Исследование и организация циклических режимов для интенсификации работы цементных мельниц тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Тынников, Иван Михайлович

• Тынников, Иван Михайлович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тынников, Иван Михайлович

Оглавление

стр.

Введение

1. Агрегаты цементной промышленности как объекты импульсной технологии

1.1. Обжиговые и помольные агрегаты

1.1.1. Основные показатели процессов обжига сырьевой смеси и

помола цементной шихты

1.1.2. Взаимодействие преобразующих и преобразуемых потоков

1.1.3. Закономерности модуляции потоков при импульсной технологии

1.2. Классификация потоков в обжиговых и помольных агрегатах

1.2.1. Обжиговые агрегаты

1.2.2. Помольные агрегаты

1.3. Системы подачи материалов в обжиговые и помольные агрегаты

1.4. Требования к системам подачи материалов при импульсной технологии

1.5. Импульсная технология цементного производства

1.5.1. Обжиг цементной сырьевой смеси

1.5.2. Помол сырьевой смеси и цементной шихты

1.6. Выводы по разделу 1

1.7. Постановка цели и задач исследования

2, Теоретические основы циклических режимов работы агрегатов цементной промышленности

2.1. Особенности циклических режимов работы обжиговых и помольных агрегатов

2.2. Основные положения теории циклических технологических

систем

2.3. Теоретический анализ пневматических и шдравлических подсистем

2.4. Гидравлические автоколебательные системы

2.5. Пульсаторы для потоков твердой дисперсной фазы

2.6. Выводы по разделу 2

3. Исследование эффективности импульсной технологии на мельницах в условиях опытно-промышленного производства

3.1. Исходные предпосылки и предполагаемая эффективность

3.2. Экспериментальные исследования процессов помола с пульсирующими потоками

3.2.1. Опытно-промышленные исследования на цементной мельнице 3,2x15 м Здолбуковского ЦШК

3.2.2. Опытно-промышленные исследования на цементной мельнице 4x13,5 м Горнозаводского цементного завода

3.2.3. Опьггно-промышленные исследования на цементной мельнице 2,2x13, 2,4x13, 3,2x15 м Акмянского ЦШК

3.2.4. Исследование процесса помола шлама в сырьевой мельнице

3.2.5. Импульсная технология на мельницах 3,2x15 м

3.3. Выводы по разделу 3

4. Разработка и внедрение дискретно-непрерывного способа измельчения клинкера и добавок на ОАО «Осколцемент»

4.1. Эффективность измельчения твердых тал

4.2. Технологические схемы измельчения

4.3. Трубная мельница дискретно-непрерывного действия и замкнутый цикл измельчения

4.4. Промышленное внедрение дискретно-непрерывного способа измельчения на цементной мельнице 3,2х 15 м

4.5. Выводы по разделу 4

Общие выводы

Список использованных источников

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и организация циклических режимов для интенсификации работы цементных мельниц»

ВВЕДЕНИЕ

Конкурентоспособность цемента определяется его качеством и себестоимостью. Для успешной конкуренции на внутреннем и внешнем рынках отечественной цементной промышленности предстоит модернизация, в результате которой необходимо достигнуть современного уровня этой отрасли. Процесс этот должен быть осуществлен в кратчайший срок с максимальным использованием существующего оборудования при минимизации капитальных затрат и объема строительно-монтажных работ. Необходимо также учесть специфику отечественной цементной промышленности, когда превалирующее число заводов использует мокрый способ производства [1-5].

Условием решения этой задачи являются научно-обоснованные методы интенсификации процессов термической и механической обработки цементного сырья и шихты [6-17].

Наиболее перспективным в настоящее время является разработанное школой академика РАН В. В. Кафарова и академика Международной Инженерной Академии (МИА) М. А. Вердияна новое направление в технологии цементного производства: применение дискретного, импульсного материального потока в обжиговых и помольных агрегатах взамен традиционного потока с постоянным массовым расходом [54-61]. Основанная на фундаментальных положениях химической технологии и теории химических реакторов [18-53], новая технология, получившая известность, как "импульсная или дискретно-непрерывная технология цемента", успешно внедряется в отечественную и зарубежную цементную промышленность.

Теоретические и экспериментальные разработки частично подтверждены в промышленных условиях на ряде цементных заводов. Показаны возможности снижения удельных энергетических затрат на существующем оборудовании действующих заводов с минимальными затратами материалов, средств и времени [85-100].

Вместе с тем, опыт внедрения предлагаемой новой технологии позволил выявить необходимость регулирования в широких пределах массовых расходов материальных потоков - плотных дисперсных сред и шламов. Регулирование это должно производиться по частоте и форме импульсной подачи материалов в агрегаты, что не всегда может быть осуществлено при помощи системы существующих питателей и дозаторов, предназначенных для работы в материальных потоках с постоянным массовым расходом.

Для успешной реализации новой технологии должна быть разработана новая система подачи и выгрузки материалов в технологической цепочке. Возникает задача разработки теории и методов расчета, а также конструктивного оформления метода импульсной подачи и выгрузки материалов в агрегатах цементного производства, решение которой представляет интерес для цементной промышленности.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом госбюджетных и хоздоговорных НИР научно-исследовательского института АО «НИИЦБМБНТ» (Москва), БелГТАСМ (Белгород) и АО «Оскол-Цемент» (Старый Оскол) «Разработка высокоэффективных технологий получения цемента и других вяжущих материалов».

Цель, работы - повышение эффективности действующих цементных заводов на основе организации циклических режимов, создание системы импульсной подачи и выгрузки материалов в помольных агрегатах.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи.

- Разработать теоретические основы процессов с системами импульсной подачи и выгрузки материалов в помольных агрегатах.

- Экспериментально исследовать основные закономерности импульсного дискретно-непрерывного процесса помола клинкера для максимального снижения удельных энергозатрат и повышения производительности.

!

- Разработать методы расчета систем импульсной подачи и выгрузки материала в помольных агрегатах для существующих и новых видов дозирующих устройств.

- Разработать патентно чистые конструкции устройств для модулирования материальных потоков цементных мельниц по форме, фазе, частоте и интенсивности.

- Провести экспериментальную проверку эффективности нового способа и устройств в производственных условиях на базе АО "Осколцемент".

Методы исследования: в работе использовался комплексный метод исследования: кибернетически системный анализ информации об импульсных процессах в химической и цементной промышленности, в частности, импульсной технологии цементного производства

Рассмотрена и решена задача организации импульсных материальных потоков в системах подачи и выгрузки материала в помольных агрегатах с использованием аппарата аэродинамики пульсирующих реакторов и автоколебательности.

При организации и интерпретации экспериментальных исследований применялись методы математического моделирования и масштабирования, дисперсного и минералогического анализа смесей.

Основные допущения в работе соответствовали общепринятым положениям в области расчетов, моделирования и масштабирования преобразуемых и преобразующих материальных потоков в помольных агрегатах и системах импульсной подачи и выгрузки материала в них.

Экспериментальные исследования проводились на модельных стендах, полупромышленных и промышленных агрегатах с использованием современных методов системной кибернетики - планирования эксперимента, теории моделирования и масштабирования.

Научная новизна работы заключается в следующем.

- Проведено теоретическое обоснование организации процессов обжига и

помола клинкера на вращающихся печах и цементных мельницах в единой технологической системе.

- Выявлено, что эффективность процесса измельчения в цементных мельницах формой и абсолютными параметрами пульсации. Проверка циклической, прерывистой и чередующейся форм пульсации потоков в мельницах показала, что период пульсации обусловлен временем пребывания материала в мельнице; установлена необходимость оперативного управления этим параметром.

- Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена необходимость использования принципиально нового дискретно-непрерывного способа измельчения, основанного на организации регулируемого циклического процесса подачи и выгрузки материала в мельнице. Определен диапазон рациональных значений параметров изменяющихся воздействий.

- Проведена оценка целесообразности организации замкнутого цикла в цементных мельницах. Установлено, что в мельнице открытого цикла, переведенной в дискретно-непрерывный режим работы, достигнуты основные показатели и преимущества замкнутого цикла

Практическая ценность и реализация работы.

- Определены условия внедрения циклических режимов на цементных мельницах с учетом конкретных характеристик используемого типового оборудования.

- На АО "Осколцемент" осуществлено внедрение новой технологии измельчения клинкера с пульсирующим потоком, которая на мельницах 3,2x15 м повышает эффективность и работы, увеличивая производительность на 10—40 % при соответствующем снижении удельного расхода электроэнергии и улучшении качества продукции.

