Розрахунок продуктивності та кількості млинів. Energomash Advance — Пневмотранспорт

Q = 6,45×Vпײ√Dc²(m/Vп)ⁿ×К×b×q

де – n показник ступеня = 0,8
Vп – корисний обсяг млина, м³
Dс – діаметр млина у світлі, м
Lп – корисна довжина млина, м
m – маса тіл, що мелють, м
К-коефіцієнт рівний 1,1 – 1,2 при замкнутому циклі
b – питома продуктивність млина в т/(кВт *год) споживаної потужності = 0,036 – 0,038
q – поправочний коефіцієнт на тонкість помелу:
для портландцементу №6 = 0,818
для портландцементу №15 = 0,655

Діаметр млина у світлі Dc

Dc = (0,94…..0,95)×D = 0,94×5,2 = 4,89 ≈4,9 м

 

Корисна довжина млина.

Lп = L – 0,2 = 16,5 – 0,2 = 16,3 м

Маса тіл, що мелють.

m = 3,77× φ×Dc² ×Lп = 3,77× 0,26 × 4,9² × 16,3 = 383,6 т

Корисний обсяг млина

Vп =(π × Dп²×Lп)/ 4 = (3,14×4,9²×16,3)/4 = 307,2 м³

Продуктивність млинів розраховується окремо для кожного виду цементу, так як тонкість помелу різна q.

Продуктивність млинів для портландцементу № 6

Q№6 = 6,45×Vп × ²√Dc × (m/Vп)ⁿ×K×b×q№6 =

=6,45×307,2ײ√4,9×(383,6/307,2)ⁿ×1,15×0,037×0,818 =182,3 т/ч

n = 0,8

Продуктивність млинів для сульфатостійкого портландцементу №15

Q№15 = 6,45×Vпײ√Dc×(m/Vп)ⁿ×К×b×q№15 =

=6,45×307,2ײ√4,9×(383,6/307,2)ⁿ×1,15×0,037×0,655 = 146,0 т/ч

Розрахунок кількості млинів для помелу кожного виду цементу

Кількість млинів для помелу цементу №6

n№6 = Аг№6/(8760×Кu×Q№6)

де Аг – річна продуктивність заводу за цим видом цементу т/рік = 240000 т/рік
8760 – кількість робочих годин на рік
Кu – коефіцієнт використання робочого часу млина для замкнутого циклу = 0,82
Q№6 – годинна продуктивність млина за цим видом цементу = 182,3 т/год
n№6 = 240000/(8760×0,82×182,3) = 0,18

для помелу цементу №6 знадобиться один млин

Кількість млинів для помелу цементу №15

n№15 = 960000/(8760×0,82×146,0) = 0,91

для помелу цементу №15 знадобиться також один млин

Загальний парк цементних млинів

nобщ = n№6 + n№15 = 1+1=2

Визначення критичної та робочої частоти обертання млинів

Критична частота обертання млинів

nкр = 4,05/²√Dc = 4,05/²√4,9 = 1,83 рад/сек

nкр’ = 42,3/²√Dc = 42,3/²√4,9 = 19,1 об/мин

 

Оптимальна робоча частота обертання млинів.

nопт = 3,07/²√Dc = 3,07/²√4,9 = 1,39 рад/сек

nопт’ = 32/²√Dc = 32/²√4,9 = 14,1 об/мин

Оптимальна робоча частота обертання млинів.

N = (0,2×m×Dc×nопт’)/η

де m – маса тіл, що мелють, т.
Dc – діаметр барабана у світлі, м.
η – ККД
η = 0,90 – 0,94 для млинів з центральним приводом
η = 0,83 – 0,85 для млинів із периферійним приводом

Nц = (0,2×383,6×4,9×14,4)/0,94 = 5759 кВт

З урахуванням пускового моменту 10 – 15%

Nц’ = Nц×1,15 = 5759×1,15 = 6920 кВт

Nпер = (0,2×383,6×4,9×14,4)/0,83 = 6522 кВт

З урахуванням пускового моменту 10 – 15%

Nпер’ = Nпер×1,15 = 6522×1,15 = 7500 кВт

Технічна характеристика млина:

Цементний млин, що працює в замкнутому циклі, 5,2×16,5 м

Тип млина Замкнутий цикл, Розміри d×l,м 5,2×16,5, Частота обертання об/хв 14,0, Кульове завантаження, т 390, Потужність двигуна, кВт 6325, Тип приводу Кільцевий двигун, Витрата аспіраційного 90000 повітря, м³/ч, Тип фільтру Електрофільтр, Питома поверхня цементу, см³/г 3000, Продуктивність, т/год 300, виробництво портландцемент шлакопортландцемент сульфатостійкий

Вибір сепараторів

Повітряні сепаратори є невід’ємною частиною установок для подрібнення, що працюють у замкнутому циклі, та призначені для поділу попередньо розмеленого матеріалу на різні фракції залежно від розміру частинок.

Процес повітряної сепарації може здійснюватися двома методами: у першому методі пилоповітряний потік проходить через сепаратор, де великі частинки матеріалу (крупка) осідають, а дрібні частинки відносяться в повітряному потоці і потім уловлюються додатковими пристроями. У другому методі сепаратор подається тільки матеріал, який взаємодіє з потоком повітря, що циркулює всередині сепаратора. Після цього великі та дрібні частинки прямують у різні напрямки через відповідні патрубки.

Для реалізації першого методу використовуються прості конструкції прохідні сепаратори, а для другого методу застосовуються більш складні по пристрої відцентрові сепаратори із замкнутим повітряним потоком.

Сепаратор, що використовується для млина портландцементу №6, також потребує відповідного підходу та вибору.

Q = Qм×(1,20….1,40 ) = 182,3×(1,20…1,40 ) = 218,6….255,2 т/ч

де Qм – продуктивність млина по даному виду цементу.

Сепаратор для млина сульфатостійкого портландцементу №15

Q = Qм×(1,20….1,40 ) = 146,0×(1,20….1,40) = 175,2….204,0 т/ч

Загальна кількість сепараторів.

Сепаратори Ø7,3 м, Q повітря = 2830 м / хв, Q = 210 т / год, 2 штуки.

Транспортне та допоміжне обладнання.

Пневмокамерні насоси

Виробництво цементу включає переміщення значних мас шматкових і порошкоподібних матеріалів, а також шламу всередині цехів та між ними. У процесі виготовлення цементу роль транспортних пристроїв грає таку ж важливу роль, як і основні машини. Безперебійність виробничих процесів та безперервне подання сировини, палива та напівфабрикатів у технологічні установки залежать від ефективної роботи транспортних систем.

Вузли і деталі транспортних систем піддаються швидкому зносу через абразивну дію матеріалів, що переміщуються. Особливо це стосується матеріалів, таких як клінкер, який випадає з печей охолодження, і цемент, що отримується з млинів, які можуть мати високу температуру. Ці чинники негативно впливають на роботу транспортних систем і вимагають постійної уваги до обслуговування та заміни деталей.

Процес виробництва цементу включає переміщення великих мас шматкових і порошкоподібних матеріалів, а також шламу всередині цехів та між ними. Під час виготовлення цементу роль транспортних пристроїв так само істотна, як роль основних машин. Безперебійність виробничих процесів та регулярна подача сировини, палива та напівфабрикатів у технологічні установки залежать від ефективної роботи транспортних систем.

Знос вузлів і деталей транспортних пристроїв відбувається дуже швидко через абразивну дію матеріалів, що переміщуються. Особливо це актуально для матеріалів, таких як клінкер, що виходить з печей охолодження, і цемент, що отримується з млинів, часто мають підвищену температуру. Все це негативно впливає на продуктивність транспортних систем, вимагаючи ретельного вибору конструкції, режимів роботи та розробки методів ремонту.

Для цих цілей доступні різні види пневмонасосів, таких як насоси пневмокамерного типу НПА-50, НПА-60, НПК, ТА-23, ТА-28, ТА-29 та УПЦ-40 (Монжус). В даному випадку був обраний насос ТА-28 для розрахунку.

Ми рекомендуємо встановити 3 пневмокамерні насоси ТА-28 на кожен млин, з’єднавши їх паралельно. Третій насос є запасний, який може використовуватися у разі поломки, технічного обслуговування або ремонту одного з інших насосів.

Таким чином, загальна кількість пневмокамерних насосів становитиме 6 штук.

Технічна характеристика насосів ТА – 28
Продуктивність, т/год 100 – 125
Наведена дальність подачі, м 1000
Внутрішній діаметр трубопроводу, мм 250
Робочий тиск стисненого повітря, МПа 0,6
Витрата стисненого повітря, м³/хв 90,4
Маса, кг 14795

Розрахунок ємності ковша елеватора

Ковшові елеватори використовуються для переміщення різноманітних сипких вантажів, таких як пил, зерно та шматкові матеріали (наприклад, цемент, вугілля, пемза та інші). Вони відіграють важливу роль у технологічному транспорті цементного виробництва, дозволяючи піднімати матеріал під кутом до 60-85 ° між початковою та кінцевою точкою без проміжного завантаження та розвантаження. Для цього використовуються ковші, які прикріплені на нескінченному гнучкому тяговому ланцюгу або стрічці через рівні інтервали (або щільно один до одного).

