ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ЦЕМЕНТНЫХ
ЗАВОДОВ
Под редакцией
канд. техн. наук Зозули П. В.
и канд. техн. наук Никифорова Ю. В.
Издательство «Синтез»
Санкт-Петербург
1995

УДК: 666.94ДШ.63
Авторы-составители:
Дмитриев П. Н., Егоров Г. Б., Зозуля П. В.,
Кисилева А. Г., Корнеев В. И., Крашенинников Н. Н.,
Никифоров Ю. В., Радуда П. М., Резябкин А. И.,
Сизоненко А. П., Шлионский Ю. С, Яковис Л. М.
Издание выпущено в счет дотации, выделенной Федераль-
ной целевой программой книгоиздания России.
3203000000—001
П—58@3)—95 @ Издательская компания «Синте:
Санкт-Петербургского государей
венного технологического институт
СПб, 198013, Московский пр(
ISBN-5-230-09632-2 спект> 26

ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее издание является учебным пособием по курсовому
и дипломному проектированию и предназначено для студентов
V курса и студентов-дипломантов, обучающихся по специально-
сти 2508 «Химическая технология силикатных и тугоплавких
неметаллических материалов», специализации «Технология це-
мента».
Пособие содержит технические и технологические данные, не-
обходимые при проектировании цементных заводов. Приводятся
сведения об основном и вспомогательном отечественном и зару-
бежном оборудовании для цементного производства, методы рас-
чета, примеры технологических схем и проектных решений це-
ментных заводов мокрого и сухого способов производства.
Рассматриваются принципы организации и функционирования си-
стемы автоматизированного проектирования цементных заводов
(САПР — цемент), а также особенности разработки и ввода в
действие автоматизированных систем управления технологиче-
скими процессами (АСУТП). Большое внимание уделено обес-
пыливанию отходящих газов и аспирационного воздуха, а также
вопросам экологии.
Учебное пособие подготовлено коллективом авторов: препо-
давателями Санкт-Петербургского технологического института
(технического университета) и сотрудниками института «Гипро-
цемент». Авторы выражают благодарность сотрудникам институ-
та «Гипроцемент» (С.-Петербург) за ценные указания и помощь
при подготовке рукописи.

1
РАЗВИТИЕ И СОСТОЯНИЕ
ЦЕМЕНТНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИИ
Цементная промышленность России до недавнего времени
развивалась по единому плану развития отрасли бывшей) СССР.
Отечественная цементная промышленность практически нача-
ла создаваться после окончания Великой Отечественной войны.
Необходимость восстановления народного хозяйства потребовала
организации многотоннажного производства цемента в короткие
сроки. Темпы прироста производства цемента за 1946—1950 гг.
составили 40,6 %. Цементные заводы бывшего СССР восстанав-
ливались и строились при использовании мокрого способа про-
изводства, т. к. в послевоенные годы технология сухого способа
производства цемента еще только зарождалась. Основными печ-
ными агрегатами были вращающиеся печи размерами 3,6X150 и
4,0X150 м производительностью 550—600 т. кл./сут. За короткие
сроки эти печи были установлены на таких заводах как Белго-
родский, Коркинский, Карагандинский, Себряковский, «Пролета-
рий», «Октябрь», Ангарский, Николаевский, «Пунане Кунда», Ка-
радагский, Чимкентский и др.
В середине 50-х годов была разработана печь мокрого способа
производства 4,5X170 м производительностью 1200 т. кл./сут.
Эта печь стала основным технологическим агрегатом при стро-
ительстве новых и расширении действующих производств. Были
расширены производства на Белгородском, Коркинском, Пика-
левском, Себряковском и Чернореченском заводах, а также по-
строены новые заводы — Ульяновский, Ахангаранский и др.
В качестве более высокопроизводительных агрегатов мокрого
способа производства клинкера были разработаны вращающиеся
печи 5X185 и 5,6X185 м производительностью, соответственно,
1730 и 1820 тонн клинкера в сутки. В 1972 г. на Балаклейском
цементном заводе (Украина) была установлена самая большая
печь мокрого способа производства 7X230 м производительно-
стью 3000 тонн клинкера в сутки. Вращающиеся печи, а также
другое технологическое и комплектующее оборудование, произ-
водились на заводах «Сибтяжмаш» (Красноярск), «Уралмаш»
(Екатеринбург) и затем — на производственном объединении
«Волгоцеммаш» (Тольятти).
4

Наряду с вводом нового высокопроизводительного оборудова-
ния проводилась реконструкция и модернизация малопроизводи-
тельных печей (в основном, путем увеличения их диаметра), что
позволило улучшить показатели их работы. Всего в цементной
промышленности было модернизировано около 200 печей, что
дало значительный экономический эффект. Одновременно про-
водился демонтаж малопроизводительного оборудования. В на-
стоящее время шахтные печи работают только на Подгоренском
заводе F печей), использующем в качестве сырья натуральные
мергели. Выведены из эксплуатации старые производства Катав-
Ивановского и Невьяновского заводов, а также полностью Ле-
нинградский цементный завод.
Развитие сухого способа производства клинкера в России на-
чалось с реконструкции Спасского завода, на котором четыре
вращающиеся печи 3,6X52,0 м и одна печь 3,6X59 м реконст-
руированы путем установки запечных теплообменников. Произ-
водительность печей возросла до 23—25 т/ч, резко снизился рас-
ход топлива.
Далее, были разработаны и установлены печи размером
4,0X60 м с запечными теплообменными устройствами на Слан-
цевском B печи) и на Катав-Ивановском D печи) цементных
заводах. На Липецком цементном заводе была установлена печь
5,0X75,0 м с системой запечных теплообменных устройств, про-
изводительностью 75 тонн клинкера в час. Однако доля сухого
способа производства цемента в СССР составляла все еще
менее 10%.
Положение несколько улучшилось после разработки и пуска
в эксплуатацию технологических линий сухого способа производ-
ства с печами размерами 7,0/6,4X95 м и запечной системой
циклонных теплообменников. Эти технологические линии постро-
ены с учетом опыта проектирования и эксплуатации заводов
сухого способа производства зарубежных фирм.
Были запроектированы и построены современные системы го-
могенизации с 2-ярусными силосами, усреднительными складами
сырьевых материалов, разработаны системы автоматизации тех-
нологического процесса.
Линии сухого способа производства клинкера построены на
Спасском B вращающиеся печи), Карагандинском (Казахстан, 2
вращающиеся печи), Резинском (Молдова, 1 вращающаяся печь)
и Навоийском (Узбекистан, 3 вращающиеся печи) цементных за-
водах.
Практика эксплуатации печей 7,0/6,4X95 м с циклонными
теплообменниками показала, что они имеют резерв производи-
тельности. За исключением печей Карагандинского завода, эти
печи обеспечивают проектные показатели A25 т/ч). Однако эти
печи характеризуются невысоким коэффициентом использования,

который фактически составляет 0,60—0,81, что ниже проектных
показателей @,90). Низкое значение коэффициента использова-
ния большинства печей 7,0/6,4X95 м на протяжении всего пе-
риода их эксплуатации объясняется длительными простоями по
разным причинам, в частности, большими затратами времени на
футеровку C0 %) на капитальный ремонт (9,7 %), и прочими
причинами F0,3 %).
В 1986 г. на Криворожском цементном заводе была введена
в эксплуатацию печь сухого способа производства 4,5X80 м с
запечной системой циклонных теплообменников и декарбониза-
тором фирмы «Онода» (Япония). Производительность такой печи
составляет 122—125 т кл./ч.
Технологические линии с печью 4,5X80 м с циклонными теп-
лообменниками и декарбонизатором стали, как правило, основ-
ным решением при реконструкции и строительстве новых цемен-
тных заводов. Технологическая линия с такой печью была
установлена при коренной реконструкции Невьянского цемент-
ного завода мокрого способа производства. При выводе всех трех
действующих печей мокрого способа производства (были выве-
дены из эксплуатации 2 печи 3,6—3,0—3,6X74 м и 1 печь
3,6X70 м) была установлена одна печь 4,5X80 м с запечной
системой циклонных теплообменников и реактором-декарбониза-
тором. Аналогичные линии запроектированы для строительства
Усть-Борзинского (Читинская обл.) и Ново-Белорусского заводов
(г. Костюковичи, Белоруссия).
Намечена реконструкция Красноярского завода с установкой
печи сухого способа при выводе из эксплуатации всех печей
мокрого способа.
В целях отработки технологии полумокрого способа производ-
ства цемента на Себряковском заводе была запроектирована и
построена экспериментальная технологическая линия с подготов-
кой сырьевого шлама по мокрому способу и последующей его
фильтрацией с целью снижения влажности и расхода тепла. Здесь
была пущена в эксплуатацию вращающаяся печь 5,0X125 м,
оборудованная двухступенчатым циклонным теплообменником и
сушилкой-дробилкой, в которую направляется полученный на ка-
мерных прессфильтрах кек с влажностью 19—20 %.
В настоящее время в России работает 53 цементных завода с
полным технологическим циклом и одна помольная установка.
Объем производства цемента заводами России в 1991 г. составил
77,3 млн. т. В составе цементных заводов 233 вращающихся печи,
в том числе 5 печей оборудованных конвейерными кальцинаторами
и 20 печей с запечными циклонными теплообменниками.
Наряду с ростом производства цемента произошли большие
изменения в ассортименте и качестве продукции. В 20—30-е годы
в основном выпускался портландцемент, имеющий общеотрасле-

вое значение. Его производство развивалось наиболее высокими
темпами. Этот вид цемента и сейчас занимает основное место в
ассортименте продукции.
На основе портландцемента разработан и выпускается широ-
кий спектр цементов с учетом особенностей эксплуатации стро-
ительных конструкций и сооружений. Так, выпускается быстро-
твердеющий портландцемент, портландцемент с минеральными
добавками, портландцемент для асбестоцементных изделий, суль-
фатостойкий портландцемент, напрягающий и дорожный порт-
ландцементы и другие виды этого вяжущего.
Шлакопортландцемент ранее выпускался в ограниченном ко-
личестве на технологических линиях при металлургических за-
водах. Однако необходимость увеличения производства цемента,
разработка технологии использования основных и, особенно, кис-
лых доменных шлаков позволили расширить объем производства
шлакопортландцемента. Так, в настоящее время доля производ-
ства шлакопортландцемента составляет 24—26 % от общего ко-
личества производимого цемента. По уровню производства этого
эффективного вида цемента наша страна занимает одно из пер-
вых мест в мире.
Проведение научно-исследовательских работ по использова-
нию в составе цементов активных минеральных добавок позво-
лило создать новый класс цементов — пуццолановый портланд-
цемент. Этот вид вяжущего цементные заводы начали выпускать
с 1930 г. В 1991 г. его выпуск составил 1,5 % от общего объема
производства цемента.
Развитие нефтяной и газовой промышленности потребовало
разработки и производства специального вяжущего — тампонаж-
ного цемента. Специфические условия службы обусловили необ-
ходимость придания новому вяжущему материалу особых
свойств. В первую очередь — это высокая начальная прочность
цемента при высоком водоцементном отношении.
Данные об ассортименте и качестве выпускаемой продукции
России за 1990—1991 гг. приведены в табл. 1.1 и 1.2.
Таблица 1.1
Соотношение объемов продукции, отгруженной цементными заводами
России за 1990—1991 гг.
Вид продукции
Портландцемент и его разновидности, в том числе там-
понажный цемент
Шлакопортландцемент и его разновидности
Пуццолановый портландцемент
7
Даля к
1990 г.
72,4
28,5
168
общему объему
1991 г.
75,5
21,4
165

Вид продукции
Глиноземистый цемент
Прочие виды цементов
Всего
Продол
ж е н и е
Дола к
1990 г
0,2
0,1
100,0
табл. 1.1
общему объему
1991 г.
1,5
0,1
100,0
Таблица 1.2
Марочный состав (%) и средняя марка основных видов цемента в 1991 г.
Наименование цемента
Портландцемент и его разно-
видности, в том числе тампо-
нажный цемент
Шлакопортландцемент и его
разновидности
Пуццолановый портландцемент
Глиноземистый цемент
Прочие виды цементов
Всего
Марка цемента
300
1,3
37,6
31,6
11,1
400
67,5
61,7
68,4
49,1
78,6
66,1
500
27,8
0,6
50,9
20,0
20,4
550
2,8
0,8
2,1
600
0,4
0,6
0,3
Среди»
марка
431,1
362,9
368,4
450,9
422,4
412,6
За последние 10—15 лет были разработаны и освоен выпуск
новых видов цементов, обеспечивающих требования промышлен-
ности. В эти годы было также расширено производство сульфа-
тостойкого цемента для гидротехнических и подземных сооруже-
ний, работающих в агрессивных средах; высокомарочного
портландцемента; разновидностей тампонажного портландцемен-
та, расширяющегося портландцемента; декоративного; особобы-
стротвердеющего портландцемента для производства сборных же-
лезобетонных изделий, пластифицированных цементов и ряда
других.
В последнее время освоено производство бездобавочного пор-
тландцемента марок «550» и «600», а также шлакопортландце-
мента марки «500». Сегодня отечественная цементная промыш-
ленность выпускает более 40 видов цементов, что позволяет
удовлетворять требования самых различных отраслей народного
хозяйства.

2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
В СИСТЕМЕ ПОДГОТОВКИ
ИНЖЕНЕРА ПО ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Проектирование в системе подготовки инженера в области
химической технологии вяжущих веществ по специальности 2508
«Технология силикатных и тугоплавких неметаллических мате-
риалов» реализуется в два этапа. Первый этап включает выпол-
нение, как правило, на 8 и 9 семестрах курсового проекта, ба-
зирующегося на курсах «Технология вяжущих материалов» и
«Оборудование и основы проектирования цементных заводов».
Второй этап — дипломное проектирование — является заключи-
тельной квалификационной работой в системе подготовки инже-
нера-химика-технолога и выполняется на 10 семестре для 5-лет-
ней формы обучения и на 11 семестре для 5,5-летней формы
обучения. Настоящее учебное пособие является методическим и
справочным пособием для студентов, выполняющих как курсовой
проект, так и дипломный проект цементных заводов и отдельных
их переделов.
2.2. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Курсовой проект — самостоятельная учебная работа, выпол-
няемая студентами под руководством преподавателей, состоящая
из графической части и расчетно-пояснительной записки, служа-
щая для закрепления теоретических знаний, формирования уме-
ний применять знания для решения прикладных задач, подготов-
ки к выполнению, дипломного проекта и самостоятельной
профессиональной деятельности.
В качестве тем курсовых проектов, студентам предлагается вы-
полнение проектов цементных заводов, отражающих как современ-
ное состояние цементной промышленности (опыт эксплуатации
действующих цементных заводов различных лет строительства),
так и новые, перспективные проектно-технологические решения
заводов сухого способа производства. Задания на курсовое проек-
тирование заводов не привязываются к конкретным географи-
ческим месторождениям сырья и промышленным площадкам.
Курсовые проекты цементных заводов того или иного типа

(в соответствии с заданиями) могут выполняться бригадой студен-
тов, как правило из 4-х человек, каждый из которых проектирует
свой передел производства. Проект завода включает, таким обра-
зом, проекты четырех переделов производства, связанных между
собой общим планом производственных корпусов и единой техно-
логической схемой. Такими переделами производства, проектиру-
емыми студентом единолично являются: сырьевой цех, цех обжига
клинкера и подготовки топлива, цех помола клинкера и сушки
добавок, отделение отгрузки и упаковки цемента. Индивидуальное
выполнение студентами проектов отдельных цехов цементного за-
вода без их взаимосвязи нерационально, поскольку любой из таких
цехов не имеет завершенного производства и тесно взаимосвязан с
другими цехами общими материалами, транспортными развязками,
приемными устройствами, складами и т. д.
Варианты проектируемых цементных заводов могут быть, на-
пример, следующие:
1) завод сухого способа производства с печами 4X60 м с
циклонными теплообменниками и использованием тепла отходя-
щих газов;
2) завод сухого способа производства с печами 6,9X95 м,
оборудованными циклонными теплообменниками и декарбониза-
торами сырьевой смеси;
3) завод сухого способа производства с печами 4,5X80 м,
оборудованными циклонными теплообменниками и декарбониза-
торами сырьевой смеси;
4) завод комбинированного способа производства с печами
4,5X170 м;
5) в отдельных случаях возможно проектирование заводов
мокрого способа производства с печами 4,5X170 м, 5X185 м,
5,6X185 м, 7X230 м.
Наряду с различными типами цементных заводов варьируется
количество технологических линий A, 2, 3, 4 или 5), а также
исходные данные для проектирования каждого из переделов про-
изводства.
Так, например, исходные данные для проектирования сырье-
вых отделений цементных заводов включают различные виды
сырьевых материалов (известняк, мел, глина, глинистый сланец,
отходы промышленности, корректирующие добавки и т. д.), раз-
ное соотношение сырьевых компонентов, а также особые условия
добычи и доставки сырья на завод.
Исходные данные для проектирования цеха обжига включают
влажность и потери при прокаливании сырьевой смеси (шлама),
различные виды топлива, его калорийность, а также способы его
доставки на завод.
Исходные данные для проектирования цеха помола клинкера
и сушки добавок включают различный ассортимент выпускаемой
ю

продукции и объем выпуска продукции каждого вида (в процен-
тах), вид, влажность, условия доставки гидравлической добавки.
Исходные данные- для проектирования цеха отгрузки и упа-
ковки цемента включают различное соотношение (в процентах),
отгружаемого железнодорожным, автомобильным транспортом и
упаковываемого в мешки.
Производительность завода по клинкеру и цементу не зада-
ется, а рассчитывается студентом, исходя из паспортной произ-
водительности печи, количества технологических линий, вида
применяемого сырья и ассортимента выпускаемой продукции.
Задание на курсовой проект должно включать наименование
вуза, факультета, кафедры, номер курса, группы, фамилию сту-
дента, дату выдачи задания, тему проекта, план аналитического
обзора, перечень требуемых инженерных расчетов и расчетов,
выполняемых на ЭВМ, состав и объем графической части про-
екта, список основной рекомендуемой литературы и срок пред-
ставления проекта к защите. Задание подписывается руководи-
телем курсового проекта.
Курсовой проект выполняется студентом в течение времени,
отведенного для этого по учебному плану соответствующей дис-
циплины.
Для работы над курсовыми проектами (работами) учебным
отделом института должны быть выделены часы в учебном рас-
писании в соответствии с учебным планом.
Курсовое проектирование рекомендуется проводить в проект-
ных залах (кабинетах) с предоставлением оборудованного рабо-
чего места и возможности пользования необходимыми справоч-
ными и типовыми проектными материалами. Кафедра, ведущая
курсовое проектирование, должна обеспечить студентов методи-
ческими разработками в виде методических указаний к курсовым
проектам и работам. Перед началом выполнения курсового про-
екта (работы) студент должен разработать и согласовать с руко-
водителем календарный график работы с указанием очередности
и сроков выполнения отдельных этапов.
Для планомерного руководства курсовым проектом (работой)
преподаватель — руководитель курсового проектирования состав-
ляет график консультаций с учетом учебного расписания студен-
та из расчета времени, отведенного на руководство курсовым
проектированием, но не реже 1 раза в неделю. Явка студента
на консультацию по курсовому проекту (работе) является обя-
зательной.
Перед началом курсового проектирования лектором, читаю-
щим соответствующий теоретический курс, проводится вводная
лекция (или семинар), в которой разъясняются требования,
предъявляемые к проекту (работе) по его составу, содержанию,
оформлению и срокам защиты.
11

Работу над курсовым проектом (работой) студент начинает с
изучения литературы: учебников, специальной литературы и
журнальных статей. Проведение данной работы позволяет автору
проекта определить направление рационального решения постав-
ленных задач.
При работе над курсовым проектом рекомендуется иметь ра-
бочую тетрадь, в которой производятся все записи, относящиеся
к проекту. В нее заносятся все материалы, черновые расчеты,
названия книг и статей. В эту же тетрадь вносят все замечания
и задания руководителя. Сбор материала к курсовому проекту и
выполнение отдельных его разделов может входить, по указанию
руководителя, в индивидуальное задание по общеинженерной или
технологической практике.
2.2.1. Состав и содержание курсового проекта
Курсовой проект состоит из графической части и поясни-
тельной записки. Вместо графической части может быть вы-
полнен объемный макет цеха (участка, аппарата и др.). Гра-
фическая часть и пояснительная записка должны быть взаимо-
увязаны.
Графическая часть проекта состоит из чертежей формата А1
E94X841 мм) и включает технологическую схему завода (ком-
бината) в целом, выполненную, как правило, с применением
автоматизированного черчения (общий лист на бригаду), брига-
дой студентов на основании всех индивидуальных заданий, план
производственных корпусов в масштабе 1:800 завода в целом,
также выполненный бригадой студентов с учетом всех индиви-
дуальных заданий (общий лист на бригаду) и 4—5 листов фор-
мата А1 разрезов, назначенных руководителем в соответствии
с планом производственных корпусов — по 1 листу на каждого
члена бригады. Масштаб разрезов, как правило, составляет
1:400—1:200.
Пояснительная записка к курсовому проекту должна включать
следующие разделы: титульный лист, задание на проектирование,
содержание, введение, аналитический обзор, технологическую
часть, инженерные расчеты, выводы по проекту, приложения,
список использованной литературы.
Во введении формулируются основные задачи отрасли и да-
ется общая характеристика проектируемого объекта в соответст-
вии с полученным заданием.
Аналитический обзор содержит анализ современного состоя-
ния техники и технологии производства в отрасли, относящейся
к проектируемому объекту (как по отечественным, так и по за-
рубежным данным). Аналитический обзор (реферат) по сырьевому
цеху цементного завода включает:
12

I. Отделение дробления сырьевых компонентов:
1. обзор существующих схем дробления (количество стадий
дробления, открытый и замкнутый циклы и т. д.);
2. типы дробильных установок и их характеристику;
а) оборудование для измельчения мягкого сырья;
б) оборудование для измельчения твердого сырья;
в) оборудование для измельчения сырья с одновременной
сушкой; BN(
3. оборудование длягтранспортирования сырья;
4. дозирование сырьевых компонентов.
II. Склады сырьевых компонентов:
1. приемные устройства, механизм разгрузки;
2. базисные, расходные и усреднительные склады, загрузка и
разгрузка складов, нормы запаса материалов.
III. Отделение сырьевых мельниц:
1. обзор технологических схем приготовления сырьевой смеси
при сухом и мокром способах производства;
2. типы сырьевых мельниц для сухого и мокрого способов
производства.
IV. Приготовление сырьевой смеси заданного состава:
1. обзор способов приготовления сырьевой смеси при сухом и
мокром способах производства.
2. порционное и поточное приготовление сырьевой смеси.
V. Автоматизация процесса дробления и помола сырья и авто-
матизированная система управления приготовлением сырье-
вой смеси заданного состава.
Аналитический обзор (реферат) по цеху обжига клинкера вклю-
чает:
1. Характеристику различных типов печей цементной про-
мышленности для сухого и мокрого способа производства.
2. Характеристику теплообменных устройств вращающихся
печей (внутрипечные и запечные теплообменные устрой-
ства).
3. Схемы и характеристику декарбонизаторов сырьевой
смеси.
4. Существующие типы холодильников вращающихся печей.
5. Методы обеспыливания и утилизации пыли вращающихся
печей.
6. Технологические схемы и оборудование для подготовки
топлива (твердого, жидкого, газообразного).
7. Использование воздуха холодильника для сушки угля в
мельнице.
8. Схемы утилизации тепла отходящих газов печей для сушки
сырьевых смесей.
9. Оборудование для дозирования и транспорта шлама, сырь-
евой муки и клинкера, учет производительности печей.
13

10. Автоматизацию вращающихся печей и автоматизирован-
ные системы управления процессом обжига.
Аналитический обзор (реферат) по цеху помола клинкера вклю-
чает:
1. Виды цемента и их состав.
2. Клинкер и вопросы его размалываемости. Влияние мине-
ралогического состава цементного клинкера на размалы-
ваемость. Условия кристаллизации^и свойства клинкера.
3. Добавки, вводимые при помоле, ихДхарактеристика. Интен-
сификация процесса помола.
4. Технологический процесс подготовки, помола и транспорта
цементных шихт (технология отдельных участков произ-
водства и характеристика оборудования).
1) Отделение помола. Мельницы и их сравнительная харак-
теристика.
2) Дозирование материалов и дозирующие устройства.
3) Аспирация помольных агрегатов.
4) Сравнительная оценка работы мельниц по открытому и
замкнутому циклу. Сепараторы.
5) Существующие схемы помола. Их оценка.
6) Общая характеристика транспортного оборудования:
а) транспорт кусковых материалов.
7) Характеристика клинкерных складов.
8) Автоматизация цементных мельниц и автоматизирован-
ная система управления помолом цемента.
Аналитический обзор (реферат) по отделению отгрузки и упаков-
ки цемента включает:
1. Нормы хранения цемента на заводе и их обоснование.
2. Виды транспорта цемента в силосы.
3. Конструкции силосов, способы аэрирования и разгрузки.
4. Технологические схемы упаковочных отделений.
5. Виды оборудования упаковочного отделения.
6. Охладители цемента и их характеристика.
7. Способы перевозки цемента. Виды транспортных машин.
Их основные характеристики.
8. Обоснование и выбор технологической схемы цеха в соот-
ветствии с заданием.
Технологическая часть пояснительной записки к курсовому
проекту содержит технологическую схему, вычерченную на каль-
ке или миллиметровке формата А1 — А2 ..., обоснование выбран-
ной схемы и ее подробное описание.
Инженерные расчеты по курсовому проекту включают мате-
риальные расчеты, расчеты и выбор основного и вспомогатель-
ного оборудования, сводный перечень оборудования с указанием
марки и основных технических характеристик, расчеты процессов
технологии, теплотехнические расчеты, механические расчеты и
14

др. Перечень требуемых инженерных расчетов по цехам цемен-
тного завода (комбината) приводится ниже.
Расчетная часть к проекту сырьевого цеха включает:
I. Отделение дробления сырьевых компонентов.
1) Режим работы и требуемая производительность отделения.
2) Материальный баланс.
3) Подбор и расчет количества оборудования (дробилки, гро-
хоты, транспортеры^ насосы и т. д.).
4) Расчет процесса хДробления с одновременной подсушкой
(тепловой баланс).
5) Расчет бункеров, складов, емкостей.
6) Подбор обеспыливающих устройств.
7) Расчет пневмотранспорта или гидротранспорта сырьевой
смеси.
II. Отделение сырьевых мельниц.
1) Режим работы и производительность отделения.
2) Материальный баланс отделения.
3) Выбор и расчет количества оборудования (мельниц, пита-
телей и т. д.)
4) Расчет помольно-сушильных агрегатов (тепловой баланс).
5) Подбор и расчет обеспыливающих устройств.
Расчетная часть к проекту цеха обжига клинкера включает:
1. Режим работы и производительность цеха обжига.
2. Материальный баланс цеха обжига.
3. Тепловой баланс печи по укрупненным показателям.
4. Подбор и расчет основного оборудования отделения топли-
воподготовки:
а) расчет производительности угольной мельницы;
б) расчет процесса сушки при использовании в качестве
теплоносителя воздуха холодильника; сушильной произ-
водительности мельниц;
в) расчет и выбор аспирационных систем.
Расчетная часть к проекту цеха помола клинкера включает:
1. Материальный баланс отделения сушки и помола.
2. Расчет производительности мельниц (поверочный).
3. Тепловой баланс сушильных агрегатов по укрупненным по-
казателям.
4. Подбор вспомогательного оборудования (питателей, транс-
портирующих устройств, сепараторов).
5. Подбор и расчет аспирационных устройств.
6. Расчет и подбор вентиляторов и дымососов.
7. Расчет систем пневмотранспорта цемента.
Расчетная часть к проекту отделения отгрузки и упаковки це-
мента включает:
1. Расчет количества цемента, поступающего в сил осы, с уче-
том его ассортимента.
15

2. Определение емкости силосов, их количества и размеров/
3. Расчет количества воздуха для аэрации силоса.
4. Определение количества упаковочных машин.
5. Расчет и подбор обеспыливающих агрегатов и аспирацион-
ных систем.
6. Расчет систем транспорта цемента.
Применение элементов системы автоматизированного проек-
тирования (САПР) при выполнении курсового проекта осущест-
вляется по линии использования ЭВМ для инженерных расчетов,
использования автоматизированного черчения и выбора техноло-
гических решений в системе САПР — цемент (см. раздел 5).
Программы для ЭВМ, использованные в курсовом проекте,
должны быть приведены в приложении к пояснительной записке.
2.2.2. Оформление и защита курсового проекта
Оформление пояснительной записки к курсовому проекту вы-
полняется в соответствии с требованиями Единой системы кон-
структорской документации (ЕСКД), ГОСТ 2.105—79 и
ГОСТ 2.106—68.
Титульный лист курсового проекта включает название инсти-
тута, факультета, кафедры, номер курса, группы, фамилию и
инициалы студента и руководителя и их личные подписи, тему
проекта и год защиты.
Пояснительная записка к курсовому проекту выполняется ру-
кописным способом аккуратно и разборчиво, стилистически и
орфографически грамотно, на одной стороне листа.
Пояснительная записка курсового проекта разбивается на
разделы, подразделы и пункты, которые нумеруются арабскими
цифрами. Нумерация страниц должна быть сквозной. Номера
страниц не проставляются на титульном листе, задании, содер-
жании.
Термины и обозначения, используемые в тексте, должны со-
ответствовать существующим стандартам, а при их отсутствии —
принятым в научно-технической литературе.
Все поясняющие текст или расчеты положения (цифровой ма-
териал, уравнения и др.), заимствованные из литературы, должны
иметь соответствующие ссылки на источники.
Графическое оформление чертежей курсового проекта должно
соответствовать требованиям стандартов ЕСКД и Системы про-
ектной документации для строительства. Чертежи курсового про-
екта подписываются студентом и преподавателем — руководите-
лем проекта.
Защита курсового проекта производится на заседании специ-
альной комиссии из 2—3-х человек, созданной заведующим ка-
федрой. В каждую комиссию должен входить один ведущий про-
16

фессор (доцент) кафедры и преподаватель — руководитель кур-
сового проектирования. График защиты курсовых проектов со-
ставляется ответственным за курсовое проектирование и утвер-
ждается заведующим кафедрой.
Защита носит публичный характер и состоит из короткого
(8—Ю минут) доклада студента и ответов на вопросы членов
комиссии и присутствующих на защите приглашенных препо-
давателей, аспирантов, сотрудников кафедры и студентов.
2.3.ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Дипломное проектирование в системе подготовки инженера
по специальности 2508 — по специализациям в области химиче-
ской технологии вяжущих материалов, является заключительным
этапом обучения студентов в вузе и имеет целью систематизацию
и применение теоретических знаний для решения поставленной
научно-технической задачи, развитие навыков самостоятельной
инженерной работы, а также получение собственного научно-при-
кладного результата. Дипломное проектирование может выпол-
няться в форме дипломного проекта, дипломной работы или дип-
ломной работы-проекта.
Дипломный проект представляет собой самостоятельную за-
конченную инженерную разработку технологического процесса,
обеспечивающего выпуск товарной продукции в объеме завода
(цеха, участка), или конструкции отдельных технологических аг-
регатов.
Дипломная работа представляет собой законченное научное
исследование по решению одного из этапов отраслевой проблемы
или конкретной задачи, имеющих самостоятельное научное,
практическое или учебно-методическое значение.
Дипломная работа — проект представляет собой законченное
научное исследование, в котором решение конкретной научно-
технической задачи сопровождается ее инженерной проработкой,
например, в виде технологической схемы процесса и компоновки
технологического оборудования, разработки и расчета отдельных
технологических процессов, аппаратов и др.
Тематика дипломного проектирования должна быть актуаль-
ной, увязанной с проблемными вопросами развития промышлен-
ности в России, должна соответствовать основным научным на-
правлениям, разрабатываемым в данном вузе, выполняться по
заданиям промышленности (быть реальной).
Такими актуальными проблемными вопросами для цементной
промышленности страны являются, например, следующие:
1. Разработка и проектирование новых мощных технологиче-
ских линий сухого способа производства цемента (производитель^
17 I

нистью свыше 5000 тонн клинкера в сутки) с применением за-/
печных теплообменных устройств и декарбонизаторов. '
2. Разработка и проектирование новых технологических ли-
ний по производству цемента на основе перспективных энерго-
сберегающих технологий.
3. Разработка и проектирование технологических линий по
переводу заводов мокрого способа производства на сухой.
4. Разработка и проектирование технологических линий по
производству цемента комбинированным способом с установкой
фильтров шлама.
5. Реконструкция действующих цементных заводов с установ-
кой новых типов технологического оборудования, позволяющего
увеличить выпуск цемента и снизить тепло- и энергозатраты на
его производство.
6. Разработка и проектирование цементных заводов, базиру-
ющихся на использовании техногенных продуктов смежных от-
раслей промышленности — шламов глиноземного производства,
зол и шлаков тепловых электростанций, отходов от обогащения
минерального сырья, металлургических шлаков и др.
7. Проектирование технологических линий и помольных ус-
тановок по производству многокомпонентных малоклинкерных
цементов.
8. Разработка и проектирование новых технологических агре-
гатов для производства портландцементного клинкера при мини-
мальном расходе органического топлива, а также при использо-
вании других видов энергии, прежде всего электроэнергии.
При разработке тематики дипломных проектов следует обес-
печить их преемственность тематике курсовых проектов и кур-
совых работ по основным научным и инженерным дисциплинам
вуза, тематике НИРС выпускающей кафедры, тематике индиви-
дуальных заданий на производственную практику.
Тематика дипломного проектирования может быть комплекс-
ной и предусматривать выполнение проектов несколькими сту-
дентами по смежным темам, объединенным общей проблемой.
Закрепление за студентами тем дипломных проектов по
представлению кафедры утверждается приказом ректора инс-
титута.
Задание на дипломный проект должно включать наименование
вуза, факультета, кафедры, фамилию и инициалы студента, дату
выдачи задания, наименование темы проекта, цель и краткое
содержание проекта, разделы и объем работы, выполняемой с
использованием ЭВМ, срок представления к защите, фамилии и
инициалы руководителей и консультантов по специальным раз-
делам проекта.
Задание подписывается руководителем и студентом и утвер-
ждается заведующим профилирующей кафедрой.
18

¦ Исходя из опыта работы вузов основные варианты заданий
на дипломное проектирование базируются, в отличие от курсо-
вого проектирования, на необходимости проектирования не от-
дельных переделов производства, а заводов в целом. Вторым
отличием является проектирование заводов применительно к
конкретному заданному месторождению сырья и промплощадке.
Основные типы заданий при этом следующие:
1. Строительство нового завода на новой площадке и на но-
вом месторождении сырья.
2. Строительство нового завода на новой площадке на уже
разрабатываемом месторождении сырья (доразведанном) близ
действующего завода с частичным использованием существую-
щих инженерных сооружений. Как правило, к названию проек-
тируемого завода в этом случае добавляется слово «Ново-» (Но-
во-Спасский, Ново-Михайловский и т. д.). Обычно в этом случае
предусматривается строительство завода на новой площадке по
сухому способу производства, тогда как действующий завод ра-
ботает по мокрому.
3. Расширение действующего завода с установкой однотипно-
го с имеющимся оборудованием (в первую очередь — печей) с
сохранением существующего способа производства.
4. Расширение действующего завода с установкой оборудова-
ния нового типа при сохранении существующего способа произ-
водства (например, установка технологической линии с печью
6,9X95 м на заводе с технологическими линиями с печами
4X60 мит. д.).
5. Расширение действующего завода мокрого способа произ-
водства путем установки печного агрегата сухого способа произ-
водства на существующей промплощадке.
6. Реконструкция (модернизация) основного технологического
оборудования с увеличением мощности завода при сохранении
существующего способа производства.
7. Перевод завода мокрого способа производства на сухой с
соответствующей реконструкцией печных агрегатов.
8. Перевод завода мокрого способа производства на комбини-
рованный с установкой фильтров шлама.
Дипломный проект состоит из графической части и поясни-
тельной записки (ПЗ). Вместо графической части может быть
выполнен трехразмерный макет завода (цеха, участка, аппарата).
Графическая часть проектов состоит из 6—8 листов чертежей
формата А1 по ГОСТ 2.301—68, включает технологическую схе-
му и компоновочные чертежи: генеральный план завода, план
производственных корпусов, основные планы и разрезы цехов, а
также чертеж — схему автоматизации и управления технологи-
ческим процессом и таблицу основных технико-экономических
показателей проектируемого объекта. При проектировании от-
19

дельных цехов или участков выполняется часть генерального
плана всего завода. Чертежи технологических схем и генераль-
ные планы вычерчиваются с помощью автоматизированного чер-
чения (на графопостроителях). Наряду с компоновочными черте-
жами допускается выполнять чертежи основных технологических
агрегатов в тех случаях, когда применяется оригинальная (не
выпускаемая серийно) аппаратура и оборудование.
Технологическая схема завода представляется в виде безмас-
штабной схемы в плоскостном или аксонометрическом изображе-
нии. Генеральный план завода выполняется в масштабе 1:2000.
В отдельных случаях генеральный план может быть заменен
ситуационным планом. Основным технологическим чертежом
дипломного проекта является план производственных корпусов
цементного завода (масштаб 1:800). По плану производственных
корпусов назначаются чертежи технологических разрезов (масш-
таб 1:200, 1:400), и при необходимости, планы отдельных техно-
логических переделов цементного производства.
Пояснительная записка к дипломному проекту включает сле-
дующие разделы:
1. Содержание.
2. Введение.
3. Аналитический обзор.
4. Раздел «Выбор и технико-экономическое обоснование места
строительства проектируемого объекта».
5. Раздел «Патентный поиск».
6. Раздел «Технологическая часть».
7. Раздел «Строительная часть».
8. Раздел «Автоматизация и автоматизированные системы уп-
равления технологическим процессом (АСУ ТП)».
9. Раздел «Стандартизация».
10. Раздел «Охрана труда и окружающей среды».
11. Раздел «Гражданская оборона».
12. Раздел «Экономическая оценка проектных решений».
13. Выводы по проекту.
14. Список использованной литературы.
15. Виды и объем работ, выполненных с использованием ЭВМ
и элементов САПР.
16. Приложения.
Во введении должна быть обоснована необходимость проекти-
рования данного производственного объекта с учетом основных
задач, стоящих перед цементной промышленностью, и тенденции
ее развития; принятая в проекте производственная мощность и
выбранный аналог для сравнения технико-экономических пока-
зателей.
Аналитический обзор содержит характеристику и анализ со-
временного уровня цементной промышленности применительно к
20

проектируемому объекту (например, состояние и перспективы
развития сухого способа производства, основные производствен-
ные переделы сухого способа, новые типы вращающихся печей
сухого способа, состояние и перспективы перевода мокрого спо-
соба производства на сухой, новые технологические схемы при-
готовления сырьевых смесей, схемы размола цемента и т. п.).
Результатом аналитического обзора должно быть обоснование
выбора принципиальной технологической схемы производства це-
мента в соответствии с заданием на дипломное проектирование.
Раздел «Выбор и технико-экономическое обоснование места
строительства проектируемого объекта» выполняется при проек-
тировании новых производств путем сравнения возможных вари-
антов размещения проектируемого объекта и экономико-геогра-
фической характеристики выбранного места строительства.
При реконструкции действующего производства вместо срав-
нения возможных вариантов дается краткое технико-экономиче-
ское обоснование возможности реконструкции объекта и ожида-
емых преимуществ реконструкции по сравнению с новым
строительством в условиях конкретного предприятия.
Экономическая целесообразность строительства или расшире-
ния цементного завода определяется, исходя из баланса произ-
водства цемента цементными заводами в данном экономическом
районе по всем видомаркам и его потребления строительными
организациями с учетом ближайшей перспективы развития дан-
ного района, а также более отдаленной перспективы на ближай-
шие 10—15 лет. Техническая возможность строительства бази-
руется на наличии разведанной сырьевой базы по определенной
категории запасов сырья, наличия источников снабжения топли-
вом, электроэнергией, водоснабжения: подъездных железнодорож-
ных путей, наличия конкретной промплощадки для строительства
завода и т. д. Очевидно, что, как правило, получение по пер-
воисточникам таких исходных данных для технико-экономиче-
ского обоснования строительства (расширения) недоступно сту-
денту в отведенный для проектирования период и должно быть
заменено получением их в соответствующих отделах отраслевых
проектных институтов (отделах технико-экономических обосно-
ваний, горном, генпланов и др.), или в технических отделах ре-
конструируемых заводов в период практики.
Раздел «Патентный поиск» содержит сведения о патентном
поиске, проведенном лично студентом или подразделением, в ко-
тором дипломант выполняет проект (кафедра, лаборатория, КБ,
проектный институт, завод, НИИ и др.), по выявлению аналогов
и прототипов разрабатываемого технологического процесса.
В этом разделе приводится анализ выявленных при поиске
технических решений и сравнение их с объектом, который явля-
ется предметом дипломного проекта. Сравнение проводится по
21

технической сущности, а также по техническим и экономическим
показателям (если таковые имеются). Делается вывод об уровне
разрабатываемой темы. Даются предложения об использовании
в дипломном проекте технических решений, отобранных в про-
цессе поиска.
Раздел «Технологическая часть» включает технологическую
схему проектируемого завода, выполненную на формате А4, опи-
сание приведенной технологической схемы производства и режи-
ма работы основных цехов, расчеты портландцементных сырье-
вых смесей, материального баланса основных цехов и завода в
целом в годовом, суточном и часовом разрезе, тепловых балансов
печей и размольно (дробильно) — сушильных агрегатов, повероч-
ные расчеты производительности основных технологических аг-
регатов, а также расчеты некоторых технологических процессов
производства — аспирации, пневмотранспорта, гидротранспорта.
Расчет количества основного технологического оборудования осу-
ществляется исходя из данных материального баланса (суточной
потребности) с учетом коэффициента использования оборудова-
ния (Ки) в годовом разрезе.
В этом же разделе приводится сводная таблица запроектирован-
ного (выбранного) оборудования и основных его характеристик.
Большинство инженерных расчетов, в соответствии с реаль-
ными возможностями вуза, выполняется на ЭВМ или микро-ЭВМ
по заранее разработанным программам или программам, состав-
ленным студентом. Такими расчетами могут быть, например, рас-
четы сырьевых смесей, тепловых балансов, материальных балан-
сов и т. д.
Разработка технологической схемы для некоторых заданий
может быть результатом выбора оптимального решения в диалоге
человек — машина при помощи ЭВМ (см. раздел 5).
При работе над технологической частью дипломного проекта
наряду с рекомендуемой учебно-методической литературой (учеб-
ники, учебные пособия, монографии по отдельным вопросам про-
цессов и оборудования цементных заводов) дипломант должен
пользоваться специальной проектной литературой по проектиро-
ванию заводов. К такой литературе относятся «Ведомственные
нормы технологического проектирования цементных заводов,
ВНТП — 06—91. Концерн «Цемент», пояснительные записки
(технологическая часть) к типовым и реальным проектам цемент-
ных заводов.
Основные подразделы «технологической части» дипломного
проекта следующие:
1. Графическое изображение технологической схемы проекти-
руемого объекта в масштабе А4.
2. Описание технологической схемы и режима работы основ-
ных цехов.
22

3. Расчеты портландцементных сырьевых смесей.
4. Расчеты материального баланса основных цехов и завода.
5. Расчеты тепловых балансов основного теплотехнического
оборудования.
6. Тепловой расчет печи (по зонам).
7. Расчет количества основного технологического оборудова-
ния.
8. Сводная таблица основного технологического оборудования.
9. Расчеты технологических процессов.
Общий перечень рекомендуемых расчетов по дипломному про-
екту следующий:
1. Материальный баланс завода (по цехам) в час, сутки, год
и сводный баланс.
2. Расчет портландцементных сырьевых смесей.
3. Расчет по гидротранспорту и подбор транспортного обо-
рудования (глины и мела или глино-мелового шлама с карь-
ера, нефелинового шлама, сырьевого шлама к питателям печи
и др.).
4. Расчет пневмотранспорта и подбор транспортного оборудо-
вания (цемента в силосы; пыли, уловленной электрофильтрами
в систему возврата, сырьевой муки в силосы).
5. Расчеты аспирации и подбор аспирационного оборудования
(цементных и сырьевых мельниц, сушильных барабанов, транс-
портного оборудования и мест пересыпки, дробильного оборудо-
вания, цементных силосов).
6. Расчет количества воздуха (для пневмоперемешивания
шлама, для аэрации цемента в силосах и на выгрузке, для го-
могенизации сырьевой муки).
7. Расчет усреднительных складов.
8. Проверочные расчеты производительности оборудования
(дробилок I стадии, дробилок II стадии, цементных и сырьевых
мельниц, прочего оборудования).
9. Расчет (подбор) транспортного оборудования (ленточных
транспортеров, пластинчатых транспортеров, аэрожелобов, шне-
ков, элеваторов).
10. Определение установочной мощности приводов основного
технологического оборудования.
П. Расчет необходимого количества смесительных силосов.
12. Расчет и подбор вспомогательного оборудования (штабе-
лей, бункеров, течек и др.).
13. Тепловой баланс печи на 1 кг клинкера и определение
удельных показаний работы печной установки.
14. Тепловой баланс теплообменных устройств (циклонных
теплообменников, шахтно-циклонных теплообменников и др.).
15. Тепловой баланс колосникового холодильника:
а) со сбросом в атмосферу;
23

о) с использованием тепла отходящих газов для сушки топ-
лива.
16. Тепловой баланс сушильных барабанов и других агрегатов
для сушки сырья и добавок.
17. Тепловой баланс декарбонизаторов сырьевой муки.
18. Расчет системы приготовления сухой сырьевой смеси в
мельнице с одновременной сушкой теплом отходящих газов от
вращающихся печей с циклонными теплообменниками.
19. Расчет системы пылеуглеподготовки с использованием
тепла отходящих газов из колосникового холодильника.
Раздел «Строительная часть» включает:
— характеристику выбранного участка (климатическую, гид-
рогеологическую и др.);
— обоснование принятого компоновочного решения генераль-
ного плана (зонирование территории, блокирование зданий и
др-);
— обоснование принятых транспортных путей (внешних и
внутризаводских); ,
— обоснование принятого типа и этажности зданий;
— выбор высот зданий и помещений в зависимости от внут-
ризаводского транспорта;
— определение коэффициента застройки и использования уча-
стка;
— обоснование и описание принятых конструктивных реше-
ний и выбранных материалов (для каркасов, стен, полов и т. д.);
— определение кубатуры зданий;
— расчет и компоновку помещений бытового обслуживания
по категориям.
Раздел «Автоматизация и АСУ ТП» включает:
— текстовые и графические материалы по автоматическому
контролю и управлению основным технологическим объектом,
содержащие анализ технологического процесса как объекта ав-
томатического контроля и управления;
— функциональную схему;
— спецификацию измерительной аппаратуры и элементов ав-
томатики;
— сведения о получении необходимой информации, отражаю-
щей фактическое состояние объекта;
— анализ получаемой информации;
— целесообразный вид воздействий на процесс;
— обоснование технической реализации автоматической сис-
темы контроля или управления.
Раздел «Стандартизация» должен содержать сведения об исполь-
зовании нормативно-технической документации (ГОСТ, ОСТ,
ТУ), сведения о технических требованиях к сырью, готовой
продукции, методам контроля, метрологическому обеспечению
24