- Разработан комплекс конструктивно-технологических решений, позволяющих, с использованием принципиально нового дискретно-непрерывного способа измельчения сырья, клинкера и добавок, создать мельницу дискретно-

непрерывного действия МДНД. По сравнению с известными, новый способ позволяет обеспечить повышенную эффективность процесса как по энергетическим затратам, так и по дисперсности готового продукта

- Предложенные научно-технические решения обеспечивают гибкость технологии измельчения и позволяют получить для каждой мельницы показатели эффективности, значительно превышающие существующие даже без использования сепаратора замкнутого цикла.

Достоверность полученных результатов подтверждается хорошей сходимостью расчетных и экспериментальных показателей на всех ступенях исследований и испытыний.

Перспективы использования результатов работы.

Результаты аналитических и экспериментальных исследований в области импульсной технологии цементного производства и технических систем для питания материалами помольных агрегатов подтверждают рентабельность этих систем при модернизации действующих и сооружении новых цементных заводов. Разработанное новое направление в области дозирующих систем является объектом дальнейших научных исследований.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены и представлены на семинарах по технологии измельчения сырья, клинкера и добавок в НИИСМ (Ханой, 1996, 1997 гг.); на 1-м Международном совещании по химии и технологии цемента, РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва, 1996 г.; на Международной конференции по технологии и оборудованию производства цемента, Ханой, 1996 г.; on the 2-nd Int. I Seminar on Cement, 18-20 Nov. 1996, Iran University of Science & Technology; Международной конференции (XIV научные чтения) «Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений», БелГТАСМ, Белгород, 1997.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 14 статей, получено 3 авторских свидетельства, подано 5 заявок на изобретения.

Объем работы.

Диссертация состоит из: Введения, 4 глав, общих выводов, приложений, списка использованной литературы, включающего 137 наименований. Общий объем диссертации страниц, в том числе \ 56 страниц текста, 2.2. рисунков,

34 таблиц.

1. АГРЕГАТЫ ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КАК ОБЪЕКТЫ ИМПУЛЬСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

1.1 .ОБЖИГОВЫЕ И ПОМОЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ

1.1.1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССОВ ОБЖИГА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ И ПОМОЛА ЦЕМЕНТНОЙ ШИХТЫ

В силу традиционно сложившихся обстоятельств, подробный анализ которых не входит в задачу данного исследования, производство цемента базировалось в основном на описательных, эмпирических методах исследований, на экспериментальных работах по методу «проб и ошибок».

Химическая технология, более «молодая», была поставлена перед необходимостью развития более «сложных», или «тонких» технологий. Кроме того, к ее услугам были «подготовлены» физико-химические и математические аппараты, системотехника и, наконец, кибернетика [30-43],

В результате возникла современная химическая технология и теория реакторов и, как завершение определенного этапа развития науки, - кибернетическая технология [44-53].

Последняя объединяет описание закономерностей и методов управления всеми механо-термохимическими преобразованиями материальных потоков, состоящих из твердой, жидкой и газообразных фаз.

Развитие этой области науки о веществе обязано своим возникновением и становлением трудам школы академика В. В. Кафарова и д. т. н. М. А. Вердияна [54-61].

В настоящей работе анализ априорной информации о технологии цемента и оборудовании цементного производства проводится в свете идей новой технологии цемента, разработанной упомянутыми авторами. Это позволяет включить результаты анализа в общую современную химическую технологию, а также истол-

ковать процессы в обжиговых и помольных агрегатах в понятиях современной теории химических реакторов. Соответственно, будет существенно расширен диапазон научно-конструкторских и промышленных исследований, повышена их эффективность, выявлены принципиально новые методы совершенствования существующих и разработки новых технологий.

Так, мельница рассматривается как гомогенный химический реактор, в котором осуществляется простая химическая реакция псевдопервого порядка Соответственно, на мельницу переносятся новые понятия, характеризующие гидродинамические и кинетические условия протекания процесса преобразования материального потока, присущие химическим реакторам [62-64].

Так, коэффициент продольного перемешивания , представляется безразмерным критерием Пекле:

где 1\ - линейный размер системы-мельницы; иь - линейная скорость материального потока. Числовые значения этого критерия располагаются на интервале от:

Ре = 0 при 01уиь= оо для реактора идеального смешивания, до Ре = , при 0 для реактора идеального вытеснения.

На рис. рис. 1.1 и 1.2 приведены теоретические и экспериментальные зависимости для химических реакторов и мельниц для измельчения цементного сырья. Кривые свидетельствуют о правомочности допущенной аналогии.

Это позволяет отнести мельницы цементной промышленности к типовым реакторам химической промышленности [65-72]:

- трубные шаровые мельницы - к аппаратам идеального вытеснения;

- мельницы самоизмельчения - к аппаратам идеального смешения.

В мельницах сухого измельчения, совмещенного с сушкой, в зависимости от организации газо-материальных потоков, отдельные камеры измельчения, могут быть отнесены к аппаратам идеального смешения - камера помола крупки, и к

аппаратам идеального вытеснения - камера грубого измельчения.

Полученные результаты позволили разработать типовые модели процессов измельчения в мельницах цементной промышленности на основе таких моделей химических реакторов.

Теоретические кривые отклика для химического реактора

С =

С

Сг

1,5

0,5

_1_ \ 2

\ 3

ч1 V \ 4

/ / \ 5

0,5

1,5

2 в

г

Рис. 1.1

1 - при 2 - При £>£/14=0,002; 3 - при ТУ\5Ь=0,025;

4 - при 5 - при Е>!Д1ь= °о.

Далее был установлен круг математических моделей материальных потоков в мельницах. К числу этих моделей относятся: модели идеального вытеснения и перемешивания, их комбинации, диффузная и ячеечная модели, их модификации: с обратными потоками, застойными зонами, различным объемом ячеек [70-72].

Мельницы могут быть отнесены к аппаратам химико-технологических производств и по принципам управления процессом измельчения.

Безразмерные кривые отклика для сырьевых мельниц

0 12 3 4

Рнс. 1.2

1 - 2,6x13 м (Ре=27,2); 2 - Зх 14 м (Ре-22,9); 3 - 4х 13,5 м (Ре=7,31);

4 -типа Гидрофол МБ-70-23 (Ре=0,95); 5 - МБ-50-18 (Ре=1,2).

Системы автоматического управления помольными агрегатами могут базироваться на д вух принципах: по первому- управление производится самой системой автоматического контроля и регулирования; по второму - часть функций управления выполняется самим помольным агрегатом, система самонастраивается,

выполняет кибернетическую функцию, управление минимизируется.

Разработана классификация технологических схем измельчения, устанавливающая область преимущественного применения каждой схемы. Составлен альбом типовых схем.

При обобщенном рассмотрении обжиговых агрегатов цементной промышленности аналогия (например, вращающейся печи и обобщенного термохимического реактора) очевидна

Основой описания вращающейся печи в терминах теории химических реакторов является процесс спекания цементной шихты - термохимическая реакция клинкерообразования. На этот процесс накладываются дробление материального и газового потока в печи, процессы сушки, декарбонизации, фазовых переходов и другие явления динамики материального потока: обратные и байпасные потоки, застойные зоны, образование замазок, колец, образование пыли и соединений, опасных для экологии, и др [73-84].

Процесс клинкерообразования во вращающейся печи, в настоящее время представляется следующим образом.

Математическая модель процесса основывается на следующих допущениях:

1. Декарбонизация известняка в ходе процесса - полная.

2. По поверхности раздела твердых фаз протекают реакции:

3. Спекание состоит из следующих стадий:

а) химическая реакция СаО с 8Ю2;

б) диффузия СаО через продукты взаимодействия на 8Ю2;

в) процесс изотермичен.

Составлена система дифференциальных уравнений, описывающих математическую модель, и ее структурная схема, составлена таблица коэффициентов уравнений.

2СаО + 8Ю2 2 СаО&О, (С^) , СаО + 2Са08Ю2 3 Са08Ю2 (С38) ...

(1.1) (1-2)

Моделирование процесса осуществлялось на аналоговой вычислительной машине ЭМУ-10. Поскольку непосредственное определение ряда коэффициентов схемы не представлялось возможным, в том числе: коэффициента диффузии в твердой фазе, в жидкой фазе - константы скоростей химических реакций, для их косвенной оценки были использованы суммарные кинетические характеристики - изменение во времени концентрации реагентов при заданных входящих концентрациях реагентов в заданных входящих материальных потоках и температуре. При этом наблюдаемые экспериментально характеристики процесса должны являться хорошим приближением решения математической модели.

Физико-химические константы процесса определялись варьированием значений коэффициентов, максимизирующих совпадение экспериментальных и расчетных результатов, при минимуме среднеквадратичного отклонения.

Адекватность модели реальному процессу проверялась при условии протекания реакций (1 Л) и (1.2):

а) только в кинетической области;

б) в кинетической области с учетом диффузии СаО через слой продуктов реакции.

Эти гипотезы оказались несостоятельными и были отброшены.

