Реферат Технологическая линия по производству тампонажного портландцемента мокрым способом
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Федеральное агентство по образованию
Пермский государственный технический университет
Строительный факультет
Кафедра строительных материалов и специальных технологий
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Вяжущие вещества»
НА ТЕМУ
: «Технологическая линия по производству тампонажного портландцемента мокрым способом».
| Выполнил студент группы: | ПСКз-06 Филипавичус В.А. |
| Проверил: | Южаков К.Н. |
| Дата выдачи задания на курсовой проект: | |
| Дата защиты курсового проекта: | |
| Оценка за курсовой проект: | |
Пермь, 2009
ТАМПОНАЖНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Тампонажный цемент является одной из разновидностей портландцемента и предназначен для изоляции нефтяных скважин от действия грунтовых вод. В соответствии с ГОСТ 1581-42 тампонажный цемент выпускается двух видов: а) для «холодных» скважин; б) для «горячих» скважин.
Химико-минералогический состав. По химическому составу тампонажные цементы практически не отличаются от портландцемента, вследствие чего минералогический состав клинкира тампонажного цемента на разных заводах колеблется в значительных пределах.
Клинкеры тампонажного цемента для холодных скважин характеризуются:
а) повышенным содержанием трехкальциевого алюмината (до 12-13%) при содержании алита около 50%, что обеспечивает требуемую скорость схватывания и повышенную прочность цемента в ранние сроки твердения;
б) повышенным содержанием трехкальциевого силиката (57-60%) при пониженном содержании С3А (4-7%). При таком клинкере, если он достаточно тонко измельчен, также обеспечивается требуемая скорость схватывания и высокая активность цемента в ранние сроки твердения.
Для горячих скважин, чтобы замедлить сроки схватывания и сохранить требуемую текучесть цементного раствора, применяют цемент с низким содержанием С3А. При производстве клинкера тампонажного портландцемента применяют те же сырьевые компоненты, что и для обычного портландцемента.
Процессы твердения и гидротации тампонажного цемента ускоряются с повышением температур в скважине. Одновременно прочность цемента повышается, а время начала схватывания сокращается.
Тампонажный цемент, затворенный 50% воды, способен давать подвижную массу (пульпу), которую можно накачивать в скважины насосами. Необходимо, чтобы затвердевший цементный камень из такой разбавленной пульпы обладал высокой начальной прочностью. Для регулирования сроков схватывания к цементу добавляют гипс, оптимальную дозировку которого на заводах подбирают в зависимости от минералогического состава клинкера и тонкости помола цемента. Добавка гипса в расчете на SО3 не должна быть более 3,5%.
Сроки схватывания цементного шлама с 50% воды должны быть следующими: для холодных скважин – начало схватывания не ранее 3-х часов и не позднее 7 часов 30 минут после затворения, а конец – не позднее 3 часов после начала схватывания;
Для горячих скважин – начало схватывания не ранее 1 часа 45 минут и не позднее 2 часов 45 минут после затворения, а конец – не позднее 1 часа 30 минут после начала схватывания.
Предел прочности при изгибе образцов в возрасте двух суток должен составлять: для холодных скважин при температуре затворения 22 ±2 градуса – не менее 27кГ/см2; для горячих скважин при температуре затворения 75 ±3 градуса – не менее 62кГ/см2. Тонкость помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании через сито № 008 проходило не менее 25% от веса пробы. Степень тонкости помола устанавливают на заводах в зависимости от получаемых показателей растекаемости пульпы, сроков схватывании и прочности на изгиб в двухсуточном возрасте (что определяется по ГОСТ 1581-42).
Растекаемость цементного раствора с 50% воды должна быть не менее 16 см по стандартному конусу АзНИИ. Цемент должен обнаруживать равномерность изменений объема при испытаниях по методике, установленной для портландцемента. Тампонажный цемент можно применять и как обычный портландцемент для общестроительных работ, за исключением гидротехнических сооружений, после определения его марки по ГОСТ 970-61.
В зависимости от глубины скважин меняются температурные условия, при которых ведется тампонирование. Вне глубоких, так называемых холодных скважинах температура не превышает 40 градусов. В глубоких (до 2,5 тыс.метров), или горячих скважинах, тампонировать приходится при более высокой температуре – до 90 градусов, а в сверхглубоких (до 4000 метров и более) – при температуре 100 градусов выше. Столь различные условия тампонирования обуславливают необходимость применения различных цементов, специальные виды тампонажных цементов, изготовленные с учетом специфических условий бурения, обусловленных глубиной скважин и геологическими особенностями месторождений.
Специальные тампонажные цементы. У цементов для «холодных» и «горячих» скважин при испытании по стандартной методике при хранении заметно снижались прочностные показатели. В НИИЦе-менте был разработан способ устранения этих явлений путем введения в состав цемента при его помоле добавки триэтаноламина, что позволило создать специальный вид цемента.Кроме указанных специальных видов цемента, на одном из восточных нефтяных месторождений применялась добавка до 15% глиноземистого либо гипсоглиио-земистого цемента к тампонажному портландцементу. Цементный раствор быстро схватывался. Его использование позволило прекратить катастрофический уход глинистого раствора и надежно изолировать нефтеносные пласты от водоносных горизонтов.
Солестойкие тампонажные портландцементы. Проблема повышения стойкости тампонажных цементов для службы в минерализованных пластовых водах наших нефтяных месторождений усложнялась тем, что воды эти содержат различное количество солей, сульфатов, хлоридов, сероводорода и др. и в подавляющей своей части вызывают коррозию, особенно, когда они начинают действовать на цемент в начале его твердения. Кроме того, невозможность извлечения и исследования цементного камня из скважин не позволила всесторонне изучать эти виды коррозии.При изучении влияния добавок в цементе на его солестойкость (С. М. Рояк и З.'Л. Данюшевская) было показано, что тонкоизмельченный кварцевый песок при 348 К гидравлически активен и химически связывает в течение месяца (при определении по стандартной методике) гидроксид кальция в количестве до 160 мг СаО на 1 г песка. Это Свидетельствует о положительном его влиянии на цемент, так как повышается его солестой-кость. Было установлено также, что низкоалюминатные тампонажные цементы, содержащие обычно около 55% C3S, будут иметь удовлетворительную стойкость при твердении в минерализованных пластовых водах, если вводить в их состав при помоле 20—35% кварцевого песка. Солестойкими также будут шлакопортландце-мент с 35—50% шлака с пониженным количеством СзА в клинкере и А1203 в шлаке, а также содержащий не более 20% активной минеральной добавки.
Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент. Низкогигроскопичный тампонажный портландцемент является разновидностью тампонажного портландцемента и характеризуется тем, что не теряет прочности при длительном хранении. Такой портландцемент получают путем совместного измельчения клинкера, гипса и 0,025—0,05 поверхностно-активной добавки триэтаноламина. В остальном он не отличается от тампонажного портландцемента и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ним ГОСТом.