технологического процесса, а также схему организации конт-
роля качества. Данный раздел должен отражать современные
отраслевые требования к повышению эффективности произ-
водства и качества продукции.
Раздел «Охрана труда и окружающей среды» включает:
— обоснование выбранного способа производства с точки зре-
ния обеспечения безопасности труда и охраны окружающей
среды;
— характеристику сырья, полупродуктов и готовой продукции
с точки зрения токсичности и пожаровзрывоопасности;
— определение категории производства и выбор производст-
венных помещений, площадей, производственного оборудования,
способы транспортировки и хранения веществ;
— обоснование и выбор методов очистки сточных вод и газо-
вых выбросов и использования отходов;
— выбор средств защиты работающих;
— описание мероприятий по профилактике профзаболеваний
и производственного травматизма;
— индивидуальное задание студенту (расчет рассеивания вы-
бросов, определение необходимой степени очистки сточных вод
или газовых выбросов, расчет пожаровзрывоопасных характери-
стик веществ и т. п.).
В разделе «Гражданская оборона» (ГО) приводятся сведения
об учете требований гражданской обороны во всех основных ча-
стях проектируемого объекта. Возможна также разработка от-
дельных вопросов гражданской обороны в качестве одного из
разделов проекта.
В разделе рекомендуется осветить следующие вопросы:
— организацию защиты рабочих и служащих от поражающих
факторов современного оружия (создание защитных сооружений
для укрытия рабочих, план эвакуации рабочих и членов их се-
мей);
— мероприятия по повышению надежности работы предприя-
тий в военное время (мероприятия по повышению устойчивости
зданий и сооружений; создание пунктов специальной обработки
людей, одежды, обуви, техники);
— организацию ГО на проектируемых предприятиях (органи-
зационная структура ГО, план проведения спасательных и ава-
рийно-восстановительных работ).
Раздел «Экономическая оценка проектных решений» включает:
— технико-экономические решения по организации производ-
ства на проектируемом объекте;
— технико-экономическую оценку принятых в проекте техно-
логических и технических решений путем расчета капитальных
вложений в строительство проектируемого объекта, численности
работающих, производительности труда, фонда заработной пла-
25

ты, проектной себестоимости, прибыли и рентабельности, срока
окупаемости капитальных вложений, сравнения проектных пока-
зателей с показателями выбранного аналога, определение годо-
вого экономического эффекта, который может быть получен при
вводе в действие проектируемого объекта.
В «Выводах по проекту» отражаются основные особенности и
преимущества принятых в проекте технических, технологиче-
ских, строительных и организационно-экономических решений и
изменение важнейших технико-экономических показателей по
сравнению с аналогичным предприятием отрасли.
Применение электронно-вычислительной техники и систем ав-
томатизированного проектирования (САПР) при выполнении дип-
ломного проекта (работы) (см. раздел 5).
Применение вычислительной техники обязательно при выпол-
нении дипломного проекта (работы). Тип ЭВМ, применяемый при
дипломном проектировании, определяется руководителем дип-
ломного проекта (работы).
При проведении дипломного проектирования необходимо стре-
миться к внедрению элементов САПР.
Дипломный проект (или его часть) должен быть выполнен с
использованием автоматизации графической части. К защите в
этом случае представляется чертеж, выполненный автоматизиро-
ванным методом с использованием ЭВМ и соответствующих пе-
риферийных устройств (кодировка графической информации и
графопостроителя).
Во всех случаях использования ЭВМ в пояснительной записке
наряду с результатами расчетов должен быть указан тип исполь-
зуемой ЭВМ, общее использованное машинное время, стоимость
машинного времени. Программы для ЭВМ, разработанные в ре-
зультате выполнения дипломного проекта (работы), должны быть
приведены в приложении к пояснительной записке.
По специальным частям дипломного проекта (работы) — эко-
номической, охране труда и окружающей среды, строительной
части, гражданской обороне, графическому оформлению (нормо-
контроль чертежей) — назначаются консультанты.
В случае необходимости могут быть привлечены консультанты
и по другим частям проекта — теплотехнической, автоматизации,
патентоведению, стандартизации, САПР.
Оформление пояснительной записки к дипломному проекту
выполняется в соответствии с требованиями Единой системы кон-
структорской документации (ЕСКД).
Титульный лист дипломного проекта включает наименование
министерства, института, название кафедры, тему, инициалы, фа-
милии, ученые звания и степени, личные подписи заведующего
кафедрой, руководителя, соруководителя, консультантов, дипло-
манта и год защиты (приложение № 2).
26

Пояснительная записка к дипломному проекту может быть
написана от руки или отпечатана на пишущей машинке. Объем
не должен превышать 100 страниц машинописного текста.
Графическое оформление чертежей проекта должно соответ-
ствовать требованиям стандартов ЕСКД и Системы проектной
документации для строительства (СПДС, ГОСТ 21).
Все чертежи дипломного проекта должны быть подписаны сту-
дентом-дипломантом, руководителем проекта, а также консуль-
тантами кафедр инженерного проектирования и основ промыш-
ленного строительства.
Список использованной литературы должен быть оформлен в
соответствии с требованиями ГОСТ 7.1-84 «Библиографическое
описание произведений печати».
Законченный дипломный проект (работа), подписанный на ти-
тульном листе студентом, руководителем и консультантами,
представляется заведующему кафедрой для предварительной за-
щиты, которая проводится, как правило, не позднее, чем за семь
дней до заседания Государственной экзаменационной комиссии
(ГЭК). Предварительная защита проводится на заседании комис-
сии в составе руководителя проекта (работы) и одного-двух пре-
подавателей кафедры.
Одобренный проект (работа) представляется на подпись заве-
дующему кафедрой и отправляется на рецензирование.
Рецензия на дипломный проект должна содержать:
— квалификационную оценку дипломного проекта, т. е. соот-
ветствие его уровня квалификации инженера-химика-технолога
по специальности 2508;
— оценку значимости проекта для соответствующей отрасли
промышленности.
Кроме того, отмечая положительные и отрицательные стороны
проекта, рецензия должна отражать следующее:
— актуальность темы проекта;
— оценку принятых в проекте инженерных и конструктивных
решений, применения новой техники и технологии, использова-
ния новых методов проектирования (расчета) и использования
ЭВМ;
— полноту и достоверность технико-экономических обоснова-
ний, экономической оценки принятых проектных решений;
— тщательность разработки чертежей, грамотность и лако-
ничность пояснительной записки;
— оценку полноты и качества библиографического оформле-
ния использованной литературы.
В заключение дается оценка дипломного проекта по четырех-
балльной системе («отлично», «хорошо», «удовлетворительно»,
«неудовлетворительно») и делается вывод о возможности присво-
ения автору квалификации инженера.
27

Отзыв руководителя должен содержать:
— краткую общую оценку дипломного проекта с перечнем
основных оригинальных решений студента;
— оценку деятельности студента в период выполнения им
проекта;
— оценку дипломного проекта по четырехбалльной системе;
— вывод о возможности присвоения автору квалификации ин-
женера-химика-технолога по специальности 25.08.
Защита дипломных проектов (работ) производится на заседа-
ниях Государственных экзаменационных комиссий.
2.4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ЧЕРТЕЖЕЙ
1. Чертежи к проекту (рабочему проекту) выполняются на ли-
стах форматом А1 E94X841 мм).
2. По периметру формата на расстоянии 5 мм от обреза листа
обводится рамка.
3. В правом нижнем углу форматного листа вычерчивается
штамп (форма I ГОСТ 21.103—78).
ю
, /г
-to
тял/л лист
IS IF SO
ГО
4. В графах указывается:
Графа 1 — Наименование работы (дипломный, курсовой проект);
Графа 2 — Наименование предприятия;
Графа 3 — Наименование объекта;
Графа 4 — Наименование изображения, в точном соответствии с
наименованием, указанным над изображением на по-
ле чертежа;
Графа 5 — Условное обозначение стадии проектирования;
П — проект, РП — рабочий проект
ТЭО — технико-экономическое обоснование
ТЭР — технико-экономический расчет
Графа 6 — Порядковый номер листа в комплекте;
Графа 7 — Количество листов в комплекте;
28

Графа 8 — Наименование организации (учебного заведения), в
котором разработан проект;
Графа 9—12 — Должности, фамилии, подписи ответственных лиц,
дата подписания.
5. Спецификацию (перечни оборудования, зданий, сооружений,
объектов схем и т. д.) рекомендуется выполнять по форме
с пецифн/сацня
Марка
ПО}.
. го
60
ндии1нов«ни«
л
60
/35
Квл.
,'°
ft), «г
ПрИМЕУД
нив
. го
\
Спецификация может располагаться на поле чертежа произ-
вольно.
6. Нанесение размеров на чертежах производится по ГОСТ
2.307—68 с учетом требований ГОСТ 21.105—79.
6.1. Размерную линию на ее пересечении с выносными лини-
ями, линиями контура печи, осевыми ограничивают засечками в
виде линий длиной 2—4 мм, проводимых с наклоном вправо
под углом 45° к размерной линии, при этом размерные линии
должны выступать за крайние выносные линии на 1—3 мм.
6.2. Отметки уровней (высоты, глубины от отсчетного уровня)
указывают в метрах с тремя десятичными знаками.
На разрезах отметки выше @,00) показываются без знака,
ниже со знаком «—».
На планах отметки наносят в прямоугольнике и указывают
со знаком-j- или —, выше или ниже 0,00 соответственно.
7. На чертежах генплана и транспорта отметки обозначают в
соответствии с ГОСТ 21.108—78.
8. Основную надпись чертежа выполняют по ГОСТ 21.103—
/о.
9. Разрезам зданий или сооружений присваивают общую по-
следовательную нумерацию арабскими цифрами.
10. В названиях планов зданий или сооружений указывается
отметка чистого пола этажа, номер этажа или обозначение се-
кущей плоскости.
В названиях разрезов, сечений и видов указывают обозначе-
ние соответствующей секущей плоскости на плане.
29

11. Условные обозначения зданий, сооружений и конструкций
по ГОСТ 21.107—78.
12. Условные обозначения на чертежах генплана и транспорта
по ГОСТ 21.108—78.
Текстовые материалы выполняются на формате А4 B10X297)
свободным текстом с полями для сшивки (не менее 25 мм) и
свободным полем с правой стороны B0 мм). Нумерация страниц
производится на верхнем поле страницы по порядку, начиная с
титульного листа. Обложка не нумеруется. Содержание начина-
ется со 2 стр.
На титульном листе размещается полное наименование учеб-
ного заведения, название (номер) кафедры.
Ниже располагается полное наименование проекта.
Подписи исполнителя, должности лиц, проверивших материа-
лы проекта, и др. сведения, а также порядок их расположения
устанавливаются учебным заведением.

3
ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ
3.1. СХЕМА РАЗВИТИЯ И РАЗМЕЩЕНИЯ ОТРАСЛИ
Комплекс работ, относящихся к проектной документации для
строительства нового, реконструкции или модернизации действу-
ющего цементного завода, начиная с предпроектного периода и
кончая утверждением проекта, можно разделить на несколько
связанных друг с другом этапов:
1. Разработка перспективного плана развития и размещения
отрасли.
2. Технико-экономическое обоснование строительства или
технико-экономические расчеты.
3. Проект или рабочий проект.
Схема развития и размещения отрасли является предплано-
вым документом, предназначенным для определения научно обос-
нованных направлений развития и путей совершенствования раз-
мещения отрасли.
Ее разработка производится на основе и взаимоувязке с Ге-
неральной схемой размещения производительных сил страны, а
также со схемой развития и размещения строительства.
В «Схеме» определяются:
— темпы развития отрасли;
— пункты размещения, мощность предприятий;
— технологические схемы производства;
— экономическая целесообразность реконструкции, техниче-
ского перевооружения и дальнейшая эксплуатация действующих
заводов;
— баланс производства и потребления цемента;
— направление и объемы перевозок;
— потребность в капитальных вложениях, материальных и
людских ресурсах.
Материалы «Схемы» после ее утверждения являются базой
для подготовки проектов перспективных планов развития отрас-
ли, а также для составления перечней вновь строящихся и на-
мечаемых к расширению, реконструкции или модернизации пред-
приятий, включаемых в план капитального строительства и
планов проектно-изыскательских работ.
31

«Схема» разрабатывается, как правило, не менее чем на 15 лет.
Каждые 5 лет она уточняется с учетом данных на новое
пятилетие.
Одним из ключевых вопросов «Схемы...» является разработка
баланса производства и потребления цемента в стране.
Потребность в цементе на перспективу рассчитывается на ос-
нове прогнозных показателей общих объемов строительно-мон-
тажных работ в экономических районах, прогнозных показателей
отраслевой структуры строительства в целом по стране и вало-
вого расхода цемента на единицу сметной стоимости строитель-
но-монтажных работ, осуществляемых за счет всех источников
финансирования.
Вторым, не менее важным вопросом является определение
необходимости и возможности наращивания производства цемен-
та в перспективном периоде.
Основой для определения возможностей наращивания произ-
водственных мощностей является сырьевая база, наличие и раз-
мещение ее на территории страны.
Существенное влияние на размещение отрасли оказывает воз-
можность использования для производства цемента побочных
продуктов и отходов других отраслей народного хозяйства, в
частности нефелиновых (белитовых) шламов глиноземного про-
изводства, гранулированных доменных шлаков металлургической
промышленности, зол и шлаков тепловых электростанций.
Использование таких продуктов значительно увеличивает
сырьевые ресурсы и одновременно способствует повышению эф-
фективности цементного производства.
При определении места строительства нового завода необхо-
димо учитывать особенность цементного производства, которая
заключается в сочетании добывающей и перерабатывающей от-
раслей промышленности в одном предприятии, так если добыва-
ющая промышленность тяготеет к месторождениям сырья, то пе-
рерабатывающая стремится ближе к потребителям. Значительное
количество разнообразных вариантов прироста мощности при
большом разнообразии природных, экономических и транспорт-
ных условий делает задачу чрезвычайно сложной. Для решения
такой сложной задачи используются экономико-математические
методы и ЭВМ, позволяющие находить оптимальный вариант
развития и размещения промышленности на перспективу из боль-
шого количества предположений и ограничений.
Задачей комплексного оптимального плана развития и разме-
щения цементной промышленности является полное удовлетво-
рение рассчитанной потребности в цементе при минимальных
суммарных затратах на его производство и транспортировку до
потребителей. С учетом развивающихся рыночных отношений
вопросы расширения и размещения производства цемента реша-
32

ются местными органами управления с учетом потребности в
этом строительном материале и возможностями организации его
производства.
3.2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
СТРОИТЕЛЬСТВА (ТЭО).
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ (ТЭР)
В соответствии с положением для всех проектируемых пред-
приятий, зданий и сооружений разрабатываются технико-эконо-
мические обоснования (ТЭО) или технико-экономические расчеты
(ТЭР).
Все предприятия подразделены в зависимости от их значимо-
сти на три основных вида:
— на особо крупные и сложные, имеющие государственное
значение;
— крупные и сложные; "
— другие объекты.
Технико-экономическое обоснование или технико-экономиче-
ский расчет является первичным предплановым и предпроектным
документом, обосновывающим необходимость и экономическую
целесообразность строительства нового или реконструкцию дей-
ствующего предприятия.
При этом внимание должно быть обращено на такие важные
аспекты, как обоснование проектной мощности и ассортимента
продукции.
Состав и содержание ТЭР отличается от ТЭО тем, что выбор
площадки под строительство осуществляется с минимальным объ-
емом инженерно-изыскательских работ для определения возмож-
ности ее использования. Выбор и согласование площадки произ-
водится при разработке проекта.
Состав и содержание ТЭО и ТЭР
Технико-экономическое обоснование или технико-экономиче-
ские расчеты должны состоять из следующих разделов:
— исходные данные и положения;
— мощность, номенклатура продукции, специализация и коо-
перирование предприятия;
— обеспечение предприятия сырьем, материалами, полуфаб-
рикатами, энергией, топливом, водой и трудовыми ресурсами;
— основные технологические решения, состав предприятия,
организация производства и управления;
— выбор района, пункта, площадки для строительства и их
характеристика;
2-395 33

— основные строительные решения, организация строитель-
ства;
— охрана окружающей среды;
— расчетная стоимость строительства;
— экономика строительства и производства. Основные техни-
ко-экономические показатели;
— выводы и предложения.
ТЭО (ТЭР) разрабатываются, как правило, за два-три года до
начала строительства. Год начала разработки материалов зависит
от нормативных сроков строительства, чем больше срок проек-
тирования и строительства объекта, тем больше разрыв между
ТЭО и началом строительных работ.
Если с момента утверждения ТЭО до начала разработки про-
екта пройдет два-три года, в ТЭО должны быть внесены изме-
нения или уточнения, произошедшие в этот период. Внесение
изменений в ранее утвержденное ТЭО требует его нового согла-
сования и утверждения. В случаях, когда внесения изменений
не требуется, должно быть дано подтверждение этого соответст-
вующими министерствами и ведомствами России.
Необходимые для разработки ТЭО или ТЭР исходные данные
группируются по разделам, соответствующим частям ТЭО: об-
щей, генплану и транспорту, технологической, строительной, са-
нитарно-технической, энергетической и экономической.
Состав исходных данных зависит от сложности объекта про-
ектирования: строительство нового, расширение или реконструк-
ция действующего предприятия.
Исходные данные проектная организация получает вместе
с заданием на разработку ТЭО (ТЭР), однако большая их
часть должна быть получена в процессе выбора площадки для
строительства или при обследовании действующего предприя-
тия.
Выбор площадки для строительства нового завода — важный
этап предпроектных работ.
Общие требования к выбору площадки сводятся к следующе-
му. Необходимо, чтобы условия строительства и эксплуатации
объекта позволяли осуществить строительство с наименьшими
затратами, а также обеспечивали при эксплуатации высокие тех-
нико-экономические показатели. При этом необходима увязка
намечаемого строительства с перспективой развития отрасли и
района; близостью разведанной сырьевой базы, использованию
местных строительных материалов, возможностью кооперирова-
ния предприятия с другими организациями, а также возможно-
стью привлечения местной рабочей силы как на период строи-
тельства, так и для эксплуатации объекта.
При выборе площадки для строительства должно быть обра-
щено внимание также на геологические особенности площадки;
34

транспортные условия строительства и эксплуатации завода,
энергоснабжение завода, а также условия размещения жилого
поселка.
Материалы, связанные с выбором площадки для строительст-
ву согласовываются с органами государственного надзора.
В случае разработки ТЭО (ТЭР) реконструкции, модернизации
или расширения действующего завода производится его обследо-
вание. Целью обследования является выявление и анализ произ-
водственных, материальных, финансовых и людских ресурсов за-
вода, а также получение исходных данных.
Обследованию на месте предшествует подготовительная рабо-
та в проектной организации, которая включает:
— подбор чертежей ранее выпущенных проектов;
— предварительный укрупненный расчет основных парамет-
ров завода после реконструкции;
— размер необходимой территории;
— потребность в воде и электроэнергии;
— объем грузооборота;
— количество сточных вод.
В соответствии с утвержденными указаниями о порядке раз-
работки и утверждения технико-экономических обоснований
(ТЭО) в материалах обследования приводятся следующие основ-
ные данные и технико-экономические показатели:
1. Наименование и местонахождение предприятия.
2. Вид строительства (новое, расширение, реконструкция, тех-
ническое перевооружение), очередь.
3. Мощность по выпуску продукции:
в стоимостном выражении, млн. руб.;
в натуральном выражении, млн. т.
4. Общая численность работающих, человек.
5. Производительность труда, тыс. руб.
6. Расчетная стоимость строительства, млн. руб., в том числе
строительно-монтажные работы, млн. рублей.
7. Намечаемый срок строительства, лет.
8. Срок окупаемости капитальных вложений, лет.
9. Годовая потребность предприятия в сырье и материалах, в
электроэнергии (млн. кВт*ч;) в тепловой энергии со стороны
(млн. Г/кал;) в топливе (уголь, газ, нефтепродукты) тыс. т.; в
воде (тыс. куб. м) и внешнем транспорте для доставки и отгрузки
(тыс. т.)
Кроме того в ТЭО (ТЭР) приводятся данные, характеризую-
щие технико-экономические показатели качества разработки. Ба-
зовые значения этих показателей для проведения расчетов ука-
зываются в задании на разработку ТЭО (ТЭР).
35

3.3. ПРОЕКТ И РАБОЧИЙ ПРОЕКТ.
ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ
Основным документом, регламентирующим состав, порядок
разработки, согласования и утверждения проектно-сметной доку-
ментации на новое строительство, расширение, реконструкцию и
техническое перевооружение действующих предприятий, зданий
и сооружений для всех отраслей и видов строительства является
СНиП 1.02.01—85, введенный в действие с 1 января 1986 г.
Проектирование является важнейшим этапом, в ходе которого
закладываются основы для успешной работы будущего предпри-
ятия или его подразделений.
Обоснование необходимости строительства, расширения или
реконструкции цементного завода выявляется при разработке
предпроектных стадий — технико-экономического обоснования
(ТЭО) или технико-экономических расчетов (ТЭР), в результате
которых определяется комплекс технико-экономических показа-
телей будущего предприятия. Инженерное воплощение этих по-
казателей в форме пояснительных записок, расчетов, чертежей
и смет реализуется в составе проектов, рабочих проектов и ра-
бочей документации на строительство.
Разработка проекта осуществляется на основе задания на про-
ектирование, утверждаемого Заказчиком.
В настоящее время принято двухстадийное проектирование
для крупных предприятий, например, при проектировании цемен-
тного завода.
Последовательными стадиями проектирования являются
«Проект» и «Рабочая документация».
Для строительства и реконструкции отдельных переделов, це-
хов, зданий и сооружений, как правило, достаточно одной стадии
проектирования «Рабочего проекта».
В состав рабочего проекта и проекта на новое строительство,
расширение и реконструкцию действующих заводов, цехов, пе-
ределов самостоятельными разделами входят:
1. Общая пояснительная записка.
2. Генеральный план и транспорт.
3. Технологические решения.
4. Научная организация труда. Управление предприятием.
5. Строительные решения.
6. Организация строительства.
7. Охрана окружающей среды.
8. Жилищно-гражданское строительство.
9. Сметная документация.
10. Паспорт проекта (рабочего проекта).
11. Рабочая документация.
36

Рабочий проект на техническое перевооружение заводов, це-
хов, переделов должен состоять из следующих разделов:
1. Общая пояснительная записка.
2. Сметная документация.
3. Рабочая документация.
Состав, содержание и оформление основных разделов проекта
(рабочего проекта) регламентируются СНиП 1.02.01—85, отрас-
левыми нормативными документами или эталонами.

4
ПРОЕКТНЫЕ РЕШЕНИЯ
ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ
4.1. ЗАВОДЫ, РАБОТАЮЩИЕ ПО МОКРОМУ
СПОСОБУ ПРОИЗВОДСТВА
Запроектированные и построенные в последнее время заводы
мокрого способа обеспечивают переработку любого, пригодного
по химическому составу сырья независимо от его влажности, при
этом с учетом вида применяемого топлива и особенностями сырья
возможен выбор различных схем переработки. Наиболее харак-
терными сочетаниями являются:
— высоковлажное сырье (мел, глина), топливо — газ, мазут;
— влажное сырье (известняк, глина), топливо — газ, мазут;
— сухое твердое сырье (известняк, сланец), топливо — газ,
уголь.
При переработке в шлам высоковлажного (обычно мелового)
сырья в настоящее время используются в основном мельницы
мокрого самоизмельчения (ММС) типа «Гидрофол» со специально
встроенной в выходной цапфе мельницы стержневой камерой. В
этой камере производится доизмельчение неразмолотых в бара-
бане мельницы крупных включений. Характерной особенностью
таких технологических схем измельчения является отсутствие
дробильного отделения, в котором сырье после добычи проходило
бы стадию предварительного измельчения в дробилках. Нет так-
же в этих схемах складов мела и глины, расположенных на
промплощадке, т. к. запасы сырьевых материалов, необходимые
для обеспечения непрерывной и стабильной работы обжиговых
агрегатов, хранятся в виде шлама. При этом целесообразно про-
изводить доизмельчение грубомолотого шлама сразу же после
выхода его из мельниц «Гидрофол».
Применение мельниц «Гидрофол» также целесообразно при
использовании закарстованных известняков.
Переработка более твердого, чем мел, сырья (известняк, слан-
цы, мергели) производится по технологическим схемам с исполь-
зованием различных видов дробильного оборудования (конусных,
щековых, молотковых и других типов дробилок) и в трубных
38

мельницах. Для создания буферных емкостей, обеспечивающих
сглаживание неравномерностей в поставке сырья с карьеров, со-
оружаются склады различных типов (грейферные, силосные, шат-
ровые и т.п.)
Стабильность или наоборот пестрота химического состава
сырья предопределяют систему корректирования и гомогенизации
шлама, необходимость сооружения в дополнение к горизонталь-
ным еще и вертикальных шламбассейнов.
С целью обеспечения возможности поэтапного строительства,
и дальнейшего расширения завода его необходимо проектировать
так, чтобы можно было последовательно запускать в производ-
ство одну технологическую линию за другой.
4.2 ЗАВОДЫ, РАБОТАЮЩИЕ ПО СУХОМУ СПОСОБУ
ПРОИЗВОДСТВА
В настоящее время подавляющее большинство цементных за-
водов сухого способа сооружается с применением различных ти-
пов циклонных теплообменников и реакторов-декарбонизаторов.
Следует отметить, что развитие технологии обжига с примене-
нием декарбонизаторов в сочетании с системами байпасирова-
ния-отвода (минуя запечные теплообменники) части отходящих
от печи газов, позволяет использовать для сухого способа про-
изводства сырьевые материалы с большим количеством вредных
примесей, чем при традиционном аппаратурном оформлении об-
жигового агрегата сухого способа.
Байпасирование газов зачастую позволяет так же повысить ка-
чество клинкера, так как значительную часть вредных примесей,
присутствующих в сырьевой смеси, можно вывести из процесса.
Переработка сырьевых материалов в сырьевую муку обычно
производится путем помола и одновременной сушки дробленых
сырьевых материалов в следующих помольных агрегатах:
— мельницах самоизмельчения типа «Аэрофол» с домолом ма-
териала в трубных мельницах (обрабатывается сырье повышен-
ной влажности или трудноразмалываемое с кремнистыми вклю-
чениями),
— вертикальных тарельчато-роликовых мельницах со встро-
енными сепараторами (влажное сырье, сырье содержащее не
более 3,04-5,0% кремнистых включений).
— шаровых и трубных мельницах различных типов (сырье с
влажностью не более 10-^ 12%)
— прессвалковых измельчителях и дробилках-сушилках для
предварительной подготовки материалов непосредственно перед
помолом.
39

Для стабилизации химического состава сырьевых материалов,
поступающих на помол сооружаются усреднителыше склады раз-
личных типов и конфигураций. Гомогенизация и хранение сырь-
евой муки производится в силосах, которые могут быть двух-
или одноярусными с различными системами пневмоперемешива-
ния, непрерывного действия или порционного.
4.3 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ ЗАВОДЫ
Основной тенденцией технического развития цементной про-
мышленности России на период до 2000 года будет модернизация
производства за счет внедрения сухого способа и уменьшения
доли мокрого способа. Эту тенденцию подтверждает также опыт
мировой цементной промышленности по внедрению печных сис-
тем с реакторами-декарбонизаторами различных типов, которыми
оснащаются новые, расширяемые и реконструируемые цементные
заводы.
Доля выпуска цемента по сухому способу составляет в Япо-
нии, Испании и Германии — 100% Италии — 96%, США — более
60%, в странах Европы 75 4-97%.
В ближайшее десятилетие трудно ожидать появления каких-
либо принципиально новых способов обжига клинкера. Дальней-
шее развитие получит существующая технология с применением
декарбонизаторов с максимальной степенью декарбонизации
материала, что позволит уменьшить геометрические размеры
вращающихся печей, сочетаемых с декарбонизаторами, а так-
же понизить содержание закиси азота в отходящих от печного
агрегата газах.
Будет иметь место также увеличение единичных мощностей
основного технологического оборудования и интенсификация си-
стем дробления, гомогенизации и помола.
Однако не следует ожидать применения печных агрегатов
производительностью более 5000-^-6000 т/с, т. к. чрезмерная кон-
центрация производства цемента на одном предприятии может
привести к увеличению дальности перевозок цемента и не по-
зволит оперативно удовлетворять меняющиеся требования к ас-
сортименту, кроме того простой такого агрегата будет приводить
к большим потерям клинкера.
Необходимость рационального использования и всемерной
экономии топливно-энергетических ресурсов указывает на то, что
назрела объективная необходимость коренной реконструкции оте-
чественной цементной промышленности на основе обновления
основных производственных фондов с использованием энергосбе-
регающих технологий и вывода из эксплуатации морально и фи-
зически изношенного оборудования.
40

При этом внедрение энергосберегающих технологий предпо-
лагается осуществлять по следующим основным направлениям:
— реконструкция действующих заводов мокрого способа про-
изводства путем перевода их на сухой способ,
— строительство новых автоматизированных технологических
линий сухого способа мощностью 3000-4-5000 т/с с запечными
теплообменниками и реакторами-декарбонизаторами,
— модернизация действующих вращающихся печей сухого
способа производства путем оснащения их усовершенствованны-
ми теплообменными системами с декарбонизаторами и средства-
ми автоматизации,
— реконструкция (при соответствующем технико-экономиче-
ском обосновании) действующих заводов мокрого способа с пе-
реводом их на полусухой (комбинированный) способ.
— внедрение каталитических, малоэнергоемких технологий
(производство сульфатированных клинкеров, использование кри-
сталлизационных компонентов и др.)
— вывод из эксплуатации устаревших изношенных цементных
заводов, отдельных производств и технологических линий.
Проектные проработки по различным цементным заводам по-
казали что перевод с мокрого способа производства на сухой
наиболее целесообразен и эффективен при использовании сырья
невысокой влажности, когда получаемая из него сырьевая смесь
имеет естественную влажность 6-4-10%, и сушка его может быть
осуществлена только за счет тепла газов, выходящих из обжи-
говых агрегатов. В этих случаях удельный расход условного топ-
лива, будет находится в пределах 115-4-135 кг/т клинкера или
на 35-^45% меньше, чем при мокром способе. Такой перевод
(реконструкция) может осуществляться в следующих вариантах:
— первоначальное строительство на имеющейся свободной
площади новой мощной линии сухого способа, а в дальнейшем
проведение последовательной реконструкции действующих тех-
нологических линий с переводом их на сухой способ и частичный
или полный вывод из эксплуатации старых неэкономичных и
изношенных производств. Этот метод перевода позволяет не сни-
жать производственную мощность предприятия на период его
реконструкции;
— в тех случаях, когда на территории действующего цемен-
тного завода мокрого способа нет свободной площади для раз-
мещения новой линии, перевод его на сухой способ целесообразно
осуществлять путем последовательной реконструкции, в задан-
ном объеме, действующих технологических линий с соответству-
ющим снижением производительности завода на период рекон-
струкции;
— в некоторых случаях могут оказаться экономически целе-
сообразными варианты, предусматривающие реконструкцию пе-
41

чей с установкой двух-, либо четырехступенчатых циклонных
теплообменников без реакторов-декарбонизаторов или с частич-
ной декарбонизацией сырьевой смеси.
Прямой перевод на сухой способ производства является наи-
более эффективным не только с точки зрения интенсификации
производства и экономии топливно-энергетических ресурсов, но
и как обеспечивающий, примерно, на 604-70% обновление ос-
новного технологического оборудования, что позволяет сущест-
венно продлить срок эксплуатации завода.
Перевод заводов на полусухой способ производства с приме-
нением механического обезвоживания шлама в мощных пресс-
фильтрах может применяться, лишь в случаях использования
высоковлажного исходного сырья и при хорошей фильтруемости
шлама, обеспечивающей влажность продукта фильтрации («кор-
жа») не более 19-^20%.

5
СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ
¦йг
5.1 ЦЕЛИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ (САПР)
Широкое внедрение автоматизации в процесс проектирования
связано не только с прогрессом непосредственно вычислительной
техники, хотя этот прогресс, действительно, впечатляет и намно-
го превосходит темпы повышения количественных и качествен-
ных показателей в остальных фундаментальных отраслях чело-
веческой деятельности. Так, за 20 лет быстродействие и объем
оперативной памяти серийных ЭВМ увеличились в 1000 раз при
одновременном уменьшении габаритов устройств и повышении
уровня их надежности. Принципиально изменяется и организация
использования вычислительной техники в сторону все большего
приближения к обмену между человеком и машиной с помощью
естественных языков и графических изображений, что расширяет
возможности использования ЭВМ в различных сферах интеллек-
туальной деятельности.
И тем не менее, главные причины все большего внедрения
автоматизации в проектирование связаны с изменением требова-
ний, предъявляемых к качеству проектирования. Рассмотрим эти
причины.
Постоянно возрастающая интенсификация производства пред-
полагает получение максимального эффекта от вводимых в сфе-
ру производства ресурсов. С точки зрения проектирования это
связано, во-первых, с получением точных прогнозов показателей
функционирования различных вариантов проектируемых объек-
тов с учетом всего множества влияющих факторов и с поиском
варианта, обеспечивающего экстремальные значения выбранных
критериев. Во-вторых, рациональное использование ресурсов не-
возможно без их детального учета на всех этапах производства,
что приводит к необходимости для реализации проектов разра-
батывать детальные спецификации оборудования, изделий и ма-
териалов.
Оптимизация проектных решений с использованием много-
факторных моделей, а также хранение и оперативная передача
43

данных о десятках тысяч позиций, поставляемых на строящиеся
объекты, невозможны без использования современных вычисли-
тельных устройств.
Важным фактором, влияющим на эффективность современно-
го производства, является возможность быстрого внедрения в
промышленность научных разработок и наиболее прогрессивных
агрегатов. При ручном проектировании время передачи достиже-
ний прикладной науки в производство затягивалось из-за необ-
ходимости изменения установившихся проектных стереотипов и
корректирования сложного нормативно-справочного хозяйства.
Механизм внедрения при ручном проектировании действует
следующим образом. Как правило, через 5—10 лет издаются ме-
тодики по проектированию заводов определенного технологиче-
ского профиля (например, цементных заводов) и каталоги выпу-
скаемого машиностроителями оборудования. По мере появления
новых разработок появляются всевозможные дополнения, уточ-
нения, временные указания и так далее. Разобраться в этом
потоке слабо организованной информации исключительно слож-
но, что резко снижает гибкость проектирования.
При использовании САПР все идеи, показавшие свою эффек-
тивность, непосредственно вводятся в сферу проектной деятель-
ности в виде изменения алгоритмов автоматизированных проек-
тных процедур и необходимых корректировок базы данных
оборудования. При этом не нарушается структурная целостность
всей системы, а последние достижения в соответствующей отрас-
ли автоматически заменяют устаревшие концепции. Попутно за-
метим, что возможность гибкого и непрерывного изменения ал-
горитмического и информационного обеспечения САПР является
важнейшим показателем ее качества.
Необходимость автоматизации проектирования обусловлива-
ется также социальными факторами. Наличие при ручном про-
ектировании большого числа рутинных, малоквалифицированных
и утомительных операций приводит к снижению престижности
профессии проектировщика и созданию острого кадрового дефи-
цита. К «тяжелым» операциям следует отнести заполнение ведо-
мостей, спецификаций, смет, выполнение расчетов по заданным
методикам, вычерчивание детализирующих схем и чертежей.
Наряду с перечисленными факторами, обусловливающими
развитие САПР, можно назвать также следующие, очевидность
которых не требует подробного разъяснения:
— повышение производительности труда проектировщиков;
— повышение уровня унификации проектных решений;
— снижение количества проектных ошибок;
— изменение эстетики как самого процесса проектирования,
так и проектных документов, что несомненно влияет на ход
последующего строительства.
44

Прежде чем перейти к рассмотрению состава и функциони-
рования ОАПР, остановимся на принципах создания автоматизи-
рованных систем проектирования. Знание этих принципов спе-
циалистами-технологами необходимо потому, что только
высококвалифицированные технологи, вооруженные в требуемом
объеме знаниями принципов автоматизации проектирования, а не
математики и программисты должны быть ведущей силой при
создании системы. ',,,„
В качестве главног^глринципа создания САПР следует на-
звать принцип комплексного охвата решаемых системой проек-
тных задач. Опыт применения вычислительной техники показал,
что, автоматизируя отдельные проектные процедуры, можно
лишь несущественно (до 10 %) охватить общий объем проектных
работ. В основном это составление смет, выполнение сложных
строительных и незначительного числа технологических расче-
тов, например, расчет сырьевых цементных смесей. Невозмож-
ность более широкого внедрения автоматизации отдельных про-
ектных задач объясняется тем, что каждая отдельная задача
встречается достаточно редко, вследствие чего разработка и под-
держание работоспособности каждой автоматизированной проце-
дуры в виде отдельной системы с большим количеством вспомо-
гательных ресурсов становятся нерентабельными. Только в том
случае, когда все задачи объединены в единую систему с непре-
рывной передачей информации от одной проектной процедуры к
другой, с едиными обслуживающими подсистемами, автоматизи-
рованное проектирование сможет решить возложенные на него
задачи.
Приведем пример различного подхода к автоматизации от-
дельной проектной процедуры, а именно, выбора дробильного
оборудования. Вначале рассмотрим вариант создания независи-
мой программы.
В цементной промышленности применяются следующие типы
дробилок: щековые, роторные, валковые, молотковые, конусные;
методики их расчета существенно различны. Следовательно, не-
обходимо разрабатывать ряд программ по расчету производитель-
ности дробилок, каждая из которых требует своей инструкции
ввода исходных данных. Причем количество этих данных доста-
точно велико: здесь и характеристика перерабатываемых мате-
риалов, и конструктивные параметры оборудования, и экономи-
ческие показатели (стоимость оборудования, электроэнергии,
эксплуатационных затрат). Результатом работы программы явля-
ются данные о производительности оборудования и потребных
ресурсах, на основании которых проектировщик принимает ре-
шение. При этом точность произведенных расчетов значительно
теряет свою ценность, поскольку данные о технологических свой-
ствах сырья были получены на основании приблизительных оце-
45

нок, также приближенно известны возможные колебания свойств
сырья и необходимой производительности оборудования. Все это
заставляет проектировщика вводить внушительный запас по про-
изводительности оборудования на неучтенные обстоятельства,
что естественно снижает коэффициент полезного действия этой
программы, и, как правило, с такими программами успешно кон-
курируют прикидочные расчеты или номограммы, а то и просто
опыт и интуиция проектировщика. v.j
В том случае, если приведенная выше расчетная процедура
реализована в рамках САПР, ее разработка и использование
производятся по принципиально другой схеме. Во-первых, обяза-
тельным элементом САПР является база данных (БД) оборудо-
вания и перерабатываемых материалов. Таким образом, ввод ис-
ходных данных для решения конкретной задачи сокращается,
поскольку необходимая информация выбирается из соответству-
ющего раздела базы данных. Во-вторых, решению задачи выбора
оборудования предшествовала статистическая обработка полной
информации о перерабатываемом сырье, в результате чего име-
ются точные данные как о средних значениях характеристик
сырья, так и об их колебаниях, что позволяет значительно сни-
зить коэффициент на «непредвиденные обстоятельства». И, на-
конец, информация о выбранном оборудовании заносится в базу
данных проектируемого объекта, что позволит на дальнейших
стадиях проектирования без дополнительного ввода решать такие
задачи, как системный анализ всей технологической схемы, вы-
бор вспомогательного и транспортного оборудования, составление
заданий на проектирование смежных частей проекта и выпуск
заказных спецификаций. Как видим, в рамках САПР та же за-
дача становится важным и эффективным элементом автоматиза-
ции процесса проектирования.
Вторым по важности принципом создания САПР является
обеспечение гибкости системы. Здесь следует обратить внимание
как на возможность безболезненного и достаточно оперативного
изменения информационного и алгоритмического обеспечения в
соответствии с последними достижениями технологической науки
и технических средств, так и на возможность влияния проекти-
ровщика на процесс проектирования. Как было показано, САПР
предполагает и непрерывность процесса автоматизированного
проектирования. Однако зачастую возникают ситуации, когда
проектировщику надо принимать решения, не предусмотренные
системой; в этом случае должны быть предоставлены средства
ввода полученных проектировщиком решений, с тем чтобы не
нарушалось дальнейшее автоматизированное проектирование.
И, наконец, третий принцип — принцип поэтапного проекти-
рования. Система должна обеспечивать возможность разработки
проектов с различным уровнем детализации. Этот принцип по-
46

зволяет выбирать оптимальные решения на всех стадиях проек-
тирования: выбор места строительства, разработку технологиче-
ской схемы и выбор основного оборудования с целью определения
технико-экономических показателей, и, наконец, полную разра-
ботку проекта с выпуском рабочих проектных документов.
5.2. СОСТАВ САПР
чи
Основными компонентами САПР являются: комплекс техни-
ческих средств, программное обеспечение, информационное обес-
печение, методическое обеспечение.
Рассмотрим подробнее основные особенности различных видов
обеспечения.
Комплекс технических средств (КТС). КТС САПР строится
на базе высокопроизводительных универсальных ЭВМ, доукомп-
лектованных набором устройств, выполняющих функции, специ-
фические для нужд проектирования.
Рациональным режимом автоматизированного проектирования
является диалоговый режим, позволяющий оперативно влиять на
ход процесса проектирования, и, вследствие этого, в КТС САПР
включают большое количество дисплеев-устройств оперативного
обмена информацией между человеком и машиной.
Большая часть готовой продукции проектирования представ-
лена в виде чертежей, планов, схем, поэтому среди периферий-
ных устройств КТС широко представлены средства вывода гра-
фической информации — графопостроители.
С целью повышения производительности системы и предо-
ставления максимальных удобств проектировщикам создаются
автоматизированные рабочие места (АРМ), которые кроме дисп-
лея, графопостроителя и устройства печати включают в свой
состав персональные компьютеры, позволяющие на месте, без
выхода на центральный процессор, решать отдельные задачи, и
в то же время, иметь связь со всей системой, в частности, ис-
пользовать информацию из базы данных.
В заключение отметим, что производительность КТС является
критерием, определяющим потенциальные возможности разраба-
тываемой САПР. Наиболее критичными параметрами в этом пла-
не являются:
— быстродействие процессора, измеряемое количеством эле-
ментарных операций, выполняемых в секунду. В настоящее время
ЭВМ, применяемые в качестве базы САПР, должны выполнять
более 300 000 операций в секунду:
— объем оперативной памяти, измеряемый в байтах. Один
байт — это элемент памяти, позволяющий хранить информацию
об одном буквенно-цифровом символе. Объем оперативной памя-
47

ти САПР должен превышать миллион байт. Для сравнения от-!
метим, что такое число букв содержит книга объемом, примерно;
500 страниц:
— объем памяти внешних запоминающих устройств. Как пра-
вило, используются НМД (носители на магнитных дисках) общей
емкостью более 300 миллионов байт.
Программное обеспечение. Процессор ЭВМ выполняет эле-
ментарные команды, закодированные в специальном «машинном»
коде. Использование этих команд для создания не только боль-
ших систем, какими являются САПР, но и достаточно сложных
программ настолько трудоемко, что становится делом нереаль-
ным. Поэтому любая вычислительная система обладает большим
комплексом программных* средств, позволяющих упростить ее ис-
пользование и рационально распределять ресурсы ЭВМ.
Программное обеспечение по своему назначению классифици-
руется следующим образом:
— стандартное программное обеспечение, поставляемое вме-
сте с универсальной ЭВМ; сюда входит операционная система,
осуществляющая управление вычислительным процессом и рас-
пределение ресурсов между работающими программами, и транс-
ляторы с универсальных языков программирования;
— специальное системное программное обеспечение, то есть
программы, выполняющие функции, специфичные для разраба-
тываемой системы; при разработках САПР используются компо-
ненты, выполняющие функции управления базой данных, фор-
мирования графической информации, формирования табличных
документов, интерпретации специальных проблемных языков;
— проблемное программное обеспечение, то есть программы,
непосредственно выполняющие необходимые проектные про-
цедуры.
Большие системы проблемных программ разбиваются, по раз-
личным признакам на более мелкие компоненты, такие как под-
системы, пакеты прикладных программ (ППП), программные мо-
дули. САПР заводов состоит, как правило, из следующих
подсистем:
— технологические проектирование;
— строительное проектирование;
— электротехническое проектирование;
— сантехническое проектирование;
— проектирование КИП и автоматики;
— генплан;
— сметы;
— экономика.
Отметим, что все подсистемы, кроме технологической, явля-
ются практически независимыми от профиля проектируемого за-
вода, поэтому в настоящее время формируются подсистемы, ко-
48

торые позволяют решать задачи соответствующих частей проекта
в различных проектных организациях.
i Различие в технологических процессах и типах применяемого
оборудования не позволяет создать универсальную подсистему
технологического проектирования, поэтому такие подсистемы
разрабатываются специально для проектирования заводов с близ-
кой организацией технологических процессов.
В дальнейшем мы будем рассматривать подсистему техноло-
гического проектирования системы автоматизированного проек-
тирования цементных заводов (САПР-ЦЕМЕНТ), разработанную
в институте «Гипроцемент».
В состав этой подсистемы входят следующие пакеты приклад-
ных программ (подробно о них — см. п. 3):
ППП СЫРЬЁ (обработка предпроектной информации)
ППП БАЛАНС (определение основных параметров завода)
ППП ВЫБОР (выбор основного технологического оборудования)
ППП АНАЛИЗ (системный анализ технологических схем)
ППП ТРАНСПОРТ (проектирование транспортных внутриза-
водских коммуникаций и вспомогательного технологического обо-
рудования)
ППП ЗАДАНИЕ (выпуск спецификаций и заданий на проек-
тирование смежных частей проекта).
Информационное обеспечение. Организация хранения и поиска
информации о различных видах оборудования, технологических и
конструктивных материалах и изделиях является наиболее трудо-
емкой операцией при проектировании. Информационное обеспече-
ние включает в свой состав следующие средства:
1. Систему управления базой данных (СУБД) — это програм-
мная система, осуществляющая распределение памяти под раз-
делы БД, а также операции занесения, поиска и стирания ин-
формации.
2. Систему организационных мероприятий, поддерживающих
базу данных, куда входят информационные источники, а также
подразделения, ответственные за своевременную корректировку
содержимого общесистемных разделов БД.
3. Непосредственно разделы базы данных.
В САПР-Цемент в качестве СУБД используется система
СПЕКТР. БД САПР-Цемент содержит следующие основные раз-
делы: БД. ОСР. ОБОРУД.— общесистемный раздел оборудования,
используемого при проектировании цементных заводов; БД.
ОБКТ. ОБОРУД — раздел оборудования, включенного в проект
конкретного объекта; БД. ОБКТ. ПОТОК — раздел технологиче-
ских потоков объекта.
Раздел БД содержит множество записей, каждая из которых
содержит информацию, характеризующую индивидуального пред-
ставителя. Каждая запись в свою очередь содержит поля данных,
49

включающих однородную информацию. Так в БД. ОСР. ОБОРУД
выделены следующие поля:
— информация, необходимая для выпуска спецификации (на-
именование оборудования, общесоюзный код оборудования, код
завода-изготовителя, масса, стоимость, шифр прейскуранта);
— информация, характеризующая технологическую примени-
мость (шифры технологических свойств и их граничные значе-
ния, например, максимальную крупность кусков, влажность ма-
териала, прочность, паспортную часовую производительность);
— информация, характеризующая конструктивные особенно-
сти агрегата (шифры параметра и его значения, например, габа-
ритные размеры, ширина загрузочной щели, объем приемного
бункера);
— информация, характеризующая потребные ресурсы (шифр
ресурса и его значения, например, расход технической воды, па-
ра, нормы обслуживания);
— информация, характеризующая комплектующее оборудова-
ние (код оборудования и его потребное количество).
В БД. ОБКТ. ПОТОК выделены следующие поля:
— идентифицирующая информация (шифр потока, его наиме-
нование, код по классификации потоков, годовая потребность в
тоннах);
— информация, характеризующая потоки, необходимые для
производства данного продукта (шифр потока, его расход в тон-
нах на тонну абсолютно сухих материалов);
— информация, характеризующая режим переработки матери-
ала (шифры технологических операций, коэффициент неравно-
мерности подачи, число рабочих дней в году, число рабочих ча-
сов в день; коэффициент использования оборудования);
— информация, характеризующая технологические свойства
материала (шифр параметра, его значение, например, влажность,
прочность, остаток на сите).
Сделаем ряд замечаний по поводу структуры основных раз-
делов БД. Возможны два вида организации хранения информа-
ции: позиционный и индентифицируемый. В первом случае на-
значение той или иной информации определяется ее местом в
массиве с заранее определенной структурой. Во втором случае
смысл каждой переменной определяется системой идентифициру-
емых параметров, предшествующих значению этой переменной.
Естественно, что при позиционном способе значительно сокра-
щаются затраты памяти и время доступа к этой информации.
При идентифицируемом способе достигается большая гибкость,
то есть возможность добавления новых переменных. Ввиду того,
что номенклатура оборудования подвергается постоянному изме-
нению и кроме того изменяются методы и нормы проектирования,
в САПР-Цемент в большинстве случаев используется идентифи-
50

