6.9. Технологический контроль

Технологический контроль представляет собой систему ин­формации, непрерывно описывающую состояние технологическо­го процесса, качества сырья и продукции в течение всего периода эксплуатации предприятия.

Таблица 6.13.

Схема технологического контроля производства цемента

№ п/п	Технологический параметр	Опробуемый параметр	Место отбора проб	Тип пробоотборника	Периодичность отбора средней пробы	Выполняемые определения	Методы контроля
1.	Карьер	Твердое сырье (известняк, мергель, сланец)	Крупка из взрывных скважин	Ручной пробоотбор	По мере отработки полезного ископаемого	Влажность Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO	Весовой Рентгеноспектральный
2.		Мягкое сырье (мел, глина)	Борт забоя	Ручной пробоотбор	По мере отработки полезного ископаемого	Влажность Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Дисперсность	Весовой Рентгеноспектральный Весовой
3.	Хранение и подготовка сырьевых материалов, минеральных добавок и топлива	Известняк	С ленточного конвейера после вторичного дробления	Проборазделочная машина с установкой для отбора, подготовки и транспортировки проб сыпучих материалов	Один раз за смену	Влажность Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Титр	Весовой Рентгеноспектральный Титрование
					Один раз в месяц по средним пробам	Полный химический анализ	Фотометрический Пламенный фотометр, титриметр
4.		Глина, глинистый сланец, шлам, лесс, зола (сухой способ производства)	С ленточного конвейера после дробления и сушки	Проборазделочная машина с установкой для отбора подготовки и транспортировки сыпучих материалов	Один раз в смену	Влажность Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO	Весовой Рентгеноспектральный
					Один раз в месяц по средним пробам	Дисперсность Полный химический анализ	Весовой Фотометрический пламенный фотометр, титрометр
5.		Глиняный шлам (мокрый способ производства цемента)	Из шламопровода перед вертикальными или горизонтальными бассейнами	Пробоотборник	Один, два раза в смену Постоянно Один, два раза в смену Один раз в сутки Один раз в месяц	Влажность Вязкость Тонкость помола Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Полный химический анализ	Весовой Рабиоизотопный плотномер Индикатор вязкости Весовой Рентгеноспектральный Фотометрический пламенный фотометр, титрометр
6.		Огарки	С ленточного конвейера или из вагонов	Ручной пробоотбор	От каждой поступившей партии Один раз в месяц	Влажность Содержание Fe2O3 Полный химический анализ	Весовой Фотометрический, пламенный фотометр, тирометр
7.		Твердое топливо (уголь, сланец)	С ленточного конвейера или из вагонов	Проборазделочная машина с установкой для отбора, подготовки и транспортировки проб сыпучих материалов	От каждой поступившей партии	Влажность Зольность Калорийность	Весовой Рентгеноспектральный Теплотехнический
8.		Жидкое топливо (мазут)	Из цистерн	Ручной пробоотбор	От каждой поступившей партии	Влажность Калорийность	Весовой Теплотехнический
9.		Добавки к цементу	С ленточного конвейера или из вагонов	Проборазделочная машина с установкой для отбора, подготовки и транспортировки проб сыпучих материалов. Ручной пробоотбор	От каждой партии или один раз в месяц	Влажность Полный химический анализ Активность	Весовой Фотометрический ГОСТ 25094-82
10.		Гипс	»	»	»	Влажность Содержание SO3	Весовой Химический
11.	Приготовление сырьевой смеси	Грубомолотая сырьевая мука	Объединение потоков на входе в сырьевую мельницу	Проборазделочная машина с установкой для отбора, подготовки и транспортировки проб сыпучих материалов.	Один раз в час Непрерывно	Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Влажность Тонкость помола Анализ на четыре оксида: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO	Рентгеноспектральный Весовой Рентгеноспектральный
12.		Тонкомолотая сырьевая мука	На выходе из мельницы	Пробоотборщик сырьевой муки	Один раз в час Непрерывно	Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Влажность Тонкость помола Анализ на четыре оксида: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO	Рентгеноспектральный Весовой Весовой Рентгеноспектральный