В дальнейшем, в ходе уточнения структуры математической модели и результатов анализа экспериментальных данных, было установлено, что в начальный период взаимодействия компонентов определяются кинетикой, а влияние диффузии оказывается существенным в момент, когда частицы 8Ю2 образуют сплошной слой продуктов реакции. Сравнительные кинетические кривые, экспериментальные и расчетные, представлены на рис. 1.3.

Таким образом, была показана достаточно хорошая сходимость модели с экспериментом - погрешность вычислений составляет 4-8%.

Значения кинетических параметров процесса спекания приведены в таблице 1.1.

Таблнца 1.1

Значения кинетических параметров процесса спекания

цементного клинкера

т °к 1/Т- 104 Дх см2/сек см/сек к2 см/сек Дж см2/сек 1пкг 1пк2

1373 7,29 7,8-10"11 6,2-10"8 9,8- 10"11 8Д-10'11 -16,1 -1,58

1473 6,86 9,6-10"11 8,9-10"8 6-10"7 3,2-10"11 -14,3 -14,7

1573 6,35 1,2-10"10 1,7-10'7 2,2-Ю-6 1,8-10"9 -13 -19,2

1723 5,08 4,8-10"10 1,7-10"7 4,6-10'8 4,3-10"7 -12,3 -13,14

Следовательно, описанная математическая модель правильно отображает процесс спекания цементного сырья в элементарном объеме.

Зависимость коэффициента диффузии кальция в жидкой фазе описывается уравнением Аррениуса

Расчетные (1) и экспериментальные (2) кинетические характеристики ^ ^ процесса спекания клинкера

Рис. 1.3

Теплота активации диффузии СаО в жидкой фазе и коэффициент диффузии для исследуемой шихты, составляет

Е= 600 КДж/моль; Д°ж = 1,7 х 1011 см2

Значение коэффициента диффузии СаО в твердой фазе в а - 2Са08Ю2 соЛ л 1 < л л

сгавляет: Дт = 1,5 х 10" см /сек, а в а -» 2СаОЗЮ2 - 1,4 х 10 см /сек.

Механизм процесса спекания не зависит от минералогии сырья.

Построенная математическая модель пригодна для выбора оптимальных режимов и синтеза САУ процесса спекания цементного клинкера

1.1.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРЕОБРАЗУЮЩИХ И ПРЕОБРАЗУЕМЫХ

ПОТОКОВ

Обжиговые и помольные агрегаты могут быть отнесены к реакторам, в которых под воздействием потоков энергии - механической или тепловой, в потоках материалов возбуждаются различные механо-термохимические реакции. Различие этих реакторов заключается в том, что в помольных агрегатах - мельницах процесса, протекают при температурах, близких к температуре кипения воды, а в обжиговых агрегатах, печах - при температурах, близких к температуре размягчения неорганических материалов. И в том, и в другом случае процесс сопровождается фазовыми переходами первого ряда В первую очередь это процессы дегидратации и декарбонизации, а затем образование различных силикатов, в котором участвует жидкая фаза

Принципиальная схема преобразователя потока вещесгва приведена на рис. 1.4.

Через реактор протекает поток вещества с начальными характеристическими показателями Вх и конечными В2. Вместе с потоками информации ^, ]2. Под действием потоков энергии Е и дополнительных потоков материалов Вз происходит заданное преобразование потока материала. В мельнице осуществля-

ется диспершрованное изменение зернового состава, которое сопровождается нагревом и частичным обезвоживанием, а также низкотемпературными механо-химическими реакциями, связанными с пластическими деформациями. В печах -высокотемпературными термохимическими реакциями, приводящими к направленным изменениям химического и минералогического состава.

Принципиальная схема реактора - преобразователя потока вещества.

•Ь

Рис. 1.4

Управление процессом производится обратной связью - потоком информации Лз-

Процессы эти разбиваются во времени и характеризуются соответствующими кинетическими характеристиками. Интенсивность и эффективность этих кинетических процессов определяется энергетическим и, в частности, термическим полем, в котором оказывается материальный поток, его структурой - продольными и поперечными, а также обратными и байпасными потоками, мертвыми зонами, что характеризуется понятием длительности пребывания материала в реакционной зоне. Поскольку механо-термические процессы разбиваются на поверхности частиц, полнота технологической реакции, в особенности, при многокомпонент-

ных материалах, определяется также интенсивностью и практически реализуемой степенью перемешивания.

Массовый расход материального потока определяет производительность печи и мельницы, а отношение массового расхода и их объемы - удельную производительность.

Оба этих параметра зависят от объемов печи и мельницы, напряженности энергетического поля и предельной скорости материального потока Все эти параметры взаимосвязаны и ограничены по максимуму. Это ограничение определяется термостойкостью и износостойкостью конструкционных элементов и поверхностью реакционной зоны. При контакте материального потока с этой поверхностью последняя подвергается износу, связанному с термоабразивной коррозией, которая также ограничена прочностными показателями и стоимостью футеровок. Поскольку печь и мельница являются, как это следует из вышеизложенного, сложной параметрической системой, существует определенный комплекс оптимальных значений технологических параметров, в числе которых одним из основных является конструкция агрегата

Многообразию технологических процессов и операций соответствует многообразие конструкций печей, мельниц, многообразие оптимальных областей их применения, зависящих от прочности, абразивности, термостойкости и других свойств обрабатываемых материалов. Процессы в реальных мельницах и печах отличаются значительной сложностью, поэтому схема, приведенная на рис. 1.4, является наиболее простой и абстрактной.

Схемы потоков в реальных технологических печах и мельницах, и тем более, технологических линиях, значительно сложнее. Примером может служить схема технологии цементного производства, приведенная на рис. 1.5.

В отличие от вышеописанной, схема механохимического превращения сырьевой шихты унифицирована. Все потоки - материальные и энергетические -представлены их эксергиями:

Условная блок-схема системы механотермического превращения

Бнзв

ЕГа

Б,

вод

сырьевой шихты

I I I

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Тынников, Иван Михайлович

1.6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1

1. Проведенный обзор научно-технической литературы показал, что большинство традиционных способов повышения эффективности цементного производства оказались исчерпанными.

2. Одним из перспективных направлений совершенствования технологий производства цемента и, в частности,, при помоле клинкера, является организация импульсного дискретно-непрерывного процесса, радикально снижающего удельные энергозатраты и повышающего производительность помольных агрегатов.

3. Для реализации новой технологии необходимы широкомасштабные исследования, как в области циклических режимов, так и при опытно-конструкторском обеспечении помольных агрегатов устройствами модулирования материального потока по форме, фазе, частоте и интенсивности.

4. Окончательные выводы об эффективности новой технологии могут быть еделаны на основе реальных исследований промышленных агрегатов цементного производства

1.7. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ Цель работы: повышение эффективности действующих цементных заводов на основе организации циклических режимов, создание системы импульсной подачи и выгрузки материалов в помольных агрегатах.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи.

1. Разработать теоретические основы процессов с системами импульсной подачи и выгрузки материалов в помольных агрегатах.

2. Экспериментально исследовать основные закономерности импульсного дискретно-непрерывного процесса помола клинкера для максимального снижения удельных энергозатрат и повышения производительности.

3. Разработать методы расчета систем импульсной подачи и выгрузки материала в помольных агрегатах для существующих и новых видов дозирующих устройств.

4. Разработать патентно чистые конструкции устройств для модулирования материальных потоков в цементных мельницах по форме, фазе, частоте и интенсивности.

5. Провести экспериментальную проверку эффективности нового способа и устройств в производственных условиях на базе АО «Осколцемент».

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИКЛИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ АГРЕГАТОВ ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

2.1. ОСОБЕННОСТИ ЦИКЛИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОБЖИГОВЫХ И ПОМОЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Циклические режимы работы технологического агрегата отличаются переменным по расходу материальным потоком. Последний в общем случае может быть трехфазным - твердым, жидким и газообразным; причем потоки эти характеризуются регулярными импульсами, отличающимися по амплитуде, частоте, интенсивности и форме. Образуются эти потоки в пульсаторах, которые осуществляют модуляцию потоков по заданной программе.

Цикличные технологические процессы все шире распространяются в химической, цементной и других отраслях промышленности и проявили себя как средство повышения производительности и качества продукции, снижения энергозатрат, повышения технико-экономических показателей, и, что самое главное - как способ разработки принципиально новых технологий.

В цементной промышленности цикличные технологии начали и продолжают разрабатываться сравнительно недавно трудами школы академика В. В. Кафаро-ва и академика МИА, д . т. н. М. А. Вердияна [21-25, 54-61]. Разработаны начала теории и методики расчета цементных технологий обжиговых и помольных агрегатов на действующих цементных заводах с использованием существующего оборудования и ряд принципиально новых технологий и реализующих их агрегатов.