цируемый способ хранения. Смысл параметра определяется кодом
и шифром, где цифровой код определяет тип информации (на-
пример, 01 — технологические свойства, 100 — комплектующее
оборудование), а шифр, содержащий до 15 символов, определяет
конкретный смысл этой информации (например, ВЛ — влажность,
008 — остаток на сите).
В большинстве случаев для выбора оборудования и определения
параметров, характеризующих его работу в конкретной технологи-
ческой ситуации, недостаточно знаний констант, которые могут
быть получены из БД. Так, производительность того или иного
агрегата, потребляемая мощность, нормы обслуживания, как пра-
вило, зависят от свойств перерабатываемых материалов. Для того,
чтобы учесть наличие несложных функциональных зависимостей,
в САПР-Цемент база данных дополнена библиотекой фрагментов
(БФ). Фрагмент — это процедура, описывающая на специальном
языке алгоритм расчета одного или нескольких параметров, причем
во фрагменте можно использовать информацию из БД. Обращение
к фрагменту осуществляет система при обнаружении в БД ресурса,
указывающего номер фрагмента.
Методическое обеспечение. Важное значение при разработке
и эксплуатации САПР имеет комплекс документации, позволя-
ющей специалистам четко представлять возможности и ограни-
чения, заложенные в данную систему. Высокие требования к до-
кументации усугубляются тем фактором, что предполагается
непрерывная модификация отдельных составляющих САПР. От-
ставание сопровождающих документов от текущего состояния си-
стемы приводит к серьезным ошибкам. Именно поэтому в насто-
ящее время методическое обеспечение переносится на машинные
носители, что придает ему необходимую гибкость.
Методический материал включает в свой состав следующие
виды документов:
— общее описание системы, в которой излагаются принципы
построения и описание функционирования системы в целом и
взаимодействие различных видов обеспечения;
— описание программного обеспечения, которое содержит ал-
горитмы вычислительных процессов и структуры программ;
— описание информационного обеспечения;
— инструкция по эксплуатации.
Последний вид документа является основным для проектиров-
щика, работающего с отдельными компонентами САПР. В нем
рассмотрены форматы обращения к программам системы для ре-
шения различных проектных задач, а также ситуации, возника-
ющие в процессе решения. Вместе с тем для использования
САПР в полном объеме при комплексном проектировании про-
ектировщик должен знать как общее описание системы, так и
описание информационного обеспечения.
51

5.3. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ САПР
На рис. 5.1. представлена укрупненная схема функциониро-
вания САПР-Цемент. Рассмотрим отдельные этапы процесса про-
ектирования в режиме автоматизированного проектирования.
БД 1
ППП 1
БД 3
ППП 2
БД B, 3)
Бф
ППП C, 4)
БД B, 3)
Бф
ППП 5
БД {2, 4)
ППП 6
ЭТАП 1
Обработка
предпроектных
исследований
ЭТАП 2
БД 3
Определение
основных пара-
метров завода
ЭТАП 3
БД 3
Д A, 2, 3)
Выбор техноло-
гической схемы
и основного обо-
рудования
ЭТАП 4
БД C, 4)
Д B, 3)
Компоновка
оборудования
ЭТАП 5
1
2
3
4
ППП
1
2
3
4
5
6
БД
ОБКТ.ГЕО
ОСР.ОБОРУД
ОБКТ.ПОТО*
ОБКТ.ОБОРУД
СЫРЬЁ
БАЛАНС
ВЫБОР
АНАЛИЗ
ТРАНСПОРТ
ЗАДАНИЕ
БФ
д
Выбор транс-
портного обору-
дования и вспо-
могательного
ЭТАП 6
БД 4
Д C, 4)
Выпуск рабочих
проектных доку-
ментов
Д B, 5,6)
1
2
3
4
5
6
БАЛАНС
зд
РСЧ
ОПРОС
ч
СПЦФ
Рис. 5.1. Схема функционирования системы автоматизированного проектирования
цементных заводов (САПР—цемент).
Обозначения — Д — проектный документ; БД — банк данных; БФ — библиотека
фрагментов; БАЛАНС — материальный баланс завода; ППП — пакет прикладных
программ; ЗД — задание на проектирование нетехнологических подсистем; РСЧ —
расчетно-пояснительная записка; ОПРОС — опросный лист; Ч —чертеж; СПЦФ —
спецификация.
52

Этап 1. Как было сказано ранее, важнейшее требование к
САПР — это детальный учет предпроектной информации и ее
использование при принятии проектных решений. Проектирова-
нию цементных заводов, а также переходу на новую сырьевую
базу действующих заводов предшествует геологическая разведка
предполагаемых месторождений сырья. На основании этой ин-
формации определяются достоверные оценки запасов сырья, рас-
пределение его по различным категориям качества, параметры
изменчивости технологических свойств и рациональные варианты
разработки карьера с учетом возможности шихтовки. На этом
этапе в БД. ОБКТ. ПОТОК заносятся характеристики исходных
сырьевых потоков.
Этап 2. На основании полученных характеристик сырьевых
материалов определяются укрупненные показатели завода: рас-
ходы технологических потоков в годовом исчислении (материаль-
ный баланс завода), производительность основных переделов с
учетом режима их работы, объем резервных складов, потребность
во вспомогательных материалах и т. д. Полученная информация
используется для предварительного технико-экономического ана-
лиза варианта, а также для более детальной проработки на даль-
нейших этапах проектирования. Выпускаются задания для про-
ектирования карьера, внешнего транспорта и технико-экономического
обоснования. Информация, характеризующая технологические потоки,
заносится в БД. ОБКТ. ПОТОК.
Э т а п 3. Конкретизация технологической схемы производится
на основе системотехнического анализа различных вариантов.
Основными исследуемыми параметрами при этом являются по-
казатели надежности схемы и уровни стабилизации показателей
качества технологических процессов. Далее на основании требу-
емой производительности переделов с учетом технологических
характеристик перерабатываемых материалов выбираются типо-
размеры оборудования и его потребное количество. Информация
о выбранном оборудовании заносится в БД. ОБТК. ОБОРУД.
Этап 4. Компоновка оборудования в первой очереди САПР-
Цемент производится с использованием традиционных ручных
операций. Здесь определяются также трассы внутризаводских
коммуникаций.
Э т а п 5. После формирования технологической схемы и ком-
поновки основного технологического оборудования производится
проектирование внутризаводского транспорта, систем аспирации
и другого вспомогательного оборудования. Исходной информа-
цией являются характеристики транспортируемых материалов,
схемы трасс коммуникаций и условия окружающей среды. Вы-
бираются типоразмеры оборудования и комплектующие изделия,
составляются опросные листы по формам заводов-изготовителей.
Данные об оборудовании заносятся в БД.
53

Этап 6. Основную часть оборудования, поставляемого на
строящиеся цементные заводы, составляет серийное оборудова-
ние, выпускаемое машиностроительными заводами. Однако це-
лый ряд узлов и несложных механизмом изготавливается по
чертежам, разработанным проектными организациями. В САПР-
Цемент в качестве первой попытки выпуска конструкторской
документации реализована программа конструирования переход-
ных узлов газоходов. Кроме того, выпускается рабочая докумен-
тация к проекту теплоизоляции технологических агрегатов и
трубопроводов.
Завершающей стадией технологического проектирования яв-
ляется выпуск заказных спецификаций и зданий на разработку
смежных частей проекта: электроснабжение, КИП и автоматика,
сантехника, строительные конструкции, составление смет. Исход-
ной информацией для автоматизированного выпуска перечислен-
ных документов являются данные о выбранном оборудовании из
БД. ОБКТ. ОБОРУД.
5.4. ОСНОВНЫЕ ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ (ППП)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ САПР-ЦЕМЕНТ
5.4.1. ППП СЫРЬЁ
ППП СЫРЬЕ включает комплекс программных блоков, авто-
матизирующих обработку результатов исследовательских работ,
выполняемых при оценке качества цементного сырья по геоло-
горазведочным данным. В качестве исходной информации исполь-
зуются результаты предварительной, детальной или эксплуата-
ционной разведки месторождений.
При определении мощности проектируемого завода, ассорти-
мента выпускаемых цементов необходимо знать объем полезной
массы в пределах разрабатываемого месторождения и распреде-
ление его по различным категориям качества. При построении
рационального плана горных работ с учетом возможности ших-
товки сырья необходимо иметь поблочные значения качествен-
ных показателей для отдельных участков карьера-блоков. Зная
средние характеристики различных категорий сырья, залегающе-
го на карьере, можно определить состав и технологические свой-
ства сырьевой смеси (расходы отдельных компонентов, коэффи-
циент насыщения, силикатный и глиноземный модули).
Для разработки рациональной технологической схемы важно
знать не только средние значения химико-физических характе-
ристик, но также амплитуду вариаций и скорость изменения этих
свойств, то есть их динамику.
54

Поскольку эти вариации носят случайный характер (их нельзя
заранее точно предсказать), то для их описания пользуются ве-
роятностными характеристиками и, в частности, так называемы-
ми корреляционными функциями. В этом случае динамика слу-
чайного процесса описывается набором пар чисел: D —
дисперсией, характеризующей амплитуду, и Т — параметром спа-
да корреляционной функции, характеризующим скорость измене-
ния процесса. Знание этих параметров, определяемых в ППП
СЫРЬЁ, необходимо для этапа системотехнического анализа тех-
нологических схем.
Обработка геологической информации с использованием ППП
СЫРЬЁ производится в несколько этапов.
1 этап. Ввод геологической информации и занесение ее в
БД.ОБКТ.ГЕО.
Заносятся координаты разведочных скважин, а также высот-
ные привязки и полный химический состав выделенных интер-
вальных проб (кернов). На основании поинтервальных данных
формируется так называемое геополе карьера, то есть такой ин-
формационный массив, в котором для каждого участка карьера
определены достоверные химические характеристики.
На дальнейших этапах используется как поинтервальная ин-
формация для определения характеристик изменчивости сырья,
так и описание геополя в основном для построения планов раз-
работки карьера.
2 этап. Определение усредненных показателей, характеризу-
ющих качество сырья в залежи.
Расчеты можно производить для различных участков карьера.
Дело в том, что, как правило, разведанная часть карьера содер-
жит участки с сырьем различного качества. Поэтому перед про-
ектировщиком зачастую встает задача определения фактической
границы разработки карьера. С одной стороны, можно разраба-
тывать только участки с качественным сырьем. При этом суще-
ственно упростится технологическая схема переработки сырья и
будет обеспечено высокое качество готового продукта (цемента).
С другой стороны, такое решение имеет и негативные последст-
вия: сокращается производительность завода, а выборочная от-
работка отдельных участков удорожает добычу сырья.
Получить наиболее рациональное решение можно путем срав-
нения различных вариантов. При этом варьируются:
— границы исследуемой области (контур карьера),
— высотные отметки отрабатываемой толщи,
— условия исключения из переработки некондиционного
сырья.
Результатом работы этого этапа является следующая инфор-
мация:
— средние значения исследуемых химических характеристик,
55

— их среднеквадратичные отклонения,
— объемы добычи полезной и некондиционной породы,
— объемы породы с заданными качественными характеристи-
ками.
3 этап. Определение динамических характеристик изменчиво-
сти свойств сырьевых материалов.
На этом этапе вначале определяются корреляционные функ-
ции изменчивости сырья в пространстве карьера.
Высокочастотные составляющие изменчивости определяются
на основании информации, представляемой интервальными про-
бами разведочных скважин. Низкочастотные составляющие — на
основании анализа изменения сырья при перемещении от сква-
жины к скважине в пределах одного уступа. При этом програм-
мой учитывается возможное направление разработки карьера.
После вычисления «пространственной» изменчивости опреде-
ляются характеристики «временной» изменчивости сырья, посту-
пающего с одного забоя. Здесь учитывается фактор перемеши-
вания сырья при экскавации, а также особенности траектории
разработки, что, в ряде случаев, приводит к появлению допол-
нительных частотных составляющих. Знание характеристик из-
менчивости сырья на карьере позволяет разрабатывать рацио-
нальные мероприятия по компенсации этих изменений. Эти
мероприятия могут затрагивать как технологическую схему пе-
реработки сырья, так и стратегию добычи сырья на карьере.
4 этап. Формирование плана горных работ с учетом стабили-
зации качества добываемого сырья.
Если на предыдущем этапе было выявлено, что существенная
часть изменений химических характеристик происходит настоль-
ко медленно, что эти изменения могут достаточно точно прогно-
зироваться на основании информации геологоразведочных сква-
жин, важным средством компенсации этих отклонений является
рациональное планирование разработки карьера. Этот этап про-
изводится в диалоговом режиме. Проектировщику предоставлена
возможность на экране дисплея отобразить любой участок карь-
ера.
Моделирование процесса планирования добычи сырья заклю-
чается в том, что проектировщик выбирает количество экскава-
торов, их максимальную производительность, расставляет их на
участки и задает направление передвижения с учетом ограниче-
ний, накладываемых на проведение горных работ.
Производительность отдельных экскаваторов в различные мо-
менты отработки карьера определяет программа календарного пла-
нирования с учетом требований минимизации отклонений химиче-
ских характеристик суммарного потока от заданных значений.
Программа переводит экскаваторы с участка на участок по
мере их отработки в соответствии с направлением, предложен-
56

ным проектировщиком. При этом на экране непрерывно фикси-
руются характеристики добываемого сырья. В заданные проек-
тировщиком интервалы времени- текущее состояние карьера вы-
дается на графопостроитель с указанием качества сырья,
добытого за очередной плановый отрезок времени.
На рис. 5.2. приведен пример графического отображения со-
стояния карьера по окончании очередного планового периода.
Таким образом, меняя стратегию разработки карьера, можно
добиться максимального снижения исходной неоднородности.
6 этап. Расчет параметров сырьевой смеси.
Исходными данными для работы программы являются шифры
сырьевых компонентов, из которых составляется сырьевая смесь,
а также задания на модульные характеристики смеси — коэффи-
циент насыщения, силикатный и глиноземный модули. Необхо-
димая для расчетов информация о химических характеристиках
смешиваемых материалов поступает в программу из
БД.ОБКТ.ГЕО. В результате расчетов определяется рецепт сырь-
евой смеси, т. е. массовые доли всех смешиваемых материалов,
а также — соответствующие расчетному рецепту концентрации в
смеси основных оксидов.
5.4.2. ППП БАЛАНС
После того, как определены технологические свойства исход-
ных сырьевых материалов и подобран рецепт сырьевой смеси,
производится формирование укрупненной технологической схе-
мы. Как правило, анализировать нужно несколько вариантов с
целью выбора из них наиболее рационального. Анализ каждого
варианта технологической схемы начинается с расчета матери-
ального баланса завода. Материальный баланс — это список по-
токов основных технологических материалов с указанием их го-
довых расходов.
Для составления материального баланса необходимо знать го-
довые расходы продуктов, определяемые заданием на проекти-
рование, и кроме того, для каждого потока должны быть изве-
стны удельные расходы материалов, участвующих в образовании
данного продукта. Для цементных заводов лимитирующим про-
дуктом, как правило, является клинкер.
На основании данных материального баланса решаются зада-
чи, необходимые для предварительной оценки технико-экономи-
ческих показателей завода и дальнейшей проектной проработки.
По укрупненным нормативным показателям определяется по-
требность во вспомогательных расходуемых материалах (огнеупо-
ры, смазочные материалы, мелющие тела, тара и т. д.), вычис-
ляются объемы резервных складов. С учетом принятых графиков
работы участков и нормативных коэффициентов использования
57

It,
n
-s
IJ11I
1
3
ш 2
= a
3 **
Kg
CD
141
ГМ
CB
in
141
Ml
J
1
i
a
g
о
ю
са.
а
а.
а
а
X
а
х
ев
ев
ш
V
1
та
а
с
-з
X
о
5
с
о
ш
3
>
ж
3
§
в'
X
«3
са
Е
ел
а
а.
i
ев
Щ
ев
(В
Т
¦*"•
INI
ев
СЕ|'
2б
ев
I4J
|t
ш
т
о
¦э
о.
1
о.
S
а
-э
|
*
«
at
в
31
л™
ж
я
л
»(
в
31
т
31
ж
4
я
i
т
м,
ж
я
ж
я
ж
я
м
31
!
31
я
ж
я
-L
ж
9
г
й
s
00
со
ев
1535
"ж
*
j
I
о
ю
а
а
а.
ала
у
а
ев
ев
1535
*
I
о
э
са.
су
1
•с
с
а
tn
en
ев
in
И
м
m
ж
1
I
ас
X
W
0I
I_J
1_J
еж
i
В?
а.
BJ СО
Ш мп
ев со
СВ ВЗ
ев —<
тт
•3 С9
11
а си
а а
ы ы
о. a
НИШ)"

оборудования годовые расходы пересчитываются на часовые и
суточные, по которым определятеся минимальная производитель-
ность этих участков. Выпускаются задания на проектирование
карьеров и внешнего транспорта. С целью обеспечения работы
последующих автоматизированных процедур информация о по-
токах заносится в базу данных (БД.ОБКТ.ПОТОК).
Работа с ППП БАЛАНС производится поэтапно.
1 этап. Определение ассортимента выпускаемой продукции.
При решении этой задачи следует учитывать как технологи-
ческие, так и экономические факторы. К экономическим отно-
сятся: потребность региона в различных марках цемента, уровень
оптовых цен, а также наличие необходимых ресурсов и их сто-
имость.
Технологические факторы — это закономерности изменения
свойств цемента в зависимости от состава цементной шихты и
технологических режимов его производства.
Задача сводится к поиску такого ассортимента производимого
цемента, который обеспечивает максимальную прибыль с учетом
ограничений на выпуск отдельных марок цемента и на возмож-
ность использования различных ресурсов.
Необходимая для решения этой задачи величина прибыли,
получаемой от реализации 1 т цемента каждой марки, опре-
деляется как разность между отпускной ценой и себестоимо-
стью.
Для расчета себестоимости цемента необходимо знать потреб-
ность в ресурсах для его производства и их себестоимости.
Потребность в ресурсах определяется технологическими режи-
мами. Определение технологического режима производства кон-
кретной марки цемента также является оптимизационной за-
дачей.
Каждый вид и марка цемента характеризуется набором па-
раметров, регламентируемых ГОСТом. Если какой-то из регла-
ментируемых параметров не попадает в регламентируемую об-
ласть, то цемент с такими свойствами считается бракованным.
При определении технологического режима необходимо знать
зависимость регламентируемых свойств от режимных парамет-
ров.
К регламентируемым параметрам относятся: активность в
различные сроки с момента затворения, сроки схватывания,
величина объемного расширения и другие; к режимным можно
отнести: количество и виды добавок, тонкость помола. На
рис. 5.3 приведены результаты работы программы, производя-
щей поиск оптимального технологического режима производства
цемента.
2 этап. Ввод информации о технологических потоках (мате-
риалах).
59

ArexoSммагел/**г
#ооа
SO
/о
If
<? /г
~-—
¦^-^.
\
\
SO
Рис. 5.З. Результаты работы программы по поиску оптимального технологическо-
го режима производства цемента.
Здесь вводятся цифры и наименование потока, а также пара-
метры, характеризующие технологические свойства, удельные
расходы различных ресурсов для производства данного матери-
ала, планируемые технологические операции (шифр операции,
режим работы, нормы потерь).
Совокупность описаний всех потоков является, по существу,
информационной моделью разрабатываемой технологической схе-
мы. Задание этой информации является трудоемким процессом,
требующим высокой квалификации проектировщика.
В САПР-Цемент, с целью автоматизации процесса формиро-
вания технологической схемы, предусмотрен режим генерации
информации о потоках с использованием библиотеки фрагментов
типовых проектных решений.
В том случае, если фактические проектные решения отлича-
ются от типовых, заложенных во фрагментах, проектировщик
должен откорректировать задание, сгенерированное системой.
3 этап. Расчет материального баланса.
Здесь окончательно формируется проектируемая техноло-
гическая схема, которая фиксируется в виде описаний техно-
логических потоков в БД.ОБКТ.ПОТОК; в виде таблицы ма-
60

териального баланса и, наконец, в виде чертежа технологиче-
ской схемы.
4 этап. Оценка экономических показателей проектируемого
объекта.
Для того, чтобы обосновать выбираемый вариант технологи-
ческой схемы, необходимо иметь возможность оценивать эконо-
мическую эффективность каждого варианта. «Точная» экономика
проекта определяется на основании смет, учитывающих полный
список оборудования, зданий и сооружений, а также калькуляций,
учитывающих эксплуатационные затраты.
Очевидно, что подобная оценка может производиться для од-
ного, двух, максимум трех вариантов, что недостаточно для при-
нятия действительно оптимальных решений.
В САПР-ЦЕМЕНТ для экономической оценки проектных ре-
шений на ранних стадиях проектирования принят метод экспрес-
сной экономической оценки на основании использования техни-
ко-экономических нормативов. Дело в том, что экономические
оценки строятся на системе двух показателей: натуральных и
стоимостных.
К натуральным показателям относятся расходы сырья, мате-
риалов, трудовых ресурсов, электроэнергии, топлива; объемы
строительных конструкций и т. д.
Переход от натуральных показателей к стоимостным осуще-
ствляется на основании установленных для района строительства
цен на все виды ресурсов. И если уровень цен изменяется от
района строительства и даже от времени проведения строитель-
ных работ, то расход натуральных показателей объективно свя-
зан с принятыми проектными решениями.
База данных экспрессной системы экономических оценок
содержит нормы расхода натуральных показателей на выпол-
нение различных технологических операций. Таким образом,
имея информацию о выполняемых на проектируемом объекте
технологических операциях (производительность, свойства пе-
рерабатываемых материалов), нормы расхода натуральных по-
казателей, а также их цены для района строительства, про-
грамма рассчитывает следующие технико-экономические
показатели проекта:
— полная потребность в ресурсах;
— стоимость основных фондов;
— себестоимость реализуемой продукции;
— годовая прибыль;
— предполагаемый срок окупаемости затрат на строительство
завода.
5 этап. Выпуск сопутствующих документов.
61

5.4.3. ППП ВЫБОР
Основной процедурой выбора оборудования, наилучшим об-
разом соответствующего выполнению заданной технологиче-
ской операции, является расчет производительности этого обо-
рудования и потребляемых им ресурсов. Эту задачу можно
решить двумя путями. Первый путь методически связан с
моделированием процессов тепло- и массообмена, а также
кинетики химических и физических превращений, происходя-
щих в аппарате.
Это сложный путь, он связан с созданием серьезных про-
грамм для каждого типа агрегатов, расчет по таким программам
требует ввода большого количества данных, характеризующих
конструкцию агрегата. Создание и использование таких про-
грамм целесообразнее в случаях, когда требуется конструктив-
ная проработка агрегата (проектирование новых, реконструкция
действующих).
В том случае, когда требуется прогнозировать производитель-
ность серийного аппарата, возможно использование упрощенной
методики. Для серийных агрегатов установлена паспортная про-
изводительность, соответствующая производительности в опреде-
ленных условиях (физико-химические свойства исходного и вы-
ходного продукта, условия окружающей среды и т. д.). Для
корректирования значения производительности используются эм-
пирические зависимости, учитывающие влияние факторов, отлич-
ных от тех, которые зафиксированы при определении паспортной
производительности. В качестве примера использования подобной
эмпирической зависимости используем соотношение для расчета
производительности шаровой мельницы Qp:
QP =a-b-Qn,
где Qn — паспортная часовая производительность (т/час); а —
относительный коэффициент размалываемости материала, т. е.
коэффициент, характеризующий прочность; b — поправочный ко-
эффициент, учитывающий тонкость помола; значения коэффици-
ента «Ь» в зависимости от процента остатка готового продукта
на сите № 008 приведены в таблице 8.32.
В САПР-Цемент реализованы оба подхода к определению
производительности и потребляемых ресурсов. В качестве при-
мера программы, использующей первый подход, можно назвать,
прежде всего, программу расчета печных агрегатов. Работа этой
программы основана на решении системы нелинейных уравнений,
описывающих противоточное движение обжигаемого материала и
пылегазовой среды с учетом протекания процессов теплообмена,
сушки, декарбонизации, образования жидкой фазы, минералооб-
разования и других.
62

На описании функционирования процедуры выбора оборудо-
вания, основанной на второй из перечисленных выше методик,
остановимся подробнее. Работа этой системы основана на взаи-
модействии следующих четырех компонентов САПР:
1. В БД.ОБКТ.ПОТОК содержится информация о свойствах
перерабатываемых материалов (влажность, крупность, прочность,
остаток на сите выходного продукта и т. д.).
2. В БД.ОСР.ОБОРУД указываются паспортные данные, ха-
рактеризующие часовую производительность и условия примени-
мости (максимальную влажность, размер куска и т. д.). Кроме
того, в этом разделе БД указывается, в случае необходимости,
номер фрагмента, к которому следует обратиться при выборе
агрегата.
3. В библиотеке фрагментов хранятся фрагменты, реализую-
щие арифметические и логические операции, необходимые для
вычисления требуемых параметров (часовая производительность,
потребность в энергоресурсах и т. д.).
4. Технолог, эксплуатирующий систему, при выборе оборудо-
вания должен указать следующую информацию: группу локаль-
ных кодов оборудования, которая должна анализироваться с точ-
ки зрения выполнения данной технологической операции; шифры
потоков, обрабатываемых данным видом оборудования. Кроме то-
го, в задании могут указываться данные, характеризующие ре-
жим работы оборудования (нормативный коэффициент использо-
вания, годовой фонд времени). Указывается также критерий
выбора оборудования. Здесь следует сказать, что использование
в качестве критерия непосредственно себестоимости данной тех-
нологической операции не всегда является обоснованным. Дей-
ствительно, поскольку данный агрегат работает в системе агре-
гатов, составляющих технологическую схему, существует ряд
показателей (кроме себестоимости данной операции), влияющих
на технико-экономические показатели работы всего объекта.
Так, например, с точки зрения себестоимости наиболее эф-
фективным является применение оборудования с большой еди-
ничной мощностью. Однако с точки зрения обеспечения надеж-
ного режима работы схемы, а также возможности более гибкого
управления производством предпочтительней варианты с двумя
и более агрегатами. Поэтому окончательное решение о пригод-
ности варианта схемы должно приниматься после анализа всей
схемы. На стадии выбора оборудования можно задаваться струк-
турными критериями (например, желаемое число агрегатов при
условии заданного коэффициента использования).
Таким образом, процесс выбора оборудования состоит из сле-
дующих операций.
Операция выбора обрудования. Перебираются все типы обо-
рудования, указанные технологом в группе локальных кодов. Для
63

каждого типа определяется значение критерия, оценивающего
степень его пригодности. По окончании перебора определяется
оборудование с экстремальным значением критерия. Выбранное
оборудование заносится в БД.ОБКТ.ОБОРУД.
Операция вычисления критерия. Перебираются все техноло-
гические потоки, которые предполагается перерабатывать дан-
ным видом оборудования. Для каждого материала определяется
возможность его переработки и часовая производительность, да-
лее из БД.ОБКТ.ПОТОК выбирается годовая потребность в дан-
ном материале и рассчитывается годовой фонд времени для пе-
реработки необходимого объема. Если хоть один материал по
какой-либо причине не может быть переработан, то данное обо-
рудование исключается из дальнейшего анализа, в противном
случае определяется общий годовой фонд времени, необходимый
для обработки всех материалов, необходимое количество агрега-
тов и значение критерия.
Операция определения возможности переработки материала
и часовой производительности. Из БД.ОСР.ОБОРУД выбираются
параметры, характеризующие технологическую применимость
проверяемого оборудования. По шифру каждого из этих пара-
метров в БД.ОБКТ.ПОТОК ищется фактическое значение ана-
логичного параметра перерабатываемого материала и, если фак-
тическое значение лежит вне области разрешенных значений,
делается пометка о невозможности применения этого вида обо-
рудования. В том случае, если имеется параметр, указывающий
на необходимость обращения к фрагменту, система вызывает за-
данный фрагмент, где производятся вычисления часовой произ-
водительности и потребных ресурсов. Если вызов фрагмента не
предусмотрен, то в качестве расчетных значений параметров вы-
бираются паспортные данные.
5.4.4. ППП АНАЛИЗ
Выбор оптимального варианта технологической схемы должен
основываться на сравнении прогнозируемых значений показате-
лей, характеризующих качество функционирования проектиру-
емого объекта. К таким показателям следует отнести: себестои-
мость выпускаемой продукции, возможность гарантированного
выполнения производственных заданий по выпуску готовой про-
дукции и, наконец, возможность гарантированного выпуска про-
дукции заданного качества. Определение себестоимости выпу-
скаемой продукции производится подсистемой расчета технико-
экономических показателей. Получение же достоверных прогноз-
ных оценок, характеризующих функциональные возможности
проектируемого предприятия, основывается на его системотехни-
ческом анализе.
64

При системотехническом анализе используют два принципа
моделирования процессов. Первый принцип основан на матема-
тической имитации процессов, происходящих в реальных объек-
тах. Имея подобные реализации за длительные интервалы вре-
мени, можно достаточно надежно судить о свойствах системы в
целом. Такой метод моделирования называется имитационным
моделированием. В САПР-Цемент на основе имитационного мо-
делирования прогнозируется производительность технологиче-
ской линии.
При моделировании завод рассматривается как сложная сис-
тема агрегатов, каждый из которых подвержен воздействию боль-
шого числа факторов.
Эти факторы могут быть предсказуемыми (технологический
режим, плановые ремонты), а также случайными (выход из строя
оборудования, переполнение емкости и т. д.). Каждое из этих
событий изменяет состояние как отдельного агрегата, так и си-
стемы в целом.
Описание технологической схемы для имитационного процесса
сводится к перечислению стандартных блоков, каждый из кото-
рых воспроизводит функционирование отдельного элемента схе-
мы. Приведем описание основных блоков.
Блок ТА (технологический агрегат)
Производит имитацию включения и выключения технологи-
ческого агрегата по следующим причинам: поступление команды
из блока управления процессом, аварийное отключение, переход
на плановый ремонт.
Блок РФ (буферная емкость) производит учет накопленного
продукта и сообщает в блок управления о заполнении емкости
на заданную величину.
Блок БУ1 (блок управления группой технологических агрега-
тов). В зависимости от требуемой производительности и факти-
ческого количества работоспособных агрегатов выдает команды
на включение и выключение агрегатов.
Блок БУ2 (блок управления элементарной технологической
цепочкой). В состав такой цепочки входят разгружаемая буфер-
ная емкость, группа технологических агрегатов, загружаемая бу-
ферная емкость. БУ2 определяет необходимую производитель-
ность технологических агрегатов из условия наличия свободных
емкостей и передает команды на изменение производительности
в БУ1. Кроме того БУ2 сообщает о наличии незадействованных
ресурсов (резервных технологических агрегатов, свободных ем-
костей) в БУ2 других элементарных технологических цепочек с
Целью задействования этих ресурсов.
На рис. 5.4 представлен типичный пример моделируемого уча-
стка технологической линии цементного завода. На карьере ра-
ботают три экскаватора A, 2, 3). В случае наличия свободной
3-395 65

Рис. 5.4. Пример моделируемого участка технологической линии цементного за-
вода.
1, 2 » 3 — экскаваторы, 4 — расходный склад, 5, 6 — мельницы, 7 — вращающаяся печь, 8, 9 — цементные
мельницы, 10 — базовый склад, 11, 12 — промежуточные склады
емкости в бункере 4 известняк подается в бункер. Если бункер
заполнен, материал подается в склад 10. Если в бункере 4 есть
свободная емкость, а число работоспособных экскаваторов мало
A или 0), то материал в бункер поступает со склада 10 и с
карьера. Из бункера 4 известняк подается в технологическую
цепь, состоящую из сырьевых мельниц 5, 6, печи 7 и цементных
мельниц 8, 9, разделенных промежуточными емкостями 12, 13.
В результате имитационного моделирования работы схемы за
достаточно большой срок (например, 20 000 часов) определяются
такие показатели проектируемого завода как производительность
и возможные отклонения ее от среднего значения, коэффициент
использования оборудования, вероятность нахождения системы в
различных технологических режимах, графики нагрузок на ис-
точники энергии.
Второй принцип анализа технологических схем основан на
использовании передаточных функций отдельных объектов. Если
при имитационном моделировании исследуется протекание про-
цессов во времени, а затем получают интегральные оценки не-
обходимых критериев, то в методе передаточных функций на
основе теории динамических систем рассчитываются непосредст-
венно изменения интегральных характеристик технологических
потоков при прохождении их через агрегаты. Передаточная фун-
кция агрегата позволяет на основании характеристики потока на
входе в агрегат и динамической модели агрегата определить со-
ответствующие характеристики потока на выходе.
Метод передаточных функций в САПР-Цемент используется
для оценки технологической схемы с точки зрения возможности
стабилизации технологических режимов.
Проведение процессов в стабильных условиях является важ-
нейшим фактором, влияющим на технико-экономические показа-
66

тели работы предприятия. Так, например, несоответствие темпе-
ратуры обжига составу обжигаемой смеси, возникающее вслед-
ствие некомпенсированных колебаний состава, приводит к сни-
жению активности клинкера, увеличению потерь тепла,
ухудшению условий работы огнеупорной футеровки.
Источниками неоднородности сырьевой смеси являются: нео-
днородность полезного ископаемого на карьере, а также некото-
рые явления, возникающие в процессе технологической перера-
ботки (изменение режима работы оборудования, классификация
материала по крупности при хранении в штабеле, погрешности
устройств дозирования).
Как было сказано ранее, динамические характеристики
свойств потоков определяются случайными процессами, каждому
из которых соответствуют значения дисперсии D и параметра
спада корреляционной функции Тсп. Передаточная функция аг-
регата позволяет по известному набору D8*, Ten. потока на входе
в агрегат определить аналогичные характеристики для выходного
потока. Динамические свойства исходных материалов определены
в ППП СЫРЬЁ по данным геологической разведки. Проходя по
всем агрегатам, составляющим технологическую цепочку, опре-
деляют неоднородность готового продукта, характеризуемую дис-
персией Е>вых.
При описании схемы приготовления сырьевой смеси исполь-
зуются математические модели процессов дозирования, смешива-
ния, транспортировки и усреднения. При математическом описа-
нии процессов усреднения тонкодисперсного продукта в шлам-
бассейнах и гомогенизационных силосах параметрами моделей
являются длительность заполнения емкостей и коэффициенты,
учитывающие неидеальность реальных смесительных систем.
При моделировании процессов предварительного усреднения ма-
териалов в усреднительных складах наряду с длительностью за-
полнения штабелей учитывается число слоев материала, одно-
временно пересекаемых разгружающим механизмом.
Особенность математического описания сырьевых переделов
состоит в необходимости учета эффектов совместного функцио-
нирования смесительно-усреднительного оборудования и АСУ ТП
приготовления сырьевой смеси, осуществляющей текущую кор-
ректировку массовых расходов смешиваемых материалов. Основ-
ным параметром модели системы управления является эквива-
лентное запаздывание в контуре управления, включающее время
прохождения материала от дозировочного блока до точки конт-
роля химического состава смеси, время отбора и анализа пробы,
а также время, необходимое для выработки корректирующих уп-
равляющих воздействий.
В качестве примера применения рассмотренной схемы расче-
тов можно привести многоальтернативный анализ схем автома-
з. 67

тизированного технологического комплекса (АТК) сырьевого пе-
редела Невьянского цементного завода. По результатам данной
работы, выполненной в тесном взаимодействии специалистов по
технологии, проектированию и автоматизированному управлению
технологическими процессами, было сделано следующее заклю-
чение.
1. Базовая технологическая схема, включающая в себя пред-
варительное усреднение известняка, непрерывный анализ хими-
ческого состава смеси и непрерывную гомогенизацию в усредни-
тельной емкости объемом 1500 т, в реальных условиях
неидеальной гомогенизации и недостаточно надежной работы ус-
реднительных складов не обеспечит приготовление кондиционной
сырьевой смеси.
2. Для обеспечения требуемого качества сырьевой смеси при
минимальных затратах на ее производство необходимо усовер-
шенствовать основной вариант АТК за счет следующих мероп-
риятий:
исключения из проекта усреднительного склада известняка
как весьма дорогостоящего и, как показали расчеты, относитель-
но малоэффективного для Невьянского цементного завода агре-
гата;
организации весового дозирования всех четырех смешиваемых
материалов известняка, глины, песка и огарков;
обеспечения высокой надежности системы непрерывного ана-
лиза химического состава путем дублирования всех необходимых
устройств;
увеличения объема усреднительной емкости до величины 2200
т при использовании непрерывного анализатора и до величины
6600 т при использовании дискретного анализатора химического
состава.
В настоящее время подобные автоматизированные расчеты
проводятся на ранних стадиях проектирования АТК сырьевых
переделов практически всех вновь строящихся или реконструи-
руемых цементных заводов.
Выше были рассмотрены два принципиально разных подхода
к автоматизированному анализу функционирования технологиче-
ских схем и АТК. Первый из них основывается на имитационном
моделировании технологических процессов. Цифровая модель
процесса в ускоренном масштабе времени имитирует поведение
динамической системы при длительном действии на нее случай-
ных возмущений, обусловленных вариациями свойств сырья,
погрешностями дозирования и т. д. Случайные возмущения
моделируются специальной программой, использующей датчик
случайных чисел, выход которого подключается к соответствую-
щим имитационным моделям взаимосвязанных технологических
звеньев. Поведение всех интересующих проектировщика пере-
68

менных фиксируется в виде графиков, которые с помощью ЭВМ
выводятся на экран дисплея и печатающее устройство. Стати-
стическая обработка полученных зависимостей, которую также
производит вычислительная машина, позволяет определить сред-
ние значения и дисперсии выходных и промежуточных перемен-
ных.
Второй метод базируется на аналитических соотношениях те-
ории многомерных динамических систем. Для его реализации
разрабатывается библиотека программ, осуществляющих расчет
оптимального статического режима моделируемого процесса, ли-
неаризацию нелинейной в общем случае динамической системы
в окрестностях оптимального режима и анализ полученной ли-
неаризованной системы методами теории линейных систем, под-
верженных действию случайных возмущений.
Практика расчетов показала, что каждый из двух подходов
имеет определенные достоинства и недостатки. Аналитические
расчеты требуют существенно меньших затрат времени работы
ЭВМ и потому незаменимы при сравнительном анализе боль-
шого числа вариантов. В то же время они дают более грубые
оценки, т. к. основываются на линейном приближении уравнений
технологических процессов.
Имитационное моделирование сопряжено с существенно боль-
шими затратами машинного времени, но позволяет получить
более точные и наглядные оценки интересующих проектиров-
щика показателей. По-видимому, наиболее рациональна ком-
бинированная методика. На первом этапе расчетов, когда
сравниваются многочисленные альтернативные варианты техно-
логических схем, оборудования и структур автоматизации, ис-
пользуются приближенные аналитические оценки. На втором
этапе расчетов для одного или нескольких отобранных вариан-
тов проводится более детальное исследование на имитационной
модели.
5.4.5. ППП ТРАНСПОРТ
После компановки основного технологического оборудования
и определения трасс коммуникаций проектируются средства
внутрицехового транспорта и вспомогательное оборудование. В
первой очереди САПР-Цемент задействованы программы, авто-
матизирующие проектирование следующего вида оборудования:
ленточные конвейеры, пластинчатые конвейеры, ленточные пи-
татели, пластинчатые питатели, винтовые конвейеры, ковшевые
элеваторы, грейферные краны, пневмотранспорт, гидротранспорт,
аспирация участков перегрузки, дробилок, элеваторов, силосов,
бункеров.
69

5.4.6. ППП ЗАДАНИЕ
По окончании работы предыдущих стадий автоматизирован-
ного проектирования в БД.ОБКТ.ОБОРУД накоплена информа-
ция, характеризующая примененное оборудование.
Здесь собраны данные, необходимые для выпуска заказных
спецификаций и заданий на разработку смежных частей проекта.
Для выпуска этих документов необходимо дополнить соответст-
вующий раздел БД информацией о том оборудовании, которое
по каким-либо причинам было выбрано проектировщиком без
использования САПР-Цемент и отсутствует в БД.ОСР.ОБОРУД.
В первой очереди САПР-Цемент предусмотрена выдача сле-
дующих заданий:
— задание на проектирование электроснабжения, в котором
указываются все электроприемники, установленные в данном
оборудовании, их мощности и скорости вращения;
— задание на техническое водоснабжение;
— задание на составление смет на монтаж и приобретение
оборудования;
— список тепловыделений для проектирования системы вен-
тиляции.

