книги из ГПНТБ / Силенок, С. Г. Механическое оборудование предприятий строительной индустрии учеб. для студентов вузов
.pdfНО Глава 1. Технологические схемы производства вяжущих
Для мягкого основного компонента — мела, а также для мерге лей в последнее время процесс измельчения в болтушках и мельни
цах начинают заменять |
комбинированным процессом измельчения |
в мельницах-мешалках, |
или гидрофолах. |
На многих заводах требуемый состав шлама получают, прока чивая его через специальные корректировочные бассейны, где к ос новным компонентам примешивают специальные добавки. В послед нее время предпочитают состав шлама корректировать в процессе его перекачки по трубопроводам и в основных шламовых бас сейнах.
В обжиговой печи в результате теплофизических и химических процессов сырье превращается в однородный по составу полуфабри кат — клинкер.
Дымовые газы, выходящие из печи, содержат значительное коли чество пыли, от которой их следует очищать перед выбросом в атмо сферу в пылеулавливающих устройствах (электрофильтрах). Перед ними иногда устанавливают пылеулавливающие циклоны. Уловлен ную пыль возвращают обычно в печь. Иногда клинкерную пыль используют в сельском хозяйстве.
Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается воздухом от температуры 1250—1300 до 50—80° С. Нагревшийся воздух подается для сжигания топлива, тем самым возвращая в печь основную долю тепла, отобранного от клинкера. Небольшая избы точная часть воздуха выбрасывается в атмосферу и поэтому должна быть предварительно обеспылена.
Из холодильника клинкер конвейерами подают на склад, обо рудованный, как и сырьевые склады, мостовыми грейферными кра нами. Обычно в этом же здании хранят и те материалы, которые до бавляют к клинкеру при его помоле (гипс и др.).
Со склада клинкер и добавки поступают в мельницы на помол. На многих заводах мельницы работают в так называемом замкнутом цикле, в единой системе с воздушными сепараторами. В качестве промежуточного транспорта в такой установке применяют элеваторы и аэрожелоба. Циркулирующий по системе воздух перед выбросом в атмосферу очищается от пыли в центробежных циклонах, рукав ных или электрических фильтрах. Из мельниц цемент пневмотранс портом — пневмокамерными или пневмовинтовыми насосами — перекачивается в цементные силосы.
Отгружают цемент потребителю либо в специальных вагонах или автоцистернах «навалом» (засыпка из силосов), либо в затарен ном виде (в бумажных мешках). В последнем случае цемент из сило сов пневмотранспортом подается в упаковочные машины, которые через систему конвейеров и погрузчиков выдают упакованный в мешки цемент. Использованный при пневматическом транспорти
ровании цемента воздух |
перед выбросом его в |
атмосферу поступает |
в аппараты для очистки |
от цементной пыли. |
|
|
|
|
|
Рис. I I - 1 . Схема завода |
по |
производству |
цемента мокрым |
способом |
|
|
|
|
||||||||||||||
А _ |
у ч а с т о к |
д о б ы ч и |
и п о д в о з к и |
сырья; |
Б |
— о т д е л е н и е |
п р и г о т о в л е н и я |
сырья; |
В |
— о т д е л е н и е |
в р а щ а ю щ и х с я |
печей; Г |
— с к л а д |
к л и н |
||||||||||||
кера; |
Д — п о м о л ь н о е |
отделение; |
Е — цементные |
силосы; |
Ж — |
о т д е л е н и е |
у п а к о в к и |
цемента; 3 |
— у ч а с т о к |
п о г р у з к и |
цемента; |
/ — |
||||||||||||||
пластинчатый |
питатель; |
2 — д р о б и л ь н о е |
отделение; |
3 |
— л е н т о ч н ы й |
конвейер; |
4 |
— с к л а д |
сырья; |
5 — |
сырьевая м е л ь н и ц а ; 6 — |
шла |
||||||||||||||
мовые насосы; 7 — шл амовы е мешалки; |
8 |
— п ы л е у л а в л и в а ю щ и е |
у с т а н о в к и ; |
9 — |
шламовые |
|
питатели; |
10 — |
в р а щ а ю щ а я с я |
о б ж и г о в а я |
||||||||||||||||
печь; |
/ / — х о л о д и л ь н и к ; |
12 — у п а к о в о ч н а я |
машина; |
13 |
— т р а н с п о р т и р о в а н и е |
мешков; |
14 — |
у с т а н о в к а |
д л я о б е с п ы л и в а н и я |