Создана основа теории циклических процессов, которым, в частности, посвящена настоящая работа

Представляется целесообразным рассмотреть прежде всего цементную технологию в свете традиционных представлений об оптимальных условиях технологических процессов, которые исходят из априорного условия о необходимости поддержания с высокой степенью точности постоянного расхода материальных потоков. Достаточно вспомнить о все более повышающихся требованиях к точности дозирования и весовых дозаторах.

Между тем, это представление, ассоциирующееся с оптимальностью технологического процесса, представляется скорее традиционным, чем научно-обоснованным. По-видимому, целесообразно рассмотреть условия, которые привели к этому мнению. Для этого следует вкратце обратиться к истории развития обжиговых и помольных агрегатов и вообще химических реакторов.

Вначале, естественно, агрегаты эти были по необходимости малопроизводительны, небольшими по объему и габаритам и, самое главное, - отличались периодичным режимом работы: загрузка - технологическая операция - выгрузка. Следовательно, режим технологии был цикличным. Длительность цикла определялась необходимым временем пребывания материала в реакторе, необходимом для осуществления определенных механохимических реакций и, в частности, равномерного распределения компонент материала в реакционном объеме.

Таким образом возник реактор идеального перемешивания с соответствующей математической моделью и отработанной технологией. Последняя характеризовалась значительными потерями времени на загрузку и выгрузку, охлаждение продукта, затруднениями при механизации ручного труда

Для создания реактора непрерывного действия функции технологической обработки материала были совмещены с функцией транзита материального потока, что было реализовано, например, во вращающихся печах и трубных шаровых мельницах. Возник реактор идеального вытеснения, в котором материальный поток вынужденно перемещается вдоль продольной оси агрегата Однако выяснилось, что эффективность этого реактора оказалась ниже, чем реактора идеального перемешивания. С неизбежностью возникали помехи в гидромеханической структуре потока, такие, как обратные, поперечные и байпасные потоки, застойные зоны, раздельное расслоение материального потока и другие. В частности, ухудшились условия перемешивания. Основной причиной этих нарушений была недостаточная точность поддержания постоянства расхода материального потока

Однако повышенная точность поддержания расхода потока не привела к существенному улучшению технологических показателей. Поэтому началось конструктивное изменение реакционного производства, приближение условий обработки материала к условиям идеального перемешивания. Мельницы были разбиты на камеры межкамерными перегородками, а затем оснащены кольцевыми перегородками, во вращающихся печах тоже появились пороги и кольца

Появился «ячеистый реактор» со своей математической моделью. Однако было сохранено постоянство расхода материального потока, хотя по принципу действия ячеистый реактор как одно из условий оптимальности предусматривает цикличное поступление материала для обеспечения необходимой длительности пребывания и перемешивания материала в ячейках реактора Это требование не выполнялось до последнего времени, поскольку противостояло традиции.

Разработка технологии пульсирующих потоков, естественно, возникла в первую очередь в химической технологии в ячеистых реакторах - колоннах и байпасах.

В дальнейшем при разработке кибернетических основ технологии академиком В. В. Кафаровым и академиком М. А. Вердияном было обращено внимание на принципиальную необходимость цикличного материального потока

Экспериментальные и промышленные исследования позволили установить также благотворное влияние на гидромеханическую обстановку импульсного движения материального потока, препятствующего образованию застойных зон и потоков. Было показано, что переход от потока с постоянным расходом к цикличному потоку позволяет снизить требования к точности дозирования и отказаться от весовых дозаторов.

Таким образом, в настоящее время следует рассматривать технологию, основанную на потоках переменного расхода как наиболее общий, приближенный к оптимальному, режим работы, а технологию с материальным потоком постоянного расхода как частный случаи, который может представлять интерес в особых, специфических случаях.

Следует заметить, что в реальных агрегатах происходит стихийное, хаотичное модулирование материального потока и возникают пульсации. Поэтому актуальна разработка теоретических основ оптимальной организации пульсирующих потоков, создание систем пульсаторов различного назначения.

2.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Агрегаты цементной промышленности - помольные, обжиговые и другие, реализующие цикличную, импульсную технологию, и, как частный случай, технологию материальных потоков с постоянным расходом, являются иерархичной подсистемой системы агрегатов с переменным, пульсирующим материальным потоком, широко применяемыми в химической промышленности, называемыми пульсационными системами. Это наименование, по-видимому, предпочтительно и сохранено в настоящей работе [ 30-32; 36-48; 62-64 ].

Создание пульсаторов и пульсационных систем, обеспечивающих заданные режимы пульсации в разнообразных технологических процессах, машинах и аппаратах при минимальных удельных энергозатратах, должно отвечать требованиям как технологии, так и условий модулирования потоков.

Энергетическая оптимизация возможна лишь при совокупном рассмотрении пульсационной системы, состоящей из: гидравлической, гомогенной и гетерогенной подсистемы, собственно технологического аппарата или машины, газодинамической или электрической подсистемы дистанционной передачи импульсов и подсистемы генераторов импульсов с энергетическим источником.

Установлена зависимость эффективности КПД системы от согласованности основных подсистем.

Условия согласования подсистем и конструктивное оформление их для различных технологических аппаратов и машин являются основой разработки теории пульсационного привода, инженерных методов расчета неоднородных пульсационных систем и энергетического обеспечения пульсационных реакторов.

Метод расчета пневматических и гидравлических систем [38, 53] основан на допущении квазистационарности процессов заполнения и опорожнения пульсационного тракта, то есть соответствия мгновенных значений коэффициентов гидравлических сопротивлений их значениям при стационарном режиме потоков.

Вместе с тем сделаны попытки учета нестационарности при оценке распространения волн сжатия и разряжения по пульсопроводам [49, 50] [43]. Расчет не учитывает потери на трение, что для пульсопроводов длиной < 20-30 м не приводит к большим погрешностям [32, 54].

Следовательно, обе части пульсационной системы рассматривались как системы с сосредоточенными параметрами. Использовались графо-аналитические и численные методы расчета, на основе системы трех дифференциальных уравнений: неразрывности, энергии и скорости звука.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тынников, Иван Михайлович, 1999 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Авдеев В. Б. Состояние и перспективы развития цементной промышленности России. //- Научн. Тр. 1 (IX) Междунар. совещания по технологии и химии цемента - М. - 1996.// - М. - 1997 - с. 5-13.

2. Рыбакова О. В. - Производственный потенциал цементной промышленности России на рубеже XXI века// - Техника и технология силикатов. - 1997 -т.4 - №1-2 - с. 2-9.

3. Рыбакова О. В. Сегментация и краткий анализ конъюнктуры мирового рынка цемента // - Научн. Тр. 1 (IX) Международного совещания по технологии

и химии цемента - М. - 1996. // - М. 1997 - с. 39-59.

4. Легасов В. А., академик. Технологическое завтра.//- Проблемы научно-технического прогресса - Плановое хозяйство - 1986 - №4 - с. 34-41.

5. Подколезина О.В. Сенат США угрожает свести на нет итоги конференции в Киото.//Финансовые Известия, - № 97 - 23. XI1. 1997 - с. У1.

6. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов.// -М. - Высшая школа - 1980 - 487 с.

7. Альбац Б.С., Осокин А.П., Шеин А.Л., Акимов В.Г. Получения мало-энер-гоемких цементных клинкеров из низкоосновных смесей и пути ее решения.// - Техника и технология силикатов. Т,4 - №1-2 - М. - 1997. - с. 16-24.

8. Михайл ов - Вагнер А. Современные энергосберегающие технологии и возможность их применения в цементной промышленности России.// -Цемент и его применение - 1997 - №1 - с. 9-14.

9. Kellerwessel, Н. Neue Entwicklugs tendenzen in der Aufbereitung - Grundlagen, Verfahzen, Maschinen.//- Auf-Fech - 1996 - №5 - s. 203-210.

10. Ritzmann, H. Bahnbrechende Entwicklungen bei der Maschinen und Verfahren der Zementindustrie.// - ZKG - 1996 №6 - s. 295-303.

11. Hoffmann, Т., Rümpel, M. Blockeizkraftwerke - Eine Möglichkeit der Kraft -Warme Kopplung// - «Gaswerme international» -1996 - November.

12. Patzke J., Rosemann H. Verfahrenskonzept, Neubau und erste Betriebser-gebmbe von Ofenanlage 11 im Zementwerk Lagerdorf. il - ZKG - 1996 -№11- s. 611-632.

13. Kehl Р., Scur Р., Wirthwein R Neubau und erste Betriebsergeb - nisse der Ofenlinie 5 im Werk Rudersdorf der Rendymix Zement Gmb H. // - ZKG. - 1997 - № 1 -s. 10-19.