13.		Сырьевая мука	Объединение потоков на входе в смесительный силос	Пробоотборщик сырьевой муки с системой дозирования и транспортирования пневматической почтой	Один раз в час Непрерывно	Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Влажность Тонкость помола Анализ на четыре оксида: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO Рентгеноспектральный	Весовой
14.			Объединение потоков на узле питания печного агрегата	То же	Один раз в два часа Один раз в месяц по единым пробам	Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Влажность Тонкость помола Полный химический анализ	Рентгеноспектральный Весовой Фотометрический
15.			Узлы пересыпки из смесительного силоса в запасной	То же или ручной пробоотбор	По мере надобности определения коэффициента усреднения в силосах	Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Влажность Тонкость помола	Рентгеноспектральный Весовой
16.	Приготовление сырьевой смеси (мокрый способ)	Сырьевой грубомолотый шлам (после Гидрофола)	Напорный шламопровод	Пробоотборник шлама	Один раз в час	Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Влажность Тонкость помола	Рентгеноспектральный Весовой Радиоизотопный плотномер Весовой
17.		Пыль электрофильтров	Из гравитационных потоков в местах пересыпки с транспортеров	Пробоотборщик сыпучих материалов	Один раз в смену Один раз в смену	Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Полный химический анализ	Рентгеноспектральный Фотометрический
18.		Сырьевой шлам (мокрый способ)	Из шламопровода перед вертикальными бассейнами	Пробоотборник шлама; устройство для отбора и подачи проб шлама; ручной пробоотбор	От каждого замолотого вертикального бассейна	Анализ на четыре оксида: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO Влажность Тонкость помола Растекаемость	Весовой, -влагомер Весовой Текучестемер, МХТИ
19.			Напорный шламопровод после насоса к горизонтальному бассейну	Пробоотборник шлама	16-20 проб от каждого горизонтального бассейна	Анализ на четыре оксида: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO Влажность	Рентгеноспектральный Весовой
20.			Шлам-слив с вращающихся печей в горизонтальные бассейны	Пробоотборник шлама или ручной пробоотбор	Один раз в два часа Один раз в месяц или по мере надобности по средним пробам	Анализ на четыре оксида: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO Влажность Тонкость помола Растекаемость Полный химический анализ	Рентгеноспектральный Весовой Текучестемер МХТИ Фотометрический
21.	Обжиг клинкера	Твердое форсуночное топливо	Трубопроводы перед или после циклонов или течка перед форсункой	Пробоотборник сыпучих материалов	1-2 раза в смену по средним пробам Один раз в сутки по средним пробам Один раз с месяц	Тонкость помола Влажность Содержание летучих Зольность Калорийность Химический анализ золы	Весовой Теплотехнический Теплотехнический Теплотехнический Фотометрический
22.		Клинкер	За холодильником печных агрегатом	Пробоотборники клинкера или ручной пробоотбор	Один раз в два часа Один раз в сутки по средним пробам от всех печей	Содержание свободной СаО Анализ на пять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO Минералогический состав, характер кристаллизации Физико-механические испытания	Химический Фотометрический Петрографический ГОСТ 3101.76-4-81
23.	Помол цемента	Цемент	После каждой мельницы	Пробоотборник сыпучих материалов	Каждые 2 часа	Тонкость помола Содержание SO3 Содержание добавок	Весовой (СММ-1) Химический Рентгеновский
24.		Цемент	Из трубопроводов на выходе из силоса	Пробоотборник сыпучих материалов	После заполнения силоса или замола партии	Тонкость помола Содержание SO3 Содержание добавок Физико-механические испытания	Весовой (СММ-1) Химический Рентгеновский ГОСТ 310.1.76-4-81
25.	Отгрузка цемента	Цемент	Из трубопроводов на выходе из силоса	Пробоотборник сыпучих материалов, с системой транспортирования проб материалов	От каждой партии	Физико-механические испытания	ГОСТ 310.1.76-4-81

На основании данных технологического контроля осуществля­ется управление технологическими процессами на всех переделах производства, обеспечивается получение продукта заданного каче­ства и оптимизация технико-экономических показателей работы предприятия.