Белитокремнеземистый цемент. Белитокремнеземистый цемент (БКЦ) предназначен для цементирования высокотемпературных нефтяных и газовых скважин. Он разработан в НИИЦемен-те С. М. Рояком и А. М. Дмитриевым. Ими было установлено, что для получения прочного, газонепроницаемого и устойчивого цементного камня необходимо, чтобы он содержал преимущественно низкоосновные гидросиликаты кальция серии CSH(B) [44]. Качественный цемент для этих условий на основе портландцемептпого клинкера получить нельзя. БКЦ — безобжиговое гидравлическое вяжущее, получаемое путем совместного тонкого измельчения высушенного белитового компонента и кварцевого песка пли тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Белнтовый компонент является отходом, получаемым при производстве глинозема из нефелиновых пород. Он должен содержать не менее 80% (3-C2S. В составе белитового компонента может быть не более 2,5% щелочей, количество ангидрида серной кислоты не должно превышать 0,5%. Состав цемента в зависимости от температуры в скважине может изменяться: содержание белитового компонента колеблется от 30 до 70%, а кварцевого песка соответственно от 70 до 30%. Можно вводить в цемент добавку измельченной бентонитовой глины. Тонкость помола цемента характеризуется удельной поверхностью 3500—5500 см2/г. При раздельном помоле кварцевого песка и белитового компонента удельная поверхность в зависимости от их соотношения в цементе должна составлять:
белитового компонента ..... 3000—5000 см2/'г
кварцевого песка........ 2000—3000 см2/г
Растекаемость цементного теста с определенным количеством пресной воды, измеряемая с помощью прибора-конуса, должна быть не менее 180 мм. Сроки схватывания цементного теста должны составлять: начало — не ранее 1 ч 45 мин, конец — не позднее 10 ч. Для ускорения схватывания БКЦ при цементировании скважин в интервале температур 363—403 К в цементный раствор вводят кальцинированную соду (ориентировочно 1—5%), количество которой уточняют пробными затворениями на месте применения. Если необходимо замедлить схватывание, то это может быть достигнуто введением с водой затворення добавки мо-нохромата натрия, количество которого уточняется пробными затворениями на месте применения. БКЦ производится на Чернореченском цементном заводе с применением нефелинового высушенного шлама Ачинского комбината.
Утяжеленный тампонажный портландцемент. Проводка скважин в сложных условиях при высоких пластовых давлениях осуществляется с помощью так называемых утяжеленных глинистых растворов. Плотность этих растворов достигает 2,0—2,25 г/см3. Для доброкачественного цементирования в таких условиях необходимо, чтобы плотность цементного раствора, применяемого для производства тампонажных работ, превышала плотность глинистого раствора, применявшегося при бурении скважины на 0,25—0,30 кг/м3. Цементные растворы с такой плотностью используют для того, чтобы обеспечить более полное вытеснение из затрубного пространства тяжелого глинистого раствора. Достаточная полнота и хорошее качество цементирования обеспечивают надежное крепление и изоляцию скважины от прорыва пластовых вод или других осложнений, В этих условиях рекомендуется использовать утяжеленный тампонажный портландцемент, получаемый путем совместного тонкого измельчения 50—60% цементного клинкера с добавкой гипса и не более 70% утяжеляющей добавки — железной руды в виде магнетита, гематита, тяжелого шпата со средней плотностью не менее 3,5 кг/м3. Возможно предварительное измельчение компонентов с последующим их смешиванием. Испытывают этот цемент с определенным количеством воды при стандартной растекаемости цементного теста. Предел прочности такого цемента при изгибе через 2 сут не менее 1,0 МПа для холодных и 2,0 МПа для горячих скважин.
Волокнистый тампонажный портландцемент. Как уже говорилось, при проходке скважин наблюдается иногда «уход» глинистого или цементного раствора. Разработаны специальные цементы, надежно закрывающие пути ухода глинистого или цементного раствора при капитальном ремонте скважин и предотвращающие поглощение тампонажного раствора трещиноватыми или дренированными пластами. Волокнистые цементы представляют собой тщательно смешанный готовый тампонажный цемент с волокнистыми добавками (асбестом и некоторыми отходами производства текстильной, целлюлозной промышленности и пр.), вводимыми в количестве 2—3%. Наличие в цементе волокнистой добавки способствует быстрому образованию на стенках скважины сетчатых, каркасных пленок или тампонов по сечению трещин, вокруг которых накапливается и уплотняется цементный раствор, закрывающий все имеющиеся неплотности. В результате образуется плотная, хорошо скрепляющаяся с поверхностью цементная корка, надежно закрывающая мелкие трещины и другие дренажные каналы. Образующаяся волокнистая пленка препятствует также проникновению в пласт излишнего количества цемента.
Гельцемент. Гельцемент — разновидность тампонажного цемента, получаемого путем совместного помола тампонажного портландцемента с добавкой 3—7% бентонитовой глины. Можно получать этот цемент путем смешения раздельно измельченных компонентов. Технические условия на этот цемент разрабатываются. Гельцементный раствор обладает повышенной пластичностью и характеризуется большим углом естественного откоса, пониженным водоотделением, пониженной усадкой, что дает возможность регулировать плотность цементного раствора. Добавка бентонитовой глины в' тампонажный портландцемент — эффективный способ улучшения ряда свойств цемента. Опыты показали, что' эта добавка позволяет повысить трещиноустойчивость цемента при сохранении необходимой прочности на растяжение. Бентонитовые глины добавляют в цементы не только для получения затвердевшего цементного камня, который не будет крошиться во время перфорации, но и для того, чтобы свести к минимуму осаждение твердых частиц, уменьшить водоотделение и повысить среднюю плотность затвердевшего цемента. Применение этих глин позволяет также значительно увеличить выход тампонажного раствора из данного количества цемента,1 поскольку бентонит позволяет добавлять больше воды в раствор. В скважинах, которым грозит «потеря циркуляции», т. е. уход глинистого раствора или цемента под действием гидростатического давления в пласты пород, гельцемент, дающий облегченный цементный раствор, имеет определенное преимущество перед обычным тяжелым цементным раствором. Часто совместно с бентонитовой глиной в состав цемента или раствора вводят до 0,5—0,75% СДБ для регулирования сроков схватывания раствора.
Облегченный тампонажный портландцемент. Во многих районах СССР бурение нефтяных и газовых скважин ведется на глубину более 3500—4000 м. В связи с этим возникает необходимость поднимать цементный раствор за обсадными трубами на значительную высоту (более 2000 м). В этих условиях необходимы облегченные цементные растворы. Тампонажный облегченный портландцемент получают путем совместного помола тампонажного портландцементного клинкера, «облегчающей» добавки, и гипса или путем тщательного смешивания тех же материалов, но раздельно измельченных. Содержание клинкера в цементе должно быть не менее 30% по массе. Выпускается облегченный тампонажный портландцемент для «холодных» и «горячих» скважин. Облегчающими служат активные минеральные добавки (пемза, диатомит, опока, трепел и др.)- Кроме того, цемент на месте потребления смешивается с добавками глины, пористых неорганических материалов (перлита, керамзита), углеродистых материалов, гильсонита, нефтяного кокса и др. Эти добавки характеризуются меньшей плотностью и высокой водопотребностью, что вызывает необходимость повышать содержание воды в растворе и понижать его плотность до 1,5 г/см3.
Расширяющийся тампонажный цемент. Расширяющийся тампонажный цемент для цементирования газовых скважин. При бурении, а также в процессе эксплуатации газовых скважин наблюдаются иногда затрубные прорывы газа, часто вызывающие образование открытых газовых фонтанов. Считают, что прорывы газа происходят через зазоры, образующиеся преимущественно на контакте цементного камня с обсадными трубами и стенками скважины в результате усадочных явлений, присущих портландцементным растворам. Для предупреждения усадки и ликвидации газопроницаемости цементного камня С. И. Данюшевским и Р. И. Лиогонькой предложено применять при цементировании газовых скважин расширяющийся портландцемент, разработанный в Гипроцементе. Этот цемент получают путем применения в качестве расширяющегося компонента в цементе добавки до 15% активного (каустического) оксида магния, гидратация которого вызывает заметное увеличение объема цементного камня. В зависимости от дозировки оксида магния и тонкости помола цемент при твердении может расшириться до 0,1—2,0%. Большое значение имеет технология измельчения расширяющегося цемента, которое может осуществляться путем совместного или раздельного помола клинкера и оксида магния. При изготовлении цемента для цементированных холодных скважин может быть использован клинкер обыкновенного тампонажного цемента, а клинкер для цементирования горячих скважин должен содержать не более 6% трехкальцневого алюмината. Расширяющиеся тампонажные цементы характеризуются меньшими водоотделением, тепловыделением, контракцией и газопроницаемостью при несколько повышенной стойкости в агрессивных средах. Эти цементы успешно применяли для цементирования более десятка различных газовых и нефтяных скважин.