14. Singh N., Bhattacharjee K., Sulka A., Zweckmassige Verwendung von Ruib-schaienasche in Mini-Zementwerken. // ZKG - 1997 - № 10 - s. 594-598.

15. Дуда В. Цемент: электрооборудование, автоматизация, хранение,

транспортирование. Справочное пособие.//-М. - Стройиздат - 1987 - 373 с.

16. Дуда В. Цемент// -М. - Стройиздат - 1981 - 464 с.

17. Гинзбург И.Б. Автоматизация цементного производства /по материалам совещания в Новороссийске/.//- Цемент -1994 - № 5-6 - с. 25-27.

18. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. // - М. - Госхимиздат - 1961 - 829 с.

19. Левеншпиль О. А. Инженерное оформление химических процессов. //М.? - Химия -1969 - 367 с.

20. Wishaupt L. Die Erfahrungen mit modernen Leitsystemen bei der ENCY Nederiand В. V. In Maastricht // - ZKG - 1996 - № 3 - s. A - 35- A42,

21. Комиссаров Ю.А., Кафаров В.В., Амангалиев О.М. Теоретические основы химической технологии.//-1981-15 -jY°6 - с. 809-816.

22. Кафаров В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии./,/ -М,- Химия - 1985 - 448 с.

23. Кафаров В. В. Основы массопередачи. // - М. - Высшая школа - 1979 -567 с.

24. Емельянов В.И., Иванов В.А., Кафаров В.В., Халепа Н.В. Пути интенсификации гетерогенных катапитических процессов на примере реактора синтеза метана. /7С6. «Методы кибернетики химико-технологических процессов НХТП-П- 1987 -Баку.

25. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической промышленности. // - М. - Химия - 1975 - 576 с.

26. Федоткин И.А., Фирисюк В.В. Интенсификация теплообмена в аппаратах химических производств // - Киев - Техника - 1971 - 187 с.

27. Штербачек 3., Тауск П. Перемешивание в химической промышленности //- Л. - Госхимиздат - 1963 - 277 с.

28. Foset H., Presser L.? Mech M. The application of free jets in the mixing of fluids. - 1949 - v. 160 - № 2 - p. 224- 232.

29. Folsum R-, Fergusson G. Jet mixing of two liquids. // - Trans. ASME - 1949 -v. 77 - № 1 - p. 73-77.

30. Буровой И.А., Васкевич A.M., и др. Интенсификация химических реакторов методом возбуждения вынужденных колебаний параметров состояния. // -В кн.: V Всесоюзн. конфер. По моделированию химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих процессов и реакторов.// - Химреактор - Уфа - 1974 - с. 176-180.

31. Ковалев Ю. Н., Шишков С. В. Циклическая экстракция в распылительной колонне. //- Химическая промышленность - 1985 - с. 42-45.

32. Арутюнян Г. Р., Малюсов В. А. Конобеев Б. И. Исследования средней эффективности и коэффициента полезного действия ступеней ректификационных аппаратов циклического действия. //- TÖXT - т. XX - №5 - с. 113-117- 1986.

33. Штеренлихт Д. В. Гидравлика. T.I, Т.2. //- М., - Энергоатомиздат - 1991 -352. е.; 300 с.

34. Чистопольский С. В. Гидравлический таран ТГ-1. Устройство. Эксплуатация. Уход. - М. - 1947. - 250 с,

35. Мостков М. А. Опыт теории гидроударных машин. Тбилиси, - 1945 -185 с.

36. Рагинский Л.С., Ройзман Д.Л., Вальдман B.C. Энергетическая оптимизация и согласование пневматических пульсационных систем //- в кн.: Пульсаци-онная аппаратура в народном хозяйстве.//. -ч.1 - М. - Атомиздат - 1979 - с. 82-89.

37. Перовский A.A. Приближенный метод расчета амплитуды пульсаций жидкости в экстракционной колонне. // ХНМ - 1965 - №3 - с. 23-24.

38. Рагинский Л.С., Иванов В.А. Применение и расчет пневматических пульсаторов с золотниково-распределительным механизмом при длинном пуль-сопроводе // в кн.: Процессы экстракции и хемсорбции . М. - Л. - Химия - 1966 -279 с.

39. Кимура И. Переходные характеристики системы, состоящей из пневма-

*

тического возбудителя, передающей трубы и емкости. //- Сенге-Когаку -1970 - т. 14 - №7 - с. 451-457.

40. Панчурин Н.В., Ройзман Д.Л. Периодическое турбулентное течение в трубах.// Юбилейная ХХ1У научно-техническая конференция ЛИВТ — Л. - 1970, с. 116-121.

41. Рагинский Л.С., Менглишев P.M., Шаборда В.М. Применение динамических аналогий для исследования и расчета пульсаторов и пульсационных систем. //- в кн.: Вопросы атомной науки и техники - Вып. 1 - ЦНИИ атоминформ -1972-е. 13-24.

42. Рагинский Л.С., Муратов В.М., Иванов В,.А. Пневматические пульсаторы для аппаратов различной высоты налива //- в кн.: Разработка и применение пульсац. Аппаратуры - М. - Атомиздат - 1974 - с. 15-52,

43. Боресков Г.Л., Матрос Ю.М., и др. Осуществление гетерогенного каталитического процесса в нестационарном режиме. // ДАН СССР - 1977 - Т. 237 -Ж - с. 160-161.

44. Рагинский Л.С., Любимов В.Н. Интенсификация теплообмена при помощи пульсации. //-Химическая промышленность - 1979 - №7 - с. 25-27.

45. Менглишев Р.М, Рагинский Л.С., Шаборда В.М. Автоколебательные системы пульсационных колонн. //- в кн.: Пульсационная аппаратура в народном хозяйстве - часть 2. - М. - Атомиздат - 1979 - с. 38-50.

46. Новиков В.И. О нестационарных режимах работы химического реактора с продольным перемешиванием. //- Прикладная математика и механика - 1979 - т. 43 - №3 - с. 566-569.

47. Валко П.Т., Матрос Ю..М. Эффективность гетерогенного каталитического реактора при периодическом изменении температуры исходной смеси. //ДАН СССР - 1979 - Т. 248 - №4 - с. 912-915.

48. Цирлин А.Л. Оптимальные циклы и циклические режимы. //-М. - Энер-гоатомиздат - 1985 - 240 с.

49. Bird M. Aself-triggered resonant pulse column. // - Amer.'Jnst. Chem. Eng. -Jnd. Chem. Eng. Sump. - 1965 - № 6 - p. 53-59.

50. Baird M.s Pulsed processing seent industry usage. И - Canad. Chem. Proc. -1968 - v. 52 - № 2 - p. 28-42.

51. Bailey J., Horn F., Lin R., Cyclic operation of reaction systems effcts of heat and mass transfer resistance. /- AYChE Jornal -1971 - v. 17 - №4 - p. 818-825.

52. Bailey J. Periodic operation of chemical reactors: a review. // Chem. Eng. Comm. - 1973 - v. 1 - № 3 - p. 111-124.

53. Helmsch H, Renken A., Schugerl K. Belinflussung der efFektiwer Leschwin-digkeit heterogen-katalytscher Reaktionen durch aufgezwungene koozentrations wankungen. // Ch - Jng - Fecgn. - 1974 - № 5 - p. 647-652.

54. Кафаров В. В., Вердиян М. А. Основы кибернетического подхода к изучению процессов измельчения цементных материалов. //-Цемент -1976- №12 -с. 4-5.

55. Кафаров В. В., Вердиян М. А. Оптимизация процесса тонкого измельчения клинкера //- Цемент - 1970 - №9 - с. 8-9.

56. Кафаров В. В., Вердиян М. А. Исследование характера движения материала в трубных мельницах. //- Цемент - 1974 - №11 - с. 16-18; №12 - с. 16-18.

57. Кафаров В. В., Вердиян М. А. Математическое моделирование по-мольрдиян М. А. и др. Характер движения материала в мельницах самоизмельчения типа «Гидрофол».//- Цемент - 1976 - №8 - с. 13-14.

58. Кафаров В. В., Вердиян М. А. И др. Характер движения материала в мельницах самоизмельчения типа «Гидрофол».//- Цемент - 1976 - №8 - с.5-7.

59. Кафаров В. В., Вердиян М. А., Епишкин А. П., Шесгопалов В. В., Леси-хина А. И. Математические модели структуры потока материала в мельницах. //Цемент - 1977 - №5- №6 - с. 13-15.

60. Вердиян М. А., Кафаров В. В. Новые принципы анализа расчета процессов и аппаратов измельчения. //- Цемент - 1982 - №10 - с. 6-9.

61. Вердиян М.А., Лесихина А.И., Урекадзе Д.Л., Голобародько В.Н. Оценка эффективности работы цементных мельниц по времени пребывания в них материала //- Труды ВНИИЭСМ - Цементная промышленность - 1987 - №5 -с. 23-25.