6
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ОСНОВНЫХ ПЕРЕДЕЛОВ ЦЕМЕНТНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
6.1. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА И ЦЕМЕНТА
Сырьем для производства портландцементного клинкера слу-
жат природные карбонатные (известняки, мел, мергели, извест-
ковые туфы и др.) и глинистые (глины, суглинки, лёсс, глинистые
сланцы) породы, а также промышленные отходы и попутные про-
дукты других отраслей (доменные шлаки, топливные золы, шлаки
ТЭС, нефелиновые шламы и др.).
Для приготовления сырьевой смеси заданного химического со-
става используются различные корректирующие добавки: железо-
содержащие (железные руды, пиритные (колчеданные) огарки, ко-
лошниковая пыль и др.), кремнеземсодержащие (трепелы, опоки,
диатомиты, кварцевый песок, маршалит) и глиноземсодержащие
(высокоглиноземистые глины, бокситы). При производстве цемента
с целью замедления сроков его схватывания в состав цементной
шихты, наряду с клинкером, вводится гипс — двуводный сульфат
кальция (CaSO4 • 2Н2О), содержание которого в цементе определя-
ется качеством породы — гипсового камня. Предельное содержа-
ние SO3 в цементе регламентируется ГОСТ 10178—85.
Для получения специальных цементов применяют так назы-
ваемые «активные минеральные добавки», которые вводятся в
цемент путем их совместного помола с клинкером. Эти добавки
в соответствии с ТУ 21—26—11—90 подразделяют на природные
и техногенные (побочные продукты промышленных производств).
К природным активным минеральным добавкам относятся породы
осадочного и вулканического происхождения (трепелы, опоки,
вулканические пеплы и туфы, трассы и др.), содержащие, глав-
ным образом, кремнезем в аморфном состоянии. К искусственным
активным минеральным добавкам относятся гранулированные до-
менные и термофосфорные шлаки (ГОСТ 3476—74), нефелиновый
(белитовый) шлам, золы-уноса, топливные гранулированные шла-
ки и золошлаковые смеси. Содержание в цементе активных ми-
неральных добавок определяется типом цемента и видом добавки
и варьирует в широком интервале концентраций от 0 до 80%.
Оценка пригодности горных пород в качестве цементного
сырья производится по химическому составу и по физико-меха-
71

ническим свойствам (влажности, прочности, пластичности, размо-
лоспособности, гранулометрическому составу, липкости, способ-
ности к размучиванию в воде, фильтруемости (для шламов) и др.
свойствам).
К химическому составу карбонатных пород предъявляются
следующие требования: содержание СаО не менее 43,5%, содер-
жание SiO2, AI2O3, РегОз должно обеспечивать необходимые зна-
чения коэффициента насыщения, силикатного и глиноземного мо-
дулей, ограничивается предельное содержание примесных
оксидов MgO, SO3 и R2O (Na2O -f- K2O) и иона хлора, а также
ТЮг и Р2О5. В глинистых породах содержание СаО не регла-
ментируется, а содержание других оксидов должно находиться в
пределах, обеспечивающих получение сырьевой смеси и клинке-
ра, отвечающих по химическому составу требованиям, указанным
в табл. 6.1 и обеспечивающих выпуск цемента в соответствии с
ГОСТ 10178—85.
Таблица 6.1
Показатели
Коэффициент насыщения,
СаО — 1,65А12Оз — 0,35Fe2O3
2,8SiO2
Кремнеземный модуль,
SiO2
AI2O3 — Fe2O3
Глиноземный модуль,
А12О3
Fe2O3
Содержание примесных оксидов:
MgO, не более
SO3
R2O = Na2O + 0,658КгО, не более
ион хлора (СГ~), не более
ТЮг, не более
РгО5, не более
Условные
обозначения
кн
п
Р
Рациональные
Сырьевая смесь: чис-
литель — беззольное
топливо; знаменатель
— зольное топливо
0,88 — 0,92
1,03 — 1,07
1,90 — 2,60
2,02 — 2,60
1,90 — 1,60
0,90 — 1,50
3,20
3,10
1,00
0,80
0,80
1,70
0.015
5ез байпасирова-
ния отходящих
гахов
1,30
1,30
0,30
0,30
пределы
Клинкер
0,88 —0,95
1,90 — 3,00
0,90 — 2,00
5,00
1,50
1,20
2,0
0,5
72

Содержание основных оксидов в корректирующих добавках
должно быть: Fe2Cb не менее 40%, SiO2 не менее 70%, AI2O3
не менее 30%.
С целью интенсификации процесса обжига и улучшения ка-
чества клинкера в состав сырьевой шихты могут в небольших
концентрациях @,2—1,0%) вводиться минерализаторы, легирую-
щие и модифицирующие добавки: плавиковый шпат, отходы пе-
реработки бариевых и бариевостронциевых руд, шлаки и отходы
выплавки полиметаллических руд, технический гипс (фосфогипс,
борогипс, титаногипс) и др.
На производство 1 тонны цементного клинкера расходуется
1,6—2,1 тонны минерального сырья естественной влажности, при-
чем расход карбонатного компонента составляет 75—82%, а гли-
нистого 12—15%. Расход других видов минерального сырья в
общей массе сырьевой смеси не превышает 3—13%. Выбор су-
хого или мокрого способа производства цементного клинкера в
значительной степени зависит от естественной влажности сырь-
евых материалов. Наиболее благоприятными для сухого способа
производства являются сырьевые материалы, естественная влаж-
ность которых не превышает: карбонатного компонента — 5,0%,
глинистого — 25,0%, мергелей «натуралов» — 10,0%. При такой
влажности компонентов влажность сырьевой смеси составит 8—
10%, что позволяет получать сырьевую муку с влажностью 1—
2% при использовании для её подсушки только тепла отходящих
печных газов.
Если суммарная влажность сырьевой смеси превышает 15%,
целесообразно производить клинкер по мокрому способу.
6.2. ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ СЫРЬЯ
6.2.1 Исходные материалы для проектирования карьеров
цементного сырья
До начала проектирования карьера «Заказчик» представляет
проектному институту:
1. Задание на проектирование.
2. Геологический отчет по месторождениям цементного сырья.
3. Протокол утверждения запасов цементного сырья Государ-
ственной комиссией по запасам полезных ископаемых (ГКЗ).
В задание на проектирование, которое обычно составляется с
привлечением проектного института, включаются следующие ос-
новные пункты:
— наименование проектируемого объекта;
— основание для проектирования;
— район, пункт, площадка строительства;
73

— годовая производительность карьера: по полезному ископа-
емому, по вскрышным (боковым) породам, по номенклатуре;
— режим работы карьера: годовой, суточный, сменный;
— основные источники снабжения карьера водой, топливом,
электроэнергией;
— мероприятия по защите окружающей среды, рекультивации
(восстановлению) нарушенных земель;
— сроки начала и окончания строительства, пускового комп-
лекса; В81
— стадийность проектирования;
— наименование проектной организации;
— особые условия проектирования.
Геологический отчет по месторождению, который, как прави-
ло, составляется геологической организацией, должен давать все-
стороннюю и полную характеристику месторождения. В отчете с
достаточной полнотой должны быть освещены следующие воп-
росы:
— Эконом-географическое описание района, климатические
условия, промышленная освоенность района, транспортные ком-
муникации, источники питьевой и технической воды, электро-
энергии. Место сброса карьерных, сточных вод.
— Геологическая и гидрологическая изученность района, гео-
логическое строение месторождения и условия залегания полез-
ной толщи. Объемы и методика геологических и гидрогеологи-
ческих работ.
— Качественная характеристика полезного ископаемого и
оценка вскрышных, боковых пород. Пригодность этих пород для
производства других видов продукции.
— Данные о физико-механических свойствах полезного иско-
паемого, вскрышных и попутно добываемых пород, что необхо-
димо для выбора оборудования, высоты уступа, углов откоса бор-
тов карьера, способа отвалообразования и т. д.
— Решения вопросов, связанных с защитой карьера от повер-
хностных и подземных вод, осушение карьера, расчет карьерного
водоотлива.
Одновременно с подготовкой задания на проектирование и
изучение геологических материалов необходимо определить тех-
нические условия на получение электроэнергии, водоснабжения
(технической, питьевой водой), на сброс карьерных вод, внешний
транспорт, обеспечение трудящихся жильем, а также рекульти-
вацию (восстановление) нарушенных при строительстве и эксплу-
атации карьера земель.
В это же время организуется комиссия по выбору площадки
под строительство карьера, которая с привлечением специализи-
рованных отделов (институтов) намечает трассы внешних комму-
никаций.
74

Разработку проектов карьеров цементного сырья следует про-
изводить в соответствии с «Общесоюзными нормами технологи-
ческого проектирования предприятий нерудных строительных ма-
териалов ОНТП-18—85», разработанными институтом
«Союзгипронеруд».
Подсчет запасов полезного ископаемого ведется с разбивкой
по категориям А, В, Ci, C2.
Запасы категории А должны быть разведаны и изучены с
детальностью, обеспечивающей полное выяснение условий зале-
гания, качества полезного ископаемого.
Запасы категории В должны быть разведаны и изучены с
детальностью, обеспечивающей выяснение основных особенно-
стей условий залегания.
Запасы категории Ci должны быть разведаны и изучены с
детальностью, обеспечивающей выяснение в общих чертах усло-
вий залегания, качества полезного ископаемого.
Запасы категории Сг — предварительно оцененные.
К началу проектирования новых или реконструкции действу-
ющих цементных заводов необходимо иметь:
— разведанные и утвержденные в ГКЗ по промышленным ка-
тегориям запасы карбонатного и алюмосиликатного сырья, обес-
печивающие работу завода на амортизационный период, а также
двухкратные перспективные запасы по категории Сг;
— технологические регламенты по использованию отходов
(отвальных зол, золы-уноса, шлаков, нефелиновых шламов, уг-
леотходов, карбонатных пород при добыче горючих сланцев);
— данные о наличии в регионе промышленных отходов, при-
годных для использования в качестве сырьевых материалов и
корректирующих добавок, их количестве, возможности поставки.
6.2.2 Добыча и транспортирование сырья
Шаг сетки геологоразведочных скважин для месторождений
цементного сырья колеблется от 50 до 500 м. Карьеры карбо-
натного компонента цементной сырьевой смеси разрабатываются
открытым способом одним или несколькими уступами. Тип и
мощность оборудования выбирается в зависимости от физико-
механических свойств породы и производительности карьера.
Мощность вскрышных пород на месторождениях может ко-
лебаться от 0 до 25—30, иногда до 125—150 м. Вскрышные
работы на карьерах выполняются преимущественно по транс-
портной схеме с использованием погрузочно-транспортного обо-
рудования циклического действия по следующим технологиче-
ским схемам:
1- С применением одноковшовых экскаваторов и автосамос-
валов с транспортированием на внутренние или внешние отвалы.
75

Разработка вскрыши производится горизонтальными слоями с па-
раллельным или веерообразным продвижением фронта работ.
Скальные вскрышные породы предварительно подготавливаются
к выемке буровзрывным способом.
2. С использованием скреперов, погружающих и транспорти-
рующих вскрышу во внешние и внутренние отвалы. Эта схема
используется при разработке карьеров глины и мела с мягкой
вскрышей, где объем вскрышных работ^еболыпой.
3. С применением бульдозеров с рьййлением и перемещением
пород в конусы (навалы), из которых затем производится погруз-
ка одноковшовым экскаватором в автосамосвалы и транспорти-
ровка во внутренние и внешние отвалы.
4. С использованием гидромеханизации.
5. По бестранспортной схеме — с перевалкой вскрышных по-
род шагающими экскаваторами на борт карьеров или в вырабо-
танное пространство.
Работы по добыче сырья производятся по следующим техно-
логическим схемам:
1. При разработке твердого карбонатного и глинистого сырья
производятся буровзрывные работы, после чего разрыхленная по-
рода грузится одноковшовым экскаватором и транспортируется
в дробильное отделение при помощи автотранспорта, железнодо-
рожного транспорта, ленточными конвейерами или с использова-
нием воздушно-канатных дорог.
2. При добыче мягкого карбонатного и глинистого цементного
сырья буровзрывные работы не производятся, либо проводятся
частично в зимний период. Сырье добывается с помощью ков-
шовых экскаваторов типа прямая лопата или при помощи ро-
торных экскаваторов и транспортируется на завод автомобиль-
ным или железнодорожным транспортом (думпкарами).
3. Мягкое цементное сырье может транспортироваться на за-
вод при помбщи гидротранспорта. В этом случае сырье, добыва-
емое с помощью экскаватора, транспортируется автосамосвалами
к болтушкам, мельницам-мешалкам, мельницам самоизмельчения
или к стержневым мельницам, располагаемым на борту карьера,
и далее подается на завод по шламопроводу.
4. При непостоянном химическом составе карбонатного сырья
и закарстованности разработка месторождения может осуществ-
ляться с применением предварительного механического рыхле-
ния вместо буровзрывных работ. Механическое рыхление осу-
ществляется навесными рыхлителями на мощных тракторах.
Преимуществом применения рыхлителей перед буровзрывными
работами является обеспечение безопасных условий труда, уст-
ранение сейсмического эффекта, улучшение качества дробления,
снижение потерь и устранение разубоживания полезных иско-
паемых.
76

При использовании механических рыхлителей в зависимости
от горно-геологических условий применяют следующие схемы
механизации:
— рыхлитель — колесный скрепер — толкач — фронтальный
погрузчик — автотранспорт;
— рыхлитель — бульдозер — экскаватор — транспорт (авто-
транспорт, железнодорожный транспорт, конвейерный транспорт).
, С целью интенсификации технологического процесса и улуч-
шения качества добываемой горной массы, а также обеспечения
возможности автоматизации управления всеми работающими в
цепи машинами и механизмами вместо вышеописанных циклич-
ных схем добычи сырья следует применять циклично-поточные
и поточные схемы производства.
В этом случае дробление горной массы осуществляется в
стационарных или полустационарных (перемещаемых через
3—4 года) дробилках, устанавливаемых в карьере или на бор-
ту карьера, и в самоходных дробильных агрегатах, распола-
гаемых непосредственно в забое и работающих спаренно с
экскаватором.
Возможны следующие варианты циклично-поточных схем ор-
ганизации горно-транспортных работ:
1 — одноковшовый экскаватор — автотранспорт — стационар-
ная дробилка — ленточный конвейер;
2 — одноковшовый экскаватор — самоходный дробильный аг-
регат (СДА) — ленточный конвейер;
3 — механический рыхлитель — погрузчик — ленточный кон-
вейер;
4 — одноковшовый экскаватор — автотранспорт — шламопод-
готовительное отделение — гидротранспорт.
Самоходные дробильные установки в настоящее время обору-
дуются преимущественно дробилками ударного действия (ротор-
ными или молотковыми) и устанавливаются на гусеничном или
колесном ходу. Основной целью применения этих типов машин
является сокращение расстояний для дорогостоящего автомобиль-
ного транспорта на уступах карьера.
Наиболее рациональна при передвижных дробильных уста-
новках полная замена автосамосвалов одноковшовыми колесны-
ми погрузчиками, работающими с длиной откатки в пределах
100 м.
Для большинства заводов цементной промышленности харак-
терна значительная удаленность карьеров глины (суглинков) от
карьеров известняка. В этих случаях возможно: транспортирова-
ние глинистой суспензии из карьера глины на карьер известняка,
приготовление в стержневых мельницах или мельницах самоиз-
мельчения грубомолотого известняково-глиняного шлама с по-
следующим гидротранспортированием его на завод. Возможна
77

также транспортировка известняка из карьера на завод в виде
водно-грунтовой смеси.
Поточная схема горно-транспортных работ по добыче мягкого
сырья (глины, мела) включает роторный экскаватор — самоход-
ный бункер — ленточный конвейер. Приготовление глиняного и
глиняно-мелового шламов по побочной технологии добычи бази-
руется на использовании передвижных комбайнов, оборудован-
ных рабочим органом роторного типа, и^роторными мельницами
абразивного действия тонкого измельчения. Приготовленный в
роторных мельницах шлам через разгрузочные решетки мельниц
поступает в шламовый сборник, откуда находящимся на комбай-
не шламовым насосом перекачивается в промежуточные емкости
для шлама. Шламо- и водопроводы в местах подсоединения к
комбайну оборудуются гибкими участками, что обеспечивает ма-
невренность комбайна в работе.
Выемочно-погрузочные работы на карьерах цементного сырья,
осуществляемые по традиционной цикличной схеме, основывают-
ся на использовании преимущественно экскаваторов типа прямая
лопата с ковшом ёмкостью до 8,0 м3 и автосамосвалов грузо-
подъемностью до 40 т. Экскаваторы драглайн, в основном, при-
меняют при выемочно-погрузочных работах по «мягким» породам
(мел, глина и т. д.), а также при перевалке цементного сврья на
транспортный горизонт. Обеспечение высокопроизводительной
работы экскаваторов может быть достигнуто при соблюдении сле-
дующих условий:
— тип экскаватора и ёмкость ковша должны соответствовать
горно-техническим условиям разработки месторождения;
— ёмкость кузова автосамосвала должна превышать ёмкость
ковша экскаватора в три и более раза;
— экскаватор должен постоянно иметь соответствующий
фронт горных работ.
Высота уступа не должна превышать: для экскаваторов типа
прямая лопата, при разработке с применением взрывных ра-
бот,— более чем в 1,5 раза высоту черпания экскаватора; при
этом высота развала после взрыва не должна превышать высоту
черпания экскаватора. Также дополнительно следует осуществ-
лять меры, препятствующие обрушению «козырьков», навесей
и т. д.
При разработке без применения взрывных работ высота ус-
тупа не должна превышать максимальную высоту черпания экс-
каватора.
Транспорт вскрышных пород и цементного сырья в зависи-
мости от рельефа поверхности и физико-механических свойств
горных пород, как внутрикарьерный, так и внешний, может быть
автомобильный или железнодорожный. На карьерах преимуще-
ственное применение получил автомобильный транспорт.
78

Подъем карьерных автодорог и заездов должен быть не более
6,08 (в исключительных случаях до 0,10). Уклоны в порожняковом
направлении ограничиваются условиями безопасности движения,
но не должны превышать 0,12—0,15. Радиусы кривых должны
быть не менее 20 м. В качестве транспортного оборудования на
карьерах цемсырья, в основном, используются автосамосвалы
грузоподъемностью 12—40 т. Выбор типа и грузоподъемности
автосамосвалов для ка]рь?рных перевозок производится на осно-
вании технико-экономид§ских расчетов.
Железнодорожный транспорт на карьерах цементного сырья
получил распространение при добыче мягкого карбонатного
сырья, на которых из-за низкой несущей способности грунта ис-
пользование автотранспорта затруднительно. На карьерах наи-
более часто используются тепловозы типа ТГМ-1, ТГМ-3, ТЭМ-1
и вагоны-думпкары грузоподъемностью 60 и 80 тонн.
Величина уклонов железнодорожных карьерных путей уста-
навливается в зависимости от назначения путей, вида обращаю-
щихся на них составов и типа локомотива.
Радиусы кривых следует принимать не менее 200 м, а на
передвижных забойных путях и на отвалах карьера — до 100 м.
Запрещается укладка железнодорожных путей в карьерах и
на отвалах без балласта. В качестве балласта можно использо-
вать местные материалы, за исключением глины, торфа, расти-
тельного грунта и т. д.
Восстановление (рекультивация) нарушенных горными работа-
ми земель является одним из важнейших направлений в области
охраны природы. Вопросы рекультивации для каждого карьера ре-
шаются конкретно с учетом геологических, горнотехнических ус-
ловий, ландшафта местности и почвенно-климатических зон райо-
на карьера.
6.3. ДРОБЛЕНИЕ И ПОМОЛ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
После добычи в карьере сырьевые материалы подвергаются
первичному измельчению — дроблению, которое может произво-
диться на заводе или на карьере. Предварительное измельче-
ние — это подготовка материала для помола его в мельницах.
Так как энергетические затраты на дробление значительно мень-
ше, чем затраты на помол, желательно дробить материал до
возможно мелких фракций.
Сырьевые материалы, применяемые в производстве портлан-
дцемента, обладают различными физико-механическими свойст-
вами (твердостью, прочностью) и делятся на три группы: высокой
твердости, средней твердости и мягкие. В табл. 6.2 приведены
значения прочности различных сырьевых материалов при сжатии.
79

Таблиц-а 6.2'
Прочность сырьевых материалов (горных пород)
Наименование пород
Прочности при сжа-
тии, МПа
Мраморизированные, окремненные и плотные известняки, пор-
фироиды
Известняки средней плотности и крепкие мергели
Пористые известняки, известняки-ракушечники, плотные мер-
гели
Твердый туф, кремнистые опоки
Плотные глинистые сланцы
Мергель глинистый, мягкий сланец
Мягкий туф, трепел, пемза, глиежи, мягкие мергели, гипс
Глина влажностью до 10—12%, мел
Глина влажностью до 25%, суглинки, лесс
100^200
50-U20
20—60
30—100
60—150
20—60
10—30
2—9
0,2—1
В процессе проектирования для каждого из этих видов сырь-
евых материалов выбирается определенная технологическая схе-
ма дробления и соответствующее дробильное оборудование, по-
зволяющее производить измельчение до оптимальных размеров
зерен. Основными факторами, определяющими выбор оборудова-
ния для дробления сырьевых материалов, являются их физико-
механические свойства и размеры кусков, поступающих на дроб-
ление. Оптимальная начальная крупность сырья высокой и
средней прочности для заводов мощностью до 2500 т/сут. состав-
ляет 1000 мм, для заводов мощностью более 2500 т/сут.—1200—
1500 мм. Начальная крупность мягкого сырья — 300—500 мм, а
при добыче роторным экскаватором — до 100—120 мм.
Для дробления материалов различных свойств применяют обо-
рудование (дробилки), сведения о котором приведены в табл. 6.3.
Таблица 6.3
Дробилки, используемые для дробления сырьевых материалов и угля
Породе
Известняк окремненный,
мрамор, порфироид
Известняк плотный,
крепкие мергели
Известняк-ракушечник,
плотный мергель
Туф твердый, кремни-
стые опоки
Стадия дробления
I
Щековая, конус-
ная или ротор-
ная (ударно-от-
ражательная)
Щековая, конус-
ная или молот-
ковая
Щековая или са-
моочищающая
ся молотковая
То же
и
Молотковая, ко-
нусная или ро-
торная
То же
Самоочищающая
ся молотковая
или конусная
То же
ш
Конусная или
молотковая
То же
»
»
80

Продолжение табл. 6.3
t
TIODOQH
Глинисты^ сланцы, мер-
гели
Туф, трепел, глиежи,
пемза, гипс
Мергель глинистый,
мягкий сланец
Глина, мел
Уголь каменный, антра-
цит
i
Щековая, само-
очищающаяся
молотковая
Валковая или са-
моочищающая
ся молотковая
То же
Валковая или са-
моочищающая
ся молотковая
или «Гидро-
фол», «Аэро-
фол», «Хаце-
маг»
Молотковая
Стадия дробления
II
»
»
»
Самоочищающая
ся молотковая
или конусная
То же
ш
»
»
Конусная или
молотковая
То же
Конечная крупность продукта дробления определяется требо-
ваниями к сырью, обусловленными принятой схемой последую-
щего процесса измельчения, и составляет:
— для схемы с трубной мельницей 20—30 мм (для сырья твер-
дого и средней твердости) и до 50 мм (для мягкого);
— для схемы с мельницей «Аэрофол» — 250—400 мм (в зави-
симости от диаметра цапфы);
— для схемы с вертикальной тарельчато-роликовой (валковой)
мельницей — 40—150 мм (для сырья средней твердости) и до
300 мм для мягких материалов.
Первичное дробление твердых пород осуществляется в щеко-
вых, конусных, молотковых, ударно-отражательных дробилках, в
том числе в передвижных. Вторичное дробление — в молотковых
и ударно-отражательных.
Технологические схемы и количество стадий дробления вы-
бирают в зависимости от физико-механических свойств сырьевых
материалов (прочности, влажности, пластичности, твердости),
способов их добычи и оборудования.
По крупности кусков сырьевых материалов определяется сте-
пень его дробления и количество стадий дробления. Для опре-
деления производительности выбираемых дробилок и общей схе-
мы дробления необходимо знать количество подлежащего
переработке сырья и средства его транспортирования к дробиль-
ным агрегатам.
Одностадийное дробление (рис. 6.1, а) применяют при исполь-
зовании мельниц «Гидрофол» (мокрый способ), мельниц «Аэро-
81

а)
б)
в)
приемный
бункер
приемный
бункер
пластинчатый
питатель
приемный
бункер
колосниковый
пластинчатый
тель
или
пита-
колосниковый или
пластинчатый пита-
тель
дробилка
щековая или ко-
нусная дробилка
(I стадия)
грохот (сито)
конвейер
конвейер
I
бункер
мельницы
или склад
грохот (сито)
I
щековая или ко-
нусная дробилка
(I стадия)
1
конвейер
подситный
продукт
надситный
продукт
конусная или мо-
лотковая дробилка
(II стадия)
молотковая, конусная
или щековая дробил-
ка (II стадия)
конвейер
грохот (сито)
подситный
продукт
надситный
продукт
бункер мельницы
или склад
конвейер
конусная или
молотковая
дробилка (III
стадия)
конвейер
бункер мельницы
или склад
Рис. 6.1. Технологические схемы дробления,
а) одностадийного; б) двухстадийного; в) трехстадийного.
82

фол» или дробилок с одновременной сушкой сырья (сухой спо-
соб) — при переработке мягкого сырья (мергель, мел, мергель-
но-меловые породы, трепел, глина и др.).
При одностадийном дроблении технологические схемы упро-
щаются за счет объединения (при сухом способе производства)
процессов сушки и измельчения сырьевых материалов в одном
агрегате. При мокром способе измельчения применение мельницы
«Гидрофол» позволяет заменить несколько глиноболтушек. Легко
раскалывающиеся известняки, не требующие больших затрат
электроэнергии на помол, следует измельчать также в одну ста-
дию, используя для этой цели ударно-отражательные дробилки
с высокой степенью измельчения. Ударно-отражательные дробил-
ки могут измельчать материал с крупностью кусков до 1000 мм
и выдавать продукт размером 25—30 мм.
При двухстадийном дроблении (рис. 6.1, б) по открытому цик-
лу материал из приемного бункера колосниковым или пластин-
чатым питателем равномерно подается на щековук) дробилку I
стадии. Дробленый продукт из дробилки I стадии поступает по
конвейеру на грохот для отсева из него мелкой фракции (под-
ситный продукт). Крупная фракция, не прошедшая через сито
грохот (надситный продукт), направляется в дробилку II стадии.
Подситный продукт и материал, прошедший II стадию дробления,
направляются в бункера мельниц для помола или на сырьевой
склад для создания запаса.
Двухстадийное дробление применяют при переработке твер-
дого и средней твердости сырья с применением дробилок тяже-
лых типов: на I стадии — конусных или щековых, на II ста-
дии — одно- или двухроторных молотковых или конусных
дробилок.
При проектировании высокопроизводительных дробильных от-
делений A0000 т/сут и более) для плотных известняков без пла-
стичных включений целесообразно предусмотреть установку ко-
нусных дробилок на I стадии дробления и двухроторных
молотковых дробилок на II стадии.
Конусные дробилки имеют высокую производительность
(больше, чем у щековых), низкий удельный расход электроэнер-
гии. Они могут работать под завалом и для загрузки не требуют
установки пластинчатых питателей. Для дробильных отделений
средней и небольшой производительности (до 5000 т/сут) целе-
сообразно применить на I стадии щековую дробилку, на II ста-
дии — однороторные молотковые дробилки.
При трехстадийном дроблении (рис. 6.1, в) иногда после ко-
лосникового или пластинчатого питателя устанавливают грохот;
полученный подситный продукт направляют сразу на II стадию
дробления. Материал после II стадии вновь рассеивают на гро-
хоте; III стадии дробления подвергается только надситный про-
83

дукт, полученный после рассева продукта, вышедшего из дро-
билки II стадии дробления.
Трехстадийное дробление желательно применять для очень
плотных и твердых пород. Для первой и второй стадий дробления
целесообразно применять те же типы дробилок, что и при двух-
стадийном дроблении, а для третьей стадии — однороторные мо-
лотковые или конусные. Конечный продукт дробления при трех-
стадийном измельчении известняка состоит из фракций размером
10—12 мм.
При одностадийном мокром измельчении мягких пород по
замкнутому циклу для классификации продукта применяют ду-
говые грохоты или гидроциклоны, из которых крупная фракция
возвращается в мельницу «Гидрофол»; при сухом способе уста-
навливают воздушно-проходные сепараторы, из которых крупка
возвращается в мельницу «Аэрофол» для дальнейшего измель-
чения. При двухстадийном дроблении по замкнутому циклу ма-
териал из дробилки II стадии поступает на грохот, где отсеива-
ется мелкая фракция (кондиционная), а более крупные зерна
вновь поступают в дробилку. При трехстадийном дроблении в
замкнутом цикле с грохотом работает дробилка II стадии измель-
чения.
Дробление в замкнутом цикле с грохочением материала по-
зволяет значительно повысить производительность помольных
установок, улучшить качество получаемого продукта, снизить
удельный расход электроэнергии.
Дробильные отделения размещаются, как правило, на площад-
ках цементных заводов или на борту карьеров. В дробильных
отделениях располагаются расходные бункера сырьевых матери-
алов, оборудование для дробления, грохочения, обеспыливания,
а также системы дистанционного управления и автоматики. В
качестве транспортирующих механизмов, осуществляющих пере-
дачу от одного дробильного агрегата к другому, а также пода-
ющих готовый продукт в сырьевой цех или на склад, применяют
ленточные конвейеры и элеваторы.
Для первичного дробления сухих непластичных известняков
средней твердости целесообразно применять дробилки ударно-от-
ражательного действия (роторные). Дробильные установки с удар-
но-отражательными дробилками могут быть как стационарными,
так и передвижными. Наиболее экономично использование пере-
движных или самоходных дробильных установок СДУ (или агре-
гатов-СДА), оборудованных приемным бункером, питателем, дро-
билкой и транспортером, выдающим измельченный продукт.
Такие агрегаты выполняются на гусеничном, шагающем или ко-
лесном ходу и работают в забое карьера совместно с экскавато-
ром. Технологическая схема такой установки приведена на
рис. 6.2. Производительность СДУ достигает 1000 т/ч. Такие аг-
84

"Q/,
\/
^t
Рис. 6.2. Технологическая схема самоходной дробильной установки (СДУ).
1 — экскаватор, 2 — самоходная дробильная установка, 3 — передвижной транспортер, 4 — стационарный
ленточный транспортер
регаты могут принимать куски материала размером до 1000—
1200 мм. Применение такой схемы переработки сырья полностью
исключает промежуточный автомобильный транспорт, т. к. из-
мельченный материал доставляется на цементный завод ленточ-
ными транспортерами значительной протяженности (до несколь-
ких километров).
6.3.1. Примеры технологических схем дробления
При первичном дроблении мягкого сырья (глина, мел) приме-
няют валковые и молотковые самоочищающиеся дробилки. Гли-
на, поступающая из карьера с размером кусков до 500 мм, из-
мельчается в дробилках до 100 мм. Технологические схемы
дробления мягкого сырья представлены на рис. 6.3 и 6.4.
По схеме, представленной на рис. 6.3, можно дробить раз-
дельно мел и глину, а также глинистый мергель.
На рис. 6.4 приведена технологическая схема первичного
дробления глины и мела в одной дробилке. При такой схеме
дробления в дробилку подается смесь мела и глины в соответ-
ствующих пропорциях. Применение такой схемы возможно в том
случае, если дробилки расположены на цементном заводе или
карьеры мела и глины расположены рядом.
При использовании мельницы «Гидрофол», как правило, в
первичном дроблении нет необходимости, за исключением слу-
чая, когда размер кусков материала превышает 1000 мм. При
дроблении твердых пород на отечественных цементных заводах,
в основном, принята двухстадийная схема дробления. Обычно на
дробление поступают куски карбонатного компонента размером
100—1000 мм. После дробления продукт не должен содержать
фракций крупнее 25 мм. Однако для обеспечения экономичной

Рис 6.3. Технологическая схема дроб-
ления мягкого сырья (мела или глины).
1 — приемный бункер; 2 — пластинчатый пи-
татель; 3 — валковая или молотковая самоочи-
щающаяся дробилка; 4 — болтушка.
Рис. 6.4. Технологическая схема со-
вмещенного дробления мела и глины.
1 — бункер глины; 2, 4 — пластинчатые питатели;
3 — бункер мела; 5 — валковая или молотковая са-
моочищающаяся дробилка; б — болтушка.
работы мельниц рекомендуется загружать их материалом круп-
ностью 8—10 мм, поэтому многие зарубежные фирмы используют
трехстадийные схемы дробления.
Технологическая схема дробления твердых известняков без
мажущих включений представлена на рис. 6.5. По этой схеме
дробление известняка производится в две стадии. Подача изве-
стняка от забоя карьера осуществляется автосамосвалами в
7 А"*7
Рис. 6.5. Технологическая схема дробления твердых известняков.
1 — приемный бункер известняка; 2 — пластинчатый питатель; 3 — циклон; 4 — щековая или конусная дро-
билка; 5 — ленточный конвейер; 6 — молотковая дробилка; 7 — рукавный фильтр; 8 — шнековый транспор-
тер; 9 — ленточный конвейер для транспортировки сырья на завод; 10 — вентилятор.
86

приемный бункер, затем с помощью пластинчатого питателя 2
в дробилку 3 первичного (крупного) дробления. Передача дроб-
леного известняка C00 мм) от I стадии дробления на вторичное
дробление производится ленточным транспортером.
Места пылевыделения (места перегрузки материала) находятся
под разрежением, создаваемым вентилятором аспирационной ус-
тановки; запыленный воздух можно очищать с помощью рукав-
ного фильтра.
Отделение вторичного дробления с бункерами и питателями
размещают в самостоятельном здании, соединенном с отделени-
ем первичного дробления галереей, в которой размещен ленточ-
ный транспортер 4. Вторичное дробление осуществляется в мо-
лотковой дробилке до крупности 0—25 мм. Дробленый в
молотковой дробилке материал ленточным транспортером 7 по-
дается на склад или в бункер мельницы. Для предотвращения
запыления окружающей среды молотковые дробилки и места
перегрузок материала необходимо оборудовать вентиляционной
установкой и рукавными фильтрами для очистки запыленного
воздуха.
Дробление твердых карбонатных пород с применением замк-
нутого цикла осуществляется по схеме, аналогичной приведенной
на рис. 6.6. Отличием является то, что после II стадии дробления
материал классифицируется на грохоте и крупная фракция воз-
вращается назад в дробилку.
Рис. 6.6. Технологическая схема дробления твердых пород по замкнутому циклу
(на 2 стадии дробления).
1 — приемный бункер известняка; 2 — пластинчатый питатель; 3 — щековая или конусная дробилка; 4 —
ленточный конвейер; 5 — бункер молотковой дробилки; 6 — молотковая дробилка; 7 — ленточный конвейер
Для транспортировки сырья на завод; 8 — рукавный фильтр; 9 — вентилятор; 10 — аспирационный воздух;
11 — грохот.
87

В случае использования влажных известняков средней твер-
дости с мажущими включениями можно применить такую же
технологическую схему, заменив обычную молотковую дробилку
на самоочищающуюся молотковую дробилку.
6.3.2. Помол сырьевых материалов
Процесс тонкого измельчения (помол) увеличивает поверх-
ность взаимодействия материалов и их реакционную способность.
Чем тоньше измельчены сырьевые материалы, тем скорее про-
исходят физико-химические процессы в зонах контакта взаимо-
действующих частиц.
Для тонкого измельчения материалов применяют различные
типы мельниц: шаровые, трубные, валковые и роликовые (коль-
цевые), а также мельницы самоизмельчения. В отечественной
цементной промышленности измельчение твердых сырьевых ма-
териалов для сырьевой смеси осуществляют, в основном, в труб-
ных мельницах.
Мокрый и сухой способы помола сырья. При мокром способе
сырьевые материалы измельчают и смешивают в присутствии
воды до образования водной суспензии — шлама с влажностью
от 36 до 50%, в зависимости от физико-химических характери-
стик используемых материалов.
При сухом способе дробления сырьевые материалы частично
подсушивают, дозируют в заданных соотношениях и подают в
мельницу, где они измельчаются до требуемой тонкости. Процес-
сы сушки и измельчения могут совмещаться в одном агрегате.
Помол сырьевых материалов осуществляют по открытому или
по замкнутому циклу.
В схемах по замкнутому циклу при сухом помоле в качестве
классификаторов применяются сепараторы, при мокром — гидро-
циклоны и грохоты.
В схеме по открытому циклу (рис. 6.7 а, б) весь размалываемый
материал при прохождении через мельницу измельчается до задан-
ной тонкости и выходит в виде готового продукта. Применение
открытого цикла помола требует длительного пребывания матери-
ала в мельнице (для достижения необходимой тонкости), поэтому
такой помол осуществляется в длинных трубных мельницах.
В практике работы отечественной цементной промышленности
наиболее распространенной схемой мокрого помола сырьевой
смеси является схема открытого цикла.
Для мокрого помола по открытому циклу известняков высокой
и средней твердости применяются трубные мельницы с соотно-
шением диаметра к длине от 1:4,7 до 1:6, а для помола мягких
известняков и мергелей — более короткие трубные мельницы с
соотношением D:L порядка 1:2,5—1:2,7.
88

t \ \
<$)
Рис. 6.7. Технологические схемы помола по открытому циклу,
а) сухой способ; б) мокрый способ.
1 — бункера сырьевых материалов; 2 — дозаторы или питатели; 3 — ленточный транспортер; 4 — шаровая
мельница; 5 — аспирационная шахта; 6 — циклон; 7 — электрофильтр, 8 — вентилятор; 9 — готовый продукт;
10 — приямок
Кроме шаровых трубных мельниц в цементной промышлен-
ности применяются мельницы, в которых первая камера, где
происходит грубое измельчение, заполняется металлическими
стержнями, а вторая (тонкое измельчение) — металлическими
шарами. Эти мельницы имеют более высокие технико-экономи-
ческие показатели при помоле твердых сырьевых материалов.
В схемах, работающих по замкнутому циклу, помол в мель-
нице сопровождается последующей классификацией материала в
сепараторе с выделением крупки и тонкого продукта. При сухом
помоле (рис. 6.8 а, б, в, г) весь выходящий из мельницы материал,
89

Рис. 6.8. Технологические схемы помола по замкнутому циклу (а, б, в, г)
1 — подача материала; 2 — мельница; 3 — сепаратор; 4 — возврат крупки; 8 — вентилятор.
как крупный, так и мелкий, проходит через сепаратор, в котором
мелкие зерна отделяются от крупных; при этом крупные зерна
(крупка) из сепаратора возвращаются в мельницу для домола.
При мокром помоле (рис. 6.9 а, б) для выделения грубой фракции
используют грохоты или гидроциклоны. При этом способе помола
применяют более короткие мельницы, чем при помоле по откры-
тому циклу. Применение в схемах мокрого помола классифика-
торов, при определенных условиях, обеспечивает повышение про-
изводительности мельниц и снижение удельного расхода
электроэнергии на помол.
Классификаторы шлама дают существенный эффект при из-
мельчении сырья, содержащего трудноразмалывающиеся включе-
ния. При однородном составе сырья эффективность классификации
снижается. Поэтому выбор той или иной схемы помола нужно про-
изводить, учитывая физические свойства сырьевых материалов.
Кроме того, классификация шламов после мельницы затрудняется
вследствие невысокой влажности шлама (до 40%). Более целесооб-
разно применять классификаторы, в частности гидроциклоны, для
сепарации грубых шламов и при влажности свыше 40%, т. е. после
болтушек или мельниц самоизмельчения с последующим домолом
крупных фракций в шаровой мельнице (рис. 6.10).
Использование виброгрохотов ограничивается вследствие их
низкой производительности. Чаще на цементных заводах приме-
90

Рис. 6.9. Технологические схемы мокрого помола по замкнутому циклу (а, б).
1 — подача материала и воды; 2 — мельница; 3 — грохот; 4 — готовый продукт; 5 — возврат крупки; 6 -
гидроциклон; 7 — шламовый насос; 8 — приямок.
1
1 жя
S
Рис. 6.10. Технологическая схема приготовления шлама в мельнице «Гидрофол»
с классификацией шлама в гидроциклоне и домолом в шаровой мельнице.
1 — мельница «Гидрофол» (или болтушка); 2 — приямок; 3 — насос; 4 — гидроциклон; 5 — мельница домола;
6 — готовый шлам.
няются дуговые грохоты, обладающие более простой конструк-
цией, чем виброгрохоты. Они являются наиболее эффективными
классификаторами плотных шламов при работе на сырьевых ма-
териалах с пластичными включениями, частично размучивающи-
мися в воде, или же на шламах из твердых кристаллических
известняков.
Несмотря на некоторые преимущества замкнутого цикла мок-
рого помола сырьевой смеси, сырьевые цеха крупных цементных
заводов преимущественно оборудуются помольными агрегатами
для открытого цикла работы, так как он является более надеж-
ным при переработке больших масс сырьевых материалов. При
использовании в качестве компонентов сырьевой смеси мягких
материалов (глины и мела) используют помол в замкнутом цикле
в мельнице «Гидрофол» по технологической схеме, приведенной
на рис. 6.11. В мельницу «Гидрофол» подается глиноогарочный
шлам и мел, которые измельчаются до состояния, когда в шламе
содержится ~80% готового продукта. После классификации в
гидроциклонах крупка возвращается в мельницу «Гидрофол», а
91

Рис. 6.11. Технологическая схема приготовления сырьевого шлама с двойной клас-
сификацией с использованием мельницы «Гидрофол».
1 — подача материала в мельницу; 2 — мельница «Гидрофол»; 3 — приямок; 4, 7 — насосы; 5 — гидроцик-
лоны 0750 мм B шт.); 6 — промежуточный бассейн; 8 — гидроциклоны 0350 мм D шт.); 9 — шаровая
мельница; 10— готовый шлам.
тонкая фракция — через промежуточный бассейн поступает в че-
тыре гидроциклона, которые выделяют готовый продукт и круп-
ку, далее направляемую в шаровую мельницу для окончательного
измельчения.
Для тонкого измельчения сырьевой муки (сухой способ) пре-
имущественно применяют технологические схемы с мельницами
для одновременного помола и сушки. Этот вопрос рассматрива-
ется в разделе «Совмещение помола сырья с сушкой».
Помол и сушка сырьевых материалов. При сухом способе
производства высокая влажность сырьевых материалов вызывает
необходимость сушки их перед помолом. Определяющими пара-
метрами процесса сушки являются влажность (абсолютная и от-
носительная) и температура теплоносителя (сушильного агента).
Абсолютной влажностью называют количество влаги в граммах,
содержащейся в виде пара в 1 м3 воздуха или газа. Относитель-
ной влажностью W (%) называют отношение массы водяного пара
тп, содержащегося в 1 м3 газа при данной температуре, к массе
водяного пара тн, который может содержаться в 1 м3 газа при
полном его насыщении при той же температуре, т. е.
тл
W = — 100%
mH
Материал высушивается только в том случае, когда относи-
тельная влажность воздуха или газа менее 100%. Чем она мень-
ше, тем быстрее будет проходить процесс сушки.
92

При охлаждении воздуха с постоянной абсолютной влажно-
стью относительная влажность непрерывно увеличивается, дости-
гая при определенной температуре 100%. Температура, при ко-
торой воздух становится насыщенным, называется точкой росы.
При понижении температуры ниже точки росы из воздуха начи-
нает выделяться влага в виде капель (роса, туман). Точка росы —
важная характеристика теплоносителя.
Скорость высушивания материала при одних и тех же пара-
метрах сушки (температуре и влажности теплоносителя) зависит
от физических свойств материала и крупности кусков. На сушку
материал поступает после предварительного измельчения. Пори-
стые и непластичные материалы (например, шлак) высушиваются
легче, чем глина, трепел и опока.
Пределы колебаний начальной и конечной влажности мате-
риалов, количество стадий сушки и температура сушильных га-
зов приведены в табл. 6.4.
На цементных заводах сушку сырья производят в сушильных
барабанах, вихревых сушилках с кипящим слоем (псевдоожижен-
ном), агрегатах, совмещающих сушку и вторичное дробление
сырья (ударно-отражательных дробилках с сушильной установ-
кой), тандемах «сушилка-мельница» (комбинациях молотковой
дробилки с шаровой мельницей), воздушных сепараторах, грави-
тационных помольных установках (мельницах типа «Аэрофол»)
и в помольных установках с совмещением помола и сушки.
Сушильные барабаны применяют для сушки сырьевых мате-
риалов, добавок и топлива независимо от их начальной влажно-
сти и пластичности, что является преимуществом, так как в
аппаратах других конструкций сушить пластичные материалы
при высокой влажности трудно, а иногда и невозможно. Недо-
статок сушильных барабанов — большая затрата тепла на испа-
рение влаги материала с влажностью менее 10%. Поэтому су-
шильные барабаны целесообразно применять для подсушки
материалов до влажности 8-Ы0%, а затем досушивать их более
эффективным способом, например, совмещая сушку с помолом в
мельнице (см. табл. 6.4.).
Производительность сушильного барабана характеризуется
удельным паронапряжением его сушильного объема, т. е. коли-
чеством влаги, удаляемой за 1 ч с 1 м3 сушильного пространства
барабана. Удельное паронапряжение зависит от конструкции ба-
рабана, физических свойств высушиваемых материалов, грануло-
метрического состава, степени заполнения барабана, скорости пе-
ремещения материала в барабане, температуры, влагосодержания
и скорости движения теплоносителя, поступающего в барабан.
Это необходимо учитывать при выборе сушильного барабана.
Удельное паронапряжение (паросьем) сушильного барабана нахо-
дится в пределах, кг/(м3-ч):
93

Таблица 6.4
Пределы колебаний влажности материалов и количество стадий сушки
Материал
Глина
Глинистый
сланец
Мергель
Трепел
Известняк
Опока,
туф,
пемза
Доменный
гранули-
рован-
ный
шлак
Уголь:
антрацит
камен-
ный
Влажность, %
Началь-
ная
20—30
15—25
15—20
20—37
8—17
15—28
8—35
5—10
14—23
Конечная
0,5-1,5
1,0-2,0
0,4—1,2
0,5—1,5
0,4-2,0
1,0—2,0
0,5—1,5
1,0—2,0
1,0—4,0
Количество стадий сушки и
тип установок
Две стадии: I — под-
сушка в сушильном
барабане; II — под-
сушка в мельнице.
То же
»
»
Одна стадия: в мельни-
це
Одна стадия: в сушиль-
ном барабане
Одна стадия: в вихре-
вой сушилке
Одна стадия: в мельни-
це
Две стадии: I — в су-
шильном барабане;
И — в мельнице
Температура сушильного
агента, "С
Перед барабаном 800—
1000 "С, перед мель-
ницей не выше 400 "С.
То же
»
»
400
800—1000
800—1000
Не выше 400
Перед барабаном 500—
600; перед мельницей
не выше 400
при сушке глины — 20—30,
известняка, опоки —30—40, „.,.,,
шлака —45—60, i ?имы<
трепела, диатомита — 40—50,
угля — 35—50.
В зависимости от конструкций сушильного барабана удельный
паросъем составляет, кг/(м^-ч):
для барабанов без внутрибарабанных устройств — 10-—15,
при наличии пересыпателей — 25—30,
при наличии ячейковых устройств — 40—50.
Пластичные сырьевые материалы (глины и суглинки) высу-
шиваются, в основном, в прямоточных сушильных барабанах,
где непосредственное воздействие горячих газов на влажный
материал предотвращает размазывание и налипание материала
у входа в сушилку. При сушке пластичных материалов в про-
тивоточных сушилках заметно снижается скорость прохода ма-
териала через сушильный барабан и падает его производитель-
ность.
94

Применение прямоточных сушилок для сушки угля в значи-
тельной мере снижает опасность его воспламенения. При сушке
угля в противоточных сушилках высушенный горячий уголь
встречается с очень горячими газами, что может привести к его
воспламенению.
Уменьшение размера кусков материала, повышение темпера-
туры теплоносителя, снижение его влагосодержания и увеличение
скорости движения газа в барабане ускоряет процесс сушки и
способствует повышению производительности барабана. При
этом нагрев сырья при сушке не должен вызывать никаких хи-
мических изменений его состава. При температуре около 800 °С
известняк диссоциирует с выделением СОг; глина теряет хими-
чески связанную воду при температуре 400—450 °С. Это должно
учитываться при расчете массового соотношения компонентов
сырья. Гранулированный доменный шлак при 700 °С расстекло-
вывается и теряет свои гидравлические свойства, что следует
учитывать при сушке доменных шлаков.
Температуру сушильных газов регулируют путем разбавления
их холодным внешним воздухом. Этот процесс протекает в спе-
циальной смесительной камере, расположенной между топочной
камерой и сушильным барабаном. Обычно температура газов,
поступающих в сушильный барабан, составляет 600—700 СС. В
прямоточных сушилках в некоторых случаях температура посту-
пающих газов может быть повышена до 800—1000 °С.
Температура газов на выходе из сушильного барабана должна
быть 120—125 °С, чтобы предотвратить возможную конденсацию
водяных паров, содержащихся в газе. Однако на практике тем-
пература отходящих газов, как правило, 80—110°С. КПД су-
шильного барабана 0,7—0,8.
Коэффициент заполнения объема сушильного барабана зави-
сит от его конструкции и составляет, в %:
в барабанах без внутрибарабан-
ных устройств — 5—7;
с пересыпными устройст-
вами — 12—15;
с ячейковыми устройст-
вами — 25—30.
Более высокая степень заполнения материалом обеспечивает
в сушилках одинаковых размеров повышение производительно-
сти на 30—50%. В цементной промышленности применяют су-
шильные барабаны диаметром от 1,6 до 5,6 м.
Примеры технологических схем подсушки сырья в сушильных
барабанах представлены на рис. 6.12 и 6.13.
Вихревые сушилки предназначены для сушки различных цемен-
тных сырьевых материалов. В отечественной цементной промыш-
ленности они применяются, в основном, для сушки гранулирован-
95

Рис. 6.12. Технологическая схема подсушки сырья с применением выносной топки.
1 — топка (воздухонагреватель)! 2 — смесительна» камера; 3 — подача сыры; 4 — сушильный барабан; 5 —
электрофильтр; 6 — дымосос; 7 — выход подсушенного материала; 8 — обеспыленный газ; 9 — пыль, улов-
ленная в электрофильтрах.
Рис. 6.13. Технологическая схема подсушки сырья теплом от клинкерного холо-
дильника и циклонного теплообменника.
1 — горячий воздух от клинкерного холодильника; 2 — электрофильтр; 3 — дымосос; 4 — подача сырьевых
материалов; 5 — подача горячих газов от циклонного теплообменника; 6 — сушильный барабан; 7 — выход
подсушенного материала; 8 — подача газов на очистку; 9 — электрофильтр; 10 — дымосос; U — пыль» улов-
ленная в электрофильтрах.
Рис. 6.14. Технологическая схема сушки материала в вихревой сушилке.
1 — подача горвчего газа; 2 — подача материала; 3 — вихреваа сушилка; 4 — выход запыленных газов; 5 —
циклон; 6 — электрофильтр; 7 — дымосос; 8 — шнековый конвейер; 9 — подача сухого материала в мельницу
или на склад.