Ковшові елеватори широко використовуються для подачі цементу в відцентрові сепаратори. Вони демонструють продуктивність на 20-50% вище, ніж у більшості млинів.

Місткість ковша елеватора:

 (Qэ×t)/(3,6×V×Kн×ρн)

де Qе – необхідна продуктивність елеватора т/год

Qэ = Qм×(1,2….1,5) = 182,3×(1,2…..1,5) = 218,7….273,4 т/час

Приймемо Qм = 250 т/год
t – крок ковшів елеватора
t = 650 мм = 0,65 м
V – швидкість руху ковшів 0,6 – 1,0 м/с
Kн – коефіцієнт заповнення ковшів елеватора = 0,7
ρн – насипна маса матеріалу ≈ 1,1 т/м³

q =(250×0,65)/(3,6×0,8×0,7×1,1) = 73 л

за розрахованою ємністю ковша вибираємо елеватор:

тип елеватора Е2ЦО – 900, ширина ковша, мм 900, ємність ковша, л 118, крок ковшів, мм 650, потужність електродвигуна, кВт 40.

Розрахунок ширини стрічки конвеєра складального.

У цементній індустрії для транспортування сипких та шматкових матеріалів у горизонтальних та похилих площинах широко використовуються стрічкові конвеєри з плоскою та жолобчастою стрічкою. Промисловість випускає стрічкові конвеєри нормованих ширин: 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2500 та 3000 мм (згідно з ГОСТ 22644-77). Ці конвеєри забезпечують високу продуктивність (до 30000 тонн/годину) і здатні переміщувати матеріали на значні відстані, що перевищують десятки кілометрів.

Щоб визначити ширину стрічки, використовуємо формулу:

B = ²√(Qk/(155×V×ρн))

де Qk – продуктивність конвеєра, що дорівнює більшій продуктивності млина із запасом 20 – 50%

Qk = 250 тонн/год

V – швидкість стрічки = 2,0 м/с

ρн – насипна щільність матеріалу = 1,4…1,5 тонн/м³ ρн= 1,4 тонн/м³

B = ²√(250/155×2,0×1,4) = 0,76 метра

Відповідно до ГОСТ 22644-77, ширина стрічки повинна становити 800 мм.

Також необхідний розрахунок живильників та дозаторів для подачі клінкеру, добавок та гіпсу до млина. Живильники забезпечують рівномірну та безперервну подачу матеріалів з бункерів на транспортні машини, дозуючі апарати та інше технологічне обладнання. Вони сприяють стабілізації технологічного процесу, автоматизації та механізації виробництва.

Живильники можуть рухатися безперервно по замкнутому контуру (стрічкові, пластинчасті, ланцюгові), коливатися (вібраційні, лоткові, секторні) або обертатися (гвинтові, тарілчасті, барабанні) залежно від характеру руху робочих органів. Вони мають різноманітні конструктивні рішення.

Дозування матеріалів може здійснюватися за масою чи обсягом. Обладнання для об’ємного дозування простіше пристрою, але менш точно в порівнянні з ваговими дозаторами, так як щільність матеріалу може змінюватися. Дозатори можуть мати як циклічний, і безперервний режим роботи.

Дозатори керуються оператором дистанційно чи автоматично. Вагові автоматичні дозатори вважаються найбільш досконалими пристроями.

Максимальна продуктивність млинів:

Цемент №6 250 т/год

Цемент №15 200 т/год

Продуктивність дозаторів для кожного виду цементу

 

Для цементу №6

Дозатор для клінкеру

Пдк = Qм№6×81/100 = 250 × 81 / 100 = 202,5 т/ч

де – 81 процентний вміст клінкеру

 

Дозатор для шлаку

 

Пдш = Qм№6 × 14 / 100 = 250 × 14 / 100 = 35 т/ч

– 14 процентний вміст шлаку

 

Дозатор для гіпсу

Пдг = Qм№6 × 5 / 100 = 250 × 5 / 100 = 12,5 т/ч

– 5 процентний вміст гіпсу

 

Для цементу №15.

Дозатор клінкеру

Пдк = Qм№15 × 80 / 100 = 200 × 80 / 100 = 160 т/ч

 

Дозатор для діатомиту

Пдд = Qм№15 × 15 / 100 = 200 ×15 / 100 = 30 т/ч

 

Дозатор для гіпса

Пдг= Qм№15 × 5 / 100 = 200 × 5 / 100 = 10 т/ч

 

Продуктивність живильників

Продуктивність живильників для цементу №6.

Пп = Пд / ρн (ρн насыпная плотность материала в м³/т)

Живильник для клінкеру

Ппк = 202,5 / 0,625 = 324 м³/ч

 

Питатель для шлака

Ппш = 35 / 1,43 = 24,5 м³/ч

Живильник для гіпсу

Ппг = 12,5 / 0,74 = 16,9 м³/ч

Продуктивність живильників для цементу №15

клінкер Ппк = 160/0,625 = 256 м³/год,

діатоміт Ппд = 30/1 = 30 м³/год

гіпс Ппг = 10/0,74 = 13,5 м?/год

 

Продуктивність млина Q з коефіцієнтом 1,2…1,5	Одиниця виміру	Клінкер	Добавка	Гіпс
Цемент № 6 250 т/ч	т/ч м³/ч	202,5 324	35 24,5	12,5 16,9
Цемент № 15 200 т/ч	т/ч м³/ч	160 256	30 30	10 13,5

Вибір живильників та дозаторів.

Для клінкеру дозатор ПЛ – 1058 продуктивністю 200 тонн: живильник ДП – 20
Для добавки дозатор ПЛ – 1058 продуктивністю 75 тонн: живильник ДЛ – 12 А
для гіпсу дозатор ПЛ – 1058 продуктивністю 30 тонн: живильник ДЛ – 10 А

 

Технічні характеристики стрічкових дозаторів

Показники	ВЛ – 1058 (200 тонн)	ВЛ – 1058 (75 тонн)	ВЛ – 1058 (30 тонн)
Продуктивність, т/год	200	75	30
Частота обертання приводного барабана об/хв                                                               .	50	18,5	7,4
Ширина ленти, мм	700	700	700
Довжина ленти по центру барабанов, мм	1500	1500	1500
Маса, кг	240	240	240
Потужність електродвигуна, кВт	200	200	200

 

Основные характеристики дисковых питателей

Показники	ДЛ – 10 А	ДЛ – 12 А	ДТ – 20
Діаметр диска, мм	1000	1250	2500
Частота обертання диску, об/хв	7 – 11	7 – 11	4 – 7
Продуктивність, м³/год при частоті обертання мінімальної/максимальної	18 / 28	30 / 48	120 / 210
Максимальний розмір кусків материілу, мм	50	80	150
Потужність двигуна, кВт	2,2	4,0	17,0
Маса живильника без двигуна, кг	850	1300	5550

Розрахунок компресорної

Загальна продуктивність 6-ти пневмокамерних насосів

Σ Qв = 6×90,4 = 542,4 м³/мин

Загальна витрата повітря у цеху помелу.

Вобщ = Σ Qв × 1,1 = 542,4 × 1,1 = 596,6 м³/мин ≈ 600 м³/мин

де – 1,1 коефіцієнт запасу

З компресорів, що випускаються, вибираємо гвинтовий повітряний компресор

Продуктивність 50 м³/хв, Робочий тиск 0,8 МПа, Потужність електродвигуна 250 кВт

Кількість компресорів:

n = Вобщ/К + 1 = 600/50 + 1 = 14 компрессорів

де – До продуктивності одного компресора

Розрахунок системи газоочищення та аспірації млинів

У процесі виробництва цементу основні джерела виділення пилу включають клінкеропалювальні печі, сушильні барабани, сировинні та цементні млини, а також дробильні агрегати. Емісії пилу від печей становлять до 80% загального обсягу викидів пилу, що випускається в атмосферу у процесі виробництва цементу.

Величина пиловнесення залежить від розмірів обертових печей, наявності в них теплообмінних пристроїв, режиму випалу, способу виробництва цементу, а також властивостей сировинної суміші та палива, що використовується. Зазвичай пил у середньому становить від 5 до 25% від маси сировинної суміші, що надходить у піч. При використанні нефелінового шламу, форсованому режимі випалу та роботі печей з концентраторами рівень пиловнесення може досягати 30 – 32%.

Об’єм газів, що викидаються від печей, коливається від 80000 до 600000 м³/год при температурі від 150 до 600º С. При використанні сухого способу виробництва цементу, температура газів, що викидаються, може досягати 800º С.

Кількість пилу, що виходить разом з газами, що відходять з сушильних барабанів, залежить від розмірів барабана, режиму сушіння, виду сировини і типу палива.

У разі млинів, кількість пилу, що видаляється аспіраційним повітрям, залежить від розмірів і типу млинів, конструкції аспіраційних коробок, ступеня ущільнення, інтенсивності аспірації млина (тобто обсягу повітря, що просмоктується через нього), режиму помелу та характеристик матеріалу, що розмелюється.