62. Карпачева С. М., Захаров В. И., Муратов В. М. И др. Пульсационные смесители-отстойники. //-Пульсационная химическая аппаратура - серия ХМ-1 -М. - ЦИИНТИ Химнефтемаш - 1959 - с. 17-29.

63. Карпачева С. М. Разработка и применение пульсационной аппаратуры. //-М. - Атомиздат - 1974 - 179 с.

64. Карпачева С. М., Рагинский Л. С., Муратов В. М. Основы теории и расчета горизонтальных пульсационных аппаратов и пульсаторов. /У-М. - Атомиздат - 1981 - 189 с.

65. Вердиян М.3 Кафаров В., Лесихина А. Математическое описание и алгоритмы расчета мельниц цементной промышленности. //- М. - НИИЦемент -1978 - 93 с.

66. Вердиян М., Серебренникова Л., Пироцкий В. Моделирование процесса тонкого измельчения цемента. //- Труды НИИЦемента - вып. 26 - с. 3-16- М. -1972.

67. Вердиян М.А., Дубовик А.И., Буткова Г.В., Серебренникова Л.В. Время пребывания и продольное перемешивание материала в цементных мельницах. //Труды НИИЦемента - вып. 26 - М. -1972 - с. 16-29.

68. Вердиян М.А., Пироцкий В.3.? Воронков И.И., Зверькова В.А. Принципы управления помольными агрегатами большой мощности. //- Труды НИИЦемента - вып.45 - М. - 1976 - с. 29-37.

69. Кафаров В.В., Вердиян М.А., Зверькова В.А. Классификация технологических схем измельчения для задач их анализа и синтеза //-Труды НИИЦемента - вып. 45 - М. - 1976 - с. 9-29.

70. Вердиян М. А. Новые принципы анализа и расчета процессов измель-

чения твердых тел. //- Автореферат диссертации доктора технических наук - М. -1983 - 44 с.

71. Вердиян М.А., Дмитриев A.M., Воронков И.И., Котелевцева О.В. Расчет процесса измельчения многокомпонентных цементов. //-Цемент - 1986 - №1 -с. 14-16.

72. Вердиян М.А., Лепетуха Г.Б.; Сусев С.,В- Нгуен Тхыа Шау. Совмещение различных способов совмещения процессов измельчения - решение многих проблем в технологии цемента //-Цемент - 1996 - №3 - с. 19-21.

73. Karbstein Н.3 Müller F.3 Polke R. Scale-up bei der Echtzerklemenmg in Ruhnverkskugelmuhien. // - Auf-Fech - 1996 - №10 - p. 469-479.

74. Ходоров E. И. Движение материала во вращающихся печах. /7-Л. - Пром стройиздат - 1957 - 382 с.

75. Ходоров Е, Печи цементной промышленности. Л. - М. - Стройиздат -1968 -456 с.

76. Лощинская А., Мягков А., Хохлов В. Интенсификация процессов обжига цементного клинкера //-М. - Стройиздат - 1965 - 176 с.

77. Воробьев Х.С., Мазуров Д.Я. Теплотехнические расчеты цементных печей и аппаратов. //-М. - «Высшая школа» - 1962 - 350 с.

78. Рыбкин В.Д., Телятников Г. В., Брагинский Л.Н. Расчет времени пребывания и коэффициента эффективного продольного перемешивания материала во вращающихся печах. //- ТОХТ - 1972 - т. У11 - №3 - с. 407-411.

79. Мешик А. Ф. Скорость движения материача во вращающейся печи. //Труды НИИЦемента - вып. 43 - 1978 - с. 75-81.

80. Беседин П.В.. Классен В.К., Литвин А.Я. Влияние параметров процесса обжига на скорость движения материала в печи. //- Цемент - 1978 - №10 - с. 2123.

81. Классен В.К., Беседин П.В., Смыслов К.Н., Сошников A.B. Гидродинамика обжигового материала в цементной вращающейся печи.//- Тезисы докладов

«Технология сыпучих материалов» - Химтехника-86 - ч. 3. - Белгород - 1986 - с. 99-100.

82. Ohme К., Schräder R., Miller А. Kinetik der Fhermischen Dissoziation von kalkstein und Zement- rohmehl im Flugstaubreaktor. // - Silikattechnik - 1975 - № 26 -p. 403 - 407.

83. Schweratfeger J., Miller J. Betrachtungen zur Vorcalcionation am Beispiel des PASEG - Systems. // - ZKG - 1988 - №4 - p. 165 - 166.

84. Ходоров Е.И., Кичкина E.B., Клюева Н.И. Исследования на моделях процессов теплообмена и движения материала во вращающейся печи с различными внутренними устройствами. //- Цемент - 1952 - №5 - с. 10-15.

85. Беседин П.В., Гордеев Л.С., Классен В.К. Исследование структуры потока материала во вращающихся печах 5 х 185 м. // Сб. Физико-математические методы в исследованиях свойств стройматериалов и их производстве. //- М. -1982-с. 103-109.

86. Фрайман Л.С., Кичкина Е.В. Интенсификация процесса охлаждения клинкера путем импульсной подачи охлаждающего воздуха //- Труды НИИЦе-мента- вып. 67 - 1984 - с. 42-47.

87. Бачурин В.В., Батраков В.И., Федосеев Д.Ф. Разработать и внедрить технологию импульсной подачи шлама во вращающиеся печи...//- НТО - НИИ-Цемент - 1986 - 73 с.

88. Бачурина О.В., Воронков И.И. Чередующаяся подача компонентов при измельчении смешанных цементов. //- Тезисы докладов Всесоюзной конференции по технологии цемента - Белгород - 1987.

89. Вердиян М.А., Головин E.H., Воронков И.И. Импульсная технология цемента, //- Тезисы докладов Всесоюзной конференции по технологии цемента -Белгород - 1987.

90. Кафаров В.В., Вердиян М.А., Кравченко И.В. и др. Импульсная технология производства цемента //- Цемент - 1988 - №8 - с. 8-15.

91. Бачурин B.B. Интенсификация процесса обжига цементного клинкера при циклической подаче сырьевого шлама во вращающуюся печь. //- Автореферат кандидатской диссертации - М. - НИИЦемент - 1992 - 16 с.

92. Федосеев Д. Ф. Моделирование процессов обжига клинкера в циклических режимах. //- Диссертация - М. - НИИЦемент - 1992.

93. Вердиян М.А., Хлусов В.Б,, Адаменко O.E., Третьяков В.Н. Новое направление в повышении энергетической эффективности цементного производства //- Цемент - 1994 - №№5-6 - с. 27-32.

94. Вердиян М.А., Адаменко O.E., и др. Эффективность новых технологических схем цементного производства /У - Цемент - 1995 - №4 - с. 21-24.

95. Вердиян М.А., Хлусов В.Б., Адаменко O.E., Третьяков В.Н. Новые принципы организации процессов приготовления сырьевой смеси. //- Цемент -1995 - № 2 - с. 20-24.

96. Вердиян М.А., Богданов B.C., Тынников И.М. Приоритетное направление исследований в области цемента - разработка технологии нового поколения'. //-Цемент- 1996 -№1 - с. 11-13,

97. Вердиян М.А., Третьяков В.Н., Богданов B.C. и др. Эффективность дискретно-непрерывных процессов измельчения твердых тел. //- Цемент - 1995 - №4 -с. 19-21.

98. Вердиян М.А., Шатонов B.C., Григорянц P.P., Тайб А. Много ассортиментное производство различных вяжущих. //- Цемент - 1996 - №6 - с. 30-33.

99. Вердиян М.А., Платонов B.C. Технологическое обновление цементных заводов. Выбор пути. //- Цемент - 1996 - №4 - с. 29-34.

100. Вердиян М.А., Богданов B.C., Тынников И.М., Фадин Ю.М., Нгуен Тхыа Шау, Лепетуха Г. Б. Об эффективности различных технологических схем измельчения. //- Цемент - 1997 - № 2 - с. 22-25.

101. Справочник - Строительные машины - том 2 - М. - «Машиностроение» - 1977 -496 с.

102. Орлов C.M., Михайловский СЛ., Тимофеев К.В. BecÉi и дозаторы. Я -«Машиностроение» - М. - 1972 - 327 с.

103. Соколов A.A. Технологическое оборудование элеваторов, мельниц, крупяных и комбикормовых заводов. // -МАШГИЗ - М. - 1950 - 565 с.

104. Майнена К. Основные преимущества новейшей технологии дозирования. // - Цемент - 1993 - № 5/6 - с. 16-20.

105. Вибрационные дозаторы фирмы Ф. Л. Смидт. - Каталог - № 024В12 - Б

80.