ного доменного шлака. Сушка материалов в такой сушилке проис-
ходит во взвешенном состоянии. Удельный паросъем вихревых су-
шилок в 2,5—3 раза выше барабанных. Так, в 1м3 сушильного
объема вихревых сушилок при сушке шлака испаряется до 125—
150 кг влаги за 1 ч, а в сушильных барабанах — 50—60 кг.
В вихревых сушилках в качестве сушильного агента могут
использоваться горячий воздух из воздухоподогревателей (топок),
колосниковых клинкерных холодильников и отходящие газы вра-
щающихся печей. Температура газов, поступающих в сушилку,
не должна превышать 600 °С. Количество газа, расходуемое в
вихревых сушилках, составляет около 2 м3/кг загружаемого ма-
териала. КПД вихревых сушилок составляет 0,65—0,70 при влаж-
ности загружаемого материала до 20%. На рис. 6.14 представлена
схема сушки материала в вихревой сушилке.
Сушка в кипящем слое. К сушилкам в кипящем слое отно-
сятся аэрофонтанные и с русловым кипящим слоем. В аэрофон-
танной высокотемпературной сушилке материал (в основном
шлаки) сушится в вертикальном реакторе в кипящем слое. При
кипящем слое толщиной 500—600 мм производительность суши-
лок составляет 70 т/ч по сухому материалу, а удельный паро-
съем — 250—300 кг/(м3-ч), т. е. более чем в 10 раз выше, чем
в сушильных барабанах. Удельный расход тепла на сушку со-
ставляет 4,2 МДж/кг.
В сушилках с русловым кипящим слоем сушке подвергается
шлак с размером кусков до 50 мм и влажностью до 25 %. Шлак
равномерно распределяется на наклонной решетке слоем до
300 мм. Поток горячих газов с температурой до 1100 °С подается
под решетку, переводит шлак в аэрированное состояние, сушит
и перемещает его к разгрузочной течке. Технологические схе-
мы сушки в кипящем слое представлены на рис.6.15 и 6.16.
Рис. 6.15. Схема сушки шлама в одуоконусной аэрофонтанной сушилке.
1 — горячие газы; 2 — сушилка; 3 — питатель; 4 — бункер сырого материала; 5 — подача высушенного ма-
териала в пылеосадитель; 6 — циклон; 7 — бункер сухого материала; 8 — дымосос; 9 — конвейер.
4-39J 97

Рис. 6.16. Схема сушилки с русловым кипящим слоем.
1 — -топка; 2 — сушилка; 3 — зона кипящего слоя; 4 — питатель; 5 — бункер сырого материала; 6 — циклон,
7 — дымосос; 8 — бункер сухого материала; 9 — конвейер.
Сушка в воздушных сепараторах. Одним из распространенных
в США способов сушки сырья в процессе помола является сушка
в воздушных сепараторах. Схема такой установки представлена
на рис. 6.17. В сепараторе сырье высушивается до влажности
6—8%. Применяются только высокотемпературные (около 550—
600 °С) горячие газы, образующиеся при сжигании жидкого и
газообразного топлива. Температура газов на выходе из сепара-
тора составляет около 90 °С.
Совмещение вторичного дробления сырья и сушки. Ударно-
отражательные дробилки позволяют получить высокую степень
измельчения D0—60). Непрерывное дробление обеспечивает по-
стоянный рост поверхности материала и благоприятные условия
для теплопередачи. Ротор придает потоку газа, проходящему че-
рез дробилку, турбулентный характер, что приводит к улучше-
нию контакта между газом и материалом. Благоприятные условия
теплопередачи позволяют работать с относительно низким тем-
пературным градиентом. Сырьевые материалы с исходной влаж-
ностью до 6 % могут высушиваться отходящими газами враща-
ющихся печей или аспирационным воздухом клинкерных
холодильников с температурой 250—350 °С. При исходной влаж-
ности материала до 12 % температура горячих газов должна быть
400—750 °С. В этом случае нужно применять подогрев отходящих
газов или воздуха, устанавливая дополнительную топку (возду-
хонагреватель).
98

Рис. 6.17. Помольно-сушильная установка с сушкой в воздушном сепараторе.
1 — загрузка материалом; 2 — горачий газ; 3 — сепаратор; 4 — элеватор; 5 — мельница; 6 — электрофильтр;
7 — готовый продукт; 8 — вентилятор; 9 — аспирационная шахта; 10 — винтовой конвейер
При применении горячих газов с температурой около 800 °С
и двухроторной дробилки можно осуществлять сушку и дробле-
ние пластичных и налипающих материалов с начальной влаж-
ностью 25—30 %. Питание и выгрузка материала из ударно-от-
ражательной дробилки производится через двойные маятниковые
затворы, чтобы избежать подсоса наружного воздуха. Удельный
расход тепла на сушку в ударно-отражательных дробилках-су-
шилках в зависимости от влажности сырьевого материала со-
ставляет 4,0—4,6 МДж/кг (950—1100 ккал/кг) испаряемой влаги.
Для сушки материалов при вторичном дроблении хорошо под-
ходят ударно-отражательные дробилки фирмы «Хацемаг» (Гер-
мания). Эти дробилки выпускаются одно- и двухроторные, с ко-
лосниковыми решетками и без них.
Дробилки-сушилки ударно-отражательного действия приспособ-
лены для приема и переработки материала крупностью до 800 мм.
Технологическая схема дробления и сушки в ударно-отража-
тельной дробилке-сушилке приведена на рис. 6.18.
В приведенной на рис. 6.19 системе подготовки сырьевой сме-
си ударно-отражательная дробилка работает с трубной мельни-
цей, оборудованной пневмотранспортным устройством. Материал,
выходящий из дробилки и мельницы, пневмовоздушным способом
подается в воздушно-проходной сепаратор.
Перед дроблением куски материала размером до 100 мм по-
ступают в камеру подсушки, оборудованную двумя маятниковы-
ми затворами и отражательными плитами. Сушильный агент по-
дают через верхнюю часть камеры подсушки, длина которой
зависит от влажности сырьевого материала. Подсушенный сырь-
евой материал вместе с сушильным агентом измельчается до
размеров 0—10 мм и содержит 15—35% готового продукта, ко-
торый выносится струей газа через подъемный трубопровод в
4. 99

Рис. 6.18. Схема дробления и сушки материала в дробилке-сушилке ударно-
отражательного действия.
1 — подача горячих газов от печной установки или от дополнительной топки; 2 — дробилка-сушилка; 3 —
подача материала от дробилки первичного дробления или с карьера; 4 — выход запыленных газов; 5 —
циклон; 6 — электрофильтр; 7 — дымосос; 8 — подача высушенного материала в мельницу или в силосный
склад.
Рис. 6.19. Технологическая схема двойной помольно-сушильной установки («Тан-
дем») с предварительным дроблением и сушкой в ударно-отражательной молотковой
дробилке-мельнице, подъемном трубопроводе и помолом в трубной мельнице.
1 — горячие газы; 2 — сырой материал (смесь); 3 — ударно-отражательная молотковая дробилка-мельница;
4 — воздушно-проходной сепаратор; 5 — трубная мельница; 6 — циклоны; 7 — электрофильтр; 8 — дымосос;
9 — готовая сырьевая смесь.
воздушный сепаратор и при этом подвергается дополнительной
сушке. Крупка из сепаратора поступает в короткую однокамер-
ную трубную мельницу, куда поступает часть горячих газов для
сушки материала. Из мельницы материал вновь направляется в
подъемный трубопровод и воздушный сепаратор.
Сырьевая смесь влажностью до 8% может высушиваться от-
ходящими газами запечных теплообменников. При влажности до
15 % требуется дополнительный подогрев воздуха или исполь-
зуется горячий воздух из колосниковых холодильников.
100

Рис. 6.20. Сушильная установка с предварительной сушкой в ударно-отражатель-
ной дробилке.
1 — подача горячих газов; 2 — загрузка материалом; 3 — дробилка; 4 — циклоны; 5 — сепаратор; 6 — подача
материала от трубной мельницы; 7 — готовый продукт; 8 — подача горячих газов и подсушенного матери-
алав трубную мельницу; 9 — вентилятор.
Рис. 6.21. Технологическая схема сушки в дробилке и воздушном сепараторе.
1 — подача горячих газов; 2 — подача материала в дробилку; 3 — дробилка; 4 — элеватор; 5 — воздушный
сепаратор; 6 — циклон; 7 — готовый продукт, 8 — трубная мельница; 9 — дымосос
Сушильная установка с предварительной сушкой в ударно-от-
ражательной дробилке показана на рис. 6.20.
На рис. 6.21 показана сушильная установка, в которой пред-
варительная сушка производится в ударно-отражательной дро-
билке, а основная сушка — в воздушном сепараторе. Частично
сушка осуществляется также в ковшовом элеваторе. Использо-
вание ковшовых элеваторов в качестве вспомогательного обору-
дования для сушки сырья нашло широкое применение на аме-
риканских заводах. Если сушка производится только в
сепараторе, то начальная влажность сырьевого материала должна
быть не выше 6%. Обогрев дробилки и ковшового элеватора
позволяет использовать сырье с начальной влажностью до 8%.
101

6. п.---.
Гг~—Т~"=-
Рис. 6.22. Сушильная установка с предварительной сушкой и первичным дробле-
нием в ударно-отражательной дробилке
1 — горячие газы; 2 — загружаемый материал; 3 — сепаратор; 4 — циклон; 5 — воздушно-проходной сепара-
тор; 6 — циклон; 7 — электрофильтр; 8 — вентилятор; 9 — готовый продукт; 10 — трубная мельница; 11 —
дробилка-сушилка.
На рис. 6.22 показана сушильная установка фирмы SKET/ZAB
(Германия). Особенность этой системы состоит в том, что ударно-
отражательная дробилка-сушилка, из которой в трубную мельницу
подается большая часть загружаемого материала, связана с сепа-
ратором и наружным вентилятором. Поэтому газ, отходящий от
дробилки и содержащий 500—800 г/м3 пыли, легко очистить, не
оказывая влияния на процесс сепарации. В зависимости от влаж-
ности сырья в ударно-отражательной дробилке-сушилке расходу-
ется 60—70% горячих газов от топки. При этом влажность сырья
может быть снижена до 6%. Остальное количество газов при необ-
ходимости может быть пропущено через трубную мельницу и цен-
тробежный сепаратор с помощью вентилятора.
Совмещение помола сырья с сушкой. При совмещении помола
сырья с сушкой широко используют тепло отходящих газов вра-
щающихся печей или клинкерных холодильников. В большинстве
случаев приходится повышать температуру сушильных газов, для
чего устанавливается выносная топка. Количество тепла, пода-
ваемого в мельницу, может быть снижено из-за выделения до-
полнительного тепла при помоле.
На рис. 6.23 представлена технологическая схема совмещения
помола с сушкой в замкнутом цикле с воздушно-проходным и
центробежным сепаратором. Для повышения эффективности суш-
ки в мельнице предусмотрена камера предварительной сушки,
расположенная перед помольной камерой. Более высокой произ-
водительности можно достичь в сушильно-помольной установке,
где предварительная сушка осуществляется в специальном тру-
бопроводе (рис. 6.24). В этой установке часть горячих газов по-
ступает в трубопровод предварительной сушки, другая часть —
в мельницу. Крупные частицы материала поступают в питатель-
102

Рис. 6.23. Помольно-сушильная уста-
новка с камерой предварительной суш-
ки в мельнице.
1 — горячие газы; 2 — загрузка материала; 3 — се-
паратор; 4 — элеватор; 5 — воздушно-проходной се-
паратор, 6 — циклон; 7 — готовый продукт, 8 —
мельница с камерой предварительной сушки.
(г —
Рис. 6.24. Помольно-сушильная ус-
тановка с трубопроводом предвари-
тельной сушки.
1 — горячие газы; 2 — загрузка материала;
3 — циклон; 4 — сепаратор; 5 — воздушно-
проходной сепаратор; 6 — элеватор; 7 — цик-
лон; 8 — готовый продукт, 9 — мельница.
Рис. 6.25. Схема совмещенной
сушки с помолом в мельнице с воз-
душной транспортировкой продукта
помола.
1 — горячие газы; 2 — загрузка материала; 3
— мельница; 4 — воздушно-проходной сепа-
ратор; 5 — циклон, 6 — готовый продукт, 7 —
воздухопровод; 8 — вентилятор.
ную линию мельницы, а мелкие — выносятся наверх струей го-
рячих газов и, высушиваясь, оседают в циклоне 3 и подаются
частично в мельницу и в центробежный сепаратор 4.
Схема установки, показанной на рис. 6.25, аналогична пред-
ставленной на рис. 6.20, где перед мельницей помещена удар-
но-отражательная дробилка. Эта установка предназначена для
измельчения крупных частиц ударными воздействиями с ис-
пользованием полезного эффекта от совмещения сушки с дроб-
лением.
В схемах с воздушно-проходными сепараторами разгрузка и
транспортировка материала осуществляются не механическим
способом, а за счет интенсивного просасывания через мельницу
103

Рис. 6.26. Схема установки с пред-
варительной сушкой в подъемном
трубопроводе и воздушной транс-
портировкой материала.
1 — горшие газы; 2 — загружаемые материалы;
3 — воздушно-проходной сепаратор; 4 — цикл-
вентилятор; 6 — мельница; 7 — воздухопро-
вод.
Рис. 6.27. Помольно-сушильная уста-
новка «Аэрофол».
1 — горячие газы; 2 — загружаемый материал; 3 —
мельница «Аэрофол»; 4, 5 — циклоны; 6 — мелко-
зернистый материал; 7 — крупнозернистый матери-
ал; 8 — воздухопровод; 9 — вентилятор.
больших объемов сушильного агента. Преимущество таких уста-
новок заключается в возможности утилизации большого количе-
ства горячих отходящих газов: около 2,2—2,9 кг газа на 1 кг
материала.
В схеме помола, показанной на рис. 6.25, воздушный по-
ток выносит измельченный продукт из мельницы и поднимает
его вверх — вначале к воздушно-проходному сепаратору, а
затем в циклон, что позволяет отделить тонкую фракцию от
газа.
Для помола сырьевых материалов с высокой влажностью
можно применить сушильно-помольную установку, схема кото-
рой показана на ч рис. 6.26. Для подсушки сырье подают в
трубопровод предварительной сушки, расположенный вне мель-
ницы, поэтому в мельницу попадает подсушенный материал и
небольшое количество горячих газов. Для достижения необхо-
димой эффективности сушки и помола максимальный размер
зерен загружаемого материала не должен превышать 15 мм.
Скорость воздуха в таких установках равна 3—4 м/с, а в
подъемном трубопроводе после мельницы — 25—35 м/с. Содер-
жание твердых частиц в трубопроводе после мельницы состав-
ляет 250—500 г на 1 м3 газа.
Сушильно-помольная установка с мельницей «Аэрофол». В
мельнице самоизмельчения «Аэрофол» (рис. 6.27) степень из-
мельчения материала может составлять от 100 до 1000. Размо-
лотый материал выносится из мельницы газовоздушным пото-
ком, скорость которого устанавливается в соответствии с
требуемой крупностью зерен. В установку входят циклоны для
104

Рис. 6.28. Технологическая схема помольно-сушильной установки с роликовой
мельницей.
1 — роликовая мельница; 2 — весовой дозатор; 3 — бункер сырого материала; 4 — топка; 5 — холодный воз-
дух; 6 — промежуточный вентилятор; 7 — циклон первой стадии очистки; 8 — электрофильтр; 9 — готовый
продукт; 10 — горячие газы (отходящие газы вращающейся печи или воздух клинкерного холодильника);
П—вентилятор.
классификации материала. Слишком крупные зерна возвраща-
ются в мельницу или измельчаются в шаровой мельнице до
необходимого размера. Степень заполнения мельницы «Аэро-
фол» — 20—34%. Расход воздуха составляет 2—3 м3/кг раз-
малываемого материала. Скорость воздуха в мельнице равна
3 м/с, а скорость воздуха в трубопроводе за мельницей за-
висит от гранулометрического состава материала и находит-
ся в интервале 15—25 м/с.
Совмещение помола с сушкой в роликовых мельницах. Роли-
ковые или валковые мельницы (мельницы Леше, MPS, ТРМ фир-
мы «Полизиус» и др.) применяются, в основном, в сушильно-по-
мольных установках. На рис. 6.28 представлена одна из рабочих
технологических схем сушильно-помольной установки с ролико-
вой мельницей. Влажность материала (сырьевой смеси), загружа-
емого в мельницу Леше, может составлять 15—18%. Тонкость
помола готового продукта обычно находится в пределах 6—30%
остатка на сите 009 D900 ячеек/см2). Производительность мель-
ницы достигает 500 т/ч сырьевой смеси.
По сравнению с трубной мельницей установка с роликовой
мельницей дает экономию энергии около 13%.
В роликовых мельницах разных типов теплом отходящих га-
зов теплообменников вращающейся печи может быть высушена
сырьевая смесь с влажностью до 8%. Для высушивания матери-
ала с влажностью 8—18% необходимо подводить дополнительное
тепло.
105

6.4. СИСТЕМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
СХЕМ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ
Сырьевые смеси заданного химического состава составляются
из сырьевых материалов различной степени неоднородности. По-
вышение степени неоднородности сырья приводит к необходимо-
сти усложнения схемы его переработки и системы управления.
Принципиальная технологическая схема приготовления сырьевой
смеси включает участки механического перемешивания, в том
числе усреднение на карьере, предварительную гомогенизацию
дробленых материалов в усреднительном складе, пневматическое
усреднение тонкомолотых порошков в силосах в псевдоожижен-
ном слое при сухом способе производства, перемешивание водных
суспензий в вертикальных и горизонтальных бассейнах. Суммар-
ная усреднительная способность всего усреднительного отделения
(Kf) определяется отношением си: сгп, то есть среднеквадратич-
ного отклонения отдельных значений химических характеристик
сырьевых материалов((п) к среднеквадратичному отклонению за-
данного значения коэффициента насыщения сырьевой смеси, по-
ступающей в печь на обжиг (оп). Обычно ап принимается равной
0,01—0,015.
В то же время суммарную усреднительную способность
всего сырьевого передела можно рассматривать как произве-
дение коэффициентов усреднения всех его технологических
переделов:
К*в*.^...?==1 FЛ).
у <т2 аз о-п
Выражение F.1) позволяет представить технологическую схе-
му в виде каскада усреднителей, объединенных системой управ-
ления процессом приготовления сырьевой смеси. Математическое
моделирование участков механического, пневматического усред-
нения и перемешивания в водной среде сырьевых материалов и
их смесей, а также скорости управления процессом приготовле-
ния сырьевой смеси заданного состава является основой для рас-
чета необходимой усреднительной способности всей технологи-
ческой схемы и отдельных ее переделов. Расчеты производятся
при помощи ЭВМ по программам системы автоматизации проек-
тных работ САПР-цемент. Прогнозирование степени усреднения
на участках технологических схем базируется на эксперимен-
тальных характеристиках эффективности усреднения. Некоторые
из них, определенные на Ново-Спасском заводе сухого способа
и на Себряковском заводе мокрого способа, приведены в табл. 6.5
и 6. 6.
106

Таблица 6.5
Технологический передел Себряковского
завода
Обозначе-
ния
Объем шлама в гори-
зонтальных бассейнах,
Среднее значение коэф-
фициента усреднения
титра
Ку =
Вертикальные бассейны
1
Круглый горизонтальный бас-
сейн
Сырьевые мельницы
21
аз
21
04
1500
1500-3000
3000
3,4
3,6
7,2
10,9
1,3
Таблица 6.6
Технологический передел Себряков-
ского завода
Карьер известняка
Первичное дробление
— щековая дробилка
Вторичное дробление
— Аэрофол
Шаровая мельница домола
Смесительные силосы
Запасные силосы
Содержание СаО, %
Среднее
51,0
52,4
43,1
43,0
43,1
43,1
Среднеквадра-
тичное откло-
нение
4,40
2,54
2,21
1,51
0,38
0,36
Обозначе-
ние
01
«3
а*
О1
ог
02
03
О4
О5
05
Об
Среднее значение коэф-
фициента усреднения
титра
Ку- *
1,7
1,1
1,4
4,0
1,0
Эффективность усреднения в мощных горизонтальных бассей-
нах мокрого способа гораздо выше, чем в смесительных силосах
сухого способа, в связи с чем возрастает значение точности дози-
рования компонентов сырьевой смеси, частоты отбора контрольных
проб и скорости анализа их химического состава. Проектирование
технологии приготовления сырьевой смеси тесно связано с выбран-
ной системой автоматизации управления процессом, от чего, в свою
очередь, зависит тип и количество усреднительных емкостей. По-
этому аппаратурное оформление процесса осуществляется одно-
временно с разработкой способа управления, то есть представляет
собой единую систему проектирования технологии приготовления
сырьевых смесей заданного химического состава.
Сухой способ. Тонкомолотая сырьевая мука, однородная по
физическим свойствам и минералогии, отвечающая заданному
107

M
Рис. 6.29. Схемы управления технологическим процессом приготовления сырьевой
смеси.
а — управление шихтовкой на карьере; б — управление формированием штабеля
на усреднительном складе; в — управление весовыми дозаторами перед мельницами;
г — управление путем добавления корректирующих смесей.
1 — добыча, 2 — экскаватор, 3 — штабелеукладчик, 4 — усреднительный склад, 5 — дробильное отделение,
6 — дозаторы, 7 — помол, 8 — отбор и анализ проб; 9 — бункер готовой сырьевой смеси, 10 — дозаторы
сырьевой смеси с — управляющее воздействие.
химическому составу, готовится на трех основных переделах ус-
реднения. Первым является карьер, где осуществляется добыча,
и, в случае необходимости, шихтовка пород различного качества
или их внутрикарьерное усреднение.
Второй передел усреднения представляет собой склады пред-
варительной гомогенизации материалов — преимущественно по-
сле вторичного дробления.
Третий основной передел — измельчение с последующей
пневматической гомогенизацией и корректированием сырьевой
муки в смесительных и запасных силосах.
108

I/ L
Управление процессом приготовления сырьевой муки на
этих трех переделах производится четырьмя возможными спо-
собами.
Первый предусматривает управление химическим составом
сырьевых материалов, поступающих с карьера в дробильное
отделение. Система включает оперативное опережающее оп-
робование сырьевых материалов, составление плана горных
работ по добыче сырья с учетом их качества. Управление
осуществляется путем подачи на завод сырья такого химиче-
ского состава, которое обеспечивает выпуск вида и марки
цемента, производство которого запланировано в соответству-
ющий период.
Второй способ связан с управлением качеством сырья, выхо-
дящего со склада предварительной гомогенизации дробленых
сырьевых материалов.
С помощью третьего способа осуществляется регулирование
Дозирующих устройств перед сырьевыми мельницами. Эта под-
109

система используется для корректирования химического состава
сырьевой муки путем изменения состава порций муки, поступа-
ющих в смесительный силос.
Четвертый способ управления процессом приготовления сырь-
евой муки представляет собой корректирование химического со-
става путем добавки заранее приготовленной сырьевой муки, по
химическому составу резко отличающейся от заданного.
Схемы четырех способов управления приведены на рис. 6.29.
Сочетание перечисленных элементов позволяет создавать
различные технологические схемы приготовления сырьевой муки
в зависимости от неоднородности химического состава исходных
сырьевых материалов и мощности проектируемого предприятия.
На рис. 6.30 представлена технологическая схема Ново-Кара-
гандинского цементного завода с двумя подсистемами управления
процессом приготовления сырьевой муки: первая регулирует хи-
мический состав известняка, поступающего с усреднительного
склада, вторая — корректирование химического состава сырьевой
муки в смесительных силосах непрерывного действия.
На рис. 6.31 изображена технологическая линия завода «Ком-
мунар», где в качестве сырьевых материалов применяются мел
и мергель пестрого химического состава, мягкие, мажущие ма-
териалы с высокой естественной влажностью. Физические свой-
ства сырья предопределяют невозможность предварительной го-
могенизации сырья в складах. Для достижения заданного состава
сырьевой муки в этих условиях введены две подсистемы управ-
ления технологическим процессом: первая включает дозирование
материалов в мельницу сушки и измельчения типа Аэрофол,
вторая — корректирование состава сырьевой смеси в смеситель-
ных силосах с помощью заранее приготовленной сырьевой муки
известного химического состава.
Мокрый способ. Наиболее распространен порционный способ
приготовления сырьевого шлама благодаря простоте технологи-
ческой схемы, возможности переработки неоднородных по соста-
ву сырьевых материалов и снижению требований к точности до-
зирования сырьевых компонентов.
Сущность порционного приготовления и корректирования хи-
мического состава сырьевой смеси заключается в том, что по-
следняя готовится относительно небольшими порциями (порядка
300—800 м3), а затем перекачивается в большие емкости, кото-
рые служат для создания запаса готовой сырьевой смеси на за-
воде и обеспечения ею вращающихся печей. Сам процесс пор-
ционного корректирования состоит из ряда последовательных
операций:
1. Заполнения корректировочных емкостей сырьевой смесью,
поступающей из мельниц.
2. Перемешивания и гомогенизации сырьевой смеси.
по

Рис. 6.30. Технологическая схема приготовления сырьевой муки на Ново-Кара-
гандинском цементном заводе.
I — доставка огарков; 2 — глина; 3 — известняк, 4 — дробление; 5 — усреднительный склад; 6 — отбо
и анализ проб; 7 — бункер дробленного известняка; 8 — дозатор, 9 — готовая сырьевая мука; 10 — помол;
II — дозаторы глины и огарков; 12 — бункеры глины и огарков; 13 — склад огарков, с — управляющее
v воздействие.
Мел
Рис. 6.31. Технологическая схема приготовления сырьевой муки на заводе
«Коммунар».
1, 3, 5 — дозаторы сырьевых материалов; 2, 4, 6 — бункеры сырьевых материалов; 7 — помол сырья с одно-
временной сушкой; 8 — отбор проб; 9— силосы сырьевой муки; 10 — дозаторы; П—смесительные силосы.
с — управляющее воздействие.

3. Отбора проб и их анализа (включая доставку проб и под-
готовку их к анализу).
4. Расчета необходимых количеств корректирующих смесей
для доведения химических характеристик сырьевой смеси до их
заданных значений (по результатам анализа).
5. Перекачки необходимых порций корректирующих
смесей.
6. Перемешивания и гомогенизации сырьевой смеси после до-
бавления расчетных количеств корректирующих смесей.
7. Отбора проб и анализа для проверки правильности коррек-
тирования.
8. Перепуска откорректированной сырьевой смеси в емкость,
из которой осуществляется питание печей.
Однако, по мере увеличения мощности заводов и перераба-
тываемых потоков сырьевых материалов возникла поточная тех-
нология приготовления сырьевых шламов, которая позволила
снизить затраты труда, эксплуатационные расходы и автомати-
зировать управление корректированием сырьевых смесей.
Если при порционном приготовлении сырьевого шлама горизон-
тальные бассейны использовались в качестве емкостей для его хра-
нения, то при поточном его приготовлении горизонтальные бассей-
ны выполняют функции емкостей-гомогенизаторов, в которых
производится перемешивание и усреднение шлама перед поступле-
нием его на обжиг. Использование вертикальных бассейнов в по-
точной технологической схеме полностью исключается.
Основными требованиями, определяющими возможность по-
точного приготовления сырьевой смеси, являются:
а) подача на помол сырьевых компонентов заданного и одно-
родного химического состава;
б) дозирование сырьевых компонентов с помощью точных и
надежных дозирующих устройств с автоматическим регулировани-
ем, позволяющим строго соблюдать расчетное соотношение компо-
нентов;
в) интенсивное перемешивание размолотой сырьевой смеси в
больших смесительных емкостях, обеспечивающих высокую эф-
фективность усреднения ее химического состава перед подачей
на обжиг,
г) надежный и оперативный контроль (включая химико-ана-
литический) и автоматическое регулирование процесса приготов-
ления сырьевой смеси.
Одним из решающих элементов поточных схем, обеспечива-
ющим получение сырьевой смеси надлежащего состава, является
точное дозирование, которое может быть достигнуто путем пе-
риодического изменения настройки дозаторов.
Впервые в отечественной цементной промышленности на Ба-
лаклейском заводе была внедрена так называемая «двухшламо-
112

вая» поточная технология приготовления смеси из влажных ма-
жущих сырьевых компонентов (мела, глины), разработанная ин-
ститутом Южгипроцемент.
Сущность этой технологии состоит в следующем: сначала при-
готавливаются два промежуточных грубомолотых шлама — «вы-
сокий» и «низкий» (с более высоким и более низким содержанием
СаСОз соответственно); затем эти шламы и железистая добавка
(огарки) в заданном соотношении подаются при помощи системы
дозаторов на домол в мельницы: размолотый шлам усредняется в
горизонтальных бассейнах, а затем подается на обжиг.
В Гипроцементе разработаны различные варианты «одношла-
мовых» поточных схем приготовления сырьевых смесей из твердых
сырьевых компонентов (известняка и глины) и из влажных мажу-
щих сырьевых материалов (мела и глины). Одношламовая техно-
логия в отличие от двухшламовой, основанной на двухстадийном
дозировании (вначале сырьевых материалов, затем сырьевых ком-
понентов — «высокого» и «низкого» шламов) предусматривает
только одну стадию дозирования сырьевых компонентов перед по-
дачей их на помол. Приготовление сырьевого шлама в условиях
«одношламовой» технологии осуществлено на Себряковском це-
ментном заводе. Технологическая схема поточного приготовления
сырьевого шлама на этом заводе представлена на рис. 6.32.
К основным операциям при поточном корректировании сырь-
евой смеси относятся: контроль химического состава и произво-
дительности потоков материалов, расчеты по результатам этого
контроля, определяющие необходимость и величины регулирую-
щих (управляющих) воздействий, и осуществление последних. В
зависимости от способов осуществления отдельных операций раз-
личают 5 разновидностей управления химическим составом сырь-
евой смеси при поточном корректировании: стабилизацию, синх-
тна,
огарки
Рис. 6.32. Одношламовая поточная технология приготовления сырьевого шлама.
1 — добыча; 2 — дробление; 3 — глиноболтушка; 4 — шламбассейн для хранения глиняного шлама; 5 — вер-
тикальный шламбассейн, 6 — дозатор шлама; 7 — гомогенизациониый шламбассейн; 8 — отбор и анализ проб;
9— мельница домола; 10 — гидроциклон; 11 — совместный помол сырьевых компонентов, с — управляющее
воздействие.
113

ронное управление, управление по тенденции, интегральный и
тенденционно-интегральный способы управления.
Выбор способа регулирования определяется сырьевыми и тех-
нологическими условиями на каждом конкретном цементном за-
воде, а также экономическими соображениями.
Для повышения скорости приготовления сырьевого шлама
на ряде действующих заводов, запроектированных и постро-
енных на основе традиционной технологии с порционным кор-
ректированием, в Гипроцементе С. И. Данюшевским', -tf? Ё. Его-
ровым и Л. В. Беловым была разработана полупоточная тех-
нология. Сущность ее состоит в том, что вертикальные бас-
сейны, предварительно оснащенные автоматическими следящи-
ми уровнемерами, выполняют функции дозирующих устройств.
Процесс полупоточного корректирования химического состава
сырьевой смеси складывается из ряда последовательно выпол-
няемых операций:
-1. Заполнения вертикальных бассейнов и отбора соответству-
ющих проб.
2. Анализа этих проб (включая прободоставку и проборазделку).
3. Расчета количеств сливаемых шламов.
4. Слива рассчитанных количеств шламов из вертикальных
бассейнов в горизонтальный.
5. Перемешивания и усреднения шлама в горизонтальном
бассейне.
6. Подачи готового шлама на обжиг.
В качестве примера на рис. 6.33 представлена технологиче-
ская схема приготовления сырьевого шлама при совместном из-
мельчении карбонатного и глинистого компонента.
_\ N I
Рис. б.ЗЗ. Полупоточная схема приготовления сырьевого шлама.
1 — добыча; 2 — дробление; 3 — совместный помол; 4 — отбор и анализ проб; 5 — гомогенизационный шламбас-
сейн; 6 — вертикальные шламбассейны сырьевого шлама; 7 — дозаторы сырьевого шлама; 8 — дозатор глинистого
шлама; 9 — вертикальный шламбассейн глины; 10 — глиноболтушка. с — управляющее воздействие.
114

Применение полупоточной технологии, свободной от недостат-
ков порционного корректирования, не требует существенной ре-
конструкции сырьевых отделений, позволяет по-новому исполь-
зовать имеющееся в наличии технологическое оборудование,
ликвидировать перекачки шлама в отделении вертикальных бас-
сейнов, повысить его пропускную способность, уменьшить расход
сжатого воздуха на перемешивание шлама, улучшить качество
его приготовления и снизить затраты труда на управление от-
делением вертикальных бассейнов.
6.4.1. Технология приготовления сырьевой смеси
заданного состава
Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера,
требуемого по проекту качества, должна иметь соответствующий
химический состав и быть однородной по физическим свойствам
и минералогии для того, чтобы процесс спекания происходил
без технологических нарушений и с минимальными затратами
тепла. Способ подготовки сырьевой смеси с нормированными
отклонениями от заданных значений химического состава тща-
тельно разрабатывается, начиная с процесса добычи сырья и
кончая ее хранением, в соответствии с количеством сырьевых
компонентов, их химическим составом, минералогией и физиче-
скими свойствами.
Сырьевые материалы, предназначенные для приготовления
сырьевой шихты, предварительно опробываются в лабораторных
и полупромышленных условиях для оценки их реакционной спо-
собности и определения рациональных характеристик химическо-
го состава сырьевой шихты. Компонентами сырьевых смесей слу-
жат природные карбонатные (известняки, мергели, мела) и
алюмосиликатные (глины, глинистые мергели, глинистые сланцы,
аргиллиты и др.) породы, а также техногенные отходы промыш-
ленности (огарки, шлаки и др.). Количественное соотношение
компонентов определяется на основании расчетов состава сырь-
евой шихты в зависимости от химического состава исходных
сырьевых материалов и требуемого качества клинкера.
В состав сырьевой шихты могут вводиться разжижители и
минерализаторы, необходимость введения которых и их концен-
трация устанавливается в процессе лабораторных и полупромыш-
ленных испытаний.
Состав сырьевой смеси и клинкера задается значениями ко-
эффициента насыщения, силикатного и глиноземного модулей,
а также среднеквадратичными отклонениями. Например,
КН = 0,92 ± 0,02; п = 2,2 ± 0,1; р = 1,5 ± 0,1.
Подготовка шихты к обжигу может производиться по мокрому
или по сухому способу. В зависимости от способа подготовки
115

шихты подбирается основное оборудование, определяющее тех-
нологию производства клинкера, системы управления гомогени-
зацией компонентов и их смесей и компоновочные решения на-
мечаемого к строительству завода.
Выбор способа подготовки сырьевой смеси устанавливается на
основании технико-экономической оценки всех факторов, влия-
ющих на капитальные вложения и себестоимость 1 т клинкера
при сухом или мокром способе его производства. но?Ч
В настоящее время наиболее перспективным является су-
хой способ подготовки сырьевой шихты, так как при этом на
обжиг затрачивается гораздо меньше тепловой энергии, чем
на обжиг сырьевого шлама, содержащего от 30 до 50% воды.
При сухом способе средний расход тепла на обжиг составляет
от 3100 до 3500 кДж на 1 кг клинкера в зависимости от
особенностей химического и минералогического состава сырь-
евой смеси, наличия в ней примесей, а также теплотехниче-
ских характеристик печного агрегата. При мокром способе
расход тепла колеблется от 5800 до 6500 кДж на 1 кг клин-
кера в зависимости от влажности сырьевого шлама и типо-
размеров вращающихся печей.
Приготовление однородной сырьевой смеси заданного хими-
ческого состава по сухому способу гораздо сложнее, чем по мок-
рому. Измельчение, перемешивание, транспортирование, усред-
нение и корректирование порошкообразных компонентов шихты
требует значительных капитальных затрат и повышенного рас-
хода электроэнергии по сравнению с подготовкой сырьевой смеси
по мокрому способу. С целью снижения себестоимости сырьевой
смеси при подготовке ее по сухому способу разработаны специ-
альные технологические приемы, к которым относятся усредне-
ние неоднородных по химическому составу дробленых сырьевых
материалов и гомогенизация сырьевой муки при помощи сжатого
воздуха в псевдоожиженном состоянии.
При сухом способе производства возрастает значение прогно-
зирования изменений состава сырьевой смеси в процессе ее под-
готовки, поэтому для успешной эксплуатации цементных пред-
приятий необходимо проектирование и внедрение систем
автоматизации процесса усреднения химического состава сырье-
вой шихты.
Как при мокром, так и при сухом способе производства клин-
кера процесс подготовки сырьевой шихты включает добычу и
транспортировку сырьевых материалов, их предварительное из-
мельчение, создание запаса и усреднение этих материалов в бу-
ферных емкостях различного типа, окончательное измельчение
материалов (помол), дозирование сырьевых компонентов и их
смесей, смешение размолотых сырьевых материалов или их
смесей и корректирование состава сырьевых смесей (т. е. дове-

дение химических характеристик до заданных значений), го-
могенизацию откорректированных сырьевых смесей и их хра-
нение.
Наблюдение за соответствием технологических процессов при-
готовления сырьевой смеси нормативным параметрам осуществ-
ляется с помощью системы контроля на каждом из перечислен-
ных переделов производства.
Приготовление сырьевой шихты заданного химического соста-
ва начинается на карьере, где добываются сырьевые материалы,
а завершающими его стадиями являются корректирование, ус-
реднение и хранение, которые осуществляются в резервуарах
различной емкости в зависимости от способа производства и ме-
тода корректирования.
При корректировании в качестве контрольных параметров со-
става сырьевой шихты служат либо титр и содержание БегОз,
либо коэффициент насыщения (КН) и один из модулей: силикат-
ный (п) или глиноземный (р); либо КН и оба модуля пир.
Вид и количество контрольных параметров выбирается в за-
висимости от числа компонентов сырьевой смеси, степени нео-
днородности их состава и способа корректирования.
При сухом способе усреднение и корректирование сырьевой
смеси выполняется в смесительных силосах различной конструк-
ции. В отечественной практике наиболее распространены смеси-
тельные силосы, конструктивно объединенные с запасными. На
рис. 6.34 представлен разрез силоса со смесительной камерой с
аэрируемым днищем,разделенным на квадранты. Поочередная
подача сжатого воздуха в квадранты создает условия для эффек-
тивного перемешивания. В этих силосах производится порцион-
Рис. 6.34. Смесительный силос периодического действия.
1 — аэрируемое днище; 2 — мигалки; 3 — загрузочное устройство; 4 — пневмотранспорт.
117

ная гомогенизация. Для ее осу-
ществления требуется два сме-
сительных силоса. Один из них
заполняется сырьевой мукой,
поступающей из помольного
отделения, в то время как го-
могенизированное содержимое
второго подается в запасной
силос.
Непрерывная гомогенизация
может осуществляться с по-
мощью одного силоса. Этот
способ основан на «перетека-
нии» части гомогенизированной
сырьевой муки через выпуск-
ное отверстие в днище или
стенке смесительного силоса.
Через это отверстие вытесняет-
ся столько гомогенизированной
сырьевой муки, сколько может
вытеснить мука, поступающая
в силос.
На рис. 6.35 изображен си-
лос непрерывного действия
конструкции Гипроцемента.
При мокром способе коррек-
тирование производится в вер-
тикальных бассейнах емкостью
до 800 м3 или в горизонтальных круглых бассейнах.
Горизонтальный бассейн для корректирования и хранения
сырьевого шлама представляет собой цилиндрический железобе-
тонный резервуар емкостью от 800 до 20000 м3. Бассейны обо-
рудуются крановыми мешалками с пневматическим перемешива-
нием, обеспечивающим эффективную гомогенизацию переменного
по химическому составу шлама, поступающего в бассейн. В за-
висимости от необходимой интенсивности перемешивания шлама
крановые мешалки выполняются двуплечевыми или одноплече-
выми. Шлам может поступать в горизонтальный бассейн как
сбоку, так и по всей его поверхности через распределительное
устройство.
Для обеспечения непрерывной круглосуточной работы печных
агрегатов в случае прекращения подачи шихты из сырьевого цеха
создается запас готового шлама или сухой муки постоянного
состава. Потребный запас шихты устанавливается в зависимости
от расстояния до источника сырья, его физических свойств, а
также принятого объема и типа складского хозяйства для хра-
118
Рис. 6.35. Смесительный силос непре-
рывного действия.
1 — распределительное устройстве* 2 — транспортный
трубопровод 3 — переливна* труба; 4 — смесительная
камера; 5 — донные пиевмовыгружатели; 6 — пневмо-
транспортное устройство; 7 — нагнетатель.

нения запасов сырья на заводе. Минимально необходимый запас
смеси должен составлять не менее 2—3 суточной потребности
цеха обжига. В большинстве случаев в проектах предусматрива-
ется емкость резервуаров для хранения сырьевого шлама на 3—
4 суток, сырьевой муки не менее, чем на 2 суток. Необходимо
отметить, что чем большей принята емкость резервуаров, тем
больший резерв оборудования должен быть предусмотрен в сырь-
евом цехе для возможности быстрого заполнения освободившейся
емкости. При недостаточном резерве оборудования восполнение
резервной емкости будет происходить очень медленно и практи-
чески она может оказаться неиспользованной. Запас производи-
тельности помольного оборудования должен превышать произво-
дительность печных агрегатов на 10—15 %¦
6.5. ОБЖИГ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНЫХ СЫРЬЕВЫХ
СМЕСЕЙ
В зависимости от технологии подготовки сырьевых смесей к
обжигу, различают два основных способа производства клинке-
ра — мокрый и сухой.
При мокром способе во вращающуюся печь подают сырьевой
шлам (суспензию) влажностью от 30 до 45 %, который получают
путем размучивания и помола или сочетанием этих приемов.
Мокрый способ подготовки целесообразен, когда высокая естест-
венная влажность и физические свойства компонентов сырья
(пластичная глина, мел с высокой влажностью и т. д.) препятст-
вуют экономичному получению сырьевой муки. Мокрый способ
производства характеризуется высокими удельными затратами
тепла на обжиг, которые колеблются в широких пределах в за-
висимости от конструкции и размеров печи, холодильника и
теплообменных устройств, свойств сырья, химического и минера-
логического состава сырьевых компонентов и могут составить
5,2 МДж/кг до 6,9 МДж/кг A250-1650) ^^.
При сухом способе подготовки сырьевые компоненты измель-
чаются, перемешиваются и поступают на обжиг в виде сухой
сырьевой муки с влажностью 1—2%, при этом удельный расход
тепла на обжиг в современных печных установках с циклонными
теплообменниками составляет от 3,1 МДж/кг до 3,6 МДж/кг
G40-870) H«L.
' кг
Проектирование технологического процесса обжига сырьевой
шихты включает выбор вида и способа подготовки топлива, типа
и конструкции печного агрегата и компоновочных решений печ-
ного цеха.
119

Размер печи
0 5,6x185 м
0 5,0x185 м
0 4,5x170м
0 4,0х150м
0 3,6x150
Производительность
т/сутки
1820
1730
1200
840
600
т/час
75,8
72,0
50,0
35,0
25,0
Примечания: I. Часовая производитель-
ность печных агрегатов уточняется при привязке к
реальному заводу в зависимости от свойств сырье-
вых материалов и применяемого топлива.
2. Производительность печей указана при работе
на шламе влажностью 38%, а для печи 05,6x185—
42%.
Для обжига по мокрому способу производства применяются
вращающиеся печи с внутрипечными теплообменными уст-
ройствами и отношением длины печи к диаметру L/D = 33 — 38.
Производительность отечественных агрегатов мокрого способа
следует принимать в соответствии с табл. 6.7
Опыт эксплуатации длинных вращающихся печей с внутрипеч-
ными теплообменными устройствами показал нецелесообразность
Таблица б 7 применения пересыпных тепло-
обменников (циклоидных, лопа-
стных и др.). Их установка при-
водит к резкому увеличению
выноса пыли из печи и, как
следствие, к неравномерному
движению материала по печи,
износу футеровки и снижению
Ки печного агрегата. Наиболее
экономически целесообразными
следует признать теплообмен-
ные устройства, конструируе-
мые и монтируемые из цепей
различной длины при оптималь-
ных для конкретных условий
способах и схемах их подвески.
Цепные теплообменники просты
в изготовлении, монтаже и легко ремонтируются даже при сравни-
тельно непродолжительных остановках печи.
Выбор схемы навески, проектных и конструктивных пара-
метров цепных теплообменных устройств производится на ос-
нове исследования реологических свойств шлама (влажности
начальной и начала потери текучести, вязкости и т. д.) На
основании полученных характерных точек выполняется расчет
параметров цепной завесы — длина отрезков, плотность на
участках и т. д.
Температура отходящих газов длинных вращающихся печей
в зависимости от влажности и физических свойств сырьевой ших-
ты составляет 170—250 °С. Концентрация пыли в отходящих га-
зах при теплообменных устройствах, соответствующих свойствам
шлама, составляет 12—25 г/м3. Аэродинамическое сопротивление
таких печей составляет 1,5—2,0 кПа.
При высокой естественной влажности шлама может быть
осуществлено снижение его влагосодержания двумя способами:
химическим — путем введения разжижителей шлама и механи-
ческим — путем обезвоживания шлама в фильтрах или испа-
рителях.
Зависимость расхода тепла от влажности шлама показана на
рис. 6.36.
120

Протяженность зоны спека-
ния может быть ориентировоч-
но определена исходя из зна-
чения среднего оптимального
объемного теплового напряже-
ния зоны спекания, которая по
опытным данным составляет
около 12,56 -105 КДж/м3-ч. На
рис. 6.37 показана ориентиро-
вочная зависимость длины зоны
спекания (в диаметрах Дев) от
удельного расхода тепла на об- 1
жиг.
Как за рубежом, так и в Рос- §>
сии подавляющее число строя- •¦
щихся заводов проектируются
для обжига сухой сырьевой ших-
ты во вращающихся печах с
циклонными теплообменниками,
в которых тепловая подготовка
шихты осуществляется во взве-
шенном состоянии в газоходах и
циклонах за счет тепла отходя-
щих из печи газов температурой
1000—1100 °С. Проходя циклон-
ный теплообменник за 20—
25 сек, шихта нагревается до
температуры 800—850 °С и де-
карбонизируется, примерно, на
15%.
Производительность отече-
ственных агрегатов сухого спо-
соба следует принимать в соот-
ветствии с табл. 6.8
К недостаткам печных уста-
новок с циклонными теплооб-
менниками следует отнести
сравнительно низкую стойкость
футеровки в печи на участке на-
чала зоны высоких температур
(задний переходной участок), а
также чувствительность к нали-
чию в сырьевых материалах и
топливе щелочей и сернистых
соединений. Практика работы
показывает, что в печах с запеч-
Рис. 6.36. Влияние влажности сырье-
вого шлама на удельный расход тепла
при обжиге.
1 — печи со средним уровнем управления при условии
возврата пыли электрофильтров; 2 — то же без воз-
врата пыли; 3 — по опыту работы лучших заводов.
2000
то
/400
SSOO
/оао
-
> '¦
у*
.,
/
Рис. 6.37. Взаимосвязь длины зоны
спекания (в диаметрах Дев) с удель-
ным расходом тепла на обжиг
ккал/кг • кл.
121

Таблица 6.8
Печные
ками:
Печные
ками
P83MCD печи
ж w**^vw?/ ilV4n
агрегаты с запечными теплообменни-
0 5,0X75 м
0 4,0x60
0 3,6x56
агрегаты с запечными теплообменни-
и декарбонизаторами:
0 5,0x100
0 4,5x80
0 4,0x60
Производительность
т/сутки
1700
1000
750
5000—55000
3000—3300
2000—2200
т/час
70,8
41,7
31,2
208,3—229,2
125,0—137,5
83,3—91,7
ными теплообменниками (циклонные, камерные и др). продол-
жительность кампании футеровки в 2—5 раз меньше, чем в
печах для обжига шлама и составляет, в зависимости от ряда
эксплуатационных факторов 80—140 суток. Основной причиной
сравнительно низкой стойкости футеровки в печах с циклон-
ными теплообменниками является нестабильность положения и
протяженности зоны кальцинирования, которая возникает в ре-
зультате поступления в печь дисперсного порошка сильно
аэрированного газами и воздухом, захваченными при прохож-
дении через теплообменник и загрузочную головку. При от-
сутствии возможности организовать управление или регулиро-
вание движением такого потока материала, даже при
незначительных изменениях какого-либо из факторов, влияю-
щих на скорость движения (температура, химсостав сырьевой
шихты, наличие примесей и т. д.) приводят к нарушению ре-
жима движения материала по печи. При этом происходит бы-
строе изменение положения границ зоны спекания и смена
температуры обмазки, приводящие к срыву ее с примыкаю-
щим к ней слоем огнеупора. Это явление при частой повто-
ряемости и является причиной быстрого разрушения футе-
ровки в начале зоны спекания.
По опытным данным количество ремонтов в начале зоны
спекания примерно в 1,5 раза больше, чем на других участках
зоны.
Для улучшения условий работы футеровки и повышения
срока ее службы, а также увеличения удельной загрузки печи
при обеспечении стабильности теплового режима работы и воз-
можности регулирования процесса декарбонизации оказалось це-
лесообразным перенести процесс декарбонизации материала пол-
ностью или частично из вращающейся печи в специальное
устройство «декарбонизатор».
122

При обжиге в печах с циклонными теплообменниками сырьевой
шихты с повышенным содержанием щелочей в элементах теплооб-
менника (загрузочная головка, газоходы, циклоны и течки) и в
клинкере остается больше щелочных оксидов (КгО и Na2O), чем в
печных установках других конструкций. В ходе обжига при темпе-
ратуре выше 800 СС щелочи начинают возгоняться и переносятся
вместе с топочными газами в более холодные зоны, где и конден-
сируются на стенках циклонного теплообменника и материале,
особенно в загрузочной головке и газоходе I ступени. Это обсто-
ятельство в отдельных случаях приводит к образованию насты-
лей, мешающих нормальному ведению процесса обжига. Помимо
этого, пыль, выносимая из теплообменника отходящими газами,
во избежание превышения содержания щелочей в клинкере выше
нормативной величины, не может быть возвращена обратно в
процесс обжига.
Для исключения вредных последствий влияния щелочей часть
отходящих от печи газов, минуя теплообменник, через специаль-
ный (байпасный) клапан, расположенный над загрузочной голо-
вкой, направляется в отдельный байпасный газоход.
В связи со снижением тепловой эффективности теплообмен-
ника при устройстве байпасной системы через нее экономически
целесообразно отводить не более 25% объема печных газов, так
как при увеличении объема отводимых через байпас газов более
25% щелочность снижается незначительно. В большинстве слу-
чаев сброс в байпасную систему около 10—13% отходящих газов
обеспечивает получение качественного клинкера и надежность
работы теплообменника.
На рис. 6.38 показана схема циклонного теплообменника с
байпасной системой отделения щелочной пыли и сбросом очи-
щенных газов в циклонный теплообменник. Схема применяется
при сравнительно низкой концентрации щелочей и высокой на-
чальной влажности сырьевой шихты.
На рис. 6.39 дана схема циклонного теплообменника с байпас-
ной системой отделения пыли и сбросом очищенных газов в атмос-
феру.
При работе печи с байпасной системой расход тепла на обжиг
повышается на 16 — 20 ж на каждый процент объема байпа-
кгкл. г
сируемого газа. Одновременно увеличивается и расход электро-
энергии, в среднем, на 2 кВт.ч/т клинкера. Количество пыли,
отводимое байпасной системой, равно примерно 1% массы сырь-
евой шихты, загружаемой в теплообменник на каждые 10% объ-
ема байпасных газов.
При проектировании системы байпасирования газов следует
учесть, что снижение температуры отводимых газов с 1050—
1100 °С до 475 °С следует производить только воздухом. Даль-
123