Пил, що виділяється з газів, що йдуть з сушильних барабанів, являє собою найдрібніші фракції матеріалу, схильні до сушіння.

Пил, який уловлюється аспіраційним повітрям з цементних млинів при помелі портландцементу (без добавок), через її тонку дисперсність і велику питому поверхню, має високі властивості швидкотвердіючого цементу. У разі помелу шлакопортландцементу, в аспіраційному повітрі переважають частинки шлаку, що знижує в’яжучі властивості пилу.

У виробництві цементу великі маси порошкоподібних матеріалів піддаються переробці та транспортуванню: різні цементи, дрібноподрібнені суміші для сухого виробництва, вугільний порошок, а також пил, що уловлюється з газів, що відходять, і аспіраційного повітря. Для цього необхідні значні ємності, такі як бункери та силоси, а також різні пристрої для транспортування та розвантаження.

Кількість аспіраційного повітря, що проходить через млин, також є важливим параметром у виробництві цементу.

Vг = Fм×Vг×3600×(1-φ)

Fм = (π×D²c)/4 = (3,14×4,9²)/4 = 18,85 м²

Vг – швидкість повітря у млині = 0,7 м/с

φ – коефіцієнт завантаження = 0,26

Vг = 18,85×0,7×3600×(1- 0,26) = 35151 м³/ч

Визначення обсягу повітря, що проходить через аспіраційну шахту, циклони, рукавні фільтри та вентилятор є ключовим етапом.

Практика демонструє, що для того, щоб підтримати розрахунковий повітряний потік через млин, вентилятору необхідно передавати більший обсяг повітря. Це зумовлено підсмоктуванням повітря через несправності у системі аспірації.

Щодо обсягу повітря, що пропускає млин і приймається за 100%, підсмоктування через дефекти в аспіраційній шахті становить 50%, через циклони – 10%, через рукавні фільтри – 40%.

Отже, після розрахунку обсягу повітря, що проходить через млин, потрібно розрахувати, який обсяг повітря буде переміщений з урахуванням підсмоктування через аспіраційну шахту (коефіцієнт 1,5), через циклони (коефіцієнт 1,6), рукавні фільтри та вентилятор (коефіцієнт 2,0 ).

Таким чином, кількість повітря, що проходить через аспіраційну шахту:

Vш = Vг×1,5 = 35151×1,5 = 52726,5 м³/ч

Кількість повітря, що проходить через циклони:

Vц = Vг×1,6 = 35151×1,6 =56241,6 м³/ч

Кількість повітря, що проходить через рукавні фільтри та вентилятор:

Vф = Vг×2,0 = 35151×2,0 = 70302 м³/ч

Розрахунок перерізу та висоти аспіраційної шахти.

 

ωш – швидкість повітря у шахті = 1,5 м/с

Площа поперечного перерізу шахти.

Fш = Vш/(3600× ωш) = 52726,5/(3600×1,5) = 9,76 м²

Розмір однієї зі сторін шахти, паралельної осі млина:

a = ²√(Fш/n) = ²√(9,76/1) = 3,12 м

де – відношення сторін 1:1 (1,0) для квадрата, 2:3 (0,67) для прямокутного перерізу шахти.

Висота шахти h:

H = 5,5×2×a×n/(1+n) = 5,5×2×3,12×1/(1+1) = 17,16 ≈ 17 м

Вибір батарейних циклонів.

На другому ступені знепилювання застосовують батарейні циклони сухого очищення типу ЦН – 15. Циклони вибирають залежно від кількості газу, що проходить через них.

Vц = 52726,5 м³/ч

За необхідними параметрами підходить циклон ЦН – 15, діаметром 800 мм, встановлених групою з 8-ми циклонів, продуктивністю 46400 – 54080 м³/год.

Вибір рукавного фільтра.
На останньому ступені очищення газу використовують рукавні фільтри типу СМЦ – 101, призначені для очищення повітря з температурою до 140º С., Кількість газу, що проходить через фільтри: Vф = 70302 м³/год, З фільтрів, що виробляються, вибираємо фільтр СМЦ – 101 – Ш з довжиною рукав 9000 мм, Кількість двокамерних секцій 7 шт, Кількість рукавів 252 шт., Площа поверхні, що фільтрується 1400 м², Продуктивність 92400 м³/год, Маса фільтра 37975 кг, Потужність що споживається 10,5кВт

Вибір вентилятора.
Вентилятор ВМ – 18 А, Продуктивність 108000 м³/год, Напір 12900 Па, Температура 200º С, Потужність двигуна 370кВт, Частота обертання 980 об/хв

Зведена відомість обладнання

№ П.П.	Найменування	Тип, Марка	Продуктивність (паспортна)	Споживана потужність	Кількість одиниць
1	Силоси	12×19,8	1700 м³		30 шт.
2	Сушильний барабан	СМЦ – 440	14 т/ч	36 кВт	1 шт.
3	Сушильный барабан	СМЦ – 429	20 – 25 т/ч	55 кВт	1 шт.
4	Мельниці «Полизиус»	5,2×16,5	300 т/ч	6325 кВт	2 шт.
5	Сепаратори	Ø 7,3 м	210 т/ч	450 кВт	2 шт.
6	Пневмокамерні насоси	ТА – 28	100 – 125 т/ч	90,4 м³/мин Сжатого воздуха	6 шт.
7	Елеватор	Э2ЦО – 900	250 т/ч	40 кВт	2 шт.
8	Дозатор	ВЛ – 1058	200 т/ч	200 кВт	2 шт.
9	Дозатор	ВЛ – 1058	75 т/ч	200 кВт	2 шт.
10	Дозатор	ВЛ – 1058	30 т/ч	200 кВт	2 шт.
11	Живильник	ДТ – 20	120 – 210 т/ч	17 кВт	2 шт.
12	Живильник	ДЛ – 12 А	30 – 48 т/ч	4,0 кВт	2 шт.
13	Живильник	ДЛ – 10 А	18 – 28 т/ч	2,2 кВт	2 шт.
14	Поршневий компрессор	5Г – 100/8	100 м³/мин	625 кВт	7 шт.
15	Циклон	ЦН – 15	46,4 – 54,1 тыс. м³/ч	800 мм	16 шт.
16	Рукавные фільтр	СМЦ – 101 Ш	92400 м³/ч		504 шт.
17	Вентилятор	ВМ – 18 А	108000 м³/ч	370 кВт	2 шт.

Список використаної літератури

1. Борщ И.М., Вознесенский В.А., Мухин В.З. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. – Киев: Высшая школа, 1981.
2. Бауман В.А. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. Москва. «Машиностроение» 1975.
3. Боганов А.И. Механическое оборудование цементных заводов. Свердловск. «Машгиз» 1961.
4. Краткий справочник технолога цементного завода. Москва. «Стройиздат» 1974.
5. Крыхтин Г. С., Кузнецов Л.Н. Интенсификация работы мельниц Новосибирск «Наука» 1993.
6. Колокольников В.С. Производство цемента. Москва. «Высшая школа». 1967.
7. Сатарин В.И. Современные цементные заводы. Москва. Издательство литературы по строительству. 1967.
8. Холина И.И. Справочник по производству цемента. Москва. Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам. 1963.
9. Вальтер Г. Дуда. Цемент. Москва. Стройиздат. 1980.

Виходячи з таких даних: Energomash Advance – Пневмотранспорт

Продуктивність цементного заводу становить 1,2 мільйона тонн на рік, з виробництвом портландцементу марки 500 з добавками обсягом 20% і сульфатостійкого шлакопортландцементу марки 500 з добавками обсягом 80%. Склад цементної суміші для портландцементу з добавками (цемент №6) містить клінкер – 81%, гранульований доменний шлак – 14%, двоводний гіпс – 5%. Для сульфатостійкого шлакопортландцементу (цемент № 15) склад містить клінкер – 80%, діатоміт – 15%, двоводний гіпс – 5%. Вологість шлаку становить 21%, а діатоміту – 18%. Застосовуються млина розміром 5,2 × 16,5 м, що працюють у закритому циклі. Коефіцієнт заповнення млинів становить φ = 0,26. Тонкість помелу залишку на ситі з сіткою 008 для цементу №6 становить 6%, а цементу №15 – 3%.

Вступ

Цемент – це ключовий матеріал у будівництві, який використовується вже понад 160 років. В останні 60 років було зроблено значні наукові відкриття, які покращили існуючі види цементу та сприяли створенню нових різновидів. Більшість із цих відкриттів припало на долю радянських учених.

В даний час основні види цементу – портландцемент, шлакопортландцемент та пуцолановий цемент. Всі вони виготовляються на основі клінкеру, що виходить у результаті випалу сировинної суміші в печах. Випал відбувається у обертових або вертикальних печах. Оскільки вертикальні печі мають низьку продуктивність, вони використовуються досить рідко.

Випал у печах, що обертаються, може бути сухим або мокрим. При мокрому методі сировинна суміш вводиться в піч у вигляді напіврідкої маси, що містить близько 40% води. При сухому методі сировина, зазвичай попередньо підсушена і подрібнена, подається в піч у порошкоподібному стані.