106. Дозаторы с резиновой лентой фирмы Ф. Л. Смидт. Каталог № 24 В11 -Е80.

107. Весовые ленточные дозаторы фирмы Шенк, ФРГ, - Каталог G 9014.

108. Ленточный весовой дозатор фирмы Кюттнер, Каталог 4022-65 - 1965.

109. Серебренников В.М., Быков В.П. Пневматические насосы вытеснения. Í/-M. - Недра - 1970- 347 с.

110. Логов И.И. Пневматические насосы. // М. - Машгиз - 1962 - 189 с.

111. Ландау Л.И.. Лифшиц Е.Л., Механика сплошных сред, // - М. - Физмат-издаг - 1953 -912 с.

112. Идельчик И. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. // - М. -Госэнергоиздат - 1960 - 478 с.

113. Налимов В.В., Чернова Н.С. Статические методы планирования экстремальных экспериментов. // - М. - Наука - 1965 - 273 с.

114. Дульнев Г. К. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена // - М. - Высшая школа - 1990 - 207 с.

115. Блох А. Г. Основы теплообмена излучением. // - М. -Госэнергоиздат -1962 - 332 с.

116. Михеев М.Ф. Основы теплопередачи. // - М. - Госэнергоиздат - 1956 -405 с.

117. Нелинейные системы // Сб. Под редакцией академика М. В. Шулейкина

- ГИЛСР - M. - 1939 - 296 с.

118. Андронов A.B., Вигт A.A., Хайкин С.Л. Теория колебаний. // - Наука -М. - 1981 -568 с.

119. Теодорчик К. С. Автоколебательные системы. // - ОГИЗ ГОСТЕХИЗ-ДАТ - м. - Л. - 1944 - 104 с.

120. Стрелков C.B. Введение в теорию колебаний. // - ГИТТЛ - М. - 1950 -344 с.

121. Харкевич A.B. Автоколебания. // - ГИТТЛ - М. - 1954 - 170 с.

122. Бабаков И.И. Теория колебаний. // - ГИТТЛ - М. - 1958 - 628 с.

123. Ден Гартог, Дж. Механические колебания. //-М. -Физматиздат -1960 -447 с.

124. В.С.Богданов. Барабанные мельницы с поперечно-продольным движением мелющих тел./У Автореферат дисс.докт.техн.наук. М., 1987, с.49.

125. В.К.Ермакова, Опыт выпуска токомолотого многокомпонентного цемента.// Цемент; N 3, 1994, с 16-18.

126. А.Б.Бреслер. Помольная установка замкнутого цикла// Цемент, N 1, 1993, с 24.

127. Б.А.Хохлачев, А.А.Федик. Получение готового шлама в мельнице "Гид-рофол" в замкнутом цикле с гидроклассификатором.// Цемент, N 6, 1974,с 7.

128. З.Б.Энтин. Химия и технология тонкомолотых многокомпонентных цементов.// Автореферат дисс. докт. техн. наук. М., 1993, с 48.

129. А.М.Дмитриев, М.А.Вердиян. Проблемы управления технологическими процессами цементного производства.// Цемент, N 4, 1981, с 8-10.

130. М.А.Вердиян, В.В.Кафаров. Эффективность процессов измельчения материалов в агрегатах большой мощности.// Цемент, N 8, 1978, с 9-11.

131. М.А.Вердиян, В.В.Кафаров, В.Л.Перов, В.А.Зверькова Анализ технологических схем измельчения.// Цемент, N 4, 1975, с 15-17.

132. М.А.Вердиян, Е.А.Кандыбей, П.М.Радуда. Математическое моделиро-

вание технологических систем измельчения при реконструкций сырьевых переделов.// Цемент, N 4, 1985, с 14-15,23.

133. М.А.Вердиян, Д.А.Бобров, О.Е.Адаменко и др. Эксергетический анализ при снижении энергозатрат в технологии цемента (части 1-4).// Цемент, N5, 1995, с .

134. В.В.Севосгьянов, И.И.Таргонский, А.А.Романович, А.А.Гончаров. Энергосберегающие помольные агрегаты с внутренним рециклом измельчаемых материалов.// Стекло и керамика N 4, 1993, с28-30.

135. В.А.Иванов, М.А.Вер диян, Ю.В.Липкина. Классификация рецикла в технологии цемента.// Международная конференция, XIV научные чтения. Бел-ПАСМ, 1977, сб. докладов, ч.4, с 162-166.

136. М.А.Вердиян, В.В.Кафаров. Эффективность процессов измельчения материалов в агрегатах большой мощности.// Цемент, N° 8, 1978с 9-11.

137. М.А.Вердиян, В.С.Богданов, И.М.Тынников и др. Об эффективности различных технологических схем измельчения././ Цемент, №2, 1997, с 22-24.

138. A.c. № 1183175 (СССР) «Устройство для регулирования скорости раз-грузки»Жшюв В.И. и др. Б.И. № 37, 1985.

139. A.c. № 1313334 (СССР) «Барабанная мельница» Б.И. № 19, 1987.

П P И Л О Ж Е H И Я

Утверждаю : Генеральный директор ^OA(jM< Осколцеменг»

■У;"7^../ -■? БрЬгжик А.В.

1998т

технического состояния цементной мельницы 3,2x15м с устройством

делителя потока

Мы нижеподписавшиеся, главный механик Рубежанский A.B., начальник цеха «Помол» Ткачев Н.И., заместитель начальника цеха Помол по технологии Черняков В.И., заместитель начальника по оборудованию Куликов Г.В. инженер технолог ПТО Трунова В.А., составили настоящий акт о том, что во время проведенного ремонта восстановлена работоспособность цементной мельницы №4.

В первой камере цементной мельницы заменена профильная прокатная бронефутеровка на длине два метра, заменены девять рядов конусно-волнистых бронеплит на длине 4,5 метра, перед межкамерной перегородкой установлен один ряд плоских бронеплит. Длина первой камеры равна семи метрам.

В мельнице установлена двойная межкамерная перегородка (классифицирующая), ширина перегородки 500мм, живое сечение 12 %. Первая камера загружена мелющими телами - шарами стальными в количестве 70т. диаметром от 50мм до 100мм с коэффициентом загрузи! 0,29.

Длина второй камеры составляет б,5м. Бронефутеровка корпуса выполнена плоскими и кону сно-в о л нжтыми бронеплитами с чередованием два ряда плоских, один ряд конусно-волнистых бронеплит с шагом 500мм. Загружена вторая камера чугунным щшьбепсом в количестве 63т.

На расстоянии 1010мм от поверхности сопряжения корпуса мельницы с выходной крышкой установлена прутковая выходная решетка из прутка диаметром 70мм и живым сечением 12 %. В центре решетки неподвижно закреплена к ней цилиндрическая опора устройства делителя потока. Со стороны выходной крышки к неподвижной опоре закреплены восемь секторов устройства делителя потока. Зазор между прутковой решеткой и неподвижными секторами обеспечивается за счет двух колец(поз.2 и 3) закрепленных к прутковой решетке (см. схему ).

На неподвижную цилиндрическую опору установлена подвижная: втулка (поз.1 ) к которой закреплены восемь секторов имеющие возможность вместе со втулкой поворачиваться в плоскости перпендикулярной продольной оси цементной мельницы. Зазор между неподвижными секторами устройства делителя потока и подвижными обеспечивается кольцами (поз. 4 и 5 ). Таким образом, подвижная часть устройства делителя потока, опираясь на неподвижную цилиндрнческук) опору' имеет возможность при помощи электропривода поворачиваться относительно оси, после поворота на определенный угол подвижные сектора останавливаются напротив щелей образованных неподвижными секторами устройства делителя потока, что соответствует закрытому положению устройства.

Движение продукта измельчения в накопительную камеру приостанавливается. Когда сектора подвижные устанавливаются в створ неподвижных это соответствует открытому положению в это время происходит разгрузка второй камеры в накопительную и далее на выгрузку? из цементной мельницы.

В обоих случаях вентиляция цементной мельницы происходит непрерывно. На выходе из цементной мельницы вместо секторной выходной решетки установлено сито «Фаста» с живым сечением 30% по всей площади сечения. С внутренней стороны к нему закреплены две диаметрально расположенные лопасти выполняющих роль подъемников. В центре сита «Фаста» закреплена опора с окнами. В опору устанавливается сепарирующий конус, который с другой стороны крепится при помощи фланца к неподвижной опоре устройства делителя потока. Сепариру ющий конус выполнен съемный при необходимости окно, в которое он установлен, позволяет войти в накопительную камеру для выполнения необходимых работ. Временные интервалы работы цементной мельницы в закрытом или открытом положении задаются программным устройством, которое согласовано с загрузкой мельницы материалом.

