сухом же способе применяют пневмотранспорт, шнеки и элеваторы, что повышает загрязнение пылью воздуха в цехах и на территории завода и требует установки дополнительного оборудования для обеспылевания аспирационного воздуха.

       При приготовлении сырьевого шлама необходимо дополнительно вводить от 30 до 50 % воды. В результате удельный расход тепла на обжиг при сухом способе составляет 3100-3500 кДж/кг клинкера, а при мокром расход тепла колеблется от 5800 до 6500 кДж/кг клинкера, а это ведет к снижению себестоимости продукции.

       Объем печных газов при сухом способе  на 35-40 % меньше, чем при мокром способе  при одинаковой производительности печей. В результате при сухом  способе производства снижается  стоимость обеспыливания печных газов, имеются большие возможности использования тепла отходящих из печи газов для сушки сырья, что позволяет снизить общий расход топлива на производство клинкера, но вызывает усложнение технологических схем. Поэтому, для изучения в данном дипломном проекте выбран сухой способ производства цемента. 

2. Основные  схемы процесса измельчения

       Существует  две технологических схемы помола цемента: в мельницах открытого  и замкнутого цикла.

     Помол по открытому циклу характеризуется  однократным прохождением материала  через мельницу при измельчении его до заданной конечной тонкости помола. Технологическая схема цементной мельницы открытого цикла показана на рис. 1.3.

     Рис.1.3. Технологическая схема помола цемента в мельнице открытого типа 

     Схемой  предусматривается подача в мельницу исходных материалов: клинкера, гипса, добавок в определенном соотношении. Из бункеров 1 тарельчатыми питателями 2 через загрузочную воронку исходные материалы подаются в шаровую трубную мельницу 3, где измельчаются и смешиваются. При измельчении материалов образуется цементная пыль. Для того чтобы исключить проникание пыли в помещение цеха, на каждой мельнице устанавливается система аспирации (5 - аспирационная коробка, 7 - фильтр). Вращение мельницы осуществляется электроприводом 6.

     Полученный  в результате измельчения и смешивания клинкера и добавок цемент попадает в приемный бункер пневмовинтового насоса 4, с помощью которого направляется далее на склад продукции. В процессе помола материалов в мельнице, возможны изменения и отклонения режима помола, которые происходят от действия как внешних (изменение, гранулометрического состава материалов, влажности и др.), так и внутренних факторов (изменение шаровой загрузки мельниц по причине истирания шаров, несоблюдение загрузки шарами заданных размеров и т. п.).

     Устранение  этих причин частично осуществляется путем соблюдения технологической дисциплины и технологической наладки агрегатов, Нормами установлено, что крупность материалов, подаваемых в цементную мельницу, не должна превышать заданных величии: для твердых материалов (активных или инертных) не более 10, для мягких (гипс, трепел, опока) - не более 30 мм. Влажность материалов, подаваемых в мельницу, также не должна превышать: для клинкера - 0,5 гипса - 10, шлака гранулометрического и природных пуццолановых добавок - 2, известняков, мергеля (пластичного) - 1 %.

     Изменение физико-механических характеристик  исходных компонентов (гранулометрического  состава, влажности, размолоспособности и др.) приводит к отклонению режима помола от номинального значения. Технологическая наладка каждого агрегата, т. е. загрузка агрегата и догрузка его таким количеством мелющих тел, при котором выполнялось бы условие максимальной производительности при заданной тонкости помола, должна выполняться регулярно.

     Характеристики многокамерной шаровой трубной мельницы могут изменяться также из-за перераспределения в процессе помола материала между камерами.

     В шаровой трубной мельнице обеспечивается поддержание уровня в начале первой камеры мельницы. Однако при наличии  двух и более камер в цементной мельнице поддержание уровня загрузки первой камеры не учитывает возможности измельчения материала в последующих камерах. Так с увеличением крупности подаваемого в мельницу материала для удержания заданного уровня загрузки первой камеры подача исходных материалов на вход в мельницу снижается, что приводит к уменьшению поступления материала в последующие камеры и к его переизмельчению.