Портландцемент с воздухововлекающими добавками. Предложен портландцемент с воздухововлекающими добавками, из которого получается менее хрупкий затвердевший раствор. Воздухоудерживающий цемент обладает также повышенной текучестью и лучше спеп-ляется с породой. Во время схватывания цементного раствора из-за повышения его температуры происходит расширение и увеличение объема вовлеченного воздуха, что приводит к вдавливанию раствора в поры породы. Разработан также состав цементов для цементирования нефтяных скважин в солевых отложениях.
Свойства основных видов цемента. По ГОСТ регламентированы свойства указанных основных видов цемента для холодных и горячих скважин и на их основе следующих разновидностей цементов, содержащих стандартизованные добавки; Утяжеленный, состоящий не более чем из 70% любого материала со средней плотностью не менее 3,5-10з кг/м3. Песчанистый, содержащий не менее 20 и не более 50% кварцевого песка. Солестойкий, включающий гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака не менее 35 и не более 50% либо активных минеральных добавок не более 20% или кварцевого песка не менее 20 и не более 35%. Этот цемент должен содержать кроме минеральных добавок жидкое стекло не менее 1,0 и не более 2,5% в пересчете на сухое вещество. Низкогигроскопичный с содержанием 0,025— 0,05% триэтаноламина при соответствующем для тампонажного портландцемента количестве минеральных добавок. Для цемента соответствующей разновидности установлены определенные сроки начала и конца схватывания; показатели предела прочности при изгибе 1,0— 2,7 МПа через 5 сут для цементов, предназначенных для «холодных» скважин, и 1—4,0 МПа—для цементов для «горячих» скважиъ* через 1—2 сут. В США выпускается семь классов (по их классификации) обычных н сульфатостойких тампонажных цементов. Значительное взимание уделяется также применению для этих целей обычных портлапдцемен-тов с различными добавками, такими, как замедлители и ускорители схватывания и твердения, облегчители и утяжелители для регулирования плотности, органические добавки — латекс, пластические массы, смолы и др. Изготовляют нефтецементные растворы, затвердевающие при взаимодействии с водой в скважине и обладающие высокой газо- и водонепроницаемостью, цементы, затворяемые на водо-нефтяных эмульсиях и др. Цементные растворы, Содержащие жидкий латекс и поверхностно-активное вещество, отличаются высокими вяжущими свойствами при сцеплении с поверхностями, покрытыми нефтяным слоем. В затвердевшем состоянии они менее хрупки, чем обычные и обладают высокими упругопластическими свойствами, что крайне важно для предупреждения образования трещин при перфорации, и дают меньшую усадку. В качестве замедлителей схватывания рекомендованы добавки декстрина, крахмала, ржаной муки, а также казеина. Применяется и небольшая добавка, состоящая из смеси борной кислоты, буры и гуммиарабика. Предложены также добавки винной кислоты, сахара, гексаметафосфата натрия, растворенных в едком натрии, гуминовой, галловой, лигниновой и других органических кислот. Считается целесообразным использование в качестве замедлителя натриевой соли карбоксиметиловой целлюлозы. Для уменьшения водоотделения применяют, главным образом, добавки бентонитовой глины, а для уменьшения плотности цементного раствора — комбинированную добавку, состоящую из бентонита и перлита. Большое внимание уделяется пуццолановьш тампонажным цементам, обладающим высокой соле-стойкостью, крайне необходимыми для качественной перфорации пластическими свойствами и высокой плотностью цементного камня. Применение повышенной добавки бентонитовых глин в цементы в количестве до 25% значительно улучшает специальные свойства цементных растворов.
Технология производства портландцемента - мокрый способ
Мокрый способ целесообразно применять, если в глине имеются посторонние примеси при значительных колебаниях химического состава сырья и его высокой влажности. К недостаткам этого способа относится высокий расход топлива на обжиг - в 1,5 - 2 раза больший, чем при сухом.
Технологическая схема получения цемента по мокрому способу:
1 - щековая дробилка; 2 - молотковая дробилка; 3 - склад сырья; 4 - мельница «Гидрофол»; 5 - мельница мокрого помола; 6 - вертикальный шламбассейн; 7 - горизонтальный шламбассейн; 8 - вращающаяся печь; 9 - холодильник; 10 - клинкерный склад; 11 - мельница; 12 - силос цемента.
Обычно содержание СаСО3 в шламе составляет 75 - 78%. Отклонение от него допускается не более 0,1%. Откорректированный шлам хранится в горизонтальных шламбассейнах. Из них шлам перекачивают мощными насосами в распределительный бачок установленный над печью. Из бачка шлам поступает в печь на, обжиг. Выходящий из печи клинкер интенсивно охлаждается в колосниковом холодильнике и поступает на клинкерный склад, где выдерживается 3–4 недели. Здесь создается промежуточный запас клинкера, обеспечивающий бесперебойную работу завода. Кроме того, в клинкере при вылеживании совершается в естественных условиях ряд физико-химических процессов, способствующих повышению качества и стабилизации свойств цемента, поэтому выдерживание клинкера на складе представляет собой отдельную технологическую операцию. При выдерживании происходит гашение атмосферной влагой СаО несвязанного. Одновременно с этим стекловидная часть клинкера кристаллизуется, двухкальциевый силикат 2СаО·SiО2 из β-модификации частично превращается γ-форму. Все это приводит к стабилизации состава клинкера, некоторому разрыхлению его и облегчению последующего помола. Помимо клинкера, на клинкерных складах хранятся предварительно раздробленные минеральные добавки (трепел, опока, шлак и др.), которые вводят в состав цемента при помоле клинкера. Открытые клинкерные склады оборудованы мостовыми кранами с грейферными захватами, с помощью которых клинкер и минеральные добавки подают в расходные бункера цементных мельниц. В силосных складах составляющие цемента поступают на сборный ленточный конвейер, который доставляет их к мельницам. Питание шаровых мельниц осуществляется с помощью тарельчатых дозаторов, установленных под расходным бункером возле каждой мельницы. Одновременно с размалываемыми материалами в мельницы подают интенсификаторы помола. Влажность размалываемых материалов не должна превышать у клинкера - 0,3%, у минеральных добавок - 2%, у гипса - 10%. При необходимости минеральные добавки перед помолом высушиваются. Тонкость помола оказывает существенное влияние на свойства портландцемента. Чем тоньше размолот клинкер, тем быстрее схватывается и твердеет цемент и выше его прочность в начальные сроки твердения. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании не менее 85% цемента свободно проходило через сито №008. При этом удельная поверхность цемента не должна быть меньше 250 - 300 и превышать 700 м2/кг. Из шаровых мельниц цемент пневмотранспортом загружают в силоса. Вместимость силосов 2500 - 10000 т, а иногда и более. Силоса оборудованы пневматическими устройствами для рыхления и гомогенизации цемента при хранении. Цемент упаковывается в мешки специальными машинами, производительность которых достигает 120 т/ч. Каждая партия его снабжается паспортом, в нем указываются масса, марка, название цемента.
Вращающаяся печь мокрого способа
1 - дымовая труба; 2 - дымосос; 3 - электрофильтр; 4 - система пылевозврата; 5 - шламовая труба; 6 - пылеулавливающая камера; 7 - цепная завеса; 8 - вращающаяся печь; 9 - головка печи; 10 - топливная форсунка; 11 -колосниковый холодильник; 12 - решетка горячей камеры; 13 - решетка холодной камеры; 14 - вентилятор острого дутья; 15 - вентилятор общего дутья; 16 - клинкерная дробилка; 17 - клинкерный транспортер; 18 - осадительный циклон; 19 вентилятор избыточного воздуха.