п о м е щ е н и й ; |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
15 |
— |
мельница д л я п о м о л а |
клинкера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Рис. II-2. Схема |
завода по |
производству цемента сухим |
способом |
|
|
|
|
|
||||||||
А — |
у ч а с т о к добычи и п о д в о з к и сырья; Б |
— о т д е л е н и е |
п р и г о т о в л е н и я |
сырья; |
В — |
о т д е л е н и е |
в р а щ а ю щ и х с я печей; |
Г — « к л а д |
клин |
|||||||||||
кера; |
Д — п о м о л ь н о е отделение; Е — цементные |
силосы; Ж |
— о т д е л е н и е |
у п а к о в к и |
цемента; |
3 — у ч а с т о к |
п о г р у з к и |
цемента; |
/ — |
пла |
||||||||||
стинчатый питатель; 2 — |
д р о б и л ь н о е отделение; 3 |
— |
винтовой |
конвейер; |
4 |
— б у н к е р |
д л я известняка; |
5 |
— |
о б е с п ы л и в а ю щ е е устройство; |
||||||||||
6 — |
сырьевая мельница; |
7 — |
в о з д у ш н ы й |
с е п а р а т о р ; |
8 |
— силосы сырьевой |
смеси; 9 |
— электрофильтры; |
10 |
— п ы л е у л а в л и в а ю щ и е |
уста |
|||||||||
новки; |
—- ц и к л о н н ы е |
т е п л о о б м е н н и к и ; |
12 — в р а щ а ю щ а я с я |
о б ж и г о в а я печь; |
13 — |
х о л о д и л ь н и к ; 14 |
— ленточный конвейер; 15 |
— |
мель |
|||||||||||
ница |
д л я |
помола клинкера; |
16 — с к л а д |
с ы р о г о гипса; |
17 — |
у п а к о в о ч н а я |
машина; |
18 — установка |
для |
т р а н с п о р т и р о в а н и я |
мешков; |
|||||||||
19 — у с т а н о в к а д л я о б е с п ы л и в а н и я п о м е щ е н и я
112 Глава 1. Технологические схемы производства вяжущих
Технологическая схема производства цемента сухим способом.
Схема цементного завода, работающего по сухому способу, пред ставлена на рис. II-2. Предварительно грубо раздробленный, достав ленный из карьера на завод известняк подвергается вторичному дроблению перед помолом. При дроблении и помоле сырье подсуши вают с тем, чтобы влажность его не превышала 2%. Мел и мергель перед помолом также обычно дробят.
Глину, обладающую обычно высокой влажностью, подсушивают
в |
специальных сушильных барабанах. Сырьевая мельница |
входит |
в |
состав помольной установки, оборудованной воздушными |
сепара |
торами и сушилкой. Прошедшее через сепаратор готовое сырье подают в силосы сырьевой муки. В процессе помола и в силосах компоненты смеси перемешиваются и состав смеси усредняется. В последнее время практикуется механическое усреднение (гомо генизация) отдельных порций сырья.
Из сырьевых силосов гомогенизированную смесь подают в теплообменные устройства: циклонные теплообменники или конвейерные кальцинаторы (на рис. 11-2 изображены циклонные теплообменники). Отходящие из печи газы с температурой 1000—1100° С поступают в циклонные теплообменники и последовательно, несколькими сту пенями, нагревают сырьевую смесь до 700—800° С, после чего ее направляют во вращающуюся печь. Температура газов, выходящих из циклонных теплообменников, 300° С и выше. Во многих установ ках за рубежом эти газы используют или для подсушки сырья в мель ницах с воздушными сепараторами или в специальных котлах-ути лизаторах.
Во всех случаях из теплообменных устройств выходят сильно запыленные газы, содержащие в 1 м3 до 60 г пыли. Санитарная норма содержания пыли в газах, выбрасываемых в атмосферу, — не более 100 мг на 1 м3. Для того чтобы достичь этой нормы, приме няют сложную систему пылеочистки, последовательно пропуская газ через специальные пылеосадительные циклоны, а затем через электрофильтры.
Конвейерные кальцинаторы — машины с подвижными цепными решетками, на которых нагревают сырье отходящими из печи газа ми, применяют в технологических линиях производительностью не свыше 800—900 m в сутки. В этих случаях перед подачей на решетку сырье гранулируют. Для образования прочных гранул содержание влаги в сырье увеличивают до 12—13%. Нагретые до 600—700°С гранулы по воронкам поступают в печь.