Значительный рост мощности предприятий, необходимость по­вышения качества продукции, расширение ее ассортимента выдви­гают все более ответственные требования к технологическому кон­тролю. Развитие техники, совершенствование технологии, разработка и создание автоматизированных систем управления, применение вычислительных машин, создают реальные предпо­сылки для организации надежной и быстродействующей системы контроля производства.

Основными задачами такой системы являются:

— определение качества сырьевых материалов, добавок, топ­лива и т. д.;

— определение состава и характеристик потоков сырьевых компо­нентов, сырьевой смеси, клинкера и цемента в процессе производства;

— контроль параметров технологического процесса по всем производственным переделам;

— контроль качества и паспортизация готовой продукции;

— анализ и обобщение результатов контроля по всем пере­делам с целью управления технологическим процессом и совер­шенствования технологического контроля.

Для решения этих задач система контроля производства включает в себя четыре подсистемы:

— общезаводского технологического контроля;

— оперативного технологического контроля всех переделов производства цемента;

— параметрического контроля;

— технического контроля.

Подсистема общезаводского технологического контроля должна обеспечивать определение состава и свойств исходного сырья, топ­лива добавок, вспомогательных материалов, полуфабрикатов и го­товой продукции, в объеме, достаточном для регулирования и уп­равления в масштабах предприятия. Технологический контроль, как правило, представляет собой усредненную информацию за сме­ну, сутки, декаду, месяц и т. д. На основании данных технологиче­ского контроля устанавливаются текущие задания всем звеньям управления технологическими процессами и совершенствуется все производство в целом (табл. 6.13).

В задачи этой подсистемы входит также градуировка и проверка погрешностей технических устройств подсистемы оперативного контроля.

Подсистема оперативного технологического контроля должна обеспечивать определение состава и свойств материалов на входах и выходах из конкретных агрегатов или технологических участков производства и контроль соответствия получаемых параметров за­даниям систем управления. Оперативный контроль представляет собой либо разовое опробование через интервалы в один-два часа при устойчивой работе оборудования или непрерывный пробоотбор с ис­пользованием автоматических пробоотборников и анализаторов. Объем определений этой подсистемы на каждом участке должен быть мини­мально необходимым для осуществления стабилизации технологическо­го процесса в пределах заданных нормативов.

Подсистема параметрического контроля должна обеспечивать оценку состояния оборудования и режимов его работы. Объем параметрического контроля должен быть достаточным для под­держания эксплуатационных режимов работы оборудования, предотвращения аварий, учета результатов работы производства.

Подсистема технического контроля должна обеспечивать кон­троль качества и паспортизацию партий цемента, отгружаемых потребителям.

Технологический контроль производства цемента включает дискретное или непрерывное опробование материалов, находя­щихся в неподвижном состоянии: в забое карьера, в буртах, в складах предварительной гомогенизации, в силосах, шламбассейнах, железнодорожных вагонах и т. д., либо в движении на транс­портерной ленте, в пневмотранспортных и гидротранспортных магистралях, в гравитационных потоках и т. д.

Масса пробы должна сохранять исследуемые качества мате­риала. Минимальная масса пробы определяется размером кусков опробываемого материала и его неоднородностью. Чем больше неоднородность материала и крупнее его куски, тем больше дол­жна быть масса отбираемой пробы.

Минимальная проба подвергается разделке, которая может включать следующие операции: смешивание пробы, дробление пробы, сокращение пробы. Эти операции выполняются в дробил­ках, мельницах, истирателях, смесителях, делителях и сократителях проб.

Опробование неподвижных материалов сопряжено с рядом трудностей, обусловленных невозможностью равномерного отбора материала во всех точках.

В неподвижной массе материала в буртах, складах предвари­тельной гомогенизации, в накопительных складах, железнодорож­ных вагонах отбор проб производится вручную или с помощью ручного пробоотборника (щупа).