В состав печного агрегата входят вращающаяся печь 8, охладитель клинкера 11, дозаторы и устройства подачи сырьевых материалов 5, топливосжигающее устройство 10, тягодутьевое оборудование 2,14,15,19, аппараты для очистки 13,18 и выброса в атмосферу газов и воздуха , выходящих из печи и охладителя клинкера, а также различное вспомогательное оборудование. Вращающаяся печь мокрого способа обжига цемента работает по принципу противотока - сырьевая семесь и газовый поток движутся навстречу друг другу. Материал подается с холодного конца печи, а горячие газы с горячего конца, со стороны разгрузки печи. Подготовленный шлам влажностью в среднем 35—45 % насосами подается в питатель для дозирования и питания печи, расположенный в верхней части пылевой камеры 6. Из питателя шлам по сливной трубе 5 поступает в загрузочную часть печи, которая в месте входа в пылевую камеру имеет уплотнение. Крупные частицы запыленных газов, выходящих из печи в пылевую камеру, осаждаются, а более мелкие направляются на окончательную очистку в электрофильтр 3. Иногда для лучшей очистки между пылевой камерой и электрофильтром дополнительно устанавливают батарейные центробежные циклоны. Время обжига клинкера составяет около 2 часов. Для движения пылегазового потока устанавливают мощный дымосос 2, с помощью которого отработанные газы через дымовую трубу 1 выбрасываются в атмосферу. Пыль, уловленная в электрофильтре, пневмонасосами по трубе подается в печь с загрузочной стороны за цепную завесу, а в ряде случаев с разгрузочного конца 9 (головки). Внутри печь футеруют огнеупорным кирпичом. Длинные вращающиеся печи оборудованны внутрипечными теплообменными устройствами (цепные завесы 7 ), выполняющию функции внутрипечного теплообменника. Корпус печи бандажами опирается на роликоопоры 22. Печь вращается приводом 20, находящимся примерно посередине корпуса печи. Врашающий момент передается через венцовое колесо 21. Частота вращения печи составляет 0,5 - 1,5 об/мин. Печь установлена под уклоном 3-4% и в следствие ее вращения и уклона происходит продвижение материала. Охлаждение клинкера происходит в колосниковом холодильнике, обеспечиваемом холодным воздухом. Так как количество воздуха, идущего на охлаждение клинкера, превышет количество воздуха, необходимого на горение, то часть воздуха из холодильника (избыточный воздух) выбрасывается в атмосферу после предварительной очистки в пылеулавнивающем устройстве.
1. Характеристика продукции и технологический метод её производства.
Цемент – один из важнейших строительных материалов, предназначенных для бетонов и строительных растворов, скрепление отдельных элементов (деталей) строительных конструкций, гидроизоляций и др. Цемент представляет собой гидравлический вяжущий материал, который после смешения с водой и предварительного затвердевания на воздухе продолжает сохранять и наращивать прочность в воде.
Производство цемента обусловлено необходимостью его производства для применения в главным образом в строительстве. Строительство жилья на основе цемента позволяет получить объекты с низкой теплопроводностью и высокой морозостойкостью.
Технология цементное производство позволяет использовать в нём отходы добывающей, металлургической отраслей, а также побочные продукты этих производств. Некоторые отходы даже улучшают свойства цемента. Гибкая технология позволяет осуществлять комбинирование производства цемента с производством металлов, химических продуктов и энергии. Существует много как бы подвидов цемента. Они отличаются друг от друга конечными свойствами, условиями производства и наличием в них различных видов добавок.
1. Портландцементом (далее п.ц.) называется гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путём совместного размола портландцементного клинкера и гипса для регулирования сроков схватывания. Марку п.ц. определяют при испытании на сжатие стандартной цементной палочки размерами 4*4*16 мм.
Сырьем при производстве цеманта по мокрому способу являются следующие компоненты: карбонатный компонент—мел, силикатный компонент—глина, железосодержащие добавки—пиритные огарки, конверторный шлам, железистый продукт.
1.2 Ассортимент продукции.
Портландцемент с минеральными добавками. Добавка: шлак доменный гранулированный 14 % . Также добавляем гипс 5 %.
Тампонажный цемент является одной из разновидностей портландцемента и предназначен для изоляции нефтяных и газовых скважин от действия грунтовых вод. В соответствии с ГОСТ 1581—42 тампонажный цемент выпускается двух видов:
а) для «холодных» скважин;
б) для «горячих» скважин.
Химико-минералогический состав. По химическому составу тампонажные цементы практически не отличаются от портландцемента, вследствие чего минералогический состав клинкера тампонажного цемента на разных заводах колеблется в довольно значительных пределах. Клинкеры тампонажного цемента для холодных скважин характеризуются:
а) повышенным содержанием трехкальциевого алюмината (до 12—13%) при содержании алита около 50%, что обеспечивает требуемую скорость схватывания и повышенную прочность цемента в ранние сроки твердения;
б) повышенным содержанием трехкальциевого силиката (57— 60%) при пониженном содержании СзА (4—7%). При таком клинкере, если он достаточно тонко измельчен, также обеспечивается требуемая скорость схватывания и высокая активность цемента в ранние сроки твердения. Для горячих скважин, чтобы замедлить сроки схватывания и сохранить требуемую текучесть цементного раствора, применяют цемент с низким содержанием СзА. При производстве клинкера тампонажного портландцемента применяют те же сырьевые компоненты, что и для обычного портландцемента.Процессы твердения и гидратации тампонажного цемента ускоряются с повышением температуры в скважине. Одновременно прочность цемента повышается, а время начала схватывания сокращается.
Классификация
По вещественному составу цементы подразделяют на следующие типы:
I — тампонажный портландцемент бездобавочный;
I-G — тампонажный портландцемент бездобавочный с норми-
рованными требованиями при водоцементном отношении, равном ,44 [1];
I-H — тампонажный портландцемент бездобавочный с норми-
рованными требованиями при водоцементном отношении, равном ,38 [1];
II — тампонажный портландцемент с минеральными добавками;
III — тампонажный портландцемент со специальными добавками, регулирующими плотность цементного теста.
По плотности цементного теста цемент типа III подразделяют на:
- облегченный (Об);
- утяжеленный (Ут).
По температуре применения цементы типов I, II и III подразделяют на цементы, предназначенные для:
- низких и нормальных температур (15—50) °С;
- умеренных температур (51—100) °С;
- повышенных температур (101—150) °С.
По сульфатостойкости цементы подразделяют на:
а) типы I, II, III
- обычный (требования по сульфатостойкости не предъявляют);
- сульфатостойкий (СС);
б) типы I-G и I-H
- высокой сульфатостойкости (СС-1);
- умеренной сульфатостойкости (СС-2).
Условное обозначение цемента должно состоять из:
- буквенных обозначений цемента: ПЦТ — портландцемент тампонажный
Тампонажный Цемент на основе Шлакопортландцемента ( т.ш.п.ц. ) это гидравлическое вяжущие, получаемое путем тонкого измельчения портландцементного клинкера совместно с гранулированным доменным шлаком, а также с двух водном гипсом.
Гипс вводят в шлакопортландцемент для регулировки сроков схватывания, а также в качестве активизатора твердения шлака. По свойствам шлакопортландцемент близок к обычному п.ц., но выгодно отличается от него более низкой стоимостью примерно на 15 – 20 % .
Процессы твердения ш.п.ц. более сложны, чем у обычного п.ц., поскольку в реакции с водой участвуют оба его компонента: клинкер и гранулированный доменный шлак. При твердении ш.п.ц. при повышенных температурах 80 – 90 С состав новообразований остается таким же, как и при твердении при обычных температурах 10 – 25 С. Ш.П.Ц. при твердении обычно отличается равномерным изменением объема. Тепловыделение при твердении меньше чем у п.ц. причем тем меньше, чем больше в нем шлака.
Жаростойкость ш.п.ц. значительно превосходит жаростойкость п.ц. Он способен без снижения прочности выдерживать длительное воздействие высоких температур 600 – 800 С. Это объясняется, главным образом, пониженным содержанием свободного Са(ОН). Также стойкость при воздействии мягких и сульфатных вод у ш.п.ц. выше, чем у п.ц.