Процессы обжига в печах сухого способа идентичны тем, которые происходят в печах мокрого способа. Дальнейшие переделы произ водства (охлаждение, помол и т. д.) также сходны.
Технологические схемы производства гипса. Строительный гипс изготовляют по следующей технологической схеме. Из бункера гипсовый камень подается пластинчатым питателем / (рис. П-З)
114 Глава 1. Технологические схемы производства вяжущих
в щековую дробилку 2, а затем на вторичное дробление в молотко вую дробилку 3. Из дробильного отделения гипсовый щебень
транспортируется |
элеватором |
4 |
в бункер |
5, откуда |
по воронке |
через тарельчатый |
питатель |
6 |
подается в |
шахтную |
мельницу 7. |
В днище бункера 5 установлен реечный затвор 8. В шахтной мельнице 7 материал мелется и одновременно сушится отходящими от гипсоварочного котла 9 газами, подаваемыми в мельницу по газо воду 10.
Из шахтной мельницы гипсовая мука увлекается газовым пото ком в сепарирующую установку, состоящую из сдвоенного циклона 11, воздуховода 12, батарейных циклонов 13 и рукавного фильтра 14. В сдвоенном циклоне / / остается часть материала, которая затем
Рис. П-4. Технологическая схема производства молотой извести
поступает в бункер 15. Другая часть гипсовой муки с газами уно сится в батарейные циклоны 13 для дополнительной очистки газов. Последняя, наиболее тонкая фракция, выпадает в рукавном фильт ре '14. В качестве аппаратов для очистки воздуха применяют также и электрофильтры.
Молотый гипс из всех трех пылеосадительных устройств соби рается в общий бункер 15, откуда транспортируется элеватором 16 и шнеком 17 в бункер 18, установленный над гипсоварочным котлом. Из бункера 18 молотый гипс периодически загружается двумя шне ками 19 а 20 в гипсоварочный котел 9. Котел служит для частичной дегидратации гипса, т. е. для получения готового' (полуводного) гипса. Котел обогревается топкой 21; пар, образующийся при варке гипса, отводится в пылеосадительную камеру через газовод 22.
После окончания варки горячий гипс из котла поступает само
теком в |
бункер 23 томления, |
откуда шнеком 24, |
элеватором 25 |
и шнеком |
26 транспортируется |
в буферный склад |
27. |
Топливо подается в топку 21 гипсоварочного котла ленточным конвейером 28, элеватором 29 через промежуточный бункер 30.
Технологическая схема производства молотой извести с шахтными пересыпными печами представлена на рис. П-4.
§ 1. Основные сведения и классификация оборудования 115
Известняк электровибрационным питателем / и ленточным кон вейером 2 направляется на вибрационный грохот 3 для сортировки сырья. Мелкие фракции (отсев) ленточным конвейером 4 направля ются для переработки в известняковую муку, используемую в ка честве удобрения в сельском хозяйстве. Деловая фракция (верхний класс) конвейером 5 передается в бункера 6, оборудованные авто матическими весовыми дозаторами 7. Известняк с топливом с помо щью скипового подъемника 8 и загрузочного устройства 9 направля ется в шахтную печь 10, оборудованную выгрузочным устройством (шлюзовой затвор) И. Обожженный известняк пластинчатым кон вейером 12 направляется в щековую дробилку 13 и далее вертикаль ным элеватором 14 с помощью тарельчатого питателя 15 загружается в шаровую мельницу 16. Молотая известь винтовым конвейером 17 передается на склад.
Известняк обычно обжигают в шахтных или вращающихся пе чах. Большее распространение в известковой промышленности получила шахтная пересыпная печь.
Г л а в а 2
ПОМОЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ *
§ 1. Основные сведения и классификация оборудования
Тонкий помол широко применяют в производстве вяжущих строительных материалов (цемента, извести и гипса), тонкой кера мики, стекла, огнеупорных и других изделий. Это один из важней ших и дорогостоящих технологических процессов в производстве строительных материалов. Мельницы отличаются разнообразием конструкций и принципом действия в зависимости от назначения и физико-механических свойств размалываемого материала.
Их применяют для помола как однородных материалов, так и материалов с различными корректирующими добавками, например
цементного |
клинкера с гипсом и т. д. Крупность |
измельчаемого |
материала, |
используемого в цементной промышленности, обычно не |
|
превышает |
25 мм для известняка и мергеля, 30 мм для мягких |
|
известняков |
и гипса и 10—15 мм для цементного |
клинкера. |
Тонкость помола характеризуется удельной поверхностью гото вого продукта в см2/г. Тонкость помола клинкера 2800—4500 и сырьевых материалов 2800—3000 см2/г.