Мокрий метод виробництва цементу набув найбільшого поширення на вітчизняних заводах. Загальна технологічна схема цього методу включає:

1. видобуток сировини та її доставку на завод;
2. дроблення та мокрий помел сировини;
3. корекцію хімічного складу сировинної маси;
4. підготовку палива для випалу;
5. випал та отримання клінкеру;
6. помел клінкеру та отримання цементу.

Основними сировинними компонентами виготовлення цементу є глина і вапняк. Перевезення сировини до сировинного цеху здійснюється різними видами транспортних систем, такими як стрічкові конвеєри, залізничні та автомобільні транспортні засоби, повітряно-канатні дороги та інші. Вапняк, що надходить у сировинний цех, піддається подрібненню у спеціальних дробарках. Вибір типу дробарки та його продуктивність залежить від продуктивності заводу та фізичних характеристик сировини.

Для подрібнення глини та її змішування з водою використовуються валкові дробарки та глиноболтушки. Процес дроблення вапняку на сучасних заводах поділено на дві стадії. Перша стадія – дроблення у дробарках великого дроблення, де вапняк зменшується до розмірів 200 – 300 мм. Потім слідує друга стадія – дроблення в дробарках дрібного дроблення, де вапняк розбивається на частини розміром 25 – 30 мм.

Після дроблення дрібнодроблений вапняк і глина з водою направляються в кульовий млин для подальшого тонкого подрібнення. Вода подається до млина в такий спосіб, щоб готова суміш мала вологість 36 – 40%. Отриманий шлам транспортується відцентровими насосами до циліндричних басейнів для зберігання. При необхідності корекції хімічного складу шлам перекачується з одного басейну в інший.

Готовий, коригований шлам зберігається у горизонтальних прямокутних чи циліндричних басейнах. Для забезпечення рівномірного перемішування шламу у цих басейнах використовуються пневмомеханічні мішалки. З горизонтальних басейнів шлам прямує до живильників печі. Живильники забезпечують надходження шламу в піч у необхідних кількостях і поступово.

Під час обертання печі шлам під дією сили тяжіння переміщається до розвантажувального кінця. Гарячі гази рухаються назустріч шламу. Після ряду фізичних та хімічних перетворень шлам переміщається в зону спікання. Тут при температурі 1450 – 1550°C відбувається спікання шламу, перетворюючи його із простої суміші глини та вапняку на цементний клінкер.

Коли клінкер досягає розвантажувального кінця печі, він прямує в холодильник для охолодження. Охолоджений клінкер транспортується і зберігається на клінкерному складі, де зберігаються різні добавки, такі як трепел, шлак, гіпс і т.д. Використовуючи ці добавки можна отримати різноманітні види цементу. Для отримання готового цементу клінкер з добавками поміщається в млини для тонкого помелу. Подача матеріалу до млинів здійснюється за допомогою грейферних кранів.

Для помелу клінкеру використовуються трубні млини діаметром до 3,2 метра та завдовжки до 15 метрів. Під час роботи внутрішній простір цементного млина піддається вентиляції, щоб видаляти вологу та знижувати температуру. Пилоповітряна суміш з млина проходить через фільтр, де тонкий цементний пил уловлюється і осідає.

Готовий цемент зазвичай транспортується з млина в залізобетонні ємності, які називаються силосами, з використанням пневматичних насосів. Звідси цемент може бути поданий безпосередньо до залізничних вагонів – хопри або упакований у спеціальні мішки за допомогою спеціалізованих машин. Крім основного технологічного обладнання, цементні заводи також оснащені допоміжними установками та системами транспортування, включаючи насосні станції та компресорні пристрої.

 

Асортимент продукції

Асортимент, що випускається в цьому цеху, включає два види цементу: портландцемент з мінеральними добавками марки 500 і шлакопортландцемент сульфатостійкий марки 500.

Портландцемент є сполучним матеріалом, що отримується шляхом подрібнення клінкеру з добавками і гіпсом. При взаємодії з водою він утворює зручнооброблювану масу, здатну твердіти у воді або в повітрі.

Хімічний та мінералогічний склад портландцементного клінкеру характеризується такими характеристиками:

Коефіцієнт насичення кремнезему вапном (КН), який є відношенням кількості оксиду кальцію в клінкері, пов’язаного з кремнекислотою, до її теоретичної кількості для повного зв’язування до трикальцієвого силікату. Значення КН перебуває у діапазоні 0,85 – 0,95.
Силікатний кремнеземний модуль, який є відношенням процентного вмісту кремнекислоти в клінкері до суми процентного вмісту оксидів алюмінію і заліза. Значення РМ перебуває у діапазоні 1,7 – 3,5.
Гліноземний модуль, який є відношенням відсоткового вмісту оксиду алюмінію до відсоткового вмісту оксиду заліза в клінкері. Значення ГМ типових портландцементів перебуває у діапазоні 1 – 2,5.

Портландцемент має певні властивості. Це дрібний порошок сіро-зеленого кольору із питомою вагою 3,25. Об’ємна вага у вільному стані (γ) становить 1220 кг/м3, а в ущільненому стані шляхом вібрації (γуп) – 1780 кг/м3. Кут природного укосу становить 41 – 42°. Характерними рисами портландцементу є швидке наростання міцності, повна повітронепроникність, водостійкість у прісній воді та достатня морозостійкість у бетоні та розчинах.

Важливо, що склад цементу впливає об’ємні деформації. Наявність гідросилікатних гелів у цементному камені, що тверділа, може викликати деформації пов’язані з усадкою або набуханням, що залежить від умов твердіння і мінералогічного складу.

Підтримка тепла є також характеристикою цементу в процесі твердіння. Величина тепловиділення цементу залежить від його складу, тонкості помелу, кількості води та температури навколишнього середовища. Тому точне визначення тепловиділення для цього цементу шляхом розрахунку неможливе.

Водопроникність бетонів та розчинів на портландцементі значною мірою залежить від складу та водоцементного відношення. Морозостійкість та корозійна стійкість також залежать від щільності бетону та складу цементу. Добавки в цемент зменшують морозостійкість та корозійну стійкість, хоча поверхнево-активні та повітровтягуючі добавки можуть поліпшити ці характеристики.

Зчеплення з арматурою через 28 днів твердіння становить R ц = 50 кг/см2, співвідношення R ц/R28 = 0,14.

Портландцемент марки 500 знаходить застосування у таких областях:

• Виготовлення збірних залізобетонних конструкцій.
• У гідротехнічних спорудах, що працюють у прісній воді, а також для зовнішніх частин монолітного бетону масивних споруд і для плит оболонок, що знаходяться в зонах із рівнем води, що змінюється.
• У аеродромному будівництві.
• При бетонних роботах з швидким розбиранням опалубки та для зимових бетонних робіт методом ‘термосу’ з використанням додаткового підігріву (пропарювання, електропідігрів).
• У виробництві азбестоцементних виробів.
• У дорожньому будівництві.

Однак застосування портландцементу в підводних частинах гідроспоруд, що піддаються дії морської або мінералізованої води без спеціальних заходів захисту, є неприпустимим. У таких випадках слід використовувати спеціалізовані види портландцементу, такі як сульфатостійкий, сульфатостійкий пуццолановий і пуццолановий цемент, а також шлакопортландцемент.

Сульфатостійкий портландцемент має підвищену стійкість у середовищах, що містять сульфати. Він виходить шляхом спільного помелу цементного клінкеру, гіпсу та добавок. Для цього типу цементу характерні такі хімічні та мінералогічні характеристики клінкеру:

• Зміст трикальцієвого силікату трохи більше 50%.
• Зміст трикальцієвого алюмінату трохи більше 5%.
• Глиноземний модуль щонайменше 0,7.
• Сумарний вміст С3A + С4AF у клінкері не повинен перевищувати 22%.

Для отримання сульфатостійкого портландцементу активні мінеральні добавки не вводять. За сприятливих умов у деяких випадках може бути дозволено додавання невеликої кількості таких добавок при помелі, але вони повинні відповідати стандартам, що пред’являються активним мінеральним добавкам, або, якщо використовуються гранульовані доменні шлаки, стандартам для таких шлаків.

Сульфатостійкий портландцемент поділяється на три марки: 400, 500 і 600, виходячи з показників міцності. Відмінною рисою цього цементу є знижене тепловиділення, зумовлене помірним вмістом тепловиділяючих мінералів.

Сульфатостійкий портландцемент найбільш раціонально використовувати для залізобетонних і бетонних конструкцій, що піддаються впливу сульфатів на рівні води, що змінюється, а також для виготовлення паль, опор мостів, молів, що діють в умовах мінералізованих вод. Для підводних частин морських і океанських споруд також допускається використання сульфатостійкого портландцементу, але в деяких випадках краще застосовувати сульфатостійкий портландцемент пуццолановий.

Теоретичні основи подрібнення матеріалу у кульових млинах

Кінцевий етап виробництва портландцементу полягає у помелі клінкеру.

Клінкер є напівфабрикатом, який потрібно подрібнити з добавкою гіпсу і гідравлічної добавки, щоб отримати портландцемент.

Одним з важливих факторів для портландцементу є ступінь подрібнення або тонкість помелу. Вона впливає на міцність та швидкість затвердіння цементу.