/

Начальник цеха «Помол»

Главный механик

Технолог цеха «Помол»

Н.И.Ткачев

Зам.нач.цеха «Помол» По оборудованию

Инженер ПТО

В.А.Трунова

Утверждаю: Генеральный директор p^jÖ-^Оеколдемент» р ^ i А".'бТБрыжик » 1998т.

результатов проведения испытания с внутренним рециклом на ц/м №4 при помоле ПЦ-500 ДО и ПЦ-400 в период с 20 октября по 20 декабря 1998годав непрерывном режиме.

Работа проводилась на ц/м №4 после капитального ремонта и установки на ней межкамерной перегородки с возвратным устройством и установкой ЗУ (запирающего устройства).

Целью данной работы являлось - вывод ц/м №4 в рабочий режим после ремонта без использования ЗУ.

Испытания ц/м проводились в обычном режиме (без использования ЗУ) при выпуске цемента ПЦ-500 ДО и ПЦ-400. Основные показатели определялись следующим способом :

- производительность определялась взвешиванием шихты с ковшового транспортера по мере изменения питания;

- удельный расход электроэнергии определялся по показаниям счетчика расхода электроэнергии на главный привод мельницы; ■

- тонкость помола определялась по остаткам на сите 008;

- диаграмма помола, снималась при выпуске цемента марки ПЦ-500 ДО;

- диаграмма шара снималась одновременно при снятии одной из диаграмм помола 28.10.98г.

По результатам проведенных испытаний получены следующие результаты :

№ п.п. Наименование Ед.изм. Определяемые показатели

ПЦ-500 ДО ПЦ-400

1. 2. -> л. 4. 5.

1. Время час 28348 9114

2. Производительность та/час 53,8 50

3. Удел, расход эл.эн. квтч/тн 32,9 36,4

4. Тонкость помола % 9,0 10,3

5. Удел, поверхность м2/кг 310 —

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Размолоспособность клинкера

Температура цемента Разрежение :

- после мельницы

- до фильтра

- после фильтра Диаграмма помола Диаграмма шара

квтч/тн

С0

мм.вод.ст

32,5 110

40-50 80-100 150-180 смотри рилож смотри пршгож

110

50 100

200 - 220 ние гение

ВЫВОДЫ : 1. Результаты проведенных испытаний показали, что ц/м №4; после установки классифицирующей перегородки и ЗУ при работе в обычном режиме работала с производительностью 53,8 тн/час. И удельным расходом электроэнергии 32,9 квч/тн клинкера при выпуске цемента марки ПЦ - 500 ДО.

2. При рассмотрении диаграммы видно, что происходит возврат крупной фракции цемента в 1-ю камеру мельницы. На последнем метре 1-й камеры остаток на сите 008 составляет 56-61%, а во 2-ю камеру поступает мелкофракционный цемент с остатком на сиге 008 32-41%, что свидетельствует о возврате крупки в 1-ю камеру мельницы. Измельчение материала во 2-й камере мелышцы происходит по всей длине.

Начальник лаборатории ^ е .х у Е.В.Текучева

Начальник цеха «Помол» ^ Н.И.Ткачев

Инженер ПТО

В.А.Трунова

Утверждаю: еральный директор СОсколжмент» АВ .Брыжик 1999г.

АКТ

промышленных испытаний цементной мельницы №4

С целью изучения возможности по л учеши на цементной мельнице №4 СЕМ 11- А42,5К был проведен эксперимент по импульсному питанию. 24.02.99г. - цикл 3:9 (Змин. без питания. 9мин. с питанием) 26.02. и 5.03.99г. - цикл 4:10 (4мин. без питания , 1 Омин. с питанием) В каждой пробе цикла определяли Т.П. и удельную поверхность по Блейну. Затем пробу усредняли и определяли активность каждого цикла.

Во время каждого цикла были сняты диаграммы помола (см.приложение). Данные сведены в табл. 1

Данные эксперимента по циклической работе мельницы сравниваем с результатами работы м №4 в обычно режиме при выпуске НЦ- 500 ДО в декабре 1998г. (партия №314)

Т.П. У дел.поверх. м7кг Активность, Мпа

% 3-х дн. 28-ми дн. Пропарка

12 274 28,6 49,8 34,5

№ пробы Т.П. Удел. пов. № пробы Т.П. Удел. пов.

% м2/кг % м2/кг

24.03.99г. ЦИКЛ 3 : 9 25.02.99г.

1. 4,4 337 1. 9,6 280

2. 4,6 330 -> ¿.,. 9,7 277

-1 .э. 3,2 пг 3. 8Д 280

4. 5:.0 372 4. 9,8 277

5. 9,2 300 5. 10,0 274

6. 9,4 292 6. 9,6 280

7. 8,6 289 7. 9,7 277

8. 10,0 286 8. 9,6 280

9. 9,0 286 9. 11,6 252

10 . 10,5 274 10. 11,8 242

11. 9,5 274 11. 6,8 289

12. 9,9 268 12. 10,0 262

13. 10,5 268 13. 10,0 274

14. 8,2 280 14. 10,9 265

15. 7,9 298 15. 11,4 255

16. 9,1 289 16. 11,6 252

17. 10,4 274

18. 11,3 259

Активность по ГОСТ 310.1-4.85 средней пробы цемента цикла 3:9,Мпа

3-х дн. 28-юг дн. Пропарка

32,0 7,3- 53,6 34,1

по ЕМ - 196, Мпа

2-х дн. 28-ми дн.

20,6

ЦИКЛ 4 : 10

26.02.99r. 5,03.99т.

1. 3,2 359 1 А . 7,6 324

Л / 4,7 403 2. 7,7 314

Л з. 6,6 361 3. 6.8 322

4. 10,0 306 4. 6,6 319

5. 8,7 298 5. 6,8 319

6. 10,8 283 6. 6,2 322

7. 11,0 271 п ! . 8,1 295

8. 11,9 288 8. 7,4 309

9. 11,4 262 9. 6,4 317

10. 9,7 280 10. 6,9 314

11. 5,8 314

12. 6,2 306

Активность по ГОСТ 310.1-4.85,Мпа

26.02.99г. 5,03.99г.

3-х дн. 28-ми дн. Пропарка 3-х дн. 32,2 7,8 -54.8 38/2 5,9 -31,9

28-ми дн.

Пропарка 5,0-38,0

ЦИКЛ 5 : 10

11.03.99г.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10. 11. 12.

8,9 280

8,2 277

7.4 280 8,2 286

8.5 280

8.0 283

8.1 277 6,7 292 8,5 280

9.2 274 9,1 274 7,9 294

Активность ,МПа

по ЕМ - 197 по ГОСТ 310.1-4.85 2-х да. 28-ми да. 3-х да. 28-ми дн.

3,7 - 15,9

Размалываемость клинкера - 49,1квт.ч/т

Производительность ( с ленты) - 7 От/час

ВЫВОДЫ : Опираясь на данные промышленного эксперимента по работе ц/м №4 на импу л ьсном питании, можно сделать вывод о возрастании активности в ранние сроки твердения по сравнению с пробами при работе мельницы в непрерывном режиме. Так при цикле 3:9 рост активности в 3-х да. возрасте выше на 3,4 МПа, при цикле 4:10 увеличение составляет 3,3-3,6 МП а. Данные дают возможность надеяться на получение высокопрочных цементов при импульсном питании мелышцы.

Начальник лаборатории (' <- -^Т Е.В.Текучева

Зам.технического директора по производству

Со

Г\

/" А.Р.Мкртчян

Инженер ПТО

В .А.Трунова

Утверждаю: "и Е^^керальный директор ^Юсколцемелт»

iCB Брыжик 1999г.

результатов работы ц/м №5 за 1998год при выпуске ПЦ-500 ДО непрерывном режиме

в

Насто.шций акт составлен по результатам анализа работы ц/м №5 за 1998год при помоле ПЦ-500 ДО в непрерывном режиме.

Цель работы : провести анализ работы ц/м №5 в непрерывном режиме за 1998год.

Анализируемые данные брались завесь период работы ц/м №5 в 1998году:

- производительность определялась но замерам силосов;

- удельный расход электроэнергии определялся по показаниям счетчика расхода электроэнергии на главный привод мельницы;

- тонкость помола определялась по остаткам на сите- 008;

- диаграмма помола снималась при выпуске цемента марки ПЦ-500 ДО.

но результатам анализа получены следующие данные :

№ п.п. Наименование показателя Ед.изм. Показатель

1. Время работы час 233335

Производительность тн/час 41,06

Удельный расход эл.эн. квт.час/тн 40,6

4. Тонкость помола % до 10

5. Удельная поверхность м2/кг 274

6. Температура цемента Со до 115

7. Разрежение : мм.вод.ст.

- после мельницы 30-50

- на входе в фильтр 80 - 100

- после фильтра 180 -200