Наиболее достоверные результаты при опробовании непод­вижного материала получают при проведении эксплуатационной разведки сырьевых материалов. Методика эксплуатационной ге­ологической разведки включает проходку скважин вкрест про­стирания пород по сети с шагом 25 или 50 м в зависимости от характера залегания пород и неоднородности их состава. Про­ходка скважин ведется при помощи бурильных станков. В полу­ченных кернах материала выделяются литологические разновид­ности пород. Материал кернов усредняется по литологическим признакам, измельчается и подвергается сокращению. Подготов­ленные пробы анализируются на содержание основных оксидов или же подвергаются более полному химическому анализу.

Результаты определения химического и дисперсного составов принимают за основу при планировании качества добываемого сырья и объема горных работ по кварталам в течение одного года. Оперативная оценка качества сырья в добычном забое твердых пород включает опробование крупки материала из взрывных сква­жин. От крупки, получаемой в процессе бурения, отбирается сред­няя проба. Проба перемешивается, квартуется (сокращается). В пробах определяется титр или содержание основных оксидов. На основании этих данных составляются ежемесячные или декадные планы подачи сырья на производство, согласованные с ассортимен­том выпускаемой продукции. В период производства цемента само­го высокого качества завод должен снабжаться наиболее однород­ным сырьем с минимальным содержанием примесей.

Оперативное опробование мягкого сырья (мел, глины) в забое производится путем нанесения борозд на борт забоя, отбора проб, их усреднения, квартования, сушки, сокращения и анализа на содержание четырех или пяти оксидов, иногда титра и т. д.

Отбор точечных проб взорванной массы в большинстве слу­чаев не позволяет характеризовать качество сырья в развале с достаточной надежностью. Более представительные пробы на карьере могут быть отобраны от разновидностей полезных иско­паемых вручную с помощью геологического молотка.

Для повышения достоверности отбор проб материалов цемен­тного производства выполняется от движущегося потока методом сечений: некоторую часть потока опробоваемого материала не­прерывно или периодически отводят в пробу. Эти операции могут производиться методом продольного и поперечного сечения по­тока. При отборе проб методом поперечных сечений отсекание контролируемого материала осуществляется дискретно в течение короткого промежутка времени. Пробоотборные устройства со­держат, как правило, ковш, пересекающий поток и отбирающий все частицы, находящиеся в данный момент времени в потоке. Метод поперечных сечений обеспечивает наибольшую предста­вительность разовых проб.

При опробовании технологических потоков, гомогенных в по­перечном сечении, допустим дискретный отбор проб из неболь­шой части поперечного сечения потока.

Точка отбора проб из напорных магистралей должна выби­раться на вертикальных гладких участках трассы на расстоянии не менее десяти диаметров от колен, задвижек и т. д. по ходу движения пылегазового потока.

Предпочтение следует отдавать потокам, в которых материал имел возможность перемешиваться на участках транспортирования предшествующих точке отбора.

Выбор типа пробоотборного устройства осуществляется в зависимости от способа производства, химического, гранулометри­ческого состава материала в соответствии с номенклатурой приборов и средств автоматизации.

Подсистемы общезаводского технологического, оперативного и технического контроля включают автоматизированный или ручной пробоотбор, пробоподготовку и анализ химического минералогического, дисперсного составов, физико-химических и физических свойств материалов. Определение химического состава сырьевых материалов сырьевой смеси, клинкера, цемента и других материалов Зазир^ется™ экспрессных инструментальных ^°*™^метрического рентгеноспектрального анализов, также широко применяются ускоренные объемно-весовые методы химического анализа Дисперсный состав определяется весовыми методами физико-химические свойства контролируются при помощи методов петрографического и рентгенографического анализов. Физико-механические свойства цемента определяются в соответствии с требованиями государственных стандартов. Методические указания, необходимые для выполнения анализов материалов, изложены в отраслевых инструкциях.