Подрібнення клінкеру проводиться у трубних млинах з використанням відкритого та замкнутого циклів помелу. Важливою характеристикою є твердість клінкеру.

Відмінною особливістю подрібнення клінкеру в порівнянні з подрібненням сировинних матеріалів при сухому способі виробництва портландцементу є більш висока твердість клінкеру.

Для досягнення потрібної якості портландцементу необхідний певний гранулометричний склад.

Тонкість помелу вимірюється через залишок на ситі N 008 і питому поверхню, яка становить 8-12% і приблизно 2500-3000 см 2 /г відповідно.

Витрати електроенергії на подрібнення залежать від тонкості помелу та підвищуються зі збільшенням тонкості.

Застосування замкнутого циклу помелу підвищує продуктивність млина на 10–20% завдяки відокремленню найдрібніших частинок від загальної маси.

Для сепарації цементу використовують відцентрові сепаратори. Продуктивність залежить від тонкості помелу.

Замкнена схема помелу забезпечує цемент вищої якості та фізико-механічних властивостей завдяки однорідному зерновому складу та зменшенню середнього розміру цементного зерна.

Регулювання сепаратора дозволяє отримати цемент із заданим зерновим складом та поверхнею.

Збагачення цементу мінімальними фракціями, які затримуються у фільтрах для очищення аспіраційного повітря млина, також сприяє отриманню цементу швидкотвердіючого. У процесі виробництва цементу методом відкритого помелу до частини цементу додається пил з фільтрів.

Для того щоб запобігти накопиченню пилу на тіл, що мелють, і обшивці, використовуються інтенсифікатори помелу, такі як вугілля і сажа. В даний час також практикується впорскування розпорошеної води в останню камеру млина обсягом 0,5-1,0% від маси цементу. Це суттєво знижує температуру цементу до 70–80 градусів замість звичайних 100–150 градусів. Вода подається автоматично, коли температура цементу на виході з млина досягає 100-110 градусів.

Зниження температури також досягається охолодженням корпусу млина та інтенсивною аспірацією. У процесі аспірації з млина видаляються найменші фракції цементу, які можуть зменшувати енергію розмелювання тіл, що мелють. Великі обсяги холодного повітря (до 300 м³ на 1 тонну цементу) просмоктуються через млин для охолодження футерування корпусу, тіл, що мелють, і цементу.

Охолодження цементу має кілька цілей: скорочення часу його витримування на складі, запобігання відпустці гарячого цементу (що призводить до швидкого затвердіння та обмежує його використання в бетоні) та покращення продуктивності млина.

Щоб домогтися охолодження цементу, використовуються спеціальні холодильники, які являють собою вертикальні герметичні або горизонтальні шнеки, зрошувані водою. Цемент перемішується лопатями в ході переміщення шнеком, що сприяє його охолодженню при контакті з холодним корпусом шнека.

Якість помелу та продуктивність цементного млина істотно залежать від вибору асортименту тіл, що мелють.

Технологічна схема проектованого цеху

Структура технологічного процесу в цеху молотьби клінкеру містить наступні етапи: зберігання вихідних компонентів (клінкера, добавок, гіпсу) у спеціальних силосах, висушування вологих добавок для досягнення необхідної вологості продуктів, точне дозування компонентів на живильниках та дозаторах, щоб забезпечити бажаний склад цементу необхідного гранулометричного складу, охолодження цементу до температури 60–70ºС, щоб уникнути розкладання гіпсу, а також зберігання та відправлення цементу в автомобільні або залізничні цистерни.

У виробничому цеху знаходиться 40 залізобетонних силосів, призначених для збереження клінкеру, добавок, гіпсу та цементу. Пересування цих компонентів між силосами, сушильною камерою та млинами здійснюється за допомогою пневмокамерних насосів та конвеєрів із стрічковою системою. Для завантаження цементу транспортні засоби використовується пневматичний метод.

Розрахунок матеріального балансу виробництва

Річна продуктивність заводу:

ПЦ 500: 1200000 × 0,2 = 240000 тонн на рік;

СПЦ 500: 1200000 × 0,8 = 960 000 тонн на рік;

Клінкер для ПЦ 500: 240000 × 0,81 = 194 400 тонн на рік;

для СПЦ 500: 960 000 × 0,80 = 768 000 тонн на рік;

всього клінкеру 194 400 + 768 000 = 962 400 тонн на рік;

шлак (сухий) для ПЦ 500 240000 × 0,14 = 33600 п.р.

шлак (вологі) для ПЦ 500 33600 × 1,21 = 40656 п.р.

діатоміт (сухий) для СПЦ 500 960000 × 0,15 = 144000 п.р.

діатоміт (вологий) для СПЦ 500 144000 × 1,18 = 169920 п.р.

гіпсовий камінь для ПЦ 500 240 000 × 0,05 = 12000 п.р.

для СПЦ 500 960 000 × 0,05 = 48000 п.р.

всього гіпсового каменю 12000 + 48000 = 60000 п.р.

перевірка 962400 + 33600 + 144400 + 60000 = 1200000 (правильно)

 

Добова продуктивність цементу:

ПЦ 500 240000 / 365 = 657,354 т. добу

СПЦ 500 960000/365 = 2630,137 т. добу

Клінкер 962400/365 = 2636, 712 т. добу

Шлак сухий 33600/365 = 92,054 т. добу

Шлак вологий 40656/365 = 111, 386 т. добу

Діатоміт сухий 144000/365 = 394,520 т. добу

Діатоміт вологий 169920/365 = 465,534 т. добу

Гіпс 60000/365 = 164,383 т. добу

 

Витрата матеріалу за годину

ПЦ 500 657,354/24 = 27,390 т. год

СПЦ 500 2630,137/24 = 109,589 т. год

Клінкер 2636,712/24 = 109,589 т. год

Шлак сухий 92,054/24 = 3,835 т. год

Шлак вологий 111,386/24 = 4,641 т. год.

Діатоміт сухий 394,520/24 = 16,438 т. год.

Діатоміт вологий 465,534/24 = 19,397 т. год.

 

Продуктивність	Тон за год	Тон за добу	Тон за год
ПЦ 500	240000	657,354	27,390
СПЦ 500	960000	2630,137	109,589
клынкер	962400	2636,712	109,863
Шлак сухий	33600	92,054	3,835
Шлак вологий	40656	111,386	4,641
Діатомит сухий	144000	394,520	16,438
Діатомит вологий	169920	465,534	19,397
Гіпсовий камінь	60000	164,383	6,849

 

Розрахунок обсягу гіпсового складу

Геометричний об’єм Vc м. куб силосного складу для кожного компонента

ПЦ 500 Vпц = (АСн) / (365 × Ρн × Кз) = (240000 × 10) / (365 × 1,45 × 0,9) = 5039 м³.

де ρн – середня насипна маса матеріалу, т/м³
А – продуктивність заводу з цього цементу, чи витрата клінкеру, гіпсу, добавки, т/год
Кз – коефіцієнт наповнення силосу, зазвичай приймається 0,9.

СПЦ 500 Vспц =(АСн)/(365 × ρн × Кз) = (960000×10) / (365×1,45×0,9) = 20154 м³

Клінкера Vкл = ( 962400×4 ) / ( 365×1,5×0,9 ) = 7812 м³

Шлаку Vш = ( 40656×15 ) / ( 365×0,5×0,9) = 3713 м³

Діатомита Vд = ( 169920×15 ) / ( 365×0,9×0,9 ) = 8621 м³

Гіпса Vг = ( 60000×15 ) / ( 365×1,35×0,9 ) = 2029 м³

 

З затверджених ГОСТом РФ розмірів силосів, вибираємо для зберігання цементу силоси:

Для ПЦ 500 12×19,8 м V = 1700 м3, 4 шт. VΣ = 5100 м³
Для СПЦ 500 12×19,8 V = 1700 м3, 12 шт. VΣ = 22100 м³

Загальна кількість 16 силосів.

Така кількість вибрано з міркування швидшого навантаження залізничних складів.

Силоси для клінкеру:

Vк = ( 962400×4 ) / ( 365×1,6×0,9 ) = 7324м³

Виберемо розмір силосу 12×19,8 V = 1700 м³

Кількість силосів для клінкеру n = ( 7324 ) / ( 1700 ) = 4,3

Приймемо кількість силосів для клінкеру 5шт.

Силоси для гіпсу:

Vг = (60000×15) / (365×1,35×0,9) = 2029 м³, n = (2029) / (1700) = 1,19

приймемо кількість силосів для гіпсу 2 шт.

Силоси для діатоміту:

Vд сухий = (144000×15) / (365×1,1×0,9) = 7300 м³, n = (7300) / (1700) = 5 шт.

Силоси для шлаку:

Vш сухий = (33600×15) / (365×0,5×0,9) = 3068 м³, n = (3068) / (1700) = 1,8.

приймемо кількість силосів 2 шт.

Загальна кількість силосів: Для цементу N6 4 шт., N 15 12 шт.

Розміром 12×19,8 м загальною кількістю 16 штук.
Для клінкеру 12×19,8 м 5 штук
Для гіпсу 12×19,8 м 2 штуки
Для діатоміту 12×19,8 м 5 штук
Для шлаку 12×19,8 м 2 штуки
Загальна кількість силосів – 30 штук.