Физико-технические характеристики для Шлакопортландцемента: Истинная плотность 2,8 – 3 г/см. Водопотребность 28% Сроки схватывания не ранее 45 мин. и конец не позднее 10 ч. Активность 50 МПа. Морозостойкость 50 – 100 циклов.
Тампонажный цемент на основе Сульфатостойкого портландцемента с минеральными добавками. Добавка : шлак доменный гранулированный 15%, а также гипс 5%.
По ГОСТ 22266-76 ( с изм. ) к группе цементов относится: с.т.ц. с минеральными добавками, его получают путем измельчения портландцементного клинкера нормированного минерального состава с добавлением добавки.
В с.т.ц. допускается вводить шлак доменный гранулированный ( содержащие оксид алюминия не более 8 % ) в количестве 10 – 20 % . Гранулированные доменные шлаки по своим свойствам должны удовлетворять требованием ГОСТ 3476 – 74. Высокая стойкость этих цементов в сульфатных водах обусловлена тем, что в затвердевшем состоянии они содержат пониженное количество высокоосновных гидроалюминатов кальция. Этим устраняется возможность образования значительного количества гидросульфоалюмината кальция трех сульфатной формы, вызывающего коррозию п.ц. камня. Развитие коррозионных процессов замедляется также вследствие ограниченного содержания в клинкере алита. Для улучшения свойств этого цемента допускается вводить пластифицирующие или гидрофобизирующие добавки в количестве не более 0,3 % по массе цемента.
1.3 Технологическая схема проектируемого цеха
При заданной мощности завода, которая равняется 1.2 млн. т. в год по выпуску двух видов цементов. Количество первого составляет от 100 % 20 %, а второго соответственно 80 %.
Исходный материал хранится в силосах количеством 8 штук, каждый с полезным объемом 3000 м , высотой 33 м, и диаметром 12 м. Количество силосов: для клинкера 4, для гипса 2, для добавки 2. Для производства цемента обходимо знать процентное количество всех составляющих: у Портландцемента с минеральными добавками содержание: клинкера 81 % , добавки 14 % , гипса 5 %.
Тампонажный цемент на основе Сульфатостойкого портландцемента содержание: клинкера 80 % , добавки 15 % , гипса 5 %. При дозировании добавки ее необходимо высушить (удалить лишнею влагу). Сушильное отделение работает 3647 часов в году. Для сушки добавки используем сушильные барабаны типа Прогресс размеры 2.2 х 20 производительностью по испаренной влаге 5100 кг/ч количеством 2 шт.
Материал из силосов подается на ленточный конвейер при помощи дозаторов и питателей (вспомогательное оборудование). С конвейера от дозируемый материал попадает в барабанную мельницу. Количество конвейеров 4 каждый длинною 37.2 м. ширина ленты 500 мм. Размеры мельницы 3.2 х 8.5 м. количеством 4 шт. каждая производительностью 60 т/ч. Мельницы работают в замкнутом цикле и поэтому на каждую мельницу устанавливают два сепаратора, для наших мельниц выбраны сепараторы, производительность 40 т/ч , количество 8 шт. Сепараторы предназначены для разделения частиц по фракциям. Более крупные частицы снова попадают в мельницу, а более мелкие идут прямиком через камерный насос в цементные силоса. Для того что бы частицы попали в сепараторы применяют элеваторы. Его производительность должна быть выше на 20 % , чем у мельнице. На два сепаратора ставится один элеватор. После мельнице идет аспирационная шахта в которой, путем разрежения воздуха происходит осаждения частичек которые попадают в элеватор. Разрежение воздуха создает компрессор. Производительностью 30 м/мин. количеством 4 шт. Проходящий через компрессор воздух попадает в циклоны, предназначенные для очистки воздуха, путем центробежных сил, происходит осаждение и перенос частиц по аэрожелобам в камерный насос и в цементные силосы. После очистки воздуха в циклонах он очищается при помощи рукавного фильтра, для лучшего прохождения воздуха через фильтр на конце вентиляционной трубы устанавливают вентилятор.
Подбор оборудования ведется по специально созданным и проверенным решениям. Для того, что бы максимально сократить электропотребление и потери продукции при производстве, увеличить производительность завода. Обеспечить качество продукции, а также содержать чистоту окружающей среды.
Более прогрессивные решения для повышение производительности – это автоматизация предприятия. Как показал опыт в 80х при автоматизации помольного оборудования. Была обеспечена не прерывная работа с заданной степенью измельчения, без участия человека. При этом сократился расход электроэнергии на 10 %, увеличилась производительность и качество цемента.
При изготовлении цемента важна правильная работа каждого оборудования. При малейших отклонениях работы оборудования бутит теряться качество цемента, расход энергии и др.
1.4 Охрана труда и контроль производства.
При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, обжигу сырьевых смесей и измельчению клинкера, перемешиванию, складированию и отгрузке огромных масс материалов, наличию большого количества электродвигателей, особое внимание при проектировании заводов и их эксплуатации должно уделяться созданию благоприятных условий для безопасной работы трудящихся. Организацию охраны труда следует осуществлять в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности».
Поступающие на предприятие рабочие должны допускаться к работе только после их обучения безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально необходимо проводить дополнительный инструктаж и ежегодное повторное обучение по техники безопасности непосредственно на рабочем месте. На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, площадки и т.д. Должны быть заземлены электродвигатели и
электрическая аппаратура. Обслуживание дробилок, мельниц, печей, шлаков,
транспортирующих и погрузочно-разгрузочных механизмов должно осуществляться в соответствии с правилами безопасности работы у каждой установки. Шум, возникающий при работе многих механизмов, характеризуется высокой интенсивностью, превышающей допустимую норму (90 Дб). К числу мероприятий по снижению шума у рабочих мест относят применение демпфицирующих прокладок между внутренней стеной мельниц и броне футерованными плитами, замену в паровых мельницах стальных плит на резиновые. При этом звуковое давление снижается в 5-12 раз. Укрытие мельниц и дробилок шумоизолирующими кожухами, облицовка источников шума звукопоглощающими материалами также дает хороший результат. В том числе большая задымленность на заводах ликвидируется при накладке аспирационных систем, установки очистных систем (их герметичность). В задымленных местах рабочие должны применять средства защиты от пыли.
Контроль производства. Контроль за продукцией, в нашем случае цементе осуществляется с помощью цеховых лабораториях. Они работают для систематического наблюдения за установленными нормами технологического процесса в целях выпуска качественной продукции. Химический состав клинкера колеблется в сравнительно широких пределах. Главный оксид цементного клинкера – СаО, SiO , Al O , Fe O , суммарное содержание которых 95 – 97 %. Кроме них также могут входить в не больших соединениях оксид магния, сернистый ангидрид, двуокись титана, оксид хрома, оксид марганца и др. Химический анализ клинкера проводят по методике, регламентированной ГОСТ 5382 – 73. При этом определяют процентное соотношение оксидов. Повышенное содержание оксида кальция обуславливает быстрое твердение. По ГОСТ 10178 – 76 оксида магния должно быть не больше 5%. Прокаливание проб цементов при 1000 – 1200 С в процессе химического анализа определяют п.п.п. Они имеют большое практическое значение для характеристики готового п.ц.
Для определения качества конечного продукта используют правильно приготовленные образцы и испытание на сжатие и на изгиб.
2.1 Режим работы предприятий.
В соответствии с нормами технологического проектирования цементных заводов режим работы отделений цементных мельниц и обслуживание их переделов применяются в три смены в сутки при непрерывной рабочей неделе.
| Наимено- вание цехов отделени | Кол-во рабочих дней в году | Кол-во смен в сутки | Длительн рабочей смены | Годовой фонд эксплот времени | Коэф. испол экслотац времени | Годовой фонд рабочего времени в часах |
| Отдел цементных мельниц | 365 | 3 | 8 | 8760 | 0.85 | 7446 |
| Сушильное отделение | 262 | 2 | 8 | 4192 | 0.87 | 3647 |
| Складские отделения | 262 | 2 | 8 | 4192 | 1 | 4192 |
2.2 Материальный баланс производства.