Примерные схемы технологического контроля для заводов продолжительностью до 2,5 млн тонн цемента в год с двумя-четырьмя печными агрегатами, работающими по сухому и; по мок рому способам производства на твердом карбонатном (известняк) мягком алюмосиликатам сырье (глина), представлены на рис.

С целью учения рациональной и бесперебойной эксплу­атации предприятий по производству цемента, а также создания безопасных условий работы для каждого завода разрабатывается технологическая система контроля, учитывающая его специфику

^ЧТ₀иТт^бел^Ни°р^С1боты и технологические нормативы основных переделов производства и основного оборудования (дробилки, Грьевые мельницы, печные агрегаты, «--^^^Гло-лп\ фиксируются в технологических картах. Типовые технологические карт разрабатываются на основании правил технической эксплуатации цементных заводов.

Оптимальные средние значения основных показателей работы оборудования и переделов производства подбираются на основании результатов научно-исследовательских работ и производственных технологических и теплотехнических испытании для каждого завода индивидуально в соответствии с составом и свойст­вами сырьевых материалов, схемой их переработки, типом печ­ного агрегата и т. д. В правилах технической эксплуатации за­водов нормируются только отклонения от заданных средних рациональных значений параметров сырьевых материалов, сырь­евой смеси, клинкера, цемента, топлива, температуры, давления, разряжения и т. д.

Так, например, основными показателями работы и техноло­гическими нормативами для вращающейся печи мокрого способа являются:

— производительность, т/ч;

— удельный расход тепла, кДх/кг клинкера, (ккал/кг);

— удельный расход электроэнергии, кВтч/клинкера;

— влажность поступающей в печь сырьевой смеси с отклоне­ниями не более ±0,5%;

— влажность гранул за цепной завесой с отклонениями ±1%;

— коэффициент насыщения сырьевой смеси и клинкера с от­клонениями ±0,02; силикатный и глиноземный модули с откло­нениями ±0,1;

— тонкость помола сырьевой смеси и форсуночного угля: ос­таток на сите № 02 с отклонениями ±0,2%; № 008 — с откло­нениями ±1%;

— влажность форсуночного топлива, поступающего в печь, с отклонениями ±1%;

— содержание летучих в форсуночном топливе с отклонени­ями ±3%;

— содержание Ог в отходящих газах с отклонениями ±0,5% и т. д.

Технологический контроль при сухом способе производства клинкера отличается от контроля при мокром способе на переделах приготовления сырьевой смеси и обжига клинкера. Надежный кон­троль предварительной гомогенизации неоднородных сырьевых ма­териалов после вторичного дробления в усреднительных складах, помола до крупки в мельницах типа «Аэрофол» можно осуществить только при помощи проборазделочной машины. Для получения од­нородной сырьевой муки заданного состава необходимо тщатель­ное и более строгое соблюдение установленных на заводе норма­тивов, более частый отбор средних проб. При эксплуатации вращающихся печей с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами увеличивается количество контролируемых теплотех­нических параметров. В условиях транспортирования мощных по­токов пылевидных материалов по пневможелобам ручной пробоотбор становится практически недостоверным.

Заводы сухого способа необходимо оснащать автоматическими пробоотборниками, устройствами для подготовки и транспорти­ровки проб сыпучих материалов, управляющими вычислительными машинами, АСУТП. Система технологического контроля на заводах мокрого способа менее сложная, чем на заводах сухого способа, так как водные суспензии легче перемешиваются и хра­нятся в шламбассейнах, емкость которых намного превышает объемы смесительных и запасных силосов сырьевой муки.

На цементных заводах функции технологического контроля производства и обслуживания соответствующих технических средств распределяются, в целом между обслуживающим персо­налом основного производства, центральной заводской лаборато­рией (ЦЗЛ) и отделом технического контроля (ОТК). Эксплуата­ция технических средств системы контроля производства должна возлагаться на службу КИП, а на заводах, где внедрены системы автоматического управления, на службу АСУ. Контроль за един­ством мер и измерений должна осуществлять метрологическая служба предприятия.