Розрахунок сушильного відділення

Необхідність висушування активних мінеральних добавок, які молотяться разом із клінкером, обумовлена їхньою підвищеною вологістю. Гранульовані шлаки, отримані з доменного процесу, також містять значну кількість вологи, тому що їх гранулюють у спеціальних водних басейнах з шламу. Волога, що є в добавках, починає взаємодіяти з клінкерною складовою цементу, що може серйозно погіршити якість продукції через небажану попередню гідратацію. Крім того, дрібно подрібнений матеріал збирається на поверхні тіл, що мелять, броньових плит і перегородок млина, перешкоджаючи або навіть повністю блокуючи процес подрібнення.

Оскільки в цементних складах 6 і 15 містяться різні види добавок, розрахунок процесу сушіння проводитиметься окремо для доменних шлаків з вологістю 21% та для діатоміту з вологістю 18%.

Продуктивність сушильного барабана для шлаку

Вихід висушеного шлаку

Qбш = (1000×Q)/3600 = (1000×3,835)/3600 = 1,065 кг/с

де Q – кількість матеріалу, що потребує сушіння (за висушеною масою), т / год;

Вихід вологи Qwш

Qwш = Qзаг (Wн/(100 – Wн)-Wk/(100 – Wk)) = 1,065×(21/(100 – 21) – 1/(100 – 1)) = 0,272 кг/с

де Wн – початкова вологість матеріалу,%
Wк – кінцева вологість матеріалу % (0,5 – 1,0 %).

Продуктивність сушильного барабана для діатоміту.

Вихід висушеного діатоміту:

Qбд = 1000×Q / 3600 = 1000×16,438 / 3600 = 4,566 кг /с

Вихід вологи

Qwд = Qбд×(Wн/(100 – Wн) – Wk/(100 – Wk)) = 4,566×(18/(100–18) – 1/(100 – 1)) = 0,956 кг/с

Визначення робочого об’єму сушильного барабана для шлаку та вибір його за таблицями.

V = 3600×Qwш/А = 3600×0,272/55 = 17, 8 м³

де А – питомий паросем, кг/(м³), для шлаку 55 – 60 кг/(м³), для інших матеріалів А = 45 – 55 кг/(м³).

Час проходження матеріалу через сушильний барабан:

τ = (120×β×ρ×(Wн – Wk))/(А(200×(Wн – Wk))) = (120×500×0,2×(21 – 1)/( 55×(200×( 21 -1))) = 24,2 хв

де ρ –середня насипна щільність матеріалу, кг/м³,
β – коефіцієнт заповнення барабана у частках одиниці, β = 0,2.

Необхідна потужність приводу для обертання барабана N (кВт):

N = 0,0013×Dб³×Lб×n×ρ×δ = 0,0013×2,2³×14×3,6×500×0,02 = 7 кВт

де – D, L діаметр та довжина барабана, м
n частота обертання вибраного барабана
ρ середня насипна щільність 500 кг/м³
δ коефіцієнт враховує вид теплообмінних пристроїв у барабані, δ = 0,04 – 0,07 для лопатевого теплообмінника або при навішуванні ланцюгів, і δ = 0,01 – 0,02 для осередково – сепараторного теплообмінника.

З сушильних барабанів, що випускаються, найбільш оптимальним є СМЦ – 440.

 

Розміри барабану:

D = 2,2 м, L = 14 м, V = 53 м³

Нахил барабана 1-4%

Потужність приводу двигуна 36 кВт, Маса 35 тонн, Вологість матеріалу: На вході 22 %, На виході 3 %/

Визначення робочого об’єму сушильного барабана для сушіння діатоміту та вибір його за таблицями.

Робочий об’єм сушильного барабана для діатоміту

Vд = 3600 Qwд / А = 3600×0,95 / 45 = 76,48 м³

де А – питома парос’я кг/(м³×год) = 45 – 55 кг/(м³×год)

Час проходження через сушильний барабан τ

τ = 120×β×ρ×(Wн – Wк ) / (А×(200 – (Wн – Wк))) =

=120×0,2×1100×(18 – 1)/ (45×(200 – (18 – 1))) = 54,50 хв.

де – коефіцієнт заповнення барабана = 0,1 – 0,25;
ρ середня насипна щільність матеріалу = 900 – 1100 кг/м³

Потужність приводу для обертання барабана N (кВт)

 

N = 0,0013×Dб³×Lб×n×ρ×δ = 0,0013×2,8³×14×4,68×1100×0,02 = 41,13 кВт

Цей огляд надає стислий опис основних технічних характеристик та містить зображення найпопулярніших пневмокамерних насосів, що виробляються на території країн СНД. Надані дані ґрунтуються на офіційних джерелах, які отримані з відкритих джерел самих заводів-виробників або їх офіційних представників. Energomash Advance – Пневмотранспорт

Пневмокамерні насоси Монжус, серії УПЦН-40М, УПЦН-40 и УПЦН-40Г

Застосовуються для розвантаження залізничних вагонів та переміщення цементу із силосу (цементного складу) у робочий силос. Вони також використовуються для перевезення різноманітних сипких матеріалів на великі відстані. Ці насоси призначені для перевезення матеріалів типу цементу, гіпсу, вапна, піску, мінерального порошку, борошна, зерна, комбікорму та інших подібних матеріалів.

Перевагою УПЦН-40Г є його горизонтальне розташування камери, що дозволяє більш швидко та зручно замінювати старе та застаріле обладнання на насоси із серії УПЦН-40. Раніше на підприємствах зазвичай використовувалися або гвинтові транспортери (шнеки), або пневмогвинтові транспортери. Однак використання такого обладнання в сучасних умовах стало економічно недоцільним, оскільки пневмогвинтові транспортери споживають велику кількість повітря та значну кількість електроенергії (від 18 до 37 кВт). Крім того, шнеки не є надійним рішенням у таких системах.

 

 

Технічні характеристики пневмокамерного насосу

Параметри	УПЦН-40М	УПЦН-40	УПЦН-40Г
Средня технічна продуктивність, т/год	15-20	30-40*>	30-40*
Номінальна ємність, куб.	0,20	0,33	0,33
Висота подачі, м	25*	30*	30
Наведена дальність подачі, м	150*	350*	200*
Діаметр транспортного трубопроводу, Ду, мм	150 (или по желанию заказчика)		150 (не менее 102мм)
Робочий тиск у камері, МПа	0,3-0,6	0,25-0,6	0,25-0,6
Номінальний тиск стиснення повітря в лінії, МПа >	0,63	0,63	0,63
Питома витрата стисненого повітря, м/куб/хв.	6*	6-8*	6*
Умовний прохід завантажувального клапана, мм	200	200	200
Зовнішній діаметр, мм	820	820	820
Маса, кг	140	285	220

 

* вказані параметри є результатом технологічного розрахунку та надані для схеми транспортування в “щільному фазі”. Вони визначаються індивідуально для кожного випадку використання пневмотранспортної установки з огляду на обрану схему пневмотранспорту, тиск повітря, концентрацію матеріалу та довжину траси цементопроводу.

 

---

 

Пневмокамерні насоси Монжус, серії НПА-50. НПА-50М, НПА-51М, НПА-52М

Пневмокамерний насос Монжус НПА-50 призначений для проведення пневмотранспорту сипучих матеріалів, таких як цемент, гіпс, шлак та вапно. Завдяки своїй простій та надійній конструкції, він довгий час успішно використовується на будівельних підприємствах для розвантаження вагонів, подачі цементу із силосів у бетонні змішувачі (БСУ) та завантаження цементовозів.

Пневмокамерний насос НПА-50 розроблений для використання в середній смузі країни за стандартних умов перекачування неагресивних сипучих матеріалів. Цей насос може бути виконаний як у вертикальному, найбільш поширеному виконанні, так і горизонтальному.

Існує кілька конкурентних переваг у пневмонасосу НПА-50:

• Компактні розміри та невелика вага.
• Економічне споживання енергії.
• Простота та надійність конструкції.
• Використання надійних імпортних комплектуючих.
• У разі використання насоса НПА-50М з керованим затвором при розвантаженні цементу із залізничних хоперів з приямком, можна зменшити глибину приямка до 3.5 метра без зниження продуктивності

 

 

Технічні характеристики пневмокамерного насосу

Параметри	НПА-50
Середня технічна продуктивність, т/год	30-40*
Номінальна ємність, м. куб	0,33
Висота подачі, м	30*
Наведена дальність подачі, м	350*
Діаметр транспортного трубопроводу, Ду, мм	150
Робочий тиск у камері, МПа	0,25-0,6
Номінальний тиск стиснення повітря в лінії, МПа	0,63
Питома витрата стисненого повітря, м/куб/хв.	6-8*
Умовний прохід завантажувального клапана, мм	200/250/300
Зовнішній діаметр, мм	820
Висота виробу (від дна до завантажувальної труби)	1540
Маса, кг	285

* вказані параметри є результатом технологічного розрахунку та надані для схеми транспортування в “щільному фазі”. Вони визначаються індивідуально для кожного випадку використання пневмотранспортної установки з огляду на обрану схему пневмотранспорту, тиск повітря, концентрацію матеріалу та довжину траси цементопроводу.