Из принятого режима работы цеха даем расчет объему производства по сырью и готовой продукцией для каждого из технологических переделов в час, сутки, год.
| Наименование продукции | Производительность т. | ||
| в год | в сутки | в час | |
| Тампонажный шлакопортландцемент (Т.Ш.П) | 240000 | 657.5 | 32.2 |
| Сульфатостойкий тампонажный портланд- цемент с ми- неральными добавками (С.Т.П) | 960000 | 2630 | 129 |
Производительность каждого технического передела.
Тампонажный шлакопортландцемент (Т.Ш.П)
Пг = 240000*1*(1+0.5/100)=241200
Псут = 240000/262=916.03
Отделение цементных мельниц.
Пг = 240000*1*(1+(0.5+0.5)/100)=242400
Псут = 242400/365=664.11
Пчас = 242400/7446=32.55
Склад сырья
Потребность цеха в сырье.
Д = 14 Рд = 0.14
К = 81 Рк = 0.81
Г = 5 Рг = 0.05
Wд = 21
Расчет для клинкера.
Рг = 242400*0.81*(100/(100-0.5))=197330.65
Рсут = 197330.65/365=540.63
Рчас = 197330.65/7446=26.50
Расчет для гипса.
Рг = 242400*0.05*(100/98)=12367.34
Рсут = 12367.34/365=33.88
Рчас = 12367.34/7446=1.66
Расчет для добавки.
Рг = 242400*0.14*(100/99)=34278.78
Рсут = 34278.78/365=93.91
Рчас = 34278.78/7446=4.60
Учитываем влажность добавки.
Рг = 242400*0.14*(100/(100-(1+21)))=43507.69
Рсут = 43507.69/365=119.20
Рчас = 43507.69/7446=5.84
Сульфатостойкий тампонажный портландцемент с минеральными добавками.
Пг = 960000*1*(1+0.5/100)=964800
Псут = 964800/262=3682.44
Отделение цементных мельниц.
Пг = 960000*1*(1+1/100)=969600
Псут = 969600/365=2656.43
Пчас = 969600/7446=130.22
Склад сырья.
Потребность цеха в сырье.
К = 80 Рк = 0.8
Г = 5 Рг = 0.05
Д = 15 Рд = 0.15
Wд = 21
Расчет для клинкера.
Рг = 969600*0.8*(100/(100-0.5))=779577.89
Рсут = 779577.89/365=2135.83
Рчас = 779577.89/7446=104.69
Расчет для гипса.
Рг = 969600*0.05*(100/98)=49469.39
Рсут = 49469.39/365=135.53
Рчас = 49469.39/7446=6.644
Расчет для добавки.
Рг = 969600*0.15*(100/(100-1))=146909.09
Рсут = 146909.09/365=402.49
Рчас = 146909.09/7446=19.73
Учитываем влажность добавки.
Рг = 969600*0.15*(100/(100-(1+21)))=186461.54
Рсут = 186461.54/365=510.85
Рчас = 186461.54/7446=25.04
Потребность проектируемого цеха в сырье.
| Наименов цемента | Потребность (тонны) | ||||||||
| Клинкер | Гипс | Добавка | |||||||
| год | сутки | час | год | сутки | час | год | сутки | час | |
| Т.Ш.П | 19730.65 | 540.63 | 26.50 | 12367.34 | 33.883 | 1.66 | 34278.78 43507.69 | 93.91 119.20 | 4.603 5.84 |
| С.Т.П. с минерал добавками | 779577.89 | 2135.83 | 104.69 | 49469.39 | 135.53 | 6.644 | 146909.09 186461.54 | 402.49 510.85 | 19.73 25.04 |
| Итого : | 976908.54 | 2676.46 | 131.19 | 61836.73 | 169.41 | 8.3 | 181187.87 229969.23 | 49.64 630.05 | 24.33 30.88 |
Расчет производительности предприятия.
| Наименование переделов участков | Производительность (тонны) | ||
| год | сутки | час | |
| Силосно-упаковочное отделение | 241200 964800 | 916.03 3682.44 | |
| Отделение цементных мельниц | 242400 969600 | 664.11 2656.43 | 32.53 130.22 |
| Склады клинкера, гипса, добавки. | 976908.54 61836.73 181187.87 | 2676.56 169.41 49.64 | 131.19 8.3 24.33 |
| Сушильное отделение | 229969.23 | 630.05 | 30.88 |
2.3 Расчет емкости складов и готовой продукции и количество силосов.
Проектируем склады силосного типа, как для исходных материалов, так для цемента. Силосные склады – цилиндрические железобетонные емкости. Размеры силосных банок берем одинаковые для всех полуфабрикатов.
Найдем геометрический объем силосного склада.
Для первого вида цемента.
Vс = 241200*10/365*1.2*0.9=6118.72
Для второго вида цемента.
Vс = 964800*10/365*1.2*0.9=24474.88
Для клинкера.
Vк = 976908.5*5/365*1.5*0.9=9912.82/3000=3.3 ~ 4 кол-во силосов.
Для гипса.
Vг = 61836.73*20/365*1.35*0.9=4116.8/3000=1.37 ~ 2 кол-во силосов.
Для добавки.
Vд = 181187.87*15/365*0.5*0.9=3350.73/3000=1.11 ~ 2 кол-во силосов.
Характеристика силоса
| Диаметр силоса, м. | Высота цилиндрической части силоса, м | Полезная емкость силоса, м |
| 12.0 | 33.0 | 3000 |
2.4 Расчет производительности и кол-во мельниц.
Из формулы следует, что масса мелющих тел равна 73.68
По производительности выбираем кол-во мельниц.
Для первого вида цемента.
Qm = 915.29*0.818*0.037=27.7*1.2*1.15*1.2=45.87
Для второго вида цемента.
Qm = 915.29*0.865*0.037=29.29*1.2*1.15*1.2=48.5
Мы домножали на коэффициенты т.к. производительность оказалась немного меньше, чем ожидалось.
Количество мельниц для помола каждого вида цемента.
Для первого вида цемента.
1) n = 242400/8760*0.85*45.87=0.7 ~ 1
Для второго вида цемента.
2) n = 969600/8760*0.85*45.87=2.6 ~ 3
Данные по выбранным мельницам, все одинаковые в кол-во 4 шт.
| Размеры мельницы диаметр и длина м. | Производительность при тонкости помола 8 – 10 % остатка на сите 0.08% т/ч | Частота вращения мельнице Об/мин | Мощность электро- двиготеля кВт | Масса мелющих тел т | Масса барабана мельнице |
| 3.2 х 8.5 | 60 по твердому | 18 | 1250 | 74 | 200 |
2.5 Подбор сепараторов от производительности мельниц.
Производительность сепараторов.
Для первого вида цемента
1) Qm = 45.87*1.2/2=27.5
Для второго вида цемента.
2) Qm = 48.5*1.2/2=29.1
Кол-во сепараторов на одну мельнице должно быть два они работают в закрытом цикле.
Для первого вида цемента.
1) n = 1*2=2
Для второго вида цемента.
2) n = 3*2=6
Характеристика сепараторов.
| Диаметр корпуса, м | Высота, м | Мощность двигателя | Производительность т/час | |
| Наружного | внутреннего | |||
| 5 | 3.6 | 8.55 | 47 | 40 |
2.6 Расчет и подбор количества единиц вспомогательного и транспортного оборудования.