Схемы основных конструкций мельниц представлены на рис. 11-5.
Барабанные, шаровые мельницы (рис. 11-5, а) предназначены
для тонкого |
помола материалов. Материал в них измельчается |
в результате |
ударного и частично истирающего воздействия сво- |
* В этой |
главе рассмотрены в основном шаровые мельницы, применяемые |
в цементной |
промышленности. |
116 Глава 2. Помольное оборудование
бодно падающих мелющих тел / (шары, цилиндрики, стержни и т. д.), находящихся во вращающемся барабане 2 вместе с измельчаемым материалом.
Вибрационные мельницы (рис. 11-5, б) применяют для тонкого и сверхтонкого помола. Материал измельчается в результате кру говых колебаний (вибрации) корпуса / мельницы, при этом он под вергается многократному воздействию загруженных в корпус мельницы небольших шаров 2.
В роликовых маятниковых мельницах (рис. П-5, б) материал измельчается между неподвижным кольцом / и быстро вращающи мися роликами 2, шарнирно подвешенными к крестовине 3, закреп ленной на вертикальном валу 4. Под действием центробежной силы инерции ролики 2 прижимаются к кольцу / и, вращаясь вокруг собственной оси, измельчают материал.
Кольцевые шаровые мельницы (рис. П-5, г) представляют собой конструкцию, помол в которой осуществляется раздавлива нием и истиранием между шарами / и вращающимся нижним коль цом 2. Шары прижимаются к беговой дорожке нижнего кольца
верхним кольцом 3 с помощью пружин |
4. |
|
Молотковые ударные мельницы (рис. |
П-5, д) изготовляют |
|
с шарнирно подвешенными молотками |
1 |
(шахтные) или с же |
стко закрепленными молотками (аэробильные). Материал в них
измельчается по |
принципу |
удара, отчасти истирания, а также |
за счет удара |
частиц друг |
о друга. Некоторые конструкции |
этих мельниц предусматривают одновременно и подсушку мате риала.
В пневматических мельницах (рис. П-5, е) помол материала осуществляется ударом и частично истиранием. Воздух, поступаю щий через сопло /, захватывает исходный материал, поступающий в патрубок 2 и далее в трубу смешения 3, которую можно регули ровать по высоте, и с большой скоростью ударяется об отбойную плиту 4. Крупные частицы падают вниз и вновь подхватываются, а мелкие обтекают конус 5 и выходят из мельницы через патрубок 6. По периферии отбойной плиты 4 установлены регулирующие ло патки 7.
В мельницах без мелющих тел типа «Аэрофол» (рис. П-5, ж)
материал измельчается ударами падающих кусков материала. Вра щающийся барабан / поднимает куски материала, которые, падая, самоизмельчаются. Материал поступает по лотку 2. Диаметр ба рабана 7—9 м.
Центробежная мельница (рис. П-5, з) работает на принципе самоистирания частиц (без мелющих тел). Поступающий на быстровращающуюся чашу 1 материал под влиянием центробежных сил движется по стенке чаши; при этом он разрушается и перетирается в порошок. Чаша приводится в движение шкивом 2 клиноременной передачи от электродвигателя.
118 |
Глава 2. Помольное оборудование |
В мельницах |
струйной энергии (рис. 11-5, и) материал измель |
чается вследствие встречного действия двух струй одного из энер гоносителей (перегретый пар, газ, сжатый воздух, парогазовая смесь). Энергоноситель по эжектору / через разгонные трубки 2 поступает в размольную камеру 3 и при своем движении захваты вает материал из бункера 4. При встрече двух струй с материалом происходит помол.
Основным помольным агрегатом в производстве цемента и дру гих материалов являются шаровые (барабанные) мельницы.