 

---

 

Пневмокамерні насоси Монжус, серії «ПН» (ПН 10, ПН 20, ПН 40)

Пневмокамерні насоси серії “ПН” (ПН 10, ПН 20, ПН 40), відомі також як монжуси, призначені для пневматичного транспортування сипучих матеріалів з вологістю до 6%, фракцією від 0,01 до 4,5 мм та щільністю від 980 кг/ м³ до 4500 кг/м³. Цей тип насосів застосовується для переміщення таких матеріалів як цемент, шлак, гіпс, алебастр, доломітове борошно, залізорудний концентрат та інші сипучі речовини.

Пневмокамерні насоси серії “ПН” мають ряд явних переваг. До них відносяться простота конструкції і висока надійність у роботі, а також відсутність деталей, що швидко зношуються, і механізмів, що зазвичай зустрічається в агрегатах інших типів. Ці насоси також забезпечують значну відстань транспортування за невеликих витрат ресурсів.

Конкурентні переваги пневмокамерних насосів такі:

• Компактні розміри та мала вага.
• Ефективне використання енергії.
• Простота та надійність конструкції.
• Увімкнення стандартної шафи керування в комплект.
• Використання надійних комплектуючих від закордонних виробників.

 

 

Технічні характеристики пневмокамерного насосу

Параметри	ПН 10 (ШЗ)	ПН 20 (ШЗ)	ПН 40 (ШЗ)
Продуктивність, т/год	6	15*	40*
Габаритні розміри (L x B x H), мм	708 x 708 x 972	708 x 708 x 1073	1290 x 1010 x 1265
Об’єм приймальної камери насоса, л	150	250	500
Умовний прохід транспортного трубопроводу, мм	80-100	80-100	100-150
Висота подачі, м	до 30*	до 30*	до 30*
Дальність подачі, м	до 150*	до 150*	до 250*
Умовний прохід клапана загрузки, мм	100*	100*	200*
Робочий тиск у приймальній камері, МПа	до 0,6	до 0,6	до 0,6
Витрати стисненого повітря, м.куб/хв	до 10	до 15	до 20
Маса виробу, кг	90	105	105
Напруга живлення, В	220	380	380

* вказані параметри є результатом технологічного розрахунку та надані для схеми транспортування в “щільному фазі”. Вони визначаються індивідуально для кожного випадку використання пневмотранспортної установки з огляду на обрану схему пневмотранспорту, тиск повітря, концентрацію матеріалу та довжину траси цементопроводу.

 

---

 

Пневмокамерні насоси Монжус 1200б (НО-324МА)

Сучасний пневмокамерний насос Монжус 1200б, що позначається заводським індексом НО-324МА, застосовується для процесів завантаження та розвантаження цементу та інших сипких будівельних матеріалів. Його застосування здійснюється у складах цементу та бетонорозчинних установках, роблячи його невід’ємною частиною в обладнанні бетонних заводів та інших мішалок. Ці насоси часто використовуються для перекачування матеріалів із залізничних вагонів типу Хопер.

Пневмокамерний насос Монжус має просту конструкцію, при цьому він демонструє надійність та безпеку в експлуатації. Робота цього насоса ґрунтується на використанні стисненого повітря, яке створює тиск для переміщення матеріалів. Значна відмінність насоса Монжус від бетонозмішувальних установок полягає у відсутності рухомих частин, що виключає постійний контакт із сипучими матеріалами. Такий підхід суттєво збільшує термін служби насоса та допомагає уникнути проблем із корозією, швидким зносом та можливими поломками.

Додаткові заходи безпеки та надійності забезпечуються насосом завдяки впровадженню спеціальних запобіжних та запірних механізмів, а також інтегрованій системі автоматизації, що робить його використання більш зручним та ефективним.

 

 

Технічні характеристики пневмокамерного насосу

Номінальний внутрішній діаметр	мм	1200
Номінальна ємність	м.куб	1,25
Умовний прохід транспортного трубопроводу	мм	150
Рабочий тиск в камері, макс	МПа	0,6
Номінальний тиск стисненого повітря в лінії керування пневмоциліндрами	МПа	0,63
Умовний прохід завантажувального патрубка	мм	300
Середня технічна продуктивність	т/ч	40**…60**
Питома витрата стисненого повітря	м.куб/т	0,685**
Наведена дальність подачі	м	400**
у тому числі висота подачі	м	35**
Габаритні розміри, макс.
довжина	мм	1456
ширина	мм	1456
висота	мм	2470
Маса, (не більше)	кг	1500

** вказані параметри є результатом технологічного розрахунку та надані для схеми транспортування в “щільному фазі”. Вони визначаються індивідуально для кожного випадку використання пневмотранспортної установки з огляду на обрану схему пневмотранспорту, тиск повітря, концентрацію матеріалу та довжину траси цементопроводу.

 

---

 

Пневмокамерні насоси Монжус, серії НПА-60

Пневмокамерні насоси НПА-60 застосовуються для перевантаження сухих сипких матеріалів таких як: цемент, пісок, зола, зерно та ін., за допомогою пневмокамерних насосів застосовується кілька варіантів комплектації та монтажу пневмотранспорту. Основною відмінністю є спосіб встановлення насоса з приямком або без приямки, а також необхідністю встановлення додаткового шнекового транспортера.

Термін служби пневмокамерного насоса в кілька разів вищий, ніж пневмошнекового аналога. Трудовитрати на технічне обслуговування та ремонти на порядок менші, за рахунок відсутності пар тертя та деталей, що обертаються в абразивному середовищі транспортованого матеріалу. Все вищезгадане дозволяє істотно підвищити надійність роботи насоса. Використання НПА-60 під силосними банками – замість струменевих установок – дозволяє не лише скоротити споживання повітря, а й забирати з банки весь цемент без залишку – тобто раціональніше витрачати сировину.

 

 

Технічні характеристики пневмокамерного насосу

Параметри	Значення
Продуктивність, т/год	до 60*
Тиск, МПа	0,2-0,6
Діаметр транспортного трубопроводу Ду, мм	80-200
Умовний прохід загрузочного клапана, мм	200/250/300
Дальність транспортування – по горизонталі, м	300
Дальність транспортування – по вертикалі, м	30
Габаритні розміри – висота, мм	до 2300
Габаритні розміри – ширина, мм	до 1400
Напруга живлення, В	220
Маса, кг	1500

* вказані параметри є результатом технологічного розрахунку та надані для схеми транспортування в “щільному фазі”. Вони визначаються індивідуально для кожного випадку використання пневмотранспортної установки з огляду на обрану схему пневмотранспорту, тиск повітря, концентрацію матеріалу та довжину траси цементопроводу.

Пневматичне транспортування сипких матеріалів застосовується у багатьох галузях промисловості, де необхідні процеси обробки, зберігання та використання таких матеріалів. Переваги цього виду транспорту очевидні: компактні розміри, гнучкість та герметичність маршруту, зручність управління та обслуговування. Пневмотранспорт

Використання пневмотранспорту дозволяє суттєво підвищити ефективність праці, збереження матеріалів, а також забезпечує можливість передачі пилоподібних, порошкоподібних та дрібнозернистих матеріалів як по горизонталі, так і по вертикалі. Цей метод незамінний при перевезенні таких матеріалів, що порошать, як зола, цемент, вугільний пил, а також при транспортуванні токсичних і легко займистих речовин.

Відповідно до принципу роботи, пневмотранспортне обладнання ділиться на всмоктувальне, нагнітальне та комбіноване. Загальна структура пневмотранспортної установки включає компресор з пристроями для видалення олії та вологи, системи повітропроводів, прилади для контролю та вимірювання, пристрої для завантаження матеріалу в систему, засоби для розвантаження та фільтрацію.

При транспортуванні мінеральних порошків пневмоспособом використовують пневмогвинтові та пневмокамерні насоси. Пневмогвинтові насоси здатні переміщати матеріал на відстань до 400 м, хоча вони мають деякі недоліки, такі як обмежений термін служби напірних шнеків, енергоємність та висока витрата стисненого повітря (10-12 м3/хв). Камерні насоси, здатні переміщувати мінеральні порошки на відстань до 1000 м, можуть використовуватись разом із силосними бункерами.

Пневмокамерний насос НПА-60, що базується на оригінальній технічній концепції, забезпечує видатні технологічні характеристики при використанні низького тиску. Це знижує витрату повітря у 2-8 разів у порівнянні з аналогами, а енергоспоживання, необхідне лише для роботи компресора, скорочується практично вдвічі. Крім того, переміщення матеріалу порціями забезпечує високу концентрацію вантажу, що у поєднанні з економічною витратою повітря суттєво підвищує ефективність та економічність пневмотранспортної системи.

Відсутність деталей, що піддаються зносу і обертаються в пневмокамерному насосі НПА-60 значно покращує надійність роботи не тільки самого насоса, але і всієї пневмотранспортної системи в цілому. Велика герметичність насоса знижує викиди пилу та покращує умови праці персоналу. Застосування НПА-60 для силосних бункерів дозволяє економити повітря, а й використовувати цемент повністю.