     В связи с уменьшением крупности  подаваемого в мельницу материала  подача исходных материалов увеличивается, что приводит к более грубому помолу. Как видно из описания работы цементной мельницы и факторов, влияющих на изменение режима измельчения, для поддержания выбранного технологического режима необходим технологический контроль и автоматическое регулирование ряда параметров (в том числе контроль тонкости помола цемента на выходе из мельницы).

     При помоле по замкнутому циклу не требуется, чтобы за одно прохождение материала  в мельнице заканчивалось полное его измельчение. Полученный в этом случае грубый продукт направляется в сепараторы, где и происходит выделение частиц заданного размера с образованием готового продукта и отделение грубой фракции, которая снова направляется в мельницу. Таким образом, помол по замкнутому циклу характеризуется многократным прохождением материала через мельницу.

     На  цементных заводах применяются  различные технологические схемы помола цемента в замкнутом цикле с сепараторами (рис. 1.4): 

     Рис.1.4. Технологические схемы помола цемента  в сепараторных цементных мельницах  замкнутого цикла.

     помол на «проход», когда материал проходит все камеры мельницы и в виде «грубого» продукта с помощью элеватора направляется в сепаратор, в котором осуществляется разделение измельченного материала на готовый продукт - цемент и крупку. Готовый цемент направляется на склад, крупка возвращается на допомол в первую (схема «а») или во вторую камеры мельницы (схема «б»), или же распределяется между ними (схема «в»);

     помол с одновременной выгрузкой «грубого»  продукта из первой и второй камер мельницы и подачей в одни и те же сепараторы - осуществляется в случае, когда крупка возвращается во вторую камеру (схема «г») или распределяется между первой и второй камерами мельницы (схема «д»). Кроме того, существует способ при котором выгрузка готового происходит одновременно и из мельницы и из сепаратора (схема «е»).

     Мельницы  замкнутого цикла имеют преимущества, которые заключаются в повышении  производительности по сравнению с  такими же агрегатами открытого цикла, стабилизации качества готового продукта и пр.

     Как видно из приведенного выше описания, имеется большое число вариантов  технологических схем процессов  помола в замкнутом цикле. Общим для всех этих систем является установка сепараторов и циркуляционных линий, отличие - в распределении материальных потоков. 

3. Технологическая схема помола при сухом способе производства цемента

     Клинкер и добавки в цемент хранятся в  силосном складе. Помол цемента осуществляется помольном агрегате, работающем по замкнутому циклу. Агрегат предназначен для совместного помола клинкера с добавками в замкнутом    цикле   и получения цемента   с  удельной   поверхностью около 400-450 м²/кг. В состав агрегата входят: шаровая мельница (МШ), сепаратор (СР), элеватор (ЭР), фильтры системы пылеочистки (РФ), ленточные конвейеры (ЛП) и аэрожелобы (АЖ), дозаторы (ВД). Принцип работы агрегата состоит в следующем: отдозированную шихту (клинкер, гипс, добавки) подают питателем в мельницу (МШ), откуда измельченный материал системой вертикальных и горизонтальных средств подается в сепаратор (СР). Из центральной камеры сепаратора крупка (не домолотый материал) вновь поступает в загрузочную горловину мельницы (МШ), а готовый продукт осаждается в циклонах сепаратора и ленточными транспортерами направляется в цементные силосы.

     Выходящий из мельницы воздух очищается в аспирационной шахте, батарее циклонов и рукавных фильтрах (ФР). 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис 1.5. Технологическая схема помола при сухом способе производства цемента

4. Цели и задачи дипломного проектирования

     Цель дипломного проекта – модернизация автоматизированной системы управления сепаратором цементной мельницы в процессе производства цемента сухим способом с целью повышения качества готовой продукции и экономией энергетических затрат.

     Основными задачами дипломного проектирования являются следующие:

1. Анализ современных автоматизированных систем производства цемента и существующих способов помола при производстве его сухим способом, а так же методов контроля качества готового продукта.
2. Изучение особенностей систем управления электроприводами цементной мельницы при регулировании процесса сепарации.
3. Модернизация электропривода сепаратора с целью регулирования тонкости готового продукта путем использования частотно-регулируемого привода.
4. Построение систем автоматического регулирования температуры готового продукта с целью повышения его качества.

5. Анализ эффективности инвестиционного проекта.

6. Определение основных мероприятий и способов защиты от вредных производственных факторов.