Расчет дозирующих компонентов.
| Производительность мельнице с коэфиц. 1.2-1.5 т/ч | Ед. изм. | Кол-во дозируемого в мельницу материала. | ||
| Клинкер | Добавка | Гипс | ||
| 45.87*1.35=61.9 | т/ч | 50.88 | 8.78 | 3.15 |
| ВД 1058(75) | ВД 1058(75) | ВД 1059М(5) | ||
| 48.5*1.35=65.4 | т/ч | 53.10 | 10.0 | 3.33 |
| ВД 1058(75) | ВД 1058(30) | ВД 1059М(5) | ||
Материальный баланс на единицу готовой продукции.
Для первого вида цемента.
Потребность в клинкере, гипсе, добавки.
К n = 1.5 %
Г n = 3 %
Д n = 2 %
Pк = 1000*0.81*100/(100-1.5)=822.33
Pг = 1000*0.05*100/(100-2)=51.54
Pд = 1000*0.14*100/100-2)=142.85
Для второго вида цемента.
Потребность та же.
Pк = 1000*0.8*100/(100-1.5)=812.18
Pг = 1000*0.05*100/(100-2)=51.54
Pд = 1000*0.15*100/100-2)=153.06
У первого: 1К 1Д 1Г
У второго: 3К 1Д 1Г
Данные сводим в таблицу.
| Вид цемента. | Приход кг. | % | Расход | кг | % |
| Т.Ш.П | К 822.33 | 81 | | 1000 | 98.3 |
| Г 51.54 | 5 | Потери | 16.72 | 1.7 | |
| Д 142.85 | 14 | | | | |
| 1016.72 | | | | | |
| С.Т.П. с минерал добавками | К 812.18 | 80 | | 1000 | 98.3 |
| Г 51.54 | 5 | Потери | 16.68 | 1.7 | |
| Д 153.06 | 15 | | | | |
| 1016.68 | | | | |
Технические характеристики весоизмерителей.
| Показатель | ВД 1059М | ВД 1058 |
| Производительность т/ч | 5 | 75 30 |
| Частота вращения привода барабана об/мин | 35 | 18.5 7.4 |
| Ширина ленты, мм | 400 | 700 |
| Длина ленты по центру барабана, мм | 1000 | 1500 |
| Масса кг | 190 | 240 |
| Мощность электродвигателя кВт | 120 | 200 |
2.6.1. Расчет ширины ленты сборочного ленточного конвейера.
Находим производительность конвейера, для этого нам нужно найти насыпную плотность цементов.
Для первого вида цемента.
Рн = 0.822*1.5+0.051*1.35+0.142*0.8=1.42
Q = 45.87*1.5=68.8
В = 68.8/155*2*1.42=0.395м ~ 400 мм
Для второго вида цемента.
Рн = 0.812*1.5+0.051*1.35+0.153*0.8=1.41
Q = 48.5*1.5=72.75
В = 72.75/155*2*1.51=0.408м ~ 450мм
Для простоты и удобства в обслуживание принимаем ширину ленты 500мм.
Расчет длины ленты 0.5*12+12=18 (на участке силосов) + 19.2=37.2м
Данные сводим в таблицу.
| Ширина ленты, мм | Длина, м | Кол-во |
| 500 | 37.2 | 4 |
2.6.2 Расчет емкости ковшового элеватора.
Производительность ковшовых элеваторов.
Для первого вида цемента.
Q = 45.87*1.2=55.044
Для второго вида цемента.
Q = 48.5*1.2=58.2
Техническая характеристика элеваторов.
| № цемента | Тип элеватора | Ширина ковша, мм | Шаг ковша, мм | Емкость ковшей, л | Мощн двиг. кВт | Высота подъема, м | Q при 0.7 |
| 1 | ЦБ-350 | 350 | 250 | 7.8 | 7.0 | 20 | 55.0 |
| 2 | В-450 | 450 | 640 | 16 | 10 | 20 | 87.0 |
2.6.3. Пневмокамерный насос.
Для производства двух видов цементов берем насос типа К-1955
Характеристика насоса К-1955
| Производительность, т/ч | 60 |
| Внутренний диаметр камеры, мм | 1600 |
| Дальность подачи, м | |
| По горизонтали | 200 |
| По вертикали | 35 |
| Рабочие давление сжатого воздуха, МПа | 0.6 |
| Габаритные размеры, мм | |
| Длина | 4520 |
| Ширина | 2325 |
| Высота | 3340 |
| Расход сжатого воздуха м /т | 22 - 25 |
2.6.4 Компрессор.
Выбираем компрессор по производительности.
Для первого вида цемента.
Q = 23*1.1*1*45.87/60 = 19.34
Для второго вида цемента.
Q = 23*1.1*3*48.5/60 =61.35
Qобщ = 19.34+61.35=80.69
Выбираем поршневой компрессор типа 205 ВП 30/8
Производительность одного 30 берем 3 шт. прибавляем 1 запасной.
Характеристика компрессора 205 ВП 30/8
| Производительность, м /мин | 30 |
| Рабочие давление, МПа | 0.8 |
| Число оборотов вала, об/мин | 500 |
| Мощность двигателя, кВт | 200 |
2.7. Расчет системы газоочистки и аспирации мельниц.
Кол-во аспирационного воздуха м /ч.
Аспирационная шахта.
Vг = 11128.1*1.5=16692.15
Циклоны.
Vг = 11128.1*1.6=17804.96
Фильтр.
Vг = 11128.1*2=22256.2
Площадь шахты F = 16692.15/3600=4.63
Размер стороны шахты а = √4.63=2.15
Высота шахты h = 5.5*(2*2.15*0.5)=11.825
Производительность циклона м³/ч 17600-20720 состоит группа из 4 циклонов при диаметре 700 мм.
Рукавные фильтра типа СМЦ – 101 3 с длинной рукава 900 мм.
Характеристика рукавного фильтра.
| Производительность, м³/ч | 26.4 |
| Масса фильтра, кг | 10850 |
| Потребляемая мощность, кВт | 3.0 |
| Площадь фильтрующей поверхности | 400 |
| Число рукавов | 72 |
| Число двух камерных секций | 2 |
Выбрали вентилятор ВМ 15 для просасывания воздуха через мельницу и аспирационную систему.
Производительность 38 м³/ч потребляемая мощность 95 кВт.
2.8. Расчет сушильного отделения.
Кол-во влаги подлежащие испарению
W = (21-1)/(100-21)*30.88=7.817т ~ 7817 кг
Выбираем два сушильных барабана «Прогресс» с производительностью 5100 кг/ч.
Характеристика сушильного барабана «Прогресс».
| Размер бараб. | Производительность | Скорость вращения об/мин | Мощность двигателя кВт | ||
| По высушенному материалу т/ч | По испаренной влаге кг/ч | По удельному поросъему кг/(м³ч) | |||
| 2.2 х 20 | 20 | 5100 | 70 | 5 | 14 |
2.9. Сводная таблица оборудования.
| № | Наименование | Тип | Производительность | Мощн. кВт | Кол-во | |
| расчетная | паспортная | |||||
| 1 | Силоса | 3000 м³ | - | - | - | 8 |
| 2 | Мельницы | 3.2 х 8.5 | 48.5 | 60 | 1250 | 4 |
| 3 | Сепараторы | 5-3.6- 8.5 | 29.1 | 40 | 47 | 8 |
| 4 | Весоизмеритель | ВД-1059м | 3.3 | 5 | 120 | 2 |
| 5 | Весоизмеритель | ВД-1058 | 53.1 | 75 | 200 | 6 |
| 6 | Элеватор | В-450 | 58.2 | 87.0 | 10 | 1 |
| 7 | Элеватор | ЦБ-350 | 55.0 | 55.0 | 7 | 3 |
| 8 | Камерный насос | К-1955 | 48.5 | 60 | - | 4 |
| 9 | Компрессор | 205ВП 30/8 | 80.69 | 30 | 200 | 4 |
| 10 | Циклоны | ЦН-15 | 17804.96 | 17600-20720 | - | 4 |
| 11 | Рукавный фильтр | СМУ-101 | 22.3 | 26.4 | 3 | 4 |
| 12 | Сушильный барабан | Прогресс | 7817 | 5100 | 14 | 2 |
| 13 | Конвейер | 500 | | 10200 | | 4 |
| 14 | Вентилятор | ВМ 15 | 22.3 | 38 | 95 | 4 |
3.0. Технико-экономическая часть.