Унікальні конкурентні переваги насосів Бріоні НПА-60 підтверджені багаторічним досвідом їх використання на підприємствах у різних країнах. Такі компанії, як Кримський содовий завод, “Хенкель Баутехнік Україна”, ЗБК Дніпропетровська, Запоріжжя, Івано-Франківська, Дрогобича, Одеси, Суми, Іллічівська, підтверджують ефективність та надійність цієї пневмотранспортної системи, що сприяє скороченню експлуатаційних витрат та підвищенню продуктивності.

Підйомно – транспортні машини. Пневматичне транспортування вантажів трубопроводами:

Вантажі тепер все частіше переміщаються трубопроводами з використанням пневматичного транспортування, заснованого на різниці тисків повітря в початковій і кінцевій точках трубопроводу, що створюється спеціальними вакуумними або нагнітальними насосами. Цей метод знаходить застосування обох категорій вантажів – як масових, і штучних.

Вантажі, такі як порошкові, дрібноволокнисті та зернисті, переміщуються в струмені повітря трубопроводом, утворюючи аеросуміш, яка заповнює переріз трубопроводу. Головним чином пневматичне транспортування використовується для таких матеріалів. Продуктивність пристроїв для такого транспортування може досягати 400 тонн на годину, відстань переміщення – до 2 км, а висота підйому вантажу – до 100 м.

Різні типи пневматичних установок існують залежно від способу руху повітря трубопроводом.

Всмоктувальні установки (рисунок 1, а) діють шляхом створення розрідження на виході трубопроводу, використовуючи вакуумний насос або вентилятор

6. Система трубопроводу герметична, що дозволяє всмоктувати повітря через сопло / разом із вантажем. Вантаж осаджується в камері 3, а повітря, що містить пил, проходить через фільтр 5 перед виходом в атмосферу.

Шлюзові затвори пропускають 4 вантаж і пил, але не дозволяють атмосферному повітрі потрапляти в трубопровід.

Всмоктувальні установки ефективні для збирання вантажу з різних точок завантаження до однієї точки розвантаження. Вони використовуються в основному для легких сипких вантажів на невеликі відстані, оскільки розрідження зазвичай не перевищує 70 кПа.

Нагнітальні установки (як рисунку 1, б) засновані на нагнітанні стисненого повітря трубопровід. Компресор, повітродувка або вентилятор 7 подає стиснене повітря повітрозбірник 6. Стисне повітря через вологовідділювач 9 надходить у трубопровід, а живильник 10 подає вантаж примусово. Вантаж осаджується у відділнику 3 повітря проходить через фільтр 5 і виходить в атмосферу. Ці установки зручні для транспортування вантажу від місця завантаження до кількох місць розвантаження через розгалужені трубопроводи. Тиск у трубопроводі може досягати 600 кПа, дозволяючи транспортувати пилоподібні та шматкові вантажі на великі відстані.

Змішані установки використовують всмоктування для транспортування вантажу до точки навантаження та нагнітання для переміщення його далі. Це дозволяє збирати вантаж із кількох точок завантаження та доставляти його у кілька точок розвантаження. Такі пристрої застосовуються, коли потрібне тривале переміщення вантажу.

Для успішного пневматичного транспортування вантажу з повітрям потрібна достатня швидкість повітря. При цій швидкості виникають аеродинамічні сили, що переміщують повітря і вантаж. Транспортування через трубопровід можливе, якщо швидкість перевищує швидкість витання частинок потоку повітря. Це швидкість, за якої аеродинамічна сила, що діє на частину вантажу, компенсує силу тяжіння. Вантаж “витає” у трубопроводі при цій швидкості. Швидкість витання залежить від ваги та форми частинки та визначається експериментально з урахуванням аеродинамічного коефіцієнта.

Пневматичне транспортування вантажів має декілька переваг, які призвели до його широкого застосування: можливість передачі вантажу по складних трасах; поєднання з технологічними процесами (сушіння, фракціонування та ін); гнучкість подачі вантажу від кількох місць завантаження до кількох точок розвантаження; мінімізація втрат вантажу та пилу; автоматизація процесу; застосовність у існуючих та нових виробництвах. Однак варто врахувати високий енергоспоживання (1-5 кВт-год/т, в 10-15 разів більше, ніж у механічного транспорту), знос пневматичних компонентів (особливо при переміщенні абразивних матеріалів), потреба в очищенні повітря, що видується перед викидом його в атмосферу, а також обмеження в транспортуванні вологих, липких та злипаються вантажів.

Рисунок 2.Схема пневматичного жолоба. Варіантом пневматичного транспортування разом із повітрям є процес аерації, що полягає у насиченні сухих, пилоподібних вантажів повітрям. Цей метод застосовується для матеріалів, таких як цемент, мелене вугілля, борошно, пудра та інші, і дозволяє надати їм властивість псевдорідкої плинності. Такі вантажі можуть переміщатися під дією сили тяжіння спеціальними жолобами з дуже невеликим ухилом. Рисунок 2 показує закритий пневматичний жолоб, який складається з похилого лотка (5), розділеного на окремі секції. У кожній секції є верхнє та нижнє корита, зроблені з листової сталі та з’єднані болтами. У нижньому кориті (8) жолоба знаходяться пористі плитки (7), на яких розміщується вантаж, що завантажується з бункера (3) через течку (4). Повітря під невеликим надлишковим тиском (30-50 кПа) надходить у нижню частину жолоба через гнучкий шланг (2) від вентилятора (1). Проходячи через пори плиток, повітря поділяється на безліч мікроструменів, які проникають у вантаж і аерують його. За наявності невеликого ухилу (1 – 5%) у напрямку транспортування, аерований вантаж тече, подібно до рідини. Повітря, що містить аеровані частинки вантажу, проходить через плоскі матер’яні фільтри (6), розташовані у верхній частині жолоба, і викидається в атмосферу.

За рівних умов (продуктивність, довжина) потужність, необхідна для пневматичного транспортування вантажу жолобом, виявляється на 5-8 разів меншою порівняно з транспортуванням з використанням гвинтових або інших типів конвеєрів. Існуючі конструкції пневматичних жолобів здатні забезпечувати продуктивність до 200 тонн на годину і більше, причому дальність транспортування досягає 40 метрів і навіть більше. Витрата повітря під час транспортування становить приблизно 100—130 м3/год на 1 м2 поверхні пористої перегородки.

Одним з ключових факторів для безперервного руху вантажу є підтримання насиченості вантажу повітрям по всьому шляху переміщення. Для цього достатньо змінити щільність вантажу шляхом насичення його повітрям на 15—35%. Цей процес замінює взаємне тертя між частинками вантажу на тертя частинок повітря. Зазвичай, пневматичні жолоби використовуються для транспортування вантажів з температурою до 135°С. При наявності пористих плит, стійких до високих температур, наприклад, керамічних, температурний діапазон може розширюватися до 530°С. Такий спосіб транспортування вантажів за допомогою насиченого повітрям дозволяє створювати прості та економічні системи, які мають герметичність і не мають деталей, що рухаються або піддаються зносу. Вони характеризуються низьким енергоспоживанням, високою продуктивністю та компактними розмірами. Однак недоліком даного методу є необхідність мати похилий ухил униз, що обмежує максимальну довжину транспортування.

В останні роки спостерігається тенденція до використання пневматичного транспорту з мінімальною витратою повітря і високою концентрацією суміші, що переміщається. Це особливо вигідно для коротких дистанцій та вертикальних ділянок маршруту. У таких випадках у пневмопідйомниках (рисунок 3) вантаж переміщається за низьких швидкостей повітря. Для початку руху на початку трубопроводу достатньо створити тиск повітря, що трохи перевищує тиск суміші вантажу і повітря в трубі. Пневмопідйомник включає резервуар (2), що містить початкову ділянку транспортного трубопроводу. У нижній частині резервуара є повітряна камера (4) із вбудованою пористою перегородкою (3) та трубопроводом (5) для подачі стисненого повітря. Вантаж подається до резервуару через завантажувальний пристрій (6), оснащений конічним клапаном. Для прийому вантажу, що транспортується, передбачений бункер-відділювач (7), над яким встановлений рукавний фільтр (8) для очищення повітря. Також можливо транспортувати індивідуальні предмети, поміщені в спеціально калібровані набої діаметром до 200 мм, обладнані ущільненнями, що знижують витік повітря між патронами та стінкою труби. Такі системи транспортування широко використовуються у телекомунікаційних установах, банках, магазинах, а також у металургійній промисловості для пересилання зразків у лабораторії та інших цілях. Для переміщення великогабаритних насипних вантажів, таких як руда або вугілля або окремих деталей, застосовуються великогабаритні патрони діаметром до 900 мм, обладнані колесами, що дозволяє їм переміщатися по внутрішній поверхні трубопроводу.

Рисунок4, пункт “а”, зображує систему пневматичної пошти, що є кільцевою повітропровід з гілками, з’єднаними зі станціями, між якими існує постійний зв’язок. У патронах, що переміщуються зі швидкістю 32-48 км/год, здійснюється транспортування листів та документів. При цьому не потрібна наявність обслуговуючого персоналу.