Рис. 6.38. Схема устройства отвода щелочной пыли с отходящими газами через
байпас со сбросом очищенных газов в циклонный теплообменник.
1 — уловленная щелочная пыль; 2 — циклоны; 3 — дымосос; 4 — газоход возврата очищенных от щелочей
газов; 5 — байпас; 6 — вентилятор.
нейшее охлаждение может осуществляться с помощью тонко
распыленной воды. Менее чувствительны к влиянию щелочей
конструкции теплообменников с большим поперечным сечением
в переходной зоне между вращающейся печью и теплообменни-
ком, а также все конструкции шахтного и камерного типа
SKET/ZAB (ГДР), теплообменник «Пршеров» (ЧССР) и др. В
России успешно работает печная установка с шахтно-циклонным
теплообменником и печью 0 4,0x60 м на Катав-Ивановском
заводе. Опыт эксплуатации теплообменников этой группы пока-
зывает, что они практически не чувствительны к щелочному
воздействию и при сравнительно низких скоростях газа во всех
сечениях теплообменников обеспечивают значительное уменьше-
ние аэродинамического сопротивления по сравнению с циклон-
124

Рис. 6.39. Схема отвода щелочной пыли через байпас со сбросом очищенных газов
в атмосферу (через электрофильтр).
1 — печь; 2 — байпац 3 — воздух для охлаждения; 4 — смесительная хамера; 5 — декарбонизатор; 6 — регу-
лировочный шибер; 7 — воздух из холодильника.
ными теплообменниками. Вместе с тем, тепловая эффективность
этой группы теплообменников несколько ниже, чем циклонных
теплообменников. Удельный расход тепла на обжиг составляет
3.8 Ш?-.
кгкл.
Циклонные теплообменники с «декарбонизаторами». В цик-
лонных теплообменниках с декарбонизаторами (кальцинаторами)
процесс декарбонизации материал почти полностью (примерно на
90%) проходит в теплообменнике. Этот процесс во всех конст-
рукциях декарбонизаторов протекает практически при постоян-
ной температуре газов ~900°С с минимальной разностью темпе-
ратур между газом и материалом, равной примерно 50 °С. При
этом обеспечивается степень декарбонизации материала, посту-
пающего в печь примерно на 90 %. Этот эффект достигается за
счет суспендирования частиц материала в газах и сжигания в
125

/" ^
Рис. 6.40. Схема работы циклонных теплообменников с декарбонизатором системы
RSP.
1, 3, 5, 6 — циклоны; 2 — газоходы; 4 — отходящие газы, 7 — горелка вихревой камеры, 8 — вихревая ка-
мера; 9 — боковая горелка кальцинатора; 10 — вихревой кальцинатор; 11 — воздуховод; 12 — циклон; 13 —
колосниковый холодильник, 14 — вращающаяся печь; 15 — загрузочная головка.
топке декарбонизатора примерно 60 % топлива. При этом расход
топлива в самой печи уменьшается вдвое и составляет примерно
40% от общего расхода топлива. Однако, чтобы печь могла ра-
ботать в нормальном тепловом режиме, в ней нужно сжигать
такое количество топлива, при котором скорости газов в печи
достигнут расчетных величин. В результате производительность
печи может быть увеличена вдвое.
На рис. 6.40 представлена схема работы декарбонизатора RSP
фирмы «Онода» — (Япония). Как показано на схеме, сырьевая
шихта из циклона II ступени при температуре около 700 °С спу-
скается в вихревой кальцинатор и равномерно рассеивается по
его сечению тангенциально подводимым горячим воздухом с тем-
пературой 650 °С из холодильника. При этом достигается интен-
сивный теплообмен между материалом и продуктами горения
топлива. Декарбонизатор установлен параллельно выходящему
от печи газоходу (смесителю), соединяющему загрузочную голо-
вку с циклоном I ст.
Декарбонизатор состоит из двух камер (топок): вихревой го-
релки — 7 и вихревого кальцинатора — 10. Вихревая камера обо-
рудована горелкой — 7, служащей для розжига и поддержания
устойчивого и интенсивного горения факелов форсунок (горе-
126

лок) — 9 вихревого кальцинатора. Более того, вихревая горелка
обеспечивает устойчивый процесс горения в RSD даже в период
не полностью завершенного розжига печи и в переходные режи-
мы работы установки. Вихревой кальцинатор оборудован тремя
рядами форсунок, которые установлены перпендикулярно к об-
разующей кальцинатора.
Устойчивое горение топлива в форсунках (горелках) вихревой
горелки и кальцинатора поддерживается горячим избыточным
воздухом от холодильника.
Выходящие из декарбонизатора газы поступают в смеситель-
ную камеру, где происходит их смешение с выходящими из печи
газами, а затем смесь газов поступает в нижний циклон.
При применении циклонного теплообменника с декарбониза-
тором расход топлива в нем составляет около 55—60% (из них
в вихревой горелке 2—5% и вихревом кальцинаторе 98—95%)
и в печи 45—40%. В самой печи осуществляется только завер-
шение процесса декарбонизации, а также окончание незавершен-
ных процессов клинкерообразования. Заданный тепловой режим
в кальцинаторе поддерживается регулированием подачи топлива
в горелки (форсунки).
При увеличении производительности печи примерно вдвое
уменьшаются соответственно и потери тепла корпусом печи
и циклонного теплообменника в окружающую среду, в резуль-
тате чего удельный расход тепла на обжиг в установке с
теплообменником и кальцинатором снижается примерно на
5-6%.
По данным фирмы «Онода» и др. источников, при применении
кальцинаторов типа RSP производительность печных установок
с циклонными теплообменниками может быть увеличена в 2—
3 раза. Кроме того, исследованиями установлено, что благодаря
сжиганию топлива в декарбонизаторах (около 60%) в условиях
быстрого перепада температур газов при общем более низком
температурном режиме обеспечивается значительное (в 2,5—
3 раза) снижение содержания оксидов азота (NO2) в отходящих
от установки газах. Одновременно снижается возгонка и улету-
чивание сульфатов с отходящими газами.
В табл. 6.8 приведены характеристики печных установок с
циклонными теплообменниками и декарбонизаторами.
Если сырьё или топливо содержат чрезмерное количество
вредных циркулирующих в системе примесей, можно предусмот-
реть сброс части газов через байпас. Схема установки циклонного
теплообменника RSP с байпасом дана на рис. 6.41.
Многие цементные машиностроительные фирмы за последние
15—20 лет в Японии, ФРГ, Дании и др. разработали и изго-
тавливают более десятка различных систем выносных декарбо-
низаторов, обеспечивающих большую или меньшую степень де-
127

Рис. 6.41. Схема установки циклонного теплообменника с декарбонизатором RSP
и байпасом для сброса вредных примесей.
1 — дымосос; 4 — циклонный теплообменник; 5 — декарбонизатор; 6 — воздуховод к декарбонизатору; 7 —
пылеосадитель для третичного воздуха; 8 — холодильник; 9 — печь; 10 — байпасная линия; 11 — охладитель
байпасных газов; 12 — к электрофильтру.
карбонизации материала, поступающего в печь. Ниже приведены
схемы наиболее распространенных и надежных в работе цик-
лонных теплообменников с декарбонизаторами.
На рис. 6.42 приведена схема работы циклонного теплообмен-
ника фирмы «Смидт», который может быть рекомендован как
при строительстве новых установок, так и для реконструируемых
печей с циклонными теплообменниками. В этой установке так
же, как и системе RSP, имеется специальный воздуховод, по
которому транспортируется горячий воздух от холодильника к
кальцинатору. Наличие 2-х независимых ветвей позволяет вы-
полнить реконструкцию печной установки в период работы дей-
ствующего циклонного теплообменника. При реконструкции по
схеме фирмы «Смидт» производительность печи может быть уве-
личена в два — четыре раза (в зависимости от размера печи).
Система предусматривает возможность выполнять теплообменник
с тремя и четырьмя ветвями циклонов при производительности
по клинкеру до 10000 т/с.
В кальцинаторе фирмы «Смидт» воздух из холодильника,
сырьевая шихта и газы от сжигания топлива взаимодействуют
в прямотоке в цилиндре с коническим верхним и нижним кон-
цами.
128

Рис. 6.42. Схема циклонного теплообменника с декарбонизатором фирмы «Смидт».
I — существующая ветвь 4-ступенчатого циклонного теплообменника.
II — вновь устанавливаемая ветвь циклонных теплообменников с декарбонизатором.
1 — топливо; 2 — сырьевая мука; 3 — отходящие газы и декарбонизированный материал в циклон 1 ступени
ветви II; 4 — декарбонизатор; 5 — ввод сырьевой муки; 6 — газоходы и теплообменники II ветви; 7 — газоход
I ступени I ветви теплообменников; 8 — печь; 9 — воздуховод третичного воздуха от холодильника (to —
900°С); 10—камера очистки третичного воздуха; 11 — холодильник; 12 — воздух от холодильника.
Основная особенность кальцинатора состоит в качестве сме-
шения сырьевой шихты и топлива перед встречей с воздухом
от холодильника температурой до 900 °С. Система одинаково
успешно может применяться практически при любом виде топ-
лива.
На рис. 6.43 показана схема работы печи с кальцинатором
«Кавасаки Хеви Индастриз» (Япония). Кальцинатор состоит из
цилиндрической камеры с коническим днищем, установленной в
нижней части циклонного теплообменника, в котором материал
сначала попадает в аппарат «кипящего слоя», в котором «кипе-
ние» во входной горловине и в нижней части основной камеры
поддерживается воздухом из холодильника температурой до
900 °С. В верхней части камеры «кипящего» слоя установлены
горелки для сжигания топлива и второй, расположенный танген-
циально, ввод воздуха от холодильника.
Верхняя часть цилиндрической камеры — вихревая камера,
представляет собой продолжение камеры «кипящего» слоя, в ко-
торой имеются тангенциально расположенное впускное отверстие
для отходящих газов из печи температурой 1000—1100°С и вы-
ходное отверстие, через которое газы и декарбонизированные
частицы материала выносятся в газоход 1 ст. По данным фирмы,
этот кальцинатор обеспечивает увеличение производительности
печи в 2—2,5 раза по сравнению с обычным циклонным тепло-
обменником.
5—395
129

Рис. 6.43. Схема работы печи с кальцинатором («Кавасаки Хеви Индастриз» —
Япония)
Япония)
1 — горелки, 2 — циклон I ступени, 3 — декарбонизатор, 4 — пережим, 5 — подача материала из циклона II
ступени, 6 — камера «кипящего слоя», 7 — циклон III ступени, 8 — циклон IV ступени, 9 — циклон II сту-
пени, 10 — циклон-осадитель, II — электрофильтр, 12 — вентилятор, 13 — холодильник, 14 — горелка, 15 —
печь, 16 — труба.
_J
^880
Л 870 670 f.
i860)
На рис. 6.44 приведена схема
распределения температурных
полей и , потоков в реакторе
5 «ДД»-
Схемой предусматривается
дополнительное сжигание топли-
ва под течками циклонов II ст. и
входным коллектором третичного
воздуха (из холодильника). Газы
из печи 1000—1050 °С подаются
через пережим в нижнюю кони-
ческую часть цилиндрического
кальцинатора. Предлагаемая схе-
ма подвода материала и газов
обеспечивают создание интенсив-
ных циркуляционных контуров,
способствующих увеличению
времени пребывания материала в
области температур 850—900 °С.
Рис. 6.44. Схема распределения темпера-
туры в реакторе «ДД»
1 — отходящие печные газы, 2 — воздух из холодильни-
ка (tb = 800 °С\ 3 — горелки для сжигания дополнитель-
ного топлива, 4 — материал из циклонов II ступени, 5 —
в циклоны I ступени.
130

Воздух из холодильника температурой около 800 °С подается
в нижнюю часть кальцинатора (над приемной конической ча-
стью).
В средней части кальцинатора имеется второй пережим, слу-
жащий также для создания циркуляционных контуров.
Далее материал подается в разделительный тройник. При
этом часть газа с высокой концентрацией взвешенных частиц
материала проскакивает вверх и, ударяясь в потолок специаль-
ной выгнутой формы, теряет скорость и вовлекается в создаю-
щиеся циркуляционные контуры, обеспечивающие увеличение
времени пребывания частиц в кальцинаторе. Другая часть газа
(с меньшей концентрацией материала) направляется непосредст-
венно в циклоны I ст.
Характеристика работы циклонного теплообменника с кальци-
натором «ДД» ф. «Кобэ Стил и Нихон Цемент» приведены в
табл. 6.9.
Помимо рассмотренных установок существуют так же системы
с «внутренними» декарбонизаторами, в которых сжигание топли-
ва организовано в нижнем газоходе, соединяющем печь с цикло-
ном I ступени.
Таблица 6.9
Наименование
Размеры печи
Размеры кальцинатора
Габариты циклонного теплообменника
Производительность
Удельный расход на обжиг
Температура отходящих газов
Потеря давления
Количество ступеней циклонов
Размерность
м, DXL
м, dXh
м, DXLXh
т/сутки
ккал/кг кл.
°С 2
кгс/м2
шт.
Параметры
0 4,6X76
0 6,2X18
22,5X16,5X75
3800
710
320
600
5
В качестве агрегата для обжига сухой сырьевой шихты в
России приняты печи 0 4,5X80 м с циклонными теплообменни-
ками и декарбонизатором системы RSP расчетной производитель-
ностью 3500 тонн клинкера в сутки при удельном расходе тепла
на обжиг 3480—3640
кДж
кг
(83О-=-87О) и применении
кг
в качестве технологического топлива соответственно мазута и
газа. Общий вид такой установки приведен на рис. 6.45, а в
таблице приведены характеристики и параметры работы этой
печной установки.
Благодаря сравнительно простым и надежным конструктив-
ным решениям и высоким технико-экономическим показателям
печные установки с циклонными теплообменниками и декар-
бонизаторами завоевали за последние два десятилетия призна-
ние во всем мире.
5* 131

¦€>
I Ml?

Печи с конвейерными кальцинаторами, а также установки с
длинными вращающимися печами для обжига сырьевой муки, как
менее экономичные и надежные, в последнее десятилетие не
проектируются.
Декарбонизаторы для сжигания твердого топлива отечествен-
ной промышленностью пока не разработаны. В практике зарубеж-
ных заводов декарбонизаторы на твердом топливе уже применяют-
ся довольно широко и в том числе в странах, сравнительно недавно
вставших на путь индустриализации (Индия, Китай).
Реконструкция длинных вращающихся печей мокрого спо-
соба. Реконструкция печей мокрого способа с переводом на
обжиг сырьевой муки преимущественно осуществляется по сле-
дующей схеме: приготовленный по мокрому способу сырьевой
шлам частично обезвоживается в фильтр-прессах до влажно-
сти 18—22%, полученный обезвоженный остаток («корж») под-
вергается измельчению в дробилках с одновременной сушкой.
/S
Рис. 6.46. Схема запечных теплообменных устройств установки комбинированного
обжига обезвоженного сырьевого шлама (кека)
1 — вращающаяся печь, 2 — загрузочная головка, 3 — газоход I ст с декарбонизатором, 4 — устройство
дополнительного сжигания топлива в газоходе I ст, 5 — циклон I ст, 6 — циклон II ст, 7 — циклон-раз-
грузитель, 8 — двухходовой переключатель, 9 — затвор, 10—мигалки, 11 — шиберы, 12 — компенсаторы,
13 — резервная емкость для сырьевой шихты, 14 — воздуходувка, 15 — сушил ка-дробилка, 16 — разгрузочное
устройство для аэрации сырьевой шихты, 17 — дымосос, 18 — устройство для аспирации сбросного воздуха
133

В качестве сушильного агента используются отходящие из цик-
лонного теплообменника газы с температурой около 600 °С. По-
лученная сухая сырьевая шихта подается в двух- или односту-
пенчатый циклонный теплообменник, где подвергается
термообработке отходящими из печи газами с температурой око-
ло 1100 °С.
Нагретый в теплообменнике материал поступает во вращаю-
щуюся печь для дальнейшей термической обработки. Схема ра-
боты печной установки комбинированного обжига с устройством
для дополнительной декарбонизации в газоходе I ступени пока-
зана на рис 6.46. Первая установка такого типа с печью 0 5,0X125 м
пущена в эксплуатацию на Себряковском цементном заводе. Па-
раметры работы комбинированной печной установки приведены
в табл. 6.10.
Таблица 6.10
Сравнительные параметры работы печи 05,0X185 м
до и после реконструкции
№ п.п.
1
2
3
4
5
6
Наименование параметров
Влажность шлама
Влажность коржа
Температура отходящих газов
после печи
Удельный расход тепла на об-
жиг
Производительность печи
Температура газов после цикло-
нов II ст.
Размер-
ность
о/
/о
/о
°с
кДж
кгкл.
т/ч
-с
Печь 05,0X185 м
до реконструкции
220
6320
74
Печь 05,0X125 м
после реконструк-
ции
20
1000—1100
4190
95
600
6.6 ПОДГОТОВКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ТОПЛИВА
К СЖИГАНИЮ
Для обжига сырьевой шихты может использоваться твердое,
газообразное и жидкое топливо. Выбор вида технологического
топлива осуществляется путем составления технико-экономиче-
ских обоснований.
При этом учитываются расстояние от завода до магистраль-
ных газопроводов или мест добычи твердого топлива, теплота
сгорания топлива, количество топлива, потребляемого заводом,
стоимость топлива по месту добычи и расходы на его транспор-
тировку и подготовку, должен быть также рассмотрен вопрос
влияния вида выбранного топлива на качество продукции и про-
изводительность печей.
134

6.6.1. Твердое топливо
В качестве твердого топлива для вращающихся печей при-
меняются газовые и тощие каменные и бурые угли и сланцы,
в которых содержание летучих веществ, серы, а также теплота
сгорания, влажность и зольность регламентируются «Нормами
технологического проектирования цементных заводов» и стан-
дартами на твердое топливо, поставляемое для цементной
промышленности. Применение углей и сланцев с большим
содержанием летучих увеличивает опасность самовозгораний
и взрывов.
Сжигание во вращающихся печах тощих углей в мировой
цементной промышленности до настоящего времени еще не ос-
воено.
Наиболее целесообразным по опытным данным и технико-эко-
номическим соображениям следует считать применение угольного
порошка с содержанием летучих в пределах 18—26%, при тон-
кости помола, характеризуемой остатком 10—14% на сите 008.
Желательно также, чтобы влажность форсуночного топлива была
не выше 4—6%. Сжигание форсуночного топлива, характеризу-
емого другими параметрами, приводит к ухудшению теплотехни-
ческих и технологических показателей печных установок. Неже-
лательно применение угля с повышенным содержанием серы.
Взаимодействуя со щелочами сырья, она способствует образова-
нию настылей как в самой печи (при обжиге сырьевого шлама),
так и в системе запечных теплообменников (при обжиге сырьевой
муки.)
Ниже приведены примерные характеристики топливных шихт,
составленных из различных комбинаций углей.
Состав топливной шихты
Кузнецкий тощий (Т)
Кузнецкий газовый (Г)
Кузнецкий (Т)
Кузнецкий газовый
(СС)
Бурый Райчихинский
Б2Р
Кузнецкий (ТОМСШ)
Содер-
жа-
ние, %
50
50
70
30
50
50
Содержание ле-
тучих веществ,
о/
/о
16 \
38 J
16 ) 21 7
35 ) Z1'7
44 \ 30
16 ) м
Теплота
сгорания
форсуноч-
ного топ-
лива,
МДж
кг
25,01
25,56
23,97
Возмож-
ная влага
форсуноч-
ного топ-
лива, %
1,5
1,5
6
Макси-
мальная .
зольность
углей, Ас,
%
до 15
до 15
до 16
до 25
Содержа-
ние серы,
7.
0,7
0,7
0,5
0,7
Расчет характеристик смеси двух видов угля можно произво-
дить по следующим формулам:
135

влажность смеси W{?M = У •
зольность а?м = У • Ay
+ Z •
теплота сгорания Qh.cm = У*<2ну + Z-
F.3)
F.4)
F.5) и т. д.
Аналитическая влажность форсуночного топлива, %
¦ +
Z A00 — Wz) Wz
A00 — Wy) 100 A00 — W*) 100
У A00 — Wy) , ZA00 —
F.6)
100 — W,
¦ + •
100 — W,
где У и Z — содержание в шихтуемой смеси натуральных углей
в долях единицы.
Индексы р, а, н и см. относятся к состоянию массы угля:
рабочая, аналитическая, натуральная и смесь.
Как местный вид топлива (при условии перевозки от места до-
бычи до цемзавода не более 300 км) может использоваться горючий
сланец; его применяют как в смеси, с другим топливом (уголь), так
и в «чистом» виде. Теплота сгорания сланца составляет
10,9-f- 13,0 МДж/кг B600—3100 ккал/кг), а тонкость помола не дол-
жна превышать 8—9% остатка на сите № 008. На зарубежных
заводах сжигают сланец совместно с жидким топливом, а также
газом.
Проектирование подготовки твердого топлива включает раз-
грузку его из вагонов, складирование, хранение, дробление (в
случае необходимости) и составление заданной шихты.
Дробление твердого топлива предусматривается в случае, если
крупность кусков поставляемого угля превышает 25—30 мм.
Сушка и помол осуществляются, как правило, в одном агрега-
те — в мельницах с одновременной сушкой.
Для складирования каменных углей несамовозгорающихся или
слабо самовозгорающихся, как правило, применяются склады за-
крытого или полузакрытого типа (рис. 6.47). При использовании
углей самовозгорающихся и легко самовозгорающихся независи-
мо от влажности применяются склады с открытым хранением
угля в штабелях (рис. 6.48).
При использовании высоковлажных углей необходимо предус-
мотреть предварительную их подсушку до влажности около 15%,
обеспечивающую нормальный транспорт и дозирование. В случае
136

в /rame/rtm//o
Рис. 6.47. Склад для угля закрытого или полузакрытого типа.
1 — склад углей (газового и тощего), запас 12 суток, 2 — дробильное отделение, 3, 6 — аспирационное уст-
ройство, 4 — узел пересыпки, 5, 7 — ленточные транспортеры, 8 — молотковая дробилка, 9 — грейферный
кран.
6 котельную
A S топ/шввяо?м/иО-
| йит&мное отделен
Рис. 6.48. Склад для угля открытого типа с хранением в штабеле.
1 — ленточные транспортеры, 2 — резервные штабели, 3 — подсушивающее устройство, 4 — подача угля на
дробление, сушку и к потребителям, 5 — дробилка, 6 — расходный штабель (по маркам), 7 — отсев @—25 мм)
в топливоподготовительное отделение, 8 — временный штабель для приемки угля из вагонов, 9 — распреде-
ление угля в резервные и расходные штабели, 10 — колосниковый грохот.
137

применения замкнутых схем и схем с прямым вдуванием степень
предварительной подсушки для высоковлажных углей определя-
ется технико-экономическими расчетами. При этом можно ори-
ентировочно принимать удельный паросъем в сушильных бара-
банах равным 25—35 кг/ч на 1 м3 объема барабана.
Расход тепла на сушку угля влажностью 25—15% в сушил ь-
но-помольных установках составляет, примерно, 4,24-5,0 МДж
A000—1200 ккал) на 1 кг испаренной влаги; то же при влаж-
ности угля 15—6% — от 5,0 до 7,5 МДж A200—1500 ккал).
Расход тепла на 1 кг подсушенного угля для тех же условий
составит соответственно 837—921—418 кДж B90—220—100
ккал) на 1 кг угля.
Как правило, поставка угля осуществляется в гондолах с
нижней разгрузкой. Опорожнение их осуществляется или через
нижние люки самотеком на транспортеры или с помощью ро-
торного вагоноопрокидывателя 7.12. В зимнее время для приема
смерзшихся в вагонах углей применяются тепляки (разморажи-
вающие устройства) или бурорыхлители (для слабосмерзающихся
углей).
Производительность разгружающей станции с вагоноопроки-
дывателем ограничена значительными потерями времени на под-
готовительные операции. Поэтому такая станция может разгру-
жать не более 700 т/ч (около 12 вагонов). Применение схемы
приема угля по рис. 6.48 позволяет разгружать в одну ставку
1000 т/ч и более. С целью быстрейшего опорожнения полува-
гонов устанавливаются портальные агрегаты или виброустрой-
ства. Из вагонов уголь при помощи транспортирующих уст-
ройств (ленточные конвейеры, элеваторы и пр.) подается, как
правило, на склад.
Угли, поставляемые цемзаводам, по фракционному составу
подразделяются на рядовые, отсевы и энергоконцентрат. При по-
ставке углей с большим количеством крупных кусков предусмат-
ривается установка дробилки непосредственно на решетке при-
емного устройства.
Рядовые угли, поставляемые в кусках 0—300 мм, должны
подвергаться предварительному дроблению. Отсевы и энергокон-
центрат (размер куска до 30 мм) поступает через бункер в мель-
ницу без дробления. При наличии в угле мелочи до 25—30%
перед дробилкой следует предусмотреть установку грохота.
Подлежащие смешению сорта углей раздельно загружают-
ся в приемные бункера перед дробилкой и с помощью пита-
телей в заданном соотношении подаются в дробилку. Из дро-
билки смесь подается в бункера мельниц. Если уголь требует
частичного дробления или подача кусков осуществляется
периодически, то грохот устанавливается перед дробил-
кой.
138

После выгрузки уголь с помощью механизмов (роторные
экскаваторы, штабелеукладчики, ленточные конвейеры и т. д.)
направляется для складирования. Операции по подготовке топ-
лива к сжиганию завершаются сушкой и помолом угля. Эти
процессы, как правило, совмещаются в мельницах с одновре-
менной сушкой.
Выбор схемы топливоподготовки должен осуществляться, ис-
ходя из условий ее эксплуатационной надежности, высоких тех-
но-экономических показателей и взрывобезопасности. При выбо-
ре схемы должны учитываться вид угля (сланца), его рабочая и
форсуночная влажность, тип мельниц и потребность в топливе.
В настоящее время в мировой цементной промышленности
при печных установках средней и большой мощности A000—
5000 т/с клинкера) для размола угля, как правило, применяются
разомкнутые и полуразомкнутые схемы пылеприготовления (рис.
6.49 и 6.50). При проектировании вращающихся печей неболь-
шой мощности F00—700 т/с клинкера) замкнутые схемы (рис.
6.51) могут применяться только при использовании сравнитель-
но легкоразмалываемых углей, влажность которых не превышает
10—12%.
Рис. 6.49. Индивидуальная разомкнутая после помола схема углепылеприготовления
для вращающейся печи с циклонным теплообменником и декарбонизатором.
1 — печь, 2 — подача третичного воздуха в декарбонизатор, 3 — пылеосадитель, 4 — электрофильтр, 5 —
взрывопредохраиителыше клапаны, 6 — циклон разгрузочный, 7 — электрофильтр, 8 — мельничный венти-
лятор, 9 — газоход рециркуляции, 10 — трубопровод очищенного горячего воздуха, 11 — загрузочная течка,
и — сепаратор, 13 — расходный бункер, 14 —питатель шнековый, 15 — вентилятор первичного воздуха, 16 —
возврат крупки, 17 — устройство для сушки в нисходящем потоке, 18 — транспортер сырого угля, 19 —
оункер, 20 — питатель, 21 — регулировочный клапан, 22 — топка, 23 — вентилятор, 24 — ввод пара и азота,
« — затворы-мигалки, 26 — мельница ШБМ, 27 — холодильник, 28 — газоход отходящих газов от печного
дымососа к мельнице.
139

Рис. 6. 50. Индивидуальная двухвентиляторная, полуразомкнутая схема углепылепри-
готовления с рециркуляцией вентилирующего агента.
1 — печь, 2, 9 — газоход рециркуляции, 3 — разгрузочный циклон, 4 — затвор, 5 — промбункер, б — шнеко-
вый питатель, 7 — вентилятор первичного воздуха, 8 — электрофильтр, 10—мельничный вентилятор, 11 —
воздушно-проходной сепаратор, 12 — бункер, 13 — подсушивающее устройство и сепаратор, 14 — ввод пара
и азота, 15 — ШБМ, 16 — задвижки регулирования расхода, 17 — циклон, 18 — топка, 19 — электрофильтр
избыточного воздуха холодильника, 20 — дымосос, 21 — шиберы, 22 — холодильник.
Рис 6.51. Индивидуальная схема углепылеприготовления для работы по замкнутому
циклу (для углей влажностью 10—15%, склонных к самовозгоранию и взрывоопасных)
1 — печь, 2 — горелка, 3 — питатель шнековый, 4 — расходный бункер пыли, 5 — циклон разгрузочный, 6 —
взрывопредохранительные клапаны, 7 — электрофильтр холодильника, 8 — сброс воздуха, 9 — вентилятор,
10 — сепаратор, И — воздуховод сбросного воздуха, 12 — подсушивающее устройство, 13 — ввод пара и азота,
14 — бункер сырого угля, 15 — питатель, 16 — газоход рециркуляции, 17 — вентилятор рециркуляции, 18 —
толка, 19 — воздуховод от холодильника к мельнице, 20 — ШБМ, 21 —воздуховод очищенного воздуха
(te — 100—130 °С\ 22 — задвижки, 23 — вентилятор первичного воздуха, 24 — холодильник.

При индивидуальных замкнутых схемах углепылеприготовле-
ния с шаровыми барабанными мельницами весь вентилирующий
агент, содержащий инертные газы (СО2 и НгО) и составляющий
по количеству более 40% от расхода воздуха на горение из
мельницы через горелку подается дутьевым вентилятором в печь.
В связи с этим практически исключается возможность регулиро-
вания расхода первичного воздуха, а также положения и формы
факела. . ,
Преимуществом этих схем является их относительная взры-
вобезопасность.
При помоле угля в шаровой барабанной мельнице по замк-
нутой схеме уголь любой влажности подается непосредственно в
помольную установку. При этом, если по расчету температура
сушильного агента перед мельницей будет выше допустимой
C00—350 °С), то уголь сначала должен подаваться в подсушива-
ющее устройство (при влажности угля ^25%) или в трубу-су-
шилку— аэрофонтанная сушилка (при влажности угля >25%).
Последние устанавливаются между бункером сырого угля и мель-
ницей. В зависимости от влажности углей температура сушиль-
ного агента может приниматься перед подсушивающим устрой-
ством до 400—500 °С, а перед аэрофонтанной сушилкой — до
800 °С.
Замкнутые схемы углепылеприготовления разомкнутые после
сушки (рис. 6.52) применяются при использовании влажных и
высоковлажных углей, а также углей, влажность которых значи-
тельно колеблется. Температура газов перед мельницей в зави-
симости от начальной влажности угля может приниматься от 150
до 300 °С. В сушильных барабанах подсушка осуществляется до
влажности 10—15% в зависимости от степени взрывоопасности
угля.
Проектирование установок углепылеприготовления по ра-
зомкнутой (после помола) схеме целесообразно при наличии
крупных потребителей топлива и использовании высоковлаж-
ных, низкокалорийных каменных и бурых углей и сланцев.
При этом сброс вентилирующего агента с температурой около
60 °С после мельниц в атмосферу позволяет использовать в
качестве первичного воздуха для печей горячий воздух от
холодильника с температурой 150—200 °С. Вместе с тем не-
зависимая регулируемая подача в печь угольного топлива
создает условия для стабилизации процесса его горения и
обжига сырьевой шихты.
При проектировании углепылеподготовительного отделения
для крупного предприятия с большим количеством потребителей
наиболее целесообразно создание помольной установки, оборудо-
ванной двумя, тремя крупными мельницами (одна резервная) по
типу центрального пылезавода. Такой пылезавод (рис. 6.53) сле-
141

Рис. 6.52. Индивидуальная схема углепылеприготовления высоковлажных углей,
разомкнутая после сушки.
1 — печь, 2 — горелка, 3 — аспирационное устройство, 4 — вентилятор аспирации установки, 5 — сброс воз-
духа, 6 — возврат пыли, 7 — циклонный отделитель, 8 — лопастной затвор, 9 — промбункер, 10, 13 — взры-
вопредохранительные клапаны, 11 — трехшнековый питатель, 12 — вентилятор, 14 — сепаратор, 15 —труба
возврата крупки, 16 — ШБМ, 17 — бункеры сырого и подсушенного углей, 18 — питатель, 19 — электро-
фильтр, 20 — возврат пыли, 21 — сушильная установка, 22 — разгрузочная камера, 23 — ввод пара и азота,
24 — бункер сырого угля, 25 — топка, 26 — газоход сушильного агента, 27 — газоход рециркуляции, 28 —
холодильник.
дует располагать в примыкании к складу угля, вблизи основных
потребляющих уголь цехов.
При использовании взрывоопасных, самовозгорающихся и
легкосамовозгорающихся углей наиболее целесообразно в каче-
стве сушильного агента (целиком или частично) использовать
отходящие газы вращающихся печей. Такое решение обеспечит
полную взрывобезопасность работы углеподготовительного отде-
ления. В случае примыкания отделения углепылеподготовки к
печному цеху, промбункеры пыли могут быть расположены в
непосредственной близости от печей и могут проектироваться
как расходные. При значительном удалении потребителей от
отделения пылеприготовления расходные бункеры с норматив-
ными запасами угольного порошка должны устанавливаться не-
посредственно у мест потребления.
Схемы пылеприготовления с прямым вдуванием при при-
менении среднеходных мельниц (шаровых или роликовых) пол-
учили некоторое распространение на зарубежных заводах.
Сушка угля влажностью до 16% и бурого угля до 22%
осуществляется в них сушильным агентом или воздухом с
температурой 100—400 °С. При помоле углей, с высоким со-
держанием летучих веществ и высокой взрывоопасностью, в
качестве сушильного агента следует вводить отходящие газы
от печной установки, в том числе в смеси со сбросным воз-
духом из холодильника. По зарубежным данным удельный
142

Рис. 6.53. Схема углепылеприготовления для большого числа потребителей
(пылезавод).
23 —топка, 24 — подача топлива, 25 — питатель.
расход воздуха и расход электроэнергии в установках со сред-
неходными мельницами снижается по сравнению с шаровыми
барабанными мельницами, примерно вдвое.
Выбор типа мельницы (в каждом отдельном случае) решается
на основании технико-экономического обоснования в зависимости
от вида топлива, коэффициента размолоспособности, выхода ле-
тучих и потребной производительности.
Для измельчения трудно размалываемых и абразивных топлив
с коэффициентом размолоспособности Кло = 0,8—1,2 (антрациты,
полуантрациты, промпродукты обогащения каменных углей, кизе-
ловские и экибастузские угли, угли и продукты обогащения с со-
держанием S? ^6% и т. д.) (см. стр. 314). Наиболее целесообразно
применять шаровые барабанные мельницы (ШБМ).
Молотковые мельницы (ММТ и ММА) целесообразно приме-
нять для достаточно грубого помола легко размалываемых углей,
бурых углей и сланцев с выходом летучих Vr^28%. До насто-
ящего времени ММ нашли применение главным образом в энер-
гетических установках с прямым вдуванием.
Мельницы-вентиляторы (MB) применяются, в основном, для
грубого помола бурых углей и сланцев средней и высокой
влажности при сушке газами и воздухом в замкнутых схемах,
главным образом, в энергетических установках с прямым вду-
ванием.
143

Среднеходные мельницы шаровые и роликовые рекомендуется
применять для тонкого и грубого помола материалов с Кло ^1,0,
средней абразивностью и зольностью Ас ^30%.
Основные типоразмеры шаровых барабанных мельниц, для уг-
ля, приведены в таблице 6.11.
Таблица 6.11
Техническая характеристика шаровых барабанных мельниц (ШБМ)
для помола угля
Л оказятел и
Производитель-
ность,* т/ч
Число оборотов
йя пя йя ня
\J€L \JCL Uu ПЛу
мин.~
Диаметр бара-
бана, мм
Длина бараба-
на, мм
Масса загру-
жаемых ша-
ров, т
Мощность
главного
двигателя,
кВт
ШБМ
250/360
10
20,0
2500
3600
20
250
ШБМ
250/390
10
20,0
2500
3900
25
320
ШБМ
287/410
12
18,7
2870
4100
30
400
ШБМ
287/470
16
18,7
2870
4700
35
500
ШБМ
340/600
25
17,2
3400
6000
64
800
ШБМ
340/650
32
17,2
3400
6500
66
1000
ШБМ
400/800
58
16,7
4000
8000
127
2460
ШБМ
400/1000
70
17,1
4000
10000
138
2460
• Производительность дана по АШ с Кло = 0,95 при тонкости помола Roo9 —
6,8% и крупности питания Rs — 20%.
АШ — антрацитовый штыб;
Кло — коэффициент размалываемости;
Rs — и Roo9 — остаток на сите 5 и 0,09 мм соответственно.
При выборе мельницы ее номинальная производительность
должна обеспечивать потребную с запасом в 20%.
При компоновке углеподготовительного отделения должна
быть предусмотрена возможность подачи угольного порошка от
любого осадительного (разгрузочного) циклона в расходные бун-
керы соседних печей, а также в отдельный бункер, из которого
порошок может транспортироваться в бункера сушильных уста-
новок или котельных.
Для каждой сушильной или помольной установки следует пре-
дусматривать отдельную топку.
Во избежание взрывов угля проектом необходимо предусмот-
реть мероприятия, обеспечивающие ликвидацию тлеющих очагов
самовозгоревшихся углей.
144

* Пыль углей, сланцев и др. при хранении и транспортировке
склонна к самовозгоранию. Взвешенная в воздухе пыль топлива,
за исключением антрацитов и полуантрацитов, воспламенившись,
может взорваться. Наиболее взрывоопасной является пыль, со-
держащая частицы размером менее 200 мк.
Наличие в системе пылеприготовления инертных газов и
водяных паров уменьшает взрывоопасность пылегазовой среды
за счет снижения в ней процентного содержания кислорода.
Взрывы пыли не возникают при обеспечении объемного содер-
жания кислорода в пылесистеме менее 16%, а возникновение
очагов горения пыли возможно при содержании в среде кисло-
рода более 3%.
Все установки пылеприготовления проектируются в соответ-
ствии с нормативными материалами: «Расчет и проектирование
пылеприготовительных установок котельных агрегатов». «Прави-
ла взрывобезопасности установок для приготовления и сжигания
топлива в пылевидном состоянии», «Правила взрывопожаробезо-
пасности топливоподач»... и др.
Горячая часть печи с топливоподготовительным отделением,
предназначенным для работы по замкнутой индивидуальной схе-
ме, показана на рис. 6.54.
Рис. 6.54. Разгрузочная часть печи с топливоподготовительным отделением для
работы по замкнутой схеме.
1 — холодильник, 2 — вращающаяся печь, 3 — сепаратор, 4 — циклон разгрузочный, 5 — мигалки, 6 — го-
релки, 7 — питатель шнековый, 8 — транспортер подачи сырого угл«, 9 — газоход от топки, 10 — устройство
для сушки в нисходящем потоке, П — мельница ШБМ, 12 — транспортер клинкера.
145

6.6.2. Газообразное топливо
В качестве газообразного топлива на цементных заводах в
основном применяется природный газ. Преимущество газообраз-
ного топлива состоит в том, что в отличие от твердого и жидкого
видов топлив для его сжигания не требуется специальной под-
готовки. Теплота сгорания природного газа составляет примерно
33,5-^37,7 Мдж/кг (8000-^9000 ккал/кг). Использование природ-
ного газа позволяет значительно снизить капитальные затраты"
на строительство и сократить эксплуатационные расходы. При
использовании природного газа капитальные затраты требуются
только на прокладку газопроводов и строительство приемных и
газораспределительных сооружений.
Снабжение цементного завода природным газом производится
в большинстве случаев от магистрального газопровода высокого
давления через газораспределительную станцию (ГРС) или от
городской газораспределительной сети (рис. 6.55).
На ГРС производится понижение давления газа, очистка его
от механических примесей и одорирование (подмешивание силь-
нопахнущих веществ), а также учет его потребления цементным
заводом.
От ГРС газ по самостоятельному газопроводу под давлением
0,6—1,2 МПа подается на площадку цементного завода и далее
через газораспределительную сеть поступает в производственные
цехи и котельную завода.
При снабжении цемзавода газом от городских сетей или от
ГРС, принадлежащих каким-либо промышленным предприятиям,
на вводе газопровода на цементный завод должны сооружаться
Рис. 6.55. Примерная схема газоснабжения завода (от ГРС).
1 — газораспределительная станция, 2 — газорегуляторный пункт, 3 — газорегуляторные цеховые установки,
4 — газопровод, 5 — задвижки.
146

газорегуляторный пункт (ГРП) или пункт замера расхода газа,
на которых производится учет расхода, а также производится
очистка газа в фильтрах.
Сети газоснабжения вне завода выполняются согласно ТУ
районного управления магистральных газопроводов. Газопро-
вод ГРС — цемзавод, как правило, выполняется подземным с
противокоррозионной изоляцией на глубине 0,6—1,0 м от пла-
нировочноД отметки; газопроводы для транспортирования
влажного га.за располагаются ниже средней глубины промер-
зания грунта. Стальные подземные газопроводы прокладыва-
ются с соблюдением нормативных разрывов между газопрово-
дами и зданиями при пересечениях и при параллельной
прокладке с другими инженерными коммуникациями.
Подземные газопроводы должны быть защищены от почвен-
ной коррозии и коррозии блуждающими токами. Подземные га-
зопроводы покрываются противокоррозионной изоляцией и, при
необходимости, оборудуются установками электрохимической за-
щиты.
По промплощадке завода газопроводы прокладываются над-
земно на эстакадах (совместно с другими инженерными комму-
никациями) и по стенам зданий. Арматура на газопроводах ус-
танавливается в удобных и доступных для обслуживания со
специальных площадок, местах.
Надземные газопроводы осушенного газа покрываются кра-
ской (два раза).
Газопроводы для искусственных газов, содержащих значи-
тельное количество водяных паров, покрываются теплоизо-
ляцией и укладываются с уклоном 0,003. В нижних точках
газопроводов предусматривается установка конденсатоотвод-
чиков.
Ко всем газопроводам предъявляются требования минималь-
ной протяженности, безопасности эксплуатации и надежности
работы.
Примерная схема газоснабжения цементного завода приведена
на рис. 6.55.
Газоснабжение цехов (отделений) цементного завода выпол-
няется по схеме с местными газорегуляторными установками
(ГРУ), располагаемыми непосредственно перед тепловыми аг-
регатами; в печном отделении — индивидуальные (перед каж-
дой печью) в сушильном, сырьевом отделениях и котельной —
групповые.
Сжигание природного газа во вращающихся печах осуществ-
ляется с помощью регулируемых горелок. Количество первичного
воздуха составляет 15—20% всего объема воздуха, необходимого
для горения.
Рабочее давление перед горелками — 0,154-0,20 МПа.
147

Топки (камеры сгорания) сушильных агрегатов и сырьевых
мельниц оборудуются газомазутными горелками, рабочее давле-
ние перед горелками — до 4,0 МПа.
Газоиспользующие установки и газовые сети должны быть
оборудованы контрольно-измерительными приборами, необхо-
димыми для контроля и безопасного ведения технологического
процесса, а также для контроля полноты сжигания топлива
по составу отходящих газов (установка переносных или ста-
ционарных автоматических газоанализаторов).
Проектирование газоснабжения предприятий и установок ве-
дется в соответствии с действующими Правилами Гостехнадзора
и другими нормативными документами.
До начала монтажных работ проекты должны быть согласо-
ваны и зарегистрированы в региональных инспекциях по газово-
му надзору.
6.6.3. Жидкое топливо
В качестве жидкого топлива на цементных заводах при-
меняется мазут в распыленном состоянии. Теплота сгорания
мазута лежит в пределах 35,5-=-42,0 МДж/кг (8500—
10000 ккал/кг).
Мазут поступает преимущественно по железной дороге в
цистернах емкостью 50—60 м3. Слив мазута осуществляется
самотеком в межрельсовые лотки.
На цементных заводах при сливе цистерн применяется ра-
зогрев мазута острым (открытым) паром, что приводит к зна-
чительному его обводнению. От сливной эстакады мазут пода-
ется в резервуары хранения. Оборудование склада мазута
обеспечивает его разогрев, поддержание температуры в сливных
лотках и трубах, очистку мазута от механических примесей и
его подогрев при подаче к потребителям.
Подача мазута от резервуаров потребителям осуществляется
по двухступенчатой схеме. Вначале с помощью низконапорных
насосов I подъема @,7-Ы,0 МПа), а затем высоконапорных
насосов II подъема D,0-^5,0 МПа).
Современные цементные заводы оснащаются циркуляцион-
ными системами, в которых мазут из резервуаров через по-
догреватели подается в рециркуляционный трубопровод с от-
водами в непосредственной близости к потребляющим
агрегатам. Весь неизрасходованный мазут возвращается в ма-
зутохранилище.
Сжигание мазута во вращающихся печах осуществляется с
помощью высоконапорных механических форсунок. Давление ма-
зута перед форсункой 3,0-М,0 МПа, температура — 100-М20 °С.
148

Форсунка распыляет жидкое топливо в виде мельчайших части-
чек (аэрозоля). Расход первичного воздуха составляет около 3%
от всего необходимого для горения количества воздуха. Первич-
ный воздух необходим для охлаждения трубы форсунки, распо-
лагающейся в горячем участке печи, а также для зажигания и
стабилизации факела.
При сжигании угля, жидкого топлива и природного газа вы-
деляется различный объем продуктов сгорания на одинаковое
количество тепловых единиц. Объем продуктов сгорания при 10%
избытке воздуха в расчете на 4190 кДж A000 ккал) топлива
ориентировочно составляет: для угля 1,24 м3, для мазута —
1,31 м3, для природного газа — 1,47 м3.
Из этих данных следует, что при сжигании жидкого топлива
выделяется примерно на 6% (для природного газа — на 18,5%)
больше продуктов сгорания, чем при сжигании угля. Повышен-
ный объем продуктов сгорания жидкого топлива и газа приводит
к увеличению расхода тепла на обжиг клинкера по сравнению с
углем на 4—8%. Проектирование всех сооружений по приему,
хранению и подготовке мазута следует производить в соответст-
вии со СНиП 11—106—79 «Склады нефти и нефтепродуктов.
Нормы проектирования».
Фронт разгрузки мазута по прибытии на завод определяется
из условий одновременного слива не менее 1/3 маршрута в сро-
ки, предусмотренные правилами перевозок грузов по железным
дорогам России.
Количество резервуаров в мазутохранилище должно быть не
менее трех.
Проектирование тупиковых систем мазутоснабжения с цехо-
выми (промежуточными) складами не рекомендуется.
Подачу мазута потребителям следует принимать по циркуля-
ционной схеме; при этом необходимо предусмотреть две нитки
напорных магистралей, рассчитанных на 75% номинальной про-
изводительности с учетом рециркуляции- и одну для рециркуля-
ции. Следует предусматривать двухступенчатую схему подачи
мазута с применением насосов первого подъема напором 0,7—
1,0 МПа G—10 кг/см2) и насосов второго подъема 3,5 МПа
C5 кг/см ) и выше.
Количество насосов
каждой группы должно
быть не менее трех (в
том числе один резерв-
ный).
В качестве теплоно-
сителя для подогрева
мазута рекомендуется
применять пар давле-
149
Таблица 6.12
Марка мазута
ГОСТ 10585—75
Топочный М-
40
Топочный М-
100
Температура,
К (°С)
358—373
(85—100)
399 A15)
Минимальное давле-
ние
МПа
2,0
2,0
кг/см2
20
20