Шаровые мельницы классифицируют по следующим основным
признакам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по |
способу |
работы — |
н а |
м е л ь н и ц ы |
п е р и о д и ч е |
|||||
с к о г о и н е п р е р ы в н о г о |
д е й с т в и я ; |
|
|
|
||||||
по |
форме рабочего |
пространства — н а |
м е л ь н и ц ы |
ц и |
||||||
л и н д р и ч е с к и е и к о н и ч е с к и е ; |
|
|
|
|
||||||
по |
форме мелющих |
тел — |
н а |
м е л ь н и ц ы |
|
ш а р о в ы е |
||||
и с т е р ж н е в ы е ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
по способу помола — |
н а |
м е л ь н и ц ы |
с у х о г о |
и м о к |
||||||
р о г о п о м о л а ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
по |
рабочему |
циклу — н а |
м е л ь н и ц ы |
о т к р ы т о г о |
и |
|||||
и з а м к н у т о г о |
ц и к л а . |
|
|
|
|
|
||||
В |
мельницах |
открытого |
цикла |
материал |
проходит |
через рабо |
||||
чее пространство мельницы только один раз, не классифицируется и крупные частицы не возвращаются в мельницу на домол. В мель ницах замкнутого цикла весь материал после помола в мельнице направляется в классификационные (сепарирующие) устройства, где разделяется на продукт готовый (измельченный до требуемой
тонкости) и более грубый |
(крупку), |
который |
вновь |
возвращается |
|
в мельницу |
на домол. |
|
|
|
|
Работа |
мельницы по |
замкнутому |
циклу |
более |
рациональна, |
так как готовый продукт |
своевременно удаляется |
(отсасывается) |
|||
из рабочего пространства мельницы, не создается буферной по душки, не затрудняется помол остальной массы и материал не пере измельчается. Мельницы, работающие по замкнутому циклу, более производительны и экономичны.
По сравнению с другими помольными машинами шаровые мель ницы обладают следующими достоинствами: конструкция их срав нительно проста, они удобны и устойчивы в эксплуатации, обеспечи вают высокую степень измельчения, поддаются автоматизации.
Существенные недостатки: малые скорости воздействия мелю щих тел на материал (несколько метров в секунду), обусловленные ограниченным числом оборотов барабана мельницы; участие в ра боте измельчения только части мелющих тел; использование рабо чего пространства барабана всего на 35—45%; высокий удельный
расход электроэнергии (35—40 квт-чіт |
по |
цементу); |
большой |
износ мелющих тел и футеровки (1—1,2 |
кг/т |
при помоле |
цемент- |
§ 2. Конструкции мельниц 119
ного клинкера); большая металлоемкость, большой шум при ра боте. Удельная производительность составляет ~ 0,1 т/ч на 1 m веса мельницы, а коэффициент полезного действия всего лишь 0,005—0,01.
Тонкое измельчение требует большого расхода энергии, чем объясняется относительно высокий удельный вес стоимости помола в промышленности строительных материалов, в частности цемента.
Мельницы загружают мелющими телами на 25—32% их объема. Вес и ассортимент мелющих тел подбирают путем испытаний мель ницы, при которых проверяют ее производительность и тонкость помола в отдельных камерах. Износ мелющих тел возмещают перио дической догрузкой их через определенные промежутки времени (не реже чем через 100 ч работы). Через длительный срок работы (не реже 1800—2000 ч) полностью заменяют мелющие тела.
Способность материалов к измельчению оценивается коэффи
циентом |
размолоспособности, представляющим собой |
отношение |
, удельного |
расхода энергии при измельчении эталонного |
материала |
к удельному расходу энергии на измельчение сопоставляемого с ним материала при одинаковой степени их измельчения. Обычно этало ном служит клинкер вращающихся печей средней размалываемости, коэффициент размолоспособности которого условно принимается за 1. Значения коэффициентов размолоспособности: известняка 1,2—1,8; доменного шлака (гранул) 0,8—1,1; глины сухой 1,5—2.
Зная производительность какой-либо мельницы при измельче нии того или иного материала и коэффициент размолоспособности, можно определить производительность этой мельницы при размоле другого материала.
§ 2. Конструкции мельниц
В цементной промышленности сырье и клинкер измельчают в трубных шаровых мельницах непрерывного действия. Трубными называют шаровые мельницы, у которых длина барабана в 3—6 раз больше их диаметра. Их подразделяют на однокамерные и много камерные. Материал в трубных мельницах измельчается за сравни тельно длительное время, чем обеспечивается его равномерный помол.
На рис. 11-6 представлены продольные разрезы двухкамерной трубной шаровой мельницы 3,2 X 15. Их внутреннее пространство разделено специальной решетчатой перегородкой на две камеры, сообщающиеся через отверстия в перегородке. Корпус трубной ша ровой мельницы представляет собой полый сварной цилиндр, закрытый днищами (крышками), отлитыми заодно с полыми цап фами, которыми мельница опирается на два подшипника. Через одну из цапф подается сырье или клинкер, а через другую выходит измельченный материал. В ряде конструкций в середине мельницы