Расчет электроэнергии.
| № п/п | Основное оборудование и его наим. с электродвигателем | Кол-во единиц оборудо-вания | Мощность электродвигателя КВт | Годовой фонд рабочего времени | Коэфф. загруже ния по мощности | Часовой расход электро энергии с учетом коэфзки по мощ-ностиф. использ ования и загру | ||
| Единица | общая | |||||||
| 1 | Мельница | 4 | 1250 | 5000 | 7446 | 0.8 | 29784000 | |
| 2 | Сепаратор | 8 | 47 | 376 | | 0.77 | 2155765.9 | |
| 3 | Весоизмеритель | 2 | 120 | 240 | | 0.73 | 1304539.2 | |
| 4 | Весоизмеритель | 6 | 200 | 1200 | | 0.78 | 6969456 | |
| 5 | Элеватор | 1 | 10 | 10 | | 0.74 | 55100.4 | |
| 6 | Элеватор | 3 | 7 | 21 | | 0.96 | 150111.36 | |
| 7 | Компрессор | 4 | 200 | 800 | | 0.89 | 5301552 | |
| 8 | Рукавный фильтр | 4 | 3 | 12 | | 0.84 | 75055.68 | |
| 9 | Сушильный барабан | 12 | 14 | 28 | | 0.77 | 78629.32 | |
| 10 | Вентилятор | 4 | 95 | 380 | | 0.64 | 1810867.2 | |
| ИТОГО: | 47685077.06 | |||||||
Находим удельный расход электроэнергии.
Эуд = 47685077.06/1200000=39.7
Потребность цеха в энергетических ресурсах.
| № п/п | Наименование энергетических ресурсов | Единицы измерения | Расходы | |||
| в час | в смену | в сутки | в год | |||
| 1 | Электроэнергия | кВт. ч | 6404.1 | 91002 | 130644 | 47685077.06 |
3.1. Штатная ведомость цеха.
К составу рабочих относятся все лица, непосредственно занятых при изготовлении продукции, а также дежурных слесарей и монтеров.
В состав цехового персонала входят начальник цеха, сменные мастера, младший обслуживающий персонал.
| Наименование профессии или видов работ | Кол-во работающих | |||
| 1 смена | 2 смена | 3 смена | Всего | |
| А. Производственные рабочие | ||||
| 1. Машинист-оператор мельниц помола | 1 | 1 | 1 | 3 |
| 2. Помощники машинистов | 1 | 1 | 1 | 3 |
| 3. Машинисты дробилок | 1 | - | - | 1 |
| 4. Рабочие по обслуж. обеспыл. устройств | 1 | 1 | 1 | 3 |
| 5. Рабочие на аэрожелобах | 1 | 1 | 1 | 3 |
| 6. Машинисты компрессоров | 1 | 1 | 1 | 3 |
| 7. Подсобные рабочие | 1 | - | - | 1 |
| 8. Дежурный слесарь | 1 | 1 | 1 | 3 |
| 9. Электромонтёр | 1 | 1 | 1 | 3 |
| 10. Машинист упаковочной машины | 1 | - | - | 1 |
| 11. Рабочие склада для погрузки цемента | 2 | 2 | 2 | 6 |
| 12. Лаборант | 1 | 1 | 1 | 3 |
| Б. Цеховой персонал | ||||
| 1. Начальник цеха | 1 | - | - | 1 |
| 2. Старший мастер | 1 | - | - | 1 |
| 3. Сменный мастер | 1 | 1 | 1 | 3 |
| 4. Уборщица | 1 | 1 | 1 | 3 |
| | ||||
Удельные трудовые затраты.
Ту = (41*365)/1200000=0.01
4.0. Приготовление Портландцементного клинкера.
Расчет трех компонентной сырьевой смеси.
Дано:
C3S – 50 %
C2S – 25 %
C3A – 5 %
C4AF - 20 %
При произведенных расчетах по методическим указанием, получаем следующие данные.
CaO = 65.2205
SiO2 = 21.875
Al2O3 = 6.0861
Fe2O3 = 6.572
Сумма составляет 99.75
Кн = 0.86
n = 1.728 ~ 1.7
р = 0.926 ~ 1 для увеличения глиноземистого модуля выбираем добавку «Алапаевский боксит»
Характеристика сырьевых компонентов и корректирующей добавки.
Данные в таблице с пересчетам.
| Наименование | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | П.П.П. | ∑ |
| Алексеевский мел | 13.59 | 2.57 | 1.94 | 44.86 | 0.95 | 0.19 | 35.81 | 99.91 |
| Алексеевская опока | 77.03 | 7.5 | 5.57 | 2.27 | 1.87 | 0.26 | 5.5 | 100 |
| Алапаевский боксит | 15.99 | 47.35 | 19.12 | 1.87 | 0.42 | - | 15.25 | 100 |
а 1 = 2.8*0.86*13.59+1.65*2.57+0.35*1.94-44.86=-7.22
в 1 = 2.8*0.86*77.03+1.65*7.5+0.35*5.57-2.27=197.54
с 1 = 1.87-2.8*0.86*15.99-1.65*47.35-0.35*19.12=-121.45
а 2 = 1.7*(2.57+1.94)-13.59=-5.923
в 2 = 1.7*(7.5+5.57)-77.03=-54.811
с 2 = 15.99-1.7*(47.35+19.12)=-97.009
х = компонент1/компонент3=16.49
у = компонент2/компонент3= -0.012 ~ 0
Следовательно, на одну весовую часть трепела требуется 16.49 весовые части известняка и 0 глины. В процентном соотношении это дает следующие значения:
известняк 94.3 %
глины 0 %
трепел 5.7 %
Химический состав сырьевой смеси и клинкера.
| Наименование | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | П.П.П. | ∑ |
| Известняка 94.3 % | 12.82 | 2.42 | 1.83 | 42.30 | 0.98 | 0.18 | 33.77 | 94.3 |
| Трепел 5.7 % | 0.91 | 2.698 | 1.09 | 0.11 | 0.03 | - | 0.86 | 5.7 |
| Сырьевая смесь | 13.73 | 5.12 | 2.92 | 42.41 | 1.01 | 0.18 | 34.63 | 100 |
| Клинкер | 21.00 | 7.83 | 4.47 | 64.89 | 1.54 | 0.27 | - | 100 |
При проверки правильности расчета были получены следующие данные:
Кн = 0.86
n = 1.7
р = 1.75
Вывод: Задача по увеличению глиноземистого модуля выполнена, и в доказательства правильности всех решений мы получили за ранние известные данные.
Рассчитаем расход сухих сырьевых компонентов.
Шихты 100*1000/(100-34.63)=1.53
Известняк 94.3*1.53/100=1.443
Трепел 1.53*5.7/100=0.087
5.0. Список используемой литературы.
1. А.В. Волженский. Минеральные вяжущие вещества. М. Стройиздат 1986.
2. А.А.Пащенко, В.П.Сербин. Вяжущие материалы. Киев – 1975
3. Г.И.Горчаков. Вяжущие Вещества, бетоны и изделия из них. Москва 1976
4. О.К. Потапова. Методические указания. Волгоград 2000
5. А.А. Борщевский. Механическое оборудование.
1 - щековая дробилка; 2 - молотковая дробилка; 3 - склад сырья; 4 - мельница «Гидрофол»; 5 - мельница мокрого помола; 6 - вертикальный шламбассейн; 7 - горизонтальный шламбассейн; 8 - вращающаяся печь; 9 - холодильник; 10 - клинкерный склад; 11 - мельница; 12 - силос цемента.