нием 0,8—1,3 МПа (8—13 кг/см2), с температурой 180—200 °С.
Температура и давление мазута в форсунках должны быть не
ниже указанных в табл. 6.12.
Вязкость мазута перед форсунками должна быть не более
3—4 °ВУ.
6.7 ПОМОЛ ЦЕМЕНТНОЙ ШИХТЫ
В состав цементной шихты помимо клинкера входят гипс
(гипсовый камень) в количестве 4—6%, активные минераль-
ные и другие добавки (инертные, минеральные, пластифици-
рующие, гидрофобные, воздухововлекающие, интенсификаторы
помола). Помол цементной шихты может проектироваться как
по открытому, так и по замкнутому циклу с применением
центробежных сепараторов. Помол по замкнутому циклу в
сравнении с помолом по открытому циклу эффективнее в тех
случаях, когда необходимо получить цементы с высокой
удельной поверхностью (например, быстротвердеющие) и когда
измельчаемые компоненты заметно различаются по размолос-
пособности. В случае помола цемента до значений удельной
поверхности 250—280 м2/кг замкнутый цикл не имеет замет-
ных преимуществ по сравнению с открытым циклом. Цементы
с удельной поверхностью более 350 м2/кг получать помолом
по открытому циклу неэффективно. В связи с тенденцией
повышения доли высокомарочных цементов в общем объеме
производства, при проектировании новых отделений помола
цемента, необходимо ориентироваться на схемы одностадий-
ного помола по замкнутому циклу. С целью снижения расхода
электроэнергии и повышения производительности помольного
оборудования следует предусматривать дробление клинкера,
добавок и гипса до 19—30 мм, причем для клинкера следует
применять дробилки, встроенные в холодильник, а также
пресс-валковые измельчители и конусные дробилки.
При расчете систем аспирации количество воздуха, просасы-
ваемого через мельницу, принимают 200 нм3 на 1 т цемента
при открытом цикле, 300 нм3 на 1 т цемента — при замкнутом.
Кратность циркуляции зависит от тонкости помола цемента и
составляет ориентировочно при удельной поверхности цемента
320 м2/кг — 2-М, при 350 м^/кг — 5, а при 450 м2/кг — 7.
При обосновании тонкости помола цементной шихты ори-
ентируются на следующие характеристики: марке «400» со-
ответствует остаток на сите 008 от 5 до 8%, а соответст-
вующая этим значениям удельная поверхность — 250 —300 м2/кг,
марке «500» — 2^-6% остатка и удельная поверхность 320—
360 м2/кг.
150

Влажность дозируемых в мельницу гидравлических добавок
не должна превышать при выпуске портландцемента 2%, при
выпуске шлакопортландцемента — 1%. Допустимая влажность
гипса — 10%. Суммарная влажность цементной шихты с учетом
влажности добавок и гипса не должна быть выше 1,5%.
Подача в мельницу клинкера, гипса и добавок осуществляется
способом весового дозирования из отдельных бункеров.
В процессе измельчения температура в мельнице не должна
повышаться выше 100 СС из-за опасности получения цемента,
характеризующегося ложным схватыванием. Для снижения тем-
пературы следует предусматривать подачу в мельницу распы-
ленной с помощью форсунок воды в количестве 0,5—1,0% от
массы цемента. Необходимо также предусмотреть установку по-
сле мельниц охладителей цемента. С целью интенсификации
процесса измельчения следует использовать при помоле повер-
хностно-активные вещества, для чего мельница должна быть
снабжена установками по их вводу, оборудованными дозирую-
щими устройствами.
Очистка аспирационного воздуха цементных мельниц предус-
матривает три ступени: аспирационную шахту — циклон — ру-
кавный фильтр (или электрофильтр).
Наибольшее распространение в цементном производстве пол-
учили две конструкции мельниц C,2X15 и 4X13,5), работающие
по схеме замкнутого цикла. Цементные мельницы 3,2X15 имеют
промежуточную выгрузку, один элеватор и два сепаратора
(рис. 6.56). Материал выгружается из обеих камер и транс-
портируется в центробежные сепараторы с помощью элеватора.
Крупные фракции возвращаются на домол во вторую и частично
в первую камеру. Тонкие фракции из сепараторов и уловленная
пыль представляют собой готовый цемент. Предусмотрена воз-
Рис. 6.56. Технологическая схема помола цементной шихты по замкнутому циклу
в мельнице 3,2X15 м с центробежными сепараторами.
1 — клинкер, 2 — гипс, 3 — добавка, 4 — центробежные сепараторы, 5 — аспирационная шахта, 6 — циклон,
7 — вертикальный электрофильтр, 8 — вентилятор, 9 — цемент, 10 — шаровая трубная мельница, 11 — лен-
точный транспортер, 12 — весовые дозаторы, 13 — элеватор.
151

можность работы мельницы и по от-
крытому циклу. Система аспирации
состоит из 3-х ступеней очистки — ас-
пирационной шахты, циклонов и ру-
кавного фильтра.
Помол в мельнице 4X13,5 осущест-
вляется по схеме замкнутого цикла без
промежуточной разгрузки (рис. 6.57). В
схеме используются два центробежно-
циклонных сепаратора, питаемых с по-
мощью одного элеватора. Крупные
фракции, выделяемые в центробежных
частях сепараторов, направляются на
домол в первую камеру, а тонкие, вы-
деляемые в выносных циклонах (их в
схеме сепаратора — 5), представляют
собой готовый цемент, который далее
с помощью системы пневмотранспорта
направляется в силосы для хранения.
В зависимости от размеров мельниц и общего компоновочного
решения расстояние между мельницами принимается 12, 18, 24
или 30 метров.
Рис. 6.57. Технологическая
Схема помола цементной ших-
ты по замкнутому циклу в
мельнице 4X13,5 м
1 — подача цементной шихты, 2 —цен-
тробежные сепараторы» с выносными
циклонами, 3 — элеватор, 4 — цемент,
5 — возможность работы по открытому
циклу, 6 — шароваа трубная мельница.
6.8. ХРАНЕНИЕ, ОТГРУЗКА И УПАКОВКА ЦЕМЕНТА
Цемент, полученный в помольном отделении, транспортиру-
ется системой пневмотранспорта с помощью пневмовинтовых
или пневмокамерных насосов (может применяться также меха-
нический транспорт — ленточные конвейеры) в цементные сило-
сы для хранения. Количество емкостей для хранения цемента
определяется ассортиментом и суточной выработкой продукции.
Для хранения цемента обычно используют цилиндрические ре-
зервуары или силосы. Силосы обеспечивают наиболее благопри-
ятные условия для разгрузки цемента и устранения сводообра-
зований при хранении. Разрушение свода сопровождается
падением больших масс материала и может вызвать разрушение
силоса. Свод образуется, в основном, в цилиндрической части
резервуара. Помимо сводов может иметь место образование в
материале сквозных отверстий («нор»), когда из силоса выгру-
жается только центральная часть материала, находящаяся не-
посредственно над разгрузочным отверстием, образование мос-
тиков в конусной части силосов и прилипание материала к
стенкам силоса.
Удельная стоимость конструкции снижается с увеличением
вместимости силоса, поэтому строительство небольшого количе-
152

ства крупных цементных силосов более экономично, чем ис-
пользование большего числа силосов малой вместимости.
Вместимость отдельных цементных силосов колеблется от 1000
до 30000 т, при этом их диаметр достигает 28 м, а высота
доходит до 55 м. Масса цемента, находящегося в силосе,
зависит от степени его уплотнения и вида цемента, и изме-
няется в широком интервале значений. В уплотненном состо-
янии (после хранения в течение 4—8 суток) значение насып-
ной объемной массы изменяется по высоте хранилища от 1,3
до 1,5 т/м3. Для расчета строительных конструкций эта ха-
рактеристика принимается равной 1,6 т/м3, а при определении
емкости силосов — 1,4 т/м3.
При увеличении диаметра силосов более 8—10 м в разгру-
зочной части силоса появляются воронкообразные застойные зо-
ны, что требует применения специальных конструкционных мер,
обеспечивающих равномерность разгрузки — конусных вставок и
других направляющих.
Для придания цементу сыпучести днища силосов оснащаются
аэрирующими элементами, которые направляют сжатый воздух
в силос, вследствие чего псевдожидкая воздушно-цементная смесь
движется по аэроплитам к разгрузочному отверстию силоса.
Аэрирующие элементы могут быть изготовлены из пористой ке-
рамики, металлокерамики, а также из плотной ткани. Доля аэри-
руемой поверхности может составлять от 10 до 20% общей по-
верхности днища. Расход сжатого воздуха на аэрацию цемента
в силосе — 0,4 нм3/мин на 1 м2 поверхности, давление не более
0,3 МПа. Сжатый воздух должен быть очищен от масла и влаги,
для чего используются специальные аппараты — маслоотделите-
ли, фильтры для обезвоживания сжатого воздуха и автоматиче-
ские установки для осушки воздуха. Удельный расход сжатого
воздуха на пневматическую разгрузку (по опытным данным) со-
ставляет 2—3 нм3/мин на 1 т цемента в зависимости от даль-
ности транспортирования.
Как правило, на цементных заводах России используют си-
лосы диаметром 12 и 18 метров. Нормами технологического
проектирования предусматривается объем запаса хранимого це-
мента от 10 до 20 суток, в зависимости от общего объема
выпуска цемента. С целью повышения качества цемента и ус-
транения причин «ложного схватывания», предотвращения раз-
рыва мешков во время упаковки, улучшения сыпучести цемента
следует предусматривать установку между цементными мель-
ницами и цементными силосами холодильников (охладителей)
цемента.
При проектировании хранилищ для цемента силосы диамет-
ром 12 м и менее располагаются в два ряда, а диаметром более
12 м — в один ряд. Над силосами предусматривается галерея, в
153

которой размещаются трубопроводы с переключателями, загру-
зочные коробки, через которые цемент поступает в силосы, и
рукавные фильтры для обеспыливания воздуха, выходящего из
силосов при их загрузке. Для обслуживания оборудования, рас-
положенного в верхней галерее, предусматривается лифт грузо-
подъемностью 500—1000 кг.
Силосные корпуса, как правило, устанавливаются на колоннах
таким образом, чтобы обеспечить пропуск железнодорожных со-
ставов для загрузки вагонов цементом из силосов самотеком
(центральная разгрузка). Возможной является также схема, при
которой подсилосное помещение используется лишь для разме-
щения разгрузочных аппаратов, которые предназначены для
пневматического транспорта цемента в вагоны, устанавливаемые
на железнодорожных путях по обе стороны силосов (боковая раз-
грузка). Силосы имеют при этом плоские днища с набетонкой и
уклонами в сторону разгрузочных отверстий. Каждый силос обо-
рудуется четырьмя донными разгружателями. Недостатком этого
способа является образование в силосах так называемых «мерт-
вых остатков», которые должны периодически удаляться при по-
мощи аэрожелобов и пневмонасосов. Для заводов небольшой
мощности силосы могут располагаться также непосредственно на
нулевой отметке, без подсилосного пространства.
Для загрузки железнодорожных составов под каждым рядом
силосов диаметром 12 м, установленных на колоннах, укладыва-
ется по одному железнодорожному пути и под каждым силосом
предусматривается установка одних железнодорожных весов гру-
зоподъемностью 150 т. Под силосами диаметром 18 м предус-
матриваются два железнодорожных пути и двое железнодорож-
ных весов грузоподъемностью 150 т под каждым силосом. Силосы
диаметром 12 м устанавливаются блоками по 4 силоса в каждом
блоке (рис. 6.58, 6.59), а силосы диаметром 18 м — в один ряд с
расстоянием между осями 24 м.
Процесс погрузки цемента в железнодорожные составы и ав-
тоцементовозы осуществляется путем автоблокировки весовых
механизмов с разгрузочными аппаратами силосов. Для погрузки
цемента в железнодорожные составы применяются разгрузочные
аппараты с пережимными устройствами на гибком шланге, ко-
торый вводится в люк вагона-цементовоза. При достижении ус-
тановленной массы цемента в вагоне производится автоматиче-
ский пережим потока цемента из силоса и подъем шланга с
отводом его в сторону при помощи специального электромеха-
нического устройства. При такой организации загрузки вагон
заполняется цементом за 5—6 минут.
Цемент можно отгружать навалом в железнодорожные ваго-
ны, в железнодорожные цистерны — цементовозы, в автоцемен-
товозы, а также в затаренном виде — в мешках весом 50 кг.
154

SO2Ь
Тепмаюжцив
Рис 6 58 Силосы 012 м для хранения и отгрузки цемента Продольный разрез
1 — пневмотранспорт цемента, 2 — загрузочная коробка 3 — донный разгружатель, 4 — аэрожелоб, 5 — ва
гонные весы, б — рукавный фильтр
155

l-l
Рис. 6.59. Силосы 012 м и для хранения и отгрузки цемента.
Поперечный разрез.
1 — разгрузочное устройство, 2, 3 — механизмы для отгрузки цемента навалом, 4 — вагонные весы
Отгрузка цемента может осуществляться также речным или мор-
ским транспортом как навалом, так и в затаренном виде — в
мешках или в большегрузных контейнерах из полимерных ма-
териалов. Затаривание цемента производится в специальных упа-
ковочных отделениях, оснащенных высокопроизводительными
упаковочными машинами.
В цементной промышленности применяют два типа упаковоч-
ных машин: однорядные (линейные) и карусельные упаковочные
машины. В однорядной упаковочной машине несколько заполни-
тельных штуцеров C-4-4) располагаются в одну линию. Машина
обслуживается одним или двумя операторами, задача которых
состоит в насадке мешка на штуцер, и одним рабочим для до-
ставки пустых мешков. Линейная 4-штуцерная машина имеет
производительность 800 мешков в час, т. е. 40 т/ч. Высокая
156

Рис. 6.60. Технологическая схема отделения для упаковки цемента.
1 — приемный бункер, 2 — подача цемента по аэрожелобам, 3 — расходный бункер, 4 — просеивающий
шнек, 5 — аспирационные трубопроводы, 6 — рукавный фильтр, 7 — вентилятор, 8 — ж/д транспорт, 9 —
реверсивные ленточные транспортеры, 10 — автотранспорт, 11 — упаковочная машина, 12 — элеватор
производительность упаковочных машин достигается благодаря
использованию бумажного клапанного мешка, в котором один из
углов снабжен открывающимся только в одну сторону клапаном,
через который штуцер заполняет мешок цементом. При дости-
жении заданной массы мешок сходит со штуцера и под действием
массы цемента клапан в мешке закрывается, так что цемент не
может высыпаться из мешка. Упаковка осуществляется в мешки
из плотной, так называемой крафт-бумаги. Бумага должна иметь
достаточную воздухопроницаемость, что способствует выходу из
мешка воздуха в процессе заполнения мешка. Бумажные мешки
состоят из пяти слоев бумаги и могут быть сухими или битуми-
нированными. Масса одного мешка вместительностью 50 кг це-
мента составляет 350—450 г.
С целью повышения производительности упаковочных машин
были разработаны карусельные упаковочные машины. Обычно
такие упаковочные машины имеют от 8 до 14 загрузочных шту-
церов, их производительность составляет 1800—2200 мешков в
час, т. е. 90—ПО т/ч. Схема установки с карусельной упаковоч-
ной машиной показана на рис. 6.60.
В процессе тарирования цемента выделяется значительное ко-
личество пыли, поэтому упаковочная машина оборудована аспи-
рационной установкой, состоящей из рукавного фильтра и вы-
157

тяжного вентилятора. Поступающий из силосов цемент предва-
рительно пропускается через просеивающий шнек (для выделения
случайно попавших в него остатков мелющих тел и крупных
частиц материала), после чего подается в упаковочную машину.
Если количество подаваемого цемента превышает пропускную
способность упаковочной машины, то избыток его сливается в
бункер, из которого цемент вновь поступает в процесс.
При упаковочном отделении имеется склад бумажных мешков,
располагаемый в непосредственной близости от упаковочной ма-
шины. Склады оснащаются механизированными тельферами или
автопогрузчиками для подачи пустых мешков в кипах к упако-
вочным машинам.
Поставляются мешки в кипах по 100 шт. в каждой. Вес кипы
составляет 35—45 кг, размер кипы 55X85X28 см. При механи-
зированной штабелировке бумажных мешков на складе тары вы-
сота штабеля может быть принята в 7—8 кип, т. е. 2—2,25 м.
Запас бумажной тары на складе рассчитывается на упаковку
8—10 тыс. т цемента. Хранение затаренного цемента обычно не
предусматривается. Склады для хранения упакованного цемента
создаются лишь на заводах, осуществляющих отгрузку большей
части своей продукции водным транспортом или же в случае
выпуска заводом специальных марок цемента, для которых упа-
ковка обязательна.
Площадь склада для хранения тарированного цемента рассчи-
тывается из того, что на 1 м2 полезной площади можно уложить
3 т цемента в бумажных мешках. Для проездов и проходов пре-
дусматривается дополнительная площадь в размере около 30—
35% от полезной площади склада.
Работа операторов, обслуживающих карусельные машины,
требует большой напряженности, так как время на ручную ус-
тановку мешка на штуцер составляет около 2 с и такую интен-
сивность труда невозможно обеспечить в течение нескольких ча-
сов. В настоящее время зарубежными фирмами разработаны и
введены в действие полностью автоматизированные упаковочные
машины, производительностью до 4000 мешков в час или
200 т/ч. Проблема автоматической подачи и насадки мешков на
штуцер решена путем использования специальных магазинов-ру-
лонов, в которых мешки намотаны на гильзу, и каждый из таких
рулонов содержит до 3000 мешков. Мешки удерживаются в ру-
лоне за счет двух пластиковых лент. Диаметр рулона составляет
1,5 м. Время, необходимое для замены рулона, составляет око-
ло 1 мин, так что упаковка осуществляется практически непре-
рывно.
Для эффективного использования упаковочных машин необ-
ходимы системы транспортировки заполненных мешков к местам
погрузки.
158

Механизированная погрузка цементных мешков в железнодо-
рожные вагоны осуществляется специальными погрузочными ма-
шинами, состоящими из нескольких подвижно соединенных между
собой передаточных транспортеров и транспортера-штабелеук-
ладчика. Такая машина вдвигается в крытый вагон и обеспечи-
вает его равномерное плотное заполнение мешками с цементом.
Передняя часть такой погрузочной машины может перемещаться
в трех измерениях, т. е. поворачиваться, подниматься и опускать-
ся, а также выдвигаться.
С целью механизации погрузочно-разгрузочных работ при от-
грузке затаренного в мешки цемента предложено использовать
деревянные (чаще всего) поддоны, на каждый из которых укла-
дывается до 40 мешков B тонны). Укладка мешков с цементом
на поддоны осуществляется либо с помощью телескопических
ленточных транспортеров, либо с помощью действующей по про-
грамме пакетоформующей машины. Чтобы мешки плотно удер-
живались на поддоне, каждый второй слой мешков отличается
схемой укладки. Современные пакетоформующие машины имеют
производительность от 800 до 3600 мешков в час.
Транспортировка и погрузка на транспортные средства уло-
женных в пакеты мешков осуществляется с помощью вилочных
автопогрузчиков.
Проблемы, возникающие с возвратом пустых деревянных под-
донов: большие затраты средств на инвентарь, необходимость
учета поддонов при отгрузке цемента, затраты на ремонт, при-
вели к разработке системы упаковки пакетов мешков цемента
(содержащих по 1, 1,5 и 2 т) в термоусадочную пленку. Метод
состоит в обтяжке пакета мешков с помощью специальной ма-
шины полиэтиленовой пленкой и нагревом ее до определенной
температуры в специальной печи в течение порядка 40 с. За счет
термоусадочных деформаций пакет мешков оказывается плотно
сжатым и не требует поддона. Применение пленки для форми-
рования пакетов заметно сокращает скорость потери цементом
его прочностных характеристик. Стоимость затаренного цемента
примерно на 20% выше, чем при отгрузке навалом, кроме того,
потребление затаренного цемента на крупных стройках вызывает
затруднения при его приемке и распаковке, так что, как правило,
перевозки цемента осуществляются навалом.
6.9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
Технологический контроль представляет собой систему ин-
формации, непрерывно описывающую состояние технологическо-
го процесса, качества сырья и продукции в течение всего периода
эксплуатации предприятия.
159

На основании данных технологического контроля осуществля-
ется управление технологическими процессами на всех переделах
производства, обеспечивается получение продукта заданного каче-
ства и оптимизация технико-экономических показателей работы
предприятия.
Значительный рост мощности предприятий, необходимость по-
вышения качества продукции, расширение ее ассортимента выдви-
гают все более ответственные требования к технологическому кон-
тролю. Развитие техники, совершенствование технологии,
разработка и создание автоматизированных систем управления,
применение вычислительных машин, создают реальные предпо-
сылки для организации надежной и быстродействующей системы
контроля производства.
Основными задачами такой системы являются:
— определение качества сырьевых материалов, добавок, топ-
лива и т. д.;
— определение состава и характеристик потоков сырьевых компо-
нентов, 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 пере-
делам с целью управления технологическим процессом и совер-
шенствования 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, топ-
лива, добавок, вспомогательных материалов, полуфабрикатов и го-
товой продукции, в объеме, достаточном для регулирования и уп-
равления в масштабах предприятия. Технологический контроль,
как правило, представляет собой усредненную информацию за сме-
ну, сутки, декаду, месяц и т. д. На основании данных технологиче-
ского 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
160

а
я
к
И
X 3
i
s
a
о о
в О.
!>S
! 3
'3
§ S 8
a
»5
О О ЕЙ S"
Ю U U H
m в си
1
s
Cl
s» >s
я й а
я 2 S
5 g I I?
5 fc H в
в аз
'в
? Л А
ЙОО
н и в g ? аз
sI Sisй
il
11
с
? Л А
- I AS,
н so
Is
«¦<
s § s
в <u
as p
Sggf
I
О
3 x
3 &i
Is i
S^-s 5
|i

i.
,« 5
A*
mmls
ль
о
a.
о
x S
il
s я
(И
111
w
ЙС
I
**
8 :^jM
e
bSo*O'B
С
1^6
x
!l
о
о н
«a
gb
to
о
II
:&
о о
м
н 5
F&BI
о
SS
а
'S8f
5 я в. 5
Эаса
а.
S
о
162

S С м
Й 8 a
>s S я л
3 S И н
«MS
I»
о
О
о
S
I
а.
к
а
Я
и
о
d »«
163

Я
о
О.
В
8*
!оА<з й
Л А
-
Its 1
I
о
о
к
I
I
X
о
164

i g
?<
a S
I-
« D.
is
I.
ioo I
i,9 g
cr SO
3^ol
B'ltf
SO IJ л
lllll
I 2 I
I1 в
О (j О «
Seas
go .i
e i 8
1
к о
о. а
¦ i i
CSS
3 U О
>
|
я S
5
1
и w га
1НЧП
«I
II
III
s
8, и
X
m о
ill
8,2. i
Й " 3
;ai
s a 8 8
а
8 8.
1^8
¦si
о
!«
51
165

\о
я
н
X
я
и
«
о
«
о
«А
ш х
8§
*
-Si
« с
« s
ни
т о
с
Hi
О) и
5§
VS |.
о
я
Si
о
В1 й
В1
3 х 5
s Я о
Я Е н
s8
HI
№
О

¦е-
IS
ssg н27н2"?
е
ю о
s§
.»
JI
l
llSlIlli
ж
г
и
Ef
ен-
u
я
i-
X
V
2
t>
s
> Ш
• u
167

и выходах из конкретных агрегатов или технологических участков
производства и контроль соответствия получаемых параметров за-
даниям систем управления. Оперативный контроль представляет
собой либо разовое опробование через интервалы в один-два часа при
устойчивой работе оборудования или непрерывный пробоотбор с ис-
пользованием автоматических пробоотборников и анализаторов. Объем
определений этой подсистемы на каждом участке должен быть мини-
мально необходимым для осуществления стабилизации технологическо-
го процесса в пределах заданных нормативов.
Подсистема параметрического контроля должна обеспечивать
оценку состояния оборудования и режимов его работы. Объем
параметрического контроля должен быть достаточным для под-
держания эксплуатационных режимов работы оборудования,
предотвращения аварий, учета результатов работы производства.
Подсистема технического контроля должна обеспечивать кон-
троль качества и паспортизацию партий цемента, отгружаемых
потребителям.
Технологический контроль производства цемента включает
дискретное или непрерывное опробование материалов, находя-
щихся в неподвижном состоянии: в забое карьера, в буртах, в
складах предварительной гомогенизации, в силосах, шламбассей-
нах, железнодорожных вагонах и т. д., либо в движении на транс-
портерной ленте, в пневмотранспортных и гидротранспортных
магистралях, в гравитационных потоках и т. д.
Масса пробы должна сохранять исследуемые качества мате-
риала. Минимальная масса пробы определяется размером кусков
опробываемого материала и его неоднородностью. Чем больше
неоднородность материала и крупнее его куски, тем больше дол-
жна быть масса отбираемой пробы.
Минимальная проба подвергается разделке, которая может
включать следующие операции: смешивание пробы, дробление
пробы, сокращение пробы. Эти операции выполняются в дробил-
ках, мельницах, истирателях, смесителях, делителях и сократи-
телях проб.
Опробование неподвижных материалов сопряжено с рядом
трудностей, обусловленных невозможностью равномерного отбора
материала во всех точках.
В неподвижной массе материала в буртах, складах предвари-
тельной гомогенизации, в накопительных складах, железнодорож-
ных вагонах отбор проб производится вручную или с помощью
ручного пробоотборника (щупа).
Наиболее достоверные результаты при опробовании непод-
вижного материала получают при проведении эксплуатационной
разведки сырьевых материалов. Методика эксплуатационной ге-
ологической разведки включает проходку скважин вкрест про-
стирания пород по сети с шагом 25 или 50 м в зависимости от
168

характера залегания пород и неоднородности их состава. Про-
ходка скважин ведется при помощи бурильных станков. В полу-
ченных кернах материала выделяются литологические разновид-
ности пород. Материал кернов усредняется по литологическим
признакам, измельчается и подвергается сокращению. Подготов-
ленные 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 сква-
жин. От крупки, получаемой в процессе бурения, отбирается сред-
няя 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 ассортимен-
том выпускаемой продукции. В период производства цемента само-
го высокого качества завод должен снабжаться наиболее однород-
ным 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 слу-
чаев не позволяет характеризовать качество сырья в развале с
достаточной надежностью. Более представительные пробы на
карьере могут быть отобраны от разновидностей полезных иско-
паемых вручную с помощью геологического молотка.
Для повышения достоверности отбор проб материалов цемен-
тного производства выполняется от движущегося потока методом
сечений: некоторую часть потока опробоваемого материала не-
прерывно или периодически отводят в пробу. Эти операции могут
производиться методом продольного и поперечного сечения по-
тока. При отборе проб методом поперечных сечений отсекание
контролируемого материала осуществляется дискретно в течение
короткого промежутка времени. Пробоотборные устройства со-
держат, как правило, ковш, пересекающий поток и отбирающий
все частицы, находящиеся в данный момент времени в потоке.
Метод поперечных сечений обеспечивает наибольшую предста-
вительность разовых проб.
При опробовании технологических потоков, гомогенных в по-
перечном сечении, допустим дискретный отбор проб из неболь-
шой части поперечного сечения потока.
Точка отбора проб из напорных магистралей должна выби-
раться на вертикальных гладких участках трассы на расстоянии
169

VV CTTJ
Рис. 6.61. Примерная схема контроля при сухом способе производства. 1, 3, 4,
6—15, 17, 21—24 — номера точек контроля (см. табл. 6.13)
щ=^
с-ог
Рис. 6.62. Примерная схема контроля при мокром способе производства. 2, 3,
5—10, 16—24 — номера точек контроля (см. табл. 6.13)
170

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 транспортирова-
ния, предшествующих точке отбора.
Выбор типа пробоотборного устройства осуществляется в за-
висимости от способа производства, химического, гранулометри-
ческого состава материала в соответствии с номенклатурой при-
боров и средств автоматизации.
Подсистемы общезаводского технологического, оперативного и
технического контроля включают автоматизированный или ручной
пробоотбор, пробоподготовку и анализ химического, минералоги-
ческого, дисперсного составов, физико-химических и физических
свойств материалов. Определение химического состава сырьевых
материалов, сырьевой смеси, клиенкера, цемента и других матери-
алов базируется на экспрессных инструментальных методах фото-
метрического, рентгеноспектрального анализов, также широко
применяются ускоренные объемно-весовые методы химического
анализа. Дисперсный состав определяется весовыми методами, фи-
зико-химические свойства контролируются при помощи методов
петрографического и рентгенографического анализов. Физико-ме-
ханические свойства цемента определяются в соответствии с тре-
бованиями государственных стандартов.
Методические указания, необходимые для выполнения анали-
зов материалов, изложены в отраслевых инструкциях.
Примерные схемы технологического контроля для заводов
производительностью до 2,5 млн тонн цемента в год с двумя-че-
тырьмя печными агрегатами, работающими по сухому и по мок-
рому способам производства на твердом карбонатном (известняк)
и мягком алюмосиликатном сырье (глина), представлены на рис.
6.61, 6.62 и в табл. 6.13.
С целью обеспечения рациональной и бесперебойной эксплу-
атации предприятий по производству цемента, а также создания
безопасных условий работы для каждого завода разрабатывается
технологическая система контроля, учитывающая его специфи-
ческие особенности.
Показатели работы и технологические нормативы основных
переделов производства и основного оборудования (дробилки,
сырьевые мельницы, печные агрегаты, цементные мельницы и
др.) фиксируются в технологических картах. Типовые техноло-
гические карты разрабатываются на основании правил техниче-
ской эксплуатации цементных заводов.
Оптимальные средние значения основных показателей работы
оборудования и переделов производства подбираются на основа-
нии результатов научно-исследовательских работ и производст-
венных технологических и теплотехнических испытаний для каж-
171

дого завода индивидуально в соответствии с составом и свойст-
вами сырьевых материалов, схемой их переработки, типом печ-
ного агрегата и т. д. В правилах технической эксплуатации за-
водов нормируются только отклонения от заданных средних
рациональных значений параметров сырьевых материалов, сырь-
евой смеси, клинкера, цемента, топлива, температуры, давления,
разряжения и т. д.
Так, например, основными показателями работы и техноло-
гическими нормативами для вращающейея 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 отклоне-
ниями не более ±0,5%;
— влажность гранул за цепной завесой с отклонениями ±1%;
— коэффициент насыщения сырьевой смеси и клинкера с от-
клонениями ±0,02; силикатный и глиноземный модули с откло-
нениями ±0,1;
— тонкость помола сырьевой смеси и форсуночного угля: ос-
таток на сите № 02 с отклонениями ±0,2%; № 008 — с откло-
нениями ±1%;
— влажность форсуночного топлива, поступающего в печь, с
отклонениями ±1%;
— содержание летучих в форсуночном топливе с отклонени-
ями ±3%;
— содержание 02 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 кон-
троль предварительной гомогенизации неоднородных сырьевых ма-
териалов после вторичного дробления в усреднительных складах,
помола до крупки в мельницах типа «Аэрофол» можно осуществить
только при помощи проборазделочной машины. Для получения од-
нородной сырьевой муки заданного состава необходимо тщатель-
ное и более строгое соблюдение установленных на заводе норма-
тивов, более частый отбор средних проб. При эксплуатации
вращающихся печей с циклонными теплообменниками и декарбо-
низаторами увеличивается количество контролируемых теплотех-
нических параметров. В условиях транспортирования мощных по-
токов пылевидных материалов по пневможелобам ручной
пробоотбор становится практически недостоверным.
Заводы сухого способа необходимо оснащать автоматическими
пробоотборниками, устройствами для подготовки и транспорти-
ровки проб сыпучих материалов, управляющими вычислительны-
172

машинами, АСУТП. Система технологического контроля на
водах мокрого способа менее сложная, чем на заводах сухого
юсоба, так как водные суспензии легче перемешиваются и хра-
нится в шламбассейнах, емкость которых намного превышает
гмы смесительных и запасных силосов сырьевой муки.
На цементных заводах функции технологического контроля
производства и обслуживания соответствующих технических
средств распределяются, в целом между обслуживающим персо-
налом основного производства, центральной заводской лаборато-
рией (ЦЗЛ) и отделом технического контроля (ОТК). Эксплуата-
ция технических средств системы контроля производства должна
возлагаться на службу КИП, а на заводах, где внедрены системы
автоматического управления, на службу АСУ. Контроль за един-
ством мер и измерений должна осуществлять метрологическая
служба предприятия.

7
ОБОРУДОВАНИЕ
ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ
7.1. ДРОБИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Дробильное оборудование классифицируют по следующим
признакам:
1. Дробилки с использованием в качестве разрушающего уси-
лия давления:
— щековые;
— конусные;
— валковые.
2. Дробилки для ударного измельчения:
— молотковые (одно- и двуроторные);
— ударно-отражательного действия (роторные).
Дробилки первичного дробления характеризуются степенью
измельчения от 5 до 15 в зависимости от физических свойств
материала. Куски материала после первичного дробления харак-
теризуются крупностью 100—300 мм. Дальнейшее измельчение
до получения зерен крупностью 20—25 мм производится на вто-
рой стадии дробления. Затем этот материал подается в трубные
или другие мельницы на помол. Иногда для улучшения работы
мельниц материал подвергается третьей стадии дробления до
крупности частиц 5—10 мм.
Щековые дробилки. Типоразмеры щековых дробилок харак-
теризуются шириной В приемного отверстия — расстоянием меж-
ду дробящими плитами в верхней части камеры дробления в
момент максимального отхода подвижной щеки. Этот размер оп-
ределяет максимально возможный размер кусков Dmax, загружа-
емых в дробилку, принимаемый равным 0,85 ширины приемного
отверстия, т. е. Dmax = 0,85 В.
другим важным параметром служит длина L приемного от-
верстяя, т. е. длина камеры дробления. Размер приемного отвер-
стия щековой дробилки является ее характеристическим пара-
метром и обозначается BXL.
В зависимости от параметра (ВXL, мм) щековые дробилки,
выпускаемые отечественной промышленностью, составляют сле-
дующий размерный ряд: 160X250, 250X400, 250X900, 400X900,
600X900, 900X1200, 1200X1500, 1500X2100, 2100X2500 мм, т. е.
174

его девять типоразмеров, из которых пять первых представля-
собой дробилки со сложным движением подвижной щеки, а
гыре последних — с простым. Размер приемных отверстий ре-
гламентирован.
\ Важным параметром щековой дробилки является ширина вы-
ходной щели. Она определяется как наименьшее расстояние меж-
ду дробящими плитами в камере дробления в момент максималь-
ного отхода подвижной щеки. Ширина выходной щели —
характеристика переменная, ее можно регулировать, что позво-
ляет изменять производительность дробилки и крупность готово-
го продукта.
В табл. 7.1 приведены технические характеристики зарубеж-
ных щековых дробилок, а в табл. 7.2 — отечественных щековых
дробилок.
Таблица 7.1
Технические характеристики зарубежных щековых дробилок
Показателя
Размер загрузочного отвер-
стия, мм
Наибольший размер загружа-
емых кусков, мм
Пределы регулирования вы-
ходной щели, мм
Частота вращения эксцентри-
кового вала, мин~
Производительность (проект-
ная), м /ч
Изготовитель
Мощность электродвигателя,
кВт
Тип и характеристика питате-
ля
Измельчаемый материал
900X1200
900Х
Х1200
700
150—
200
180
125
«Поли-
зиус»,
Герма-
ния
100
950X1200
950Х
Х1200
800
150—
200
175
120
«Смидт»,
Дания
200
Пластинчатый,
В = 1500 мм
Туф
Извест-
няк
1200X1500
1200Х
Х1500
800
190—
250
170
260
Герма-
ния
2X100
1400X1600
1400Х
Х1600
1000
250—
350
160
350
Герма-
ния
160
1400X1800
1400Х
Х1800
1000
220—
300
160
350
Герма-
ния
160
Колосниковый
1680Х
Х7000
Извест-
няк
1680Х
Х7000
Извест-
няк
2025Х
Х7500
Мергель
Конусные дробилки. В зависимости от назначения конусные
дробилки подразделяют на дробилки крупного (ККД), среднего
(КСД) и мелкого (КМД) дробления. Используются также конусные
дробилки, которые занимают промежуточное положение между
дробилками крупного и среднего дробления, получившие назва-
ние дробилок редукционного дробления (КРД). Их используют
175

Технические характеристики
Показателя
Размер приемного (за-
грузочного) отверстия,
мм
Наибольший размер за-
гружаемых кусков, мм
Номинальная ширина
выходной щели, мм
Пределы регулирования
выходной щели, мм
Производительность,
(проектная), м /ч
Частота вращения экс-
центрикового вала,
мин
Завод-изготовитель
Мощность электродвига-
теля, кВт
Тип и характеристика
питателя
Измельчаемый материал
Размеры, м:
длина
ширина
высота
Масса без электродвига-
теля, т
СМД-116
250X400
210
40
20—60
7,8
300
17
Ленточ-
ный
Гипс
1,33
1,25
1,435
2,56
СМД-166
250X900
210
40
25—60
22 ,
250
Выксун-
ский
45
Ленточ-
ный
Гипс
2,30
2,40
1,90
8,40
СМД-109А
400X900
340
60
40—90
35
250
45
Ленточ-
ный
Гипс
2,50
2,40
2,20
10,85
СМ-16Д
600X900
510
100
70—130
75
230
Выксун-
ский
75
Ленточ-
ный
—
3,0
2,50
2,60
19,40
СМД-1ИА
/
900Х
XI200
750
130
95—165
180
200
Волго-
цеммаш
ПО
Пластин-
чатый В=
=1500 мм
Извест-
няк
176

Таблица 7.2
отечественных щекоаых дробилок
СМД-118А
\
1200Х
Х1500
1000
155
115—195
310
150
Волгоцем-
маш
160
Пластин-
чатый
ЩКД-8
1200Х
XI500
900
225
200—250
240
135
УЗТМ
175
Пластин-
чатый
В =1800 мм
Известняк
Известняк
6,20
4,45
4,65
140,0
СМД-И7А
1500Х
Х2100
1300
180
135—225
600
100
Волгоцем-
маш
250
Пластин-
чатый В=
=2400 мм
Известняк
ЩКД-7
900X1200
650
175
150—200
200
170
УЗТМ
ПО
Пластин-
чатый В=
=1200 мм
Известняк
4,84
3,69
2,70
69,0
щкд-о
1500Х
Х2100
1300
205
200—250
450
100
Волгоцем-
маш
250
Пластин-
чатый
1
Известняк
7,75
5,81
4,50
210,0
ШДП-15Х21
1500Х
Х2100
1300
150
120—180
550
127
Волгоцем-
маш
250
Пластин-
чатый
3 = 2400 м*
Известняк
СМД-156
2100Х
Х2500
1700
250
170—330
800
120
Волгоцем-
маш
400
Пластин-
чатый
t
Известняк
10,6
8,2
550,0
177

для последующего дробления продукта дробилок крупного дроб-/
ления. '
Дробилки ККД характеризуются шириной приемной щели
в зависимости от типоразмера могут принимать куски горно^
породы размером 400—1200 мм при ширине разгрузочной ще
75—300 мм и производительности 150—2600 м3/ч.
В дробилках КСД и КМД типоразмерной характеристикой
является диаметр подвижного конуса, который в серийных
мышленных дробилках составляет 600—3000 мм.
Конусные дробилки могут работать «под завалом», т. е. без
питателя, менее чувствительны к перегрузками, чем щековые
дробилки. Расход электроэнергии на дробление у конусных дро-
билок несколько ниже, чем у щековых. К недостаткам конусных
дробилок можно отнести громоздкость, большой вес и значитель-
ную стоимость.
Технические характеристики конусных дробилок приведены в
табл. 7.3, 7.4 и 7.5.
Валковые дробилки. Валковые дробилки бывают одно-, двух-,
трех- и четырехвалковые с гладкими, рифлеными, ребристыми и
зубчатыми валками. В цементной промышленности применяются
одно- и двухвалковые дробилки. Дробилки с гладкими и рифле-
ными валками обычно применяют для дробления материалов
средней прочности (до аСж =150 МПа); дробилки с зубчатыми
валками применяют для измельчения материалов малой прочно-
сти (до аСж = 80 МПа) с высокой влажностью, пластичных и
вязких. Степень измельчения в двухвалковых зубчатых дробил-
ках достигает 8—10 для мягких пород и снижается до 3—4 для
твердых. Технические характеристики валковых дробилок, при-
меняемых в цементной промышленности, приведены в табл. 7.6.
Молотковые и ударно-отражательные дробилки. Молотковые
дробилки используются как для одностадийного дробления сырь-
евого материала, когда получают зерна размером до 25 мм, так
и для вторичного дробления материала крупностью 100—300 мм
до размера 15 мм и мельче. Молотковые дробилки применяют
также для первичного дробления хрупких неабразивных пород и
известняков средней пластичности с влажностью не более 15 %.
Для дробления сырьевых материалов повышенной влажности (ме-
ла, глины, трепела, опоки и других материалов, имеющих влаж-
ность до 35%) применяют специальные молотковые дробилки с
подвижной плитой. Для дробления пород высокой прочности на
первой стадии применяют молотковые дробилки ударно-отража-
тельного действия. В дробилках ударно-отражательного действия
дробление материала осуществляется ударами жестко закреплен-
ных молотков с окружной скоростью 24—45 м/с.
Технические характеристики молотковых и ударно-отража-
тельных дробилок приведены в табл. 7.7, 7.8 и 7.9.
178

X
I
I
1
s
и
I
M
«
I
о
о
о
«о
г
«
«
I
g
8
о
¦о
о
"О
о
¦о
J2 g
а
Я
к
ч
а
2
1
и
ж
S
© о
>л «о
t^ г»
I
go
I
о о югч
V) О I Г»
СО СО I CS
о
со
§
о
СО (S
О V5 °
СО О |
179

¦* о *
- а я
s
О й ¦* О g "
—i m vo о из
- s
a)
8 I
«
a S
U О
" В ||
a
SI
я
a
I
я
" 8
2 S 5 §
8 S
s
D.
1)
'a
к А я S
«
Cf
В
VQ
IS
*§
о olio
M oo I. I S
m
g
О О О I I _ . .
>o oo r~ I I « >n
¦-1 00
О T I <r> P»
в I I V) я
¦о Д
180

о S
I f
и со
I
I i
о fa ч
2 S | Й
2 I
I 1 a
R
В
ж
I
B
а
и
I
a a § a
§ s a
се
f-
и
ев
ч
С"
2 a
IIs
E
м
0
X
i
О -Н
о
S
S
S
В И
I
ш
I
2 я
5 g
181

Технические характеристики отечественных молотковых
Показатели
С-599
СМ-170Б
СМД-75
(ударная)
СМД-97А
(ударная)
ДМРЭ-
10ХЮ
ДМ-
17,5ХМ,5
(с подвижной плитой)
Размер ротора, мм
Размер загрузочного от-
верстия, мм
Наибольший размер за-
гружаемых кусков, мм
Ширина щелей решетки,
мм
Частота вращения рото-
ра, мин~
Производительность, т/ч
Завод-изготовитель
Мощность электродвига-
теля, кВт
Тип питателя дробилки
700Х
Х400
400Х
Х250
100
15
1500
10
1300Х
Х1600
1400Х
Х800
400
40
730
150
1000Х
Х1000
1000Х
Х500
300
20—80
450
187
2000Х
Х2000
2000Х
Х1200
600
20—38
600
670
Выксунский
Волгоцеммаш
Измельчаемый материал
55
Пла-
стинча-
тый
В=600
мм
Извест-
няк
200
Лотко-
вый
В=1000
мм
Гипс,
уголь
125
Пла-
стинча-
тый
В=1200
мм
Мрамор
800
Лен-
точный
В=1500
мм
Мра-
мор,
извест-
няк
1000Х
Х1000
600Х
Х400
200
45
750
100
Сыз-
ран-
ский
115
Пла-
стинча-
тый
В=600
мм
Извест-
няк
1750Х
Х1450
1700Х
Х1400
600
25—180
590
500
Волго-
цем-
маш
400
Пла-
стинча-
тый
В=1500
мм
Опока
182

Таблица 7.7
и ударно-отражательных дробилок
ДМПП-1
(ударная
двухро-
торная)
1200Х
хюоо
1000Х
XI150
400
20—50
735
250
Сыз-
ранский
160
Пла-
стинча-
тый
В=1600
мм
Шлак,
гипс,
опока
СМ-559
1250Х
Х1200
1260Х
Х1510
1000
75—200
313,
470,
625
200—
400
Вык-
сунский
160
Пла-
стинча-
тый
В=2000
мм
Извест-
няк
М-20-30
(СМД-98А)
2000Х
хзооо
700
15—30
300,
375, 500
300—500
Электро-
стальский
1000
Пластин-
чатый
В=1200
мм
Извест-
няк
СМД-85А
800Х
Х630
630Х
Х550
400
85
Вык-
сунский
40
—
СМД-86А
1250Х
хюоо
1000Х
Х875
600
200
Вык-
сунский
ПО
—
СМД-95
1600Х
Х1250
1250Х
хпоо
800
280
Волго-
цеммаш
160
—
СМД-87
2000Х
Х1600
1600Х
XI400
1100
500
Волго-
цеммаш
250
—
СМД-94
1250Х
XI250
1250Х
Х600
375
290
Волго-
цеммаш
200
—

Таблица 7.8
Технические характеристики двухроторных молотковых дробилок
фирмы «Бюлер-Миаг»
Размеры приемного
отверстия, мм
1430X1700
1675X1700
1730X2000
2050X2800
2350X2800
2650X2800
2230X3300
Максимальный размер
кусков загружаемого
материала, мм
1400
1600
1700
, lh 2000
2300
2600
2200
Производительность
при дроблении
известняка средней
твердости до крупности
0—25 мм, т/ч
220
260
530
880 ',"
1000
1200
1500
Мощность
двигателя, кВт
2X170
2X200
2X400
2X660
2X750
2X900
2X1200
Таблица 7.9
Технические характеристики двухроторных молотковых дробилок
фирмы «Гумбольдт — Ведаг»
Тип
HDS
1600
1800
2000
2400
2600
Диаметр роторах
Хширина, мм
1600X1600
1800X1800
2000X2000
2400X2400
2600X2600
Максималь-
ный размер
жаемого мате-
риала, мм
1000
1200
1400
1600
1600
Производительность*
при S = 30 мм, т/ч
100—250
250—350
350—500
650—800
800—1100
Мощность*
двигателя, кВт
200—450
400—600
600—900
1100—1500
1500—2000
В зависимости от свойств материала установлена определен-
ная область применения двухроторных молотковых дробилок,
применяемых для измельчения цементной сырьевой смеси. По
данным фирмы «Гумбольдт — Ведаг», эта область ограничена
следующими пределами:
прочность материала при сжа-
тии 200 МПа
твердость по Моосу <С4,5
влажность макс.
25—30%
содержание глины до 30%
• Производительность дробилки и мощность двигателя зависит от ширины за-
зора колосниковой решетки S и свойств дробимого материала.
184

а
=
я
О
ш
о
а
а
I
X
о
¦о
я
X §
A in
X I
О -н
о
i <о
1 «? о
1
X
с* со
(S СО л
I
X
¦J,
X
о
о о
00 О\
X lo
« г
я
Я"
а
Н
н
с
о
I
X
S
I I
о
43
- s
¦*
= 2
о
ас
"S
вч ^
I I
s s
I
d, о
3
X
g
о
о
"О
т
о
<я
о
>л
о
¦о
¦о
о
о
X
о
о
IS
I
1
к
8
I
с
185

Германская фирма «Гумбольдт — Ведаг» выпускает также
дробилки ударно-отражательного действия трех типов: PEG —
для грубого дробления, PEF — для тонкого дробления и «Хардо-
пакт» — для дробления твердых пород.
Основным назначением дробилок типа PEG является первичное
дробление сырья для получения частиц от 0 до 150 мм. В табл. 7.10
приведены технические характеристики дробилок типа PEG.
Дробилки ударно-отражательного действия типа PEG могут
применяться для дробления материалов, характеристики которых
ограничены следующими пределами:
прочность при сжатии .... до 200 МПа
твердость по Моосу <4,5
влажность ^ 25%
содержание кварца ^10%
содержание глины 0%
Дробилки типа PEF предназначены для тонкого дробления
цементных сырьевых материалов и угля с целью получения зерен
крупностью от 0 до 45 мм. Эти дробилки следует применять для
тонкого дробления пород со следующими характеристиками:
прочность при сжатии .... до 250 МПа
твердость по Моосу <4,5
влажность ^10%
содержание кварца ^10%
содержание глины 0%
Дробилки типа «Хардопакт» предназначены для дробления по-
род высокой твердости, с прочностью при сжатии более 250 МПа
и высоким содержанием SiO2. К особым свойствам этих дробилок
относятся низкий износ и незначительные затраты энергии, что
обеспечивается за счет сравнительно малой окружной скорости
ротора B2—30 м/с). Эти дробилки следует применять при сле-
дующих характеристиках пород
прочность при сжатии .... до 500 МПа
твердость по Моосу 4,5—8,0
влажность ^15% ч/
содержание кварца <Л00%
содержание глины 0%
Технические характеристики дробилок «Хардопакт» приведе-
ны в табл. 7.11.
При разработке скальных пород по циклично-поточной тех-
нологии используются самоходные дробильные установки (агре-
гаты), обеспечивающие бесперебойную работу карьерных экска-
ваторов в комплексе с конвейерным транспортом. Технические
характеристики отечественных самоходных дробильных агрега-
тов приведены в табл. 7.12
186

Таблица 7.12
Технические
Показатели
Производительность, т/ч
Крупность продукта, мм:
поступающего
дробленого
Вместимость приемного бункера, м3
Высота загрузки, м
Мощность двигателя, кВт
Скорость передвижения, км/ч
Тип дробилки
Масса агрегата, т
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота
характеристики СДА
СДА-1000
1000
1200
0—300
18
7,2—8,3
520
0,45
Роторная, С-688
463
33000—42000
10200
9500
СДА-1200
3000... 5000
1000
0—200
12
4,6
315
0,45
Роторная, СМД-87
200
28300
6900
7200
7.2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СУШКИ СЫРЬЕВЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Сушильные барабаны
Сушильные барабаны обычно имеют два бандажа и устанав-
ливаются на двух парах роликов. Наиболее благоприятное от-
ношение L/D (длины к диаметру) для сушильных барабанов на-
ходится между 8 и 10. Сушильные барабаны устанавливают с
уклоном 3—6 %; чем больше диаметр, тем меньше уклон. Час-
тота вращения барабана составляет 2—5 об/мин при окружной
скорости около 0,30 м/с. Материал проходит через сушильный
барабан примерно за 20—40 мин. В цементной промышленности
применяют сушильные барабаны диаметром от 1,6 до 3,5 м. Тех-
нические характеристики сушильных барабанов приведены в
табл. 7.13.
Технические характеристики применяемых в отечественной
промышленности других типов сушильных установок приведены
в табл. 7.14.
Технические характеристики вихревых сушилок, широко при-
меняемых в Германии, приведены в табл. 7.15.
187

Технические характеристики
Показатели
2,2X20,0
2,4X20,0
2,6X15,0
2,6X20,0
УКЛОН, %
Частота вращения, мин
Внутренние теплообменные
устройства
Высушиваемый материал
Влажность, %
начальная
конечная
Производительность (проект-
ная), т/ч
Удельный расход топлива (про-
ектный) кг/ч
Мощность привода, кВт
Завод-изготовитель
5
5
Ячейковые
Шлак
20
2
22
27,7
36
5
3,5
Пересып-
ные
Уголь
12
2
13
22
22
5
5
Цилиндри-
ческие пе-
ресыпные
полки
Шлак
12... 16
1,5... 2,5
16
10,1
33
Германия
3,5
3,0
Пересып-
ные
Пемза,
шлак
10...12
2...4
25
19
40
«Волго-
цеммаш»
Дробилки-сушилки
Ударно-отражательные дробилки позволяют получить высо-
кую степень измельчения (от 60 до 80), которая зависит от твер-
дости сырья. Непрерывное дробление зерен обеспечивает посто-
янный рост поверхности материала и благоприятные условия для
теплопередачи. Ротор придает потоку газа, проходящему через
дробилку, турбулентный характер, что приводит к улучшению
контакта между газом и материалом. Поэтому ударно-отража-
тельные дробилки, оборудованные сушильными системами, нахо-
дят широкое применение в цементной промышленности. Техни-
188

Таблица 7.13
сушильных барабанов
2,8X5,3
2,8X16,0
2,8X20,0
3,2X27,0
3,5X27,0
5,6X45,0
5
5
Пересып-
ные
полки
Шлак
60
12
55
«Урал-
химмаш»
3,5
3,5
Пересып-
ные
полки
Шлак
10
1,1
40
9,8
42
Германия
5
4
Ячейки
лопасти
Пемза
песок
15/10
4/5
20
30
75
«Стромма-
шина»,
г. Куйбы-
шев
2,5
8
Лопасти
Песок
трепел
20... 30
10...15
21
98
55
«Волгоцем-
маш»
4
2...6
Пересыпные полки
Извест-
няк
12
2
70
18,7
60/90/
/120/200
Глина
20
2
25
39,9
60/200
«Уралхиммаш»
Извест-
няк
17
8
208
16,0
630
«Волго-
цеммаш»
ческие характеристики сушильно-дробильных установок фирмы
«Хацемаг» приведены в табл. 7.16.
7.3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОМОЛА СЫРЬЯ
Шаровые мельницы
Для тонкого измельчения применяют шаровые и трубные
мельницы, которые различаются между собой отношением L/D:
У трубных от 3:1 до 6:1, у шаровых не более 2:1.
189

Таблица 7.14
Технические характеристики сушилок вихревых и с русловым кипящим
слоем и дробилок — сушилок
Показатели
Размеры решетки, м
Диаметр валов, м
Высушиваемый материал
Влажность, %:
начальная
конечная
Производительность (проект-
ная), т/ч
Удельный расход топлива,
кг/т
Завод-изготовитель
Мощность привода, кВт
Тип топки
Вентилятор подачи воздуха
на горение:
тип
производительность, м/ч
напор, кПа
мощность электродвига-
теля, кВт
Вентилятор смесительной
камеры:
тип
производительность, м/ч
напор, кПа
тип электродвигателя
мощность, кВт
Размер пылеосадительной
камеры, м
Диаметр циклонов, мм
количество циклонов, шт.
Тип электрофильтра
Вихревая
сушилка
Длина 6,0
0,7
Шлак
3
2
29,5
20,0
Германия
55
Газовая
—
—
—
—
—
—
—
*'—**
1800
2
«Лурги»
12/4/350/
/6,5
Сушилка с
русловым
кипящим слоем
0,85X4,3
0,85X4,3
—
Шлак
20
2...3,5
70
19,3... 24,5
«Стромма-
шина»,
г. Куйбы-
шев
—
напорная
ВМ-15
22800
7,3
160
ВД-13,5
60000...
36000
5,0
АОЗ-15
100
4.5Х4.5Х
Х18
1410
8
УГ2-3-37
0,9X4,6
0,9X4,6
—
Шлак
12... 15
2... 2,5
70
20,2
«Волгоцем-
маш»
' —
Газовая
ВМ-
50/1000-П
50000
5,44
125
ВД-13,5
65000
5,5
АО-103-6
160
6X8X11
—
УГ2-3-37
Дробилка-
сушилка
Длина ро-
тора 2,0 м
Диаметр ро-
тора 1,6 м
Суглинки
10...25
8...10
100
14
«Хацемаг»
Германия
2X200
Пыле-
угольная
двухкамер-
ная
l
—
4320/36000
—
15/55
—
37400
5,0
—
45
—
1600
4
УГ2-3-74
190

Продолжение табл. 7.14
Показатели
Производительность элект-
рофильтра, м/ч
Суммарный КПД очистки
установки, %
Запыленность газов после
очистки, г/м
Производительность дымо-
соса, м/ч
Напор, кПа
Мощность электродвигателя,
кВт
Вихревая
сушилка
60000
99
0,14
60000
3,54
55
Сушилка с русловым
кипящим слоем
0,85X4,3
130000
98,8
0,075
170000
2,80
320
0,9X4,6
120000
85
0,63
120000
3,70
260
Дробилка-
сушилка
266000
99,8
0,08
5,0/1,40
320/160
Шаровые мельницы характеризу-
ются низким коэффициентом полез-
ного действия. По разным источни-
кам только 2—20 % энергии, по-
требляемой мельницей, переходит в
работу по измельчению материала.
Остальная энергия расходуется на
взаимное трение частиц материала,
трение между частицами материала
и элементами мельницы, на образо-
вание звука, тепла, вибраций, тур-
булентностей потока материала в
мельнице, теряется в приводе между
двигателем и мельницей.
Таблица 7.15
Технические характеристики
вихревых сушилок
фирмы «Хацемаг» (Германия)
Марка
ASS 4
ASS 5
ASS 6
ASS 7
ASS 8
Испарение
влаги, кг/ч
4000
5000
6500
12000
12000
Мощность, кВт
40—60
40—80
60—100
60—120
80—200
Таблица 7.16
Технические характеристики сушилок-дробилок
фирмы «Хацемаг» (Германия)
Тип
Однороторные
APT 3/100
APT 3/200
APT 4
APT 6
APT 6
APT 7/225
Производи-
тельность, т/ч
15—25
50—80
40—60
80—150
120—200
150—250
Испарение
влаги, т/ч
2,00
4,00
4,70
12,00
20,00
25,00
Расход тепла,
ккал/ч
2200
4500
5000
13000
22000
27500
Масса, т
8,30
19,70
15,60
38,00
60,00
120,00
Максималь-
ный размер
кусков загру-
жаемого мате-
риала, мм
200
200
300
400
400
600
191

Продолжение табл. 7.16
Tin
APT 7/300
Двухроторные
APT 4/Br/ll
APT 4/80/11
APT 6/11
APT 6Br/ll
APT 7/225/11
APT 7/300/11
Производи-
тельность, т/ч
200—300
40—100
80—150
100—180
180—260
250—400
300—600
Испарение
влаги, т/ч
32,00
12,00
16,00
20,00
26,00
56,00
70,00
Расход тепла,
ккал/ч
35000
13000
17000
21000
28000
58000
75000
Масса, т
140,00
39,00
49,00
64,00
102,00
190,00
215,00
Максималь-
ный размер
кусков загру-
жаемого мате-
риала, мм
800
400
500
600
600
800
800
Рабочая частота вращения мельницы составляет 0,65—0,90 от
критической частоты. Коэффициент заполнения мельницы мелю-
щими телами находится в пределах 25—45 %.
Для снижения энергозатрат при помоле должно соблюдаться
определенное соотношение между количеством мелющих тел и
количеством размалываемого материала, зависящее от заданной
тонкости помола; это соотношение тем выше, чем выше тонкость
помола и составляет от 8 до 15.
Технические характеристики мельниц мокрого способа помола
приведены в табл. 7.17. Технические характеристики мельниц
сухого способа помола по открытому и замкнутому циклам при-
ведены в табл. 7.18 и 7.19.
Мельницы самоизмельчения
Для мокрого помола служат мельницы «Гидрофол», для сухо-
го — Аэрофол».
Мельницы самоизмельчения характеризуются высокой надеж-
ностью и долговечностью, высокой производительностью, малыми
затратами электроэнергии. Размольная способность мельницы
«Гидрофол» значительно повышается при применении классифи-
каторов (гидроциклонов, вибросит и др.).
Основными параметрами, определяющими производительность
мельниц «Гидрофол», являются диаметр и длина барабана, час-
тота его вращения, высота и шаг размещения лифтеров, а также
физико-механические свойства пород (табл. 7.20).
При хорошо отлаженной технологии производительность
мельницы ММС — 70—23С при помоле мягких пород достигает
800 т/ч, а удельный расход электроэнергии— 1,5 кВт-ч/т и ме-
нее.
192

В мельнице «Аэрофол» измельчают и высушивают с ис-
пользованием преимущественно отходящих газов вращающих-
ся печей и воздуха клинкерных холодильников сырьевые ма-
териалы влажностью 10—20 %. Из специальных топок может
дополнительно подаваться более горячий воздух в количестве
20%. Материал в мельнице «Аэрофол» высушивается до 0,5—
1,0%.
Технические характеристики мельниц самоизмельчения «Гид-
рофол» приведены в табл. 7.21.
Технические характеристики мельниц «Аэрофол» приведены
в табл. 7.22.
Болтушки
Для измельчения мягких пластичных сырьевых материалов,
диспергируемых водой (мел, глина), путем размучивания приме-
няют болтушки. Влажность шлама после болтушки: глиняного —
60—70%, мелового — 32—40%.
Удельный съем шлама с 1 м3 болтушки (по сухому материалу),
т/ч: для мела — 0,5—0,6, для глины — 0,2. Расход электроэнер-
гии на размучивание мягких пород в болтушках достигает 0,75—
1,00 кВт ч/т мела и до 3 кВт-ч/т глины.
Технические характеристики болтушек приведены в
табл. 7.23.
РОЛИКОВЫЕ (ВАЛКОВЫЕ) МЕЛЬНИЦЫ
Мельницы Лёше
Влажность материала, загружаемого в мельницу, может до-
стигать 15—18%. Размер кусков, поступающих в мельницу, со-
ставляет 50—100 мм. Удельные энергозатраты доходят до
10 кВт-ч/т при помоле известняка средней твердости и тонкости
помола, соответствующей 12% остатка на сите 009 и 1% остатка
на сите 02 при влажности 8%. Эти данные относятся к крупным
мельницам с диаметром помольной чаши около 2000 мм. Неболь-
шие мельницы с диаметром чаши 1400—1500 мм характеризу-
ются удельными энергозатратами около 12 кВт-ч/т. Потери на-
пора в мельницах составляют 4,5—6,0 кПа, в зависимости от
типа мельницы и фракционного состава размалываемого матери-
ала. В табл. 7.24 приведены производительность и мощность при-
вода для мельниц Лёше.
В таблице 7.25 даны характеристики отечественных тарель-
чато-роликовых мельниц.
7-395 193

Технические характеристики мельниц мокрого
Показатели
Производительность (проект-
ная), т/ч
Частота вращения, мин
Длина камер, м:
I
II
III
Измельчаемый материал
Тонкость помола, %
R008
R02
Загрузка мелющих тел:
масса, т
Мощность главного двигателя,
кВт
Завод-изготовитель
2,0X10,5
43 и 45
22,8, 21,0
10,5
Шлам после
болтушек
7
2,5
35
630/560
УЗТМ, «Сиб-
тяжмаш»
2,2X13
33,5
22,0
3
3,5
6,3
Известняк,
глина, песок
10
2
35
800
2,4X13
29
19,0
6
6,7
Известняк,
глина, огарки
13
3
64
1000
Германия
Таблица 7.18
Технические характеристики мельниц сухого способа помола
сырьевых материалов в замкнутом цикле
Показатели
Производительность
(проектная), т/ч
Частота вращения, мин
Тонкость помола, %
R008
R02
Длина камер, м:
I
II
Загрузка мелющих тел:
масса, т
Завод-изготовитель
Мощность главного дви-
гателя, кВт
Аспирационная уста-
новка:
диаметр циклонов,
мм
3,2X8,5
43,0
16,8
18,0
4,0
4,75
3,0
71
1000
2500/141
3,0X7,1
24,5
18,7
18,0
3,9
6,9
—
53
3,0X8,0
31
17,6
20,0
3,5
4,7
2,53
57,2
Германия
800
3500/141
1000
2500/141
3,7X8,5
50
17,62
20,0
1,5
8,5
—
100
2000
3000/110
4,2X10,0
130
15,62
15,0
4,0
8,5
—
118
«Волго-
цеммаш*
2000
194

Таблица 7.17
помола сырьевых материалов
2,5X14
2,6X13
3,0X14
3,2X14
3,2X15
35
20,5
6,7
7,2
45
20
4,4
8,49
Известняк, глина, огарки
10
2,0
83
900
Чехословакия
11
2
78
1000
«Сибтяж-
маш»
55
18,5
3,0
3,43
7,32
Известняк,
глинистый сла-
нец
10
4,5
114
1600
60
16,8
7,1
6,3
Известняк,
огарки
13
2,5
116
1600
Германия
70
16,94
7,37
7,39
Известняк,
огарки, глина
14
4
134
2000
«Волгоцеммаш»
Продолжение табл. 7.18
Показатели
количество цикло-
нов, шт
Производительность
электрофильтра, м/ч
Производительность
вентилятора, м/ч
Напор, кПа
Мощность электродви-
гателя вентилятора,
кВт
Сепаратор
Механизм, транспорти-
рующий крупку
3,2X8,5
2/2
36000
39000
3,9
125
Воздуш-
но-про-
ходной
Д=3,43 м
Винтовой
конвейер
3,0X7,1
1/1
60000
60000
4,5
160
Центро-
бежный
Д=4,0 м
Аэроже-
лоб
скребко-
вый
транс-
портер
3,0X8,0
2/2
60000
140000
2,75
160
Центро-
бежный
Д=4,0 м
Винтовой
конвейер
3,7X8,5
2/2
110000
180000
1,38
160
Воздуш-
но-про-
ходной
Д=4,75 м
Аэроже-
лоб эле-
ватор
4,2X10,0
—
350000
—
—
—
Воздуш-
но-про-
ходной
Д=6,5 м
Аэроже-
лоб
195

Таблица 7.19
Технические характеристики мельниц сухого способа помола
сырьевых материалов в открытом цикле
Показатели
Производительность (проект-
ная), т/ч
Тонкость помола, %
Row
R02
Длина камер, м:
I
II
Загрузка мелющих тел, т
Завод-изготовитель
Мощность главного двигате-
ля, кВТ
2,2X13
21
15
3,5
6,06
6,88
46
УЗТМ
800
2,6X13
35
16
3,3
6,5
6,2
82,5
Германия
1000
4X13,5»
150
15,5
4,2
6,3
6,72
225
«Волгоцем-
маш»
3200
4,2X10,5 ••
85
30
3,99
5,95
175
Чехосло-
вакия
1450
Таблица 7.20
Зависимость производительности
мельниц «Гидрофол» от вида
измельчаемой породы
Измельчаемый
материал
Мел
Мел + глина
Мергельно-ме-
ловые породы
Мергели
Глина
Суглинки +
глина
Глинистые сланцы
Известняки
Закарстованные
известняки
Производительность,
т/ч
Мельни-
цы ММС-
70-23С и
МБ-70-23
400—
500
320—
490
500
430
500
160
300
300
120
Мельни-
цы ММС-
50 и МБ-
50
300
500
Роликовые
мельницы MPS
фирмы «Пфай-
фер» (Германия)
В помольно-сушильной уста-
новке с мельницей MPS можно
измельчать материал с влажно-
стью до 18 % и высушивать его
до 0,7 %. При этом температу-
ра горячих газов на входе в
мельницу составляет 450 °, а на
выходе из аппарата — около
ПО °С.
В цементной промышленно-
сти мельницы MPS применяют-
ся для помола сырья и угля.
При помоле сырьевой смеси с
одновременной сушкой удель-
ные энергозатраты составляют
около 9 кВт-ч/т, из которых
5,8 кВт-ч/т приходится на
помол до тонкости 18 % остат-
ка на сите 009.
* Мельница работает на домоле крупки после мельниц «Аэрофол».
** Мельница работает на помоле известняковой муки.
196

Таблица 7.21
Технические характеристики мельниц самоизмельчения
«Гидрофол»
Показатели
Диаметр, м
Длина, м
Производительность, т/ч
Наибольший размер кусков
материала, мм
Тонкость помола Rooe, %
Влажность шлама, %
Завод-изготовитель
Мощность главного двигате-
ля, кВт
ММС-50
5
2,3
МБ-50
5
1,8
До
500
70
40
500
25... 35
60
ММС-70-2ЭС
7
2,3
500
1000
25... 35
33... 50
МБ-70-23
7
2,3
600
25... 35
42
Сызранский завод тяжелого машиностроения
630
1000
1600
1600
Таблица 7.22
Технические характеристики мельниц самоиэмельчения
типа «Аэрофол»
Показатели
Диаметр, м
Длина, м
Производительность (проектная), т/ч
Измельченный материал
Наибольший размер кусков материа-
ла, мм
Тонкость помола, %:
Roos
R02
Масса мелющих тел, т
Завод-изготовитель
Мощность главного привода, кВт
«Спасскцемент»
8,685
2,2
260
9,7
3,32
260
Известняк
300
300
45±13
37±15
48
Фирма
«Фив-
Лилль-
Кай»
Франция
2500
30
«Волгоцем-
маш»
2000
Горнозаводский
5,7
1,85
30
Известняковая
мука
300
30
5
10
УЗТМ
630
197

Таблица 7.23
Технические характеристики болтушек, применяемых для размучивания
мягких пород
Показатели
Производительность, т/ч
Наибольший размер кусков
материала, мм
Размучиваемый материал
Частота вращения мешалки,
мин
Мощность электродвигате-
ля, кВт
Завод-изготовитель
7
15
200
Глина
10,5
55
«Волгоцем-
маш»
Диаметр резервуара, н
7,8
62
500
Мел, глина
11
130/95
Фирма
«Смидт»
8
14... 75
500
Мел, гли-
на, руда
10... 12
100
«Волгоцем-
маш»
12
30... 100
500
Мел, глина,
огарки,
лесс, су-
глинки
9...12
160
«Волгоцем-
маш»
Таблица 7.24
производительность и мощность Остальные 3,2 кВт-ч/т расхо-
привода мельннц Лёше дуются на преодоление гидрав-
лического сопротивления мель-
ницы, составляющего 360 мм
вод. ст. Производительность
мельниц MPS в зависимости от
тонкости помола (остатка на
сите 009) представлена в
табл. 7.26.
Роликовые
мельницы фирмы
«Полизиус»
В мельнице «Полизиус» приме-
няются два сдвоенных ролика.
Мельница может работать при
небольшом расходе сушильного
агента (газа). Для сушки сырьевой смеси с влажностью не более
8% используются отходящие газы печной установки. Если под-
вести дополнительный теплый воздух от топки, то в процессе
Тип мельни-
цы Лёше
LM 1820
LM 2020
LM 2220
LM 2520
LM 2740
LM 3040
LM 3440
LM 3840
LM 4340
LM 4840
LM 5040
Производи-
тельность,* т/ч
30—60
42—80
55—105
75—140
100—200
135—275
175—360
250—500
340—650
425—850
500—975
Мощность при-
вода, кВт
305
415
545
735
1000
1380
1850
2450
3250
4380
5000
* Производительность зависит от размалываемости материала и тонкости по-
мола. "

помола можно высушить сырьевую смесь, имеющую начальную
влажность до 18%.
Таблица 7.25
Технические характеристики тарельчато-роликовых
мельниц ВНИИЦеммаш
Диаметр размольной тарел-
ки (по средней линии же-
лоба), мм
Частота вращения, мин.
Диаметр роликов, мм
Производительность, т/ч
Мощность привода, кВт
Масса мельницы, т
ТРМ-1600
1600
40,0—40,5
1300
35—50
315
НО
Типоразмер
ТРМ-2270
2270
34,4—35,0
1500
100
1000
250
мельницы
ТРМ-2800
2800
31,0—31,2
1650
180—200
1600
400
ТРМ-2300
2300
34,4
1500
40—50
1000
250
Таблица 7.26
Производительность мельниц MPS в зависимости
от остатка на сите 009 (т/ч)
MPS 2250
MPS 2900
MPS 3450
MPS 4150
MPS 4500
MPS 5300
4
52
90
135
195
235
340
6
60
100
145
215
255
375
Остаток на сите 009, %
10
68
120
170
245
295
425
15
77
135
190
255
340
490
20
85
145
210
300
370
520
25
90
155
225
335
400
540
Роликовая мельница фирмы «Полизиус» производительностью
232 т/ч по сухой сырьевой смеси характеризуются следующими
параметрами:
Диаметр помольной чаши, мм 4100
Частота вращения чаши, об/мин 267
Диаметр мелющих роликов, мм 2150
Давление роликов на помольную чашу, т . . 300
Мощность двигателя, кВт 1250
Влажность загружаемого материала, % .... 5,3
Остаточная влажность сырья, % 0,6
Крупность частиц загружаемого материала,
мм до 40
199

Тонкость помола по остатку на сите 009, % 13,4
Тонкость помола по остатку на сите 02, % . 1,0
Удельные энергозатраты в целом, кВт-ч/т . 11,15
Удельные энергозатраты на помол, кВт-ч/т . 4,95
Расход воздуха, м3/ч 360000
Содержание пыли в циркуляционном возду-
хе, г/м3 635
Температура отходящих газов, °С 90
Подсос наружного воздуха, % 10
Шаровые кольцевые мельницы
П е т е р с а
Мельницы Петерса применяются в цементной промышленно-
сти для помола угля. Сушка угля производится газами, отходя-
щими от печи или воздухом от воздухонагревателя. В мельнице
Петерса применяют пустотелые шары из износоустойчивой ста-
ли диаметром до 1250 мм. В табл. 7.27 приведена производи-
тельность кольцевых мельниц Петерса модели ЕМ при помоле
угля.
Таблица 7 27
Производительность мельниц Петерса, т/ч
ЕМ 53
ЕМ 59
ЕМ 65
ЕМ 71
ЕМ 80
ЕМ 100
ЕМ 120
ЕМ 140
10
16,6
22,2
27,2
33,3
46,4
53,4
72,6
105,8
is
20,3
27,1
33,3
40,7
56,7
65,3
88,7
129,4
Остаток на сите 009, %
20
23,8
31,7
38,9
47,5
66,2
76,3
103,7
151,2
25
26,4
35,2
43,2
52,8
73,6
84,8
115,2
168,2
30
29,0
38,7
47,5
58,1
81,0
93,3
126,7
184,8
31,7
42,2
51,8
63,4
88,3
101,8
138,2
201,6
7.4. ПЕЧНЫЕ АГРЕГАТЫ
В производстве цемента печной агрегат является главным зве-
ном, определяющим не только способ производства (мокрый, су-
хой, комбинированный), но и важнейшие технико-экономические
показатели всего технологического процесса.
Печной агрегат включает: собственно вращающуюся печь с
внутренними или запечными теплообменными устройствами; си-
200

стему дозирования и подачи сырьевой муки (шлама); устройство
для сжигания топлива (газа, угля, мазута); тягодутьевое обору-
дование; клинкерный холодильник; систему очистки сбрасывае-
мых в атмосферу отходящих газов вращающейся печи и избы-
точного воздуха от холодильника клинкера; различное вспомогательное
оборудование.
Печные установки футеруют изнутри огнеупорным фасонным
кирпичом и крупноразмерными блоками, выполненными из жа-
ростойкого бетона.
Основное и вспомогательное оборудование цеха обжига ком-
понуется в самостоятельные технологические линии и вписыва-
ется в стандартные строительные пролеты 24 и 36 м.
В соответствии с «Нормами технологического проектирова-
ния» режим работы печных установок принимается круглогодич-
ный, трехсменный. Коэффициент использования печей зависит
от длительности остановок на капитальный, средние и текущие
механические ремонты печей, на замену футеровки в зоне спе-
кания и в других зонах и т. д. Затраты времени на механические
работы , в свою очередь, обусловлены конструктивными особен-
ностями печей (см. табл. 8.2).
7.4.1. Вращающиеся печи мокрого способа производства
В печах мокрого способа производства тепловой обработке
подвергается сырьевой шлам с влажностью 35—42 %¦ Значитель-
ную часть пространства вращающихся печей мокрого способа
занимают внутренние теплообменные устройства. В качестве об-
щепринятых для таких печей применяются цепные завесы, рас-
полагаемые в зонах сушки и частичного подогрева материала.
Рациональная конструкция цепной завесы (длина, плотность и
способ навески цепей) определяются на основе теплового расчета
с учетом физических свойств сырьевого шлама (влажности, те-
кучести и др.).
Применяются два способа навески цепей — свободновисящими
концами и гирляндами.
Плотность навески цепей гирляндами принимается равной
3,5—4,5 м2/м2 поверхности печи для холодной части цепной за-
весы и 2,2—2,7 м2/м2 — для горячей. Расстояние от обреза печи
до начала цепной завесы рекомендуется принимать 0,7—1,2 ди-
аметра печи.
При проектировании цепной завесы со свободновисящими кон-
цами плотность навески выбирается от 4 до 13 м2/м2. Материал,
выходящий из цепной завесы, должен иметь влажность 8—10%,
так как при более низкой влажности резко усиливается пылеоб-
разование и рециркуляция материала вследствие разрушения
гранул.
201

Цепные завесы занимают значительную часть длины вращаю-
щейся печи. При отношении тт^ЗЗ цепная завеса должна зани-
мать 18—20% длины печи.
В зонах печи, где температура газов превышает 700—800 °С,
могут устанавливаться металлические ячейковые, лопастные или
цепные теплообменники. В отечественной промышленности эти
типы теплообменных устройств распространения не получили.
Обжиг материала во вращающихся печах осуществляется по
принципу противотока. Подаваемый в печь с помощью питателя,
шлам по сливной трубе стекает в загрузочную часть печи. Си-
стема питания печи должна обеспечивать его равномерную по-
дачу, которая при необходимости может дистанционно регулиро-
ваться. Для измерения количества подаваемого в печь шлама в
современных конструкциях печей используются импеллерные
(массовые) расходомеры.
Топливо сжигается в горелках (газ, уголь) или форсунках (ма-
зут), а образующиеся при горении топочные газы под действием
разрежения, создаваемого установленными за печью (в холодном
конце печи) дымососом, проходят через печь, отдавая свое тепло
обжигаемому материалу, и через систему обеспыливания, которая
включает пылеосадительную камеру и электрофильтр, сбрасыва-
ются в атмосферу. Разрежение, создаваемое дымососом в горячем
конце печи (на головке), составляет 0,02—0,03 кПа, а в холодном
конце печи 2,04-3,0 кПа.
С целью защиты системы аспирации от притока наружного
воздуха, увеличивающего затраты энергии на бесполезную
работу дымососа, вращающаяся печь оборудуется уплотни-
тельными устройствами как в горячей, так и в холодной
частях печи.
Пыль, осаждающаяся в пылеосадительной камере и элек-
трофильтре, как правило, должна возвращаться обратно в
печь, что чаще всего осуществляется путем ее вдувания в
подсушенный материал непосредственно за цепной завесой
(«рижский» способ утилизации пыли), либо вдуванием с горя-
чего конца печи.
Технические характеристики современных печных агрегатов
мокрого способа производства и комплектующего оборудования
приведены в табл. 7.28.
7.4.2. Вращающиеся печи сухого способа производства
На рис. 7.1 представлена классическая схема печного агрегата
сухого способа производства с запечными циклонными теплооб-
менниками и короткой вращающейся печью. Применяемые в
России и за рубежом усовершенствованные конструкции шахт-
202

Рис. 7.1. Схема печного агрегата сухого способа производства с циклонным
теплообменником (система «Гумбольдт»)
1 — дымовая труба, 2 — электрофильтр, 3 — дымосос, 4 — подача сырья, 5 — газоход, 6, 7, 9 — циклоны,
8 —течки, 10—движение сырьевой муки, 11 — вращающаяся печь, 12 — топливная горелка, 13 — разгру-
зочное устройство холодильника, 14 — клинкерный конвейер.
но-циклонных запечных теплообменников, в которых нижние
ступени циклонов (или часть их) заменены вертикальной шахтой,
имеют два преимущества: существенное упрощение конструкции,
а также возможность использовать сырье с повышенным содер-
жанием щелочей. Такое сырье в горячем состоянии (особенно в
зоне температур 800—1000 °С) склонно к налипанию на стенки
с образованием крупных наростов, в то время как в шахте это
явление проявляется значительно слабее.
На рис. 7.1 сплошными стрелками показано направление дви-
жения сырьевой муки в теплообменнике, пунктирными — направ-
ление потока горячих печных газов. Нумерация ступеней тепло-
обмена в отечественной литературе принята снизу вверх — по
ходу потока газов (т. е. через нижнюю ступень № 1 проходит
наиболее нагретый материал перед поступлением во вращающу-
юся печь), в зарубежной литературе ступени циклонов нумеру-
ются сверху вниз — по ходу материала.
Сырьевая мука дозированным потоком подается в газоход 5
верхних циклонов и после первой ступени нагрева попадает в
Циклоны 7. Отделенная от газа мука по перепускным питатель-
ным трубкам (течкам) из днищ циклонов поступает в газоход
более низкой ступени циклонов 6. После нескольких этапов теп-
лообмена материал, нагретый до температуры около 800 °С,
203

Таблица 7.28
Технические характеристики печных агрегатов
мокрого способа производства
Показатели
Тип печного агрегата
Производительность (проектная) при
влажности шлама 38 %, кг/с
(т/сут)
Печь
Отношение длины к диаметру вра-
щающейся печи
Рабочий объем печи по футеровке,
м
Удельная производительность на
единицу рабочего объема печи,
кг/м-ч)
Расход теплоты на получение
клинкера, кДжДкг-кл)
Количество опор печи, шт.
Уклон корпуса печи, %
Длина зоны навески цепей, м
Длина установки теплообменников
в печи, м
Частота вращения печи от главного
привода, мин
Масса печного агрегата (без футе-
ровки), т
Привод печи:
Мощность электродвигателя глав-
ного привода, кВт
Мощность электродвигателя вспо-
могательного привода, кВт
Дымосос печи:
Тип
Производительность, м /с
Напор, кПа
Мощность электродвигателя, кВт
Частота вращения, с~
Обеспыливающая
установка печи
Электрофильтр:
тип
Вращающиеся печи с внутренними теллообменными
5,6X185
—
22,8
A968)
33,0
3928
20,8
7017
7
3,5
35
17
0,6... 1,24
400
4,0
ДРЦ-
21X2
94,4
2,45
500
12,33
УГ-2-4-
74
устройствами
5X185
смц-
402,16
20,0
A730)
37,0
3073
23,2
6335
7
3,5
45... 56
6...22
0,6... 1,24
3210
320
4,0
дрц-
21X2
102,8
2,8
500
12,5
УГ-2-4-
74
4,5X170
_г
13,9
A200)
38,0
2243
22,1
6482
7
4
27... 42
3...6
0,55... 1,11
2170
250
4,0
ДРЦ-
18X2
75,0
2,8
350
12,17
УГЗ-3-88
4,0X150
СМЦ-
452,7
9,70
(840)
37,5
1526
22,9
6453
6G)
4
27... 35
6...И
0,7... 1,44
1620
160
3,9
ДРЦ-
21X2
97,2
3,8
500
10,0
УГ-2-4-
37
204

Продолжение табл. 7.28
•, Показатели
количество, шт.
производительность, м3/с
степень очистки газа (проек-
тная), %
запыленность газов после очи-
стки, г/м
метод возврата пыли в печь
Холодильник клинкера:
тип
размер решетки, м
толщина слоя клинкера, мм
число ходов, мин""
удельный расход, охлаждающе-
го воздуха, м /кг клинкера
температура клинкера после
охлаждения, К
Система аспирации
холодил ь н ика
Циклоны:
тип
количество, шт.
Электрофильтр:
тип
количество, шт.
производительность, м3/с
степень очистки газов, %
остаточная запыленность, т/м
Дымосос:
тип
производительность, м /с
мощность электродвигателя,
кВт
Вращающиеся печи с внутренними теплообменными
5,6X185
3
166,7
99,5
0,1
С холод-
ного кон-
ца
СМЦ-176
5,04Х
Х24,6
150... 350
10... 20
2,5... 3,5
370
—
—
УГ-2-3-
37
2
62,5
99,5
0,04
ДН-
18X29
55,6
100
устройствами
5X185
2
166,7
99,5
0,1
С горяче-
го конца
4,5X170
2
80,0
99,0
0,1
4,0X150
1
125,0
99,8
0,09
Рижский
Колосниковый
СМЦ-
410,1
5,04Х
Х16.6
150... 350
8...16
2,5... 3,5
370
"—
-г
УГ-2-2-
37
2
36,1
99,0
0,07
ДН-18Х2
44,4
500
СМЦ-
409,1
3,36Х
Х16.6
150... 350
8...16
2,5... 3,5
370
Д-1710
3
—
—
27,2*
97,0*
1,3*
ВО-13,5
33,3
100
СМЦ-
409,1
3,36Х
Х16.6
150... 350
8...16
2,5... 3,5
370
Д-1510
6
УГ-2-4-
26
1
27,6
99,0
0,07
ДН-19
35,0
200
* Данные относятся к циклонам.
поступает в печь. Степень декарбонизации (т. е. доля материала,
прошедшего декарбонизацию) после запечного циклонного теп-
лообменника составляет 15—30 %. В короткой вращающейся пе-
205

чи 11 завершаются все тепловые процессы, затем горячий клин*-
кер поступает в холодильник клинкера 15, после которого кон-
вейером 14 подается на склад.
Горячие печные газы из циклонов верхней ступени после очи-
стки в электрофильтрах 2 сбрасываются в дымовую трубу 1.
Дымосос 3 обеспечивает перемещение газового потока по всему
тракту, начиная от холодильника клинкера. Поскольку темпера-
тура газов после верхней ступени циклона достигает 350 °С, в
технологических схемах часто утилизируют тепло этих газов,
подавая их на сушку сырьевых материалов. '
Таблица 7.29
Технические характеристики печных агрегатов
сухого способа производства
Показатели
Тип печного агрегата
Производительность (проектная),
кг/с (т/сут)
Печь
Отношение длины к диаметру вра-
щающейся печи
Рабочий объем печи по футеровке,
м
Удельная производительность на
единицу рабочего объема печи,
кг/(м3-ч)
Расход теплоты на получение
клинкера, кДж/(кг-кл.)
Количество опор печи, шт.
Уклон корпуса печи, %
Частота вращения печи от главно-
го привода, мин—1
Масса печного агрегата (без футе-
ровки), т
Привод печи:
Мощность электродвигателя глав-
ного привода, кВт
Мощность электродвигателя при-
вода, кВт
Запечные теплообменники:
количество ветвей, шт.
количество ступеней, шт.
Вращающиеся печи
С циклон-
ными тепло-
обменника-
ми и
декарбониза-
торами
4,5X80
СМЦ-26
34,7
C000)
17,7
1056
118,4
3460
4
4,0
0,34... 3,4
2400
400
12,00
2
4
С циклонными теплообменниками
7/6,4X95
СМЦ-73
34,7
C000)
14,2
2680
46,7
3460
4
3,5
0,6... 1,33
3800
320
3,68
2
4
SX75
СМЦ-440
19,7
A700)
15,0
1246
56,7
3772
3
3,5
0,6... 1,39
1750
320
3,98
2
4
4X60
СМЦ-441
11,6
A000)
15,0
610
68,3
3770
3
3,5
0,57... 1,15
1020
100
3,24
1
4
206

Продолжение табл. 7.29
¦ 1
^•Ч'^'ТПЬвиателн
\
Диаметр циклонов в свету, мм:
I ступень
II ступень
III ступень '
IV ступень „,
метод возврата пыли в печь
Дымосос электрофильтра:
тип
производительность, м /с
напор, кПа
мощность электродвигателя,
кВт
Холодильники
клинкера
Колосниковый:
тип
i
размер решетки, м
толщина слоя клинкера, мм
удельный расход, охлаждаю-
щего воздуха, м3/кг-кл.
Подача воды в холодильник
Расход воды, кг/с
Температура клинкера после ох-
лаждения, К
Система аспирации
холодильника
Электрофильтр:
тип
количество, шт.
производительность, м /с
степень очистки газов, %
остаточная запыленность, г/м
Вращающиеся печи
С циклон-
ными тепло-
обменника-
декарбониза-
торами
4,5X80
5800
5800
5600
2X3500
ДРЦ
21X2
116,7
3,15
630
СМЦ-33
3,29X29,7
2,5... 3,5
С циклонными теплообменниками
7/6,4X95
6460
5960
5560
2X2800
5X75
4300
4300
4300
2X2800
С сырьем
ДРЦ
21X2
97,2
3,00
630
СМЦ-83,2
5,88X26,67
150..
2,5... 3,5
ДРЦ
21X2
116,7
3,15
630
1
смц-
410,1
5,04X16,6
.350
2,5... 3,5
4X60
4800
4800
4800
2X2800
Д20Х2
681
4,00
500
СМЦ-
408,1
2,52X16,6
2,5... 3,5
Форсунки (под давлением)
2,2...3,3
370
УГЗ-3-88
2
132,2
98
0,069
2,2... 3,3
370
УГ2-3-53
1
55,6
98
0,08
2,2... 3,3
370
УГ2-4037
1
36,9
99
0,15
2,8
370
Цикло-
ны
«Крей-
зель»
= 1410
мм
6
15,8
90
0,9
207

Показатели
Дымосос аспирации:
тип
производительность, м3/с
напор, кПа
мощность электродвигателя,
кВт
Доля топлива, сжигаемого в декар-
бонизаторе, %
Степень декарбонизации материа-
ла поступающего в печь, %
Температура, К:
материала после теплообмен-
ников
газов после печи
газов после теплообменника
Дымосос печи:
Тип
Производительность, м3/с
Напор, кПа
Мощность электродвигателя, кВт
Частота вращения, с—1
Установка для охлаж-
дения печных газов:
Количество форсунок, шт.
Давление воды, МПа
Расход воды, кг/с
Температура газов после охлажде-
ния, К
Обеспыливающая
установка печи
Электрофильтр: '
тип
количество, шт.
производительность, м3/с
степень очистки газа (проект-
ная), %
запыленность газов после очи-
стки, г/м
Продолже
С циклон-
ными тепло-
обменника-
ми и
декарбониза-
торами
4,5X80
дрц-
21X2
80,6
1,5
250
60
80...90
1083...
...1093
1223...
...1273
623... 643
—
—
Д-3; Н-23
12
3,0
5,0
433
УГЗ-3-
115
1
184,7
98
0,09
ние табл. 7.29
Вращающиеся печи
С циклонными теплообменниками
7/6,4X95
ДН21Х
Х2А
138,9
1,3
500
—
21...22
I
1093 '
1173...
...1373.
623
ДЦ25Х2
83,3
6,5
800
16,7
Д-35;
Н-40
6
2,5
3,3
433... 453
УГЗ-3-
115
1
97,2
98
0,08
5X75
ДН22Х2
69,4
3,0
400
—
30
1073 ±20
1313±20
573
ДЦ25-2
83,3
6,5
800
16,7
Д-2,8;
Н-40
7
2,2
1Л
453
УГЗ-4-53
2
54,4
99
0,185
4X60
ДН-19П
36,1
3,5
160
—
22
1073 ±30
1233±30
523
гд-
15,5X2
43,0
9,0
1000
24,2
—
_ ¦
—
—
{
УГ2-4-53
1
66,7
99
0,1
208

Рис. 7.2. Схема печного агрегата с реактором-декарбонизатором.
1 — вращающаяся печь, 2 — загрузочная головка печи, 3 — смесительная камера, 4 — газоход циклонного
теплообменника, 5 — подача сырьевой муки в циклонный теплообменник, 6 — отвод горячих печных газов,
7, 8 — подача топлива в декарбонизатор, 10 — воздуховод подачи нагретого воздуха из клинкерного холо-
дильника в декарбонизатор, 11 — разгрузочная головка печи, 12 —топливная горелка, 13 — холодильник
клинкера, 14 — отвод избыточного воздуха из холодильника в аспирационную установку
В семидесятые годы рядом японских фирм были разработаны
системы форсированной тепловой подготовки сырьевого материала
в усовершенствованных запечных циклонных теплообменниках.
На рис. 7.2 представлена принципиальная схема такого печного
агрегата. Дополнительно к нижнему ярусу циклонов установлен
реактор-декарбонизатор 9, в котором сжигается, как правило, 50—
60% полного количества топлива, потребляемого печным агрега-
том. Сырьевая мука, предварительно подогретая в более высоких
ступенях теплообменника, в реакторе-декарбонизаторе интенсивно
нагревается, при этом степень декарбонизации достигает 90%. Го-
рячий воздух на сжигание топлива в реактор-декарбонизатор по-
ступает по воздуховоду 10 из холодильника клинкера 13.
Повышение степени тепловой подготовки сырья в запечном
теплообменнике с реактором-декарбонизатором требует значи-
тельно меньшего расхода тепла на 1 кг клинкера в собственно
вращающейся печи. В результате ее размеры (при той же про-
изводительности агрегата) существенно сокращаются, что снижа-
ет металлоемкость, расход футеровочных материалов, а также
повышает стойкость футеровки печи.
В табл. 7.29 даны технические характеристики современных
отечественных печей сухого способа производства и комплекту-
ющего оборудования, обеспечивающего их работу.
209

7.4.3. Печные агрегаты комбинированного способа
производства
Комбинированный способ производства цемента сочетает под-
готовку сырьевых материалов по технологии мокрого способа с
тепловой обработкой предварительно глубоко обезвоженного
шлама — кека (рис. 7.3). Обезвоживание осуществляется меха-
ническим способом — на фильтр-прессах. Принцип действия
фильтр-прессов основан на отделении от твердой фазы шлама
воды и ее фильтрации под воздействием высокого давления
через тонкопористую перегородку. В камеры фильтр-прессов
(рис. 7.4), покрытых изнутри плотной пористой тканью 4, под
высоким давлением — 2,0 МПа и выше — закачивается сырьевой
шлам. Вода из шлама проходит через поры ткани и удаляется
по специальным каналам 1. Внутри камеры остается кек, кото-
рый при раздвижке стенок-рам камер выгружается. Вертикально
ориентированные секции-камеры набираются в блоки вдоль го-
ризонтальной оси, суммарная площадь фильтрации одного
фильтр-пресса колеблется в пределах от десятков до 1500 м2.
Фильтр-прессы являются аппаратами периодического действия.
as- w у
-^
Рис. 7.3. Схема печного агрегата комбинированного способа производства с глубо-
ким обезвоживанием шлама.
1 — смеситель, 2 — склад кека, 3 — фильтр-пресс, 4 — подача шлама из шламбассейна, 5 — циклон-осади-
тель, 6 — концевой дымосос, 7 — электрофильтр, 8 — запечный дымосос, 9 — циклонный теплообменник,
10 — декарбонизатор, 11 — вращающаяся печь, 12 — подача горячего воздуха из клинкерного холодильника
в декарбонизатор и дробилку-сушилку, 13 — топливная горелка, 14 — холодильник клинкера, 15 — элеватор
подачи сырьевой муки, 16 — тензометрический бункер, 17 — дробилка-сушилка кека.
210

Рис. 7.4. Принципиальная схема фильтр-пресса.
1 — отвод фильтрата (воды), 2 — подвод шлама, 3 — упорная неподвижная плита, 4 — фильтрующая ткань,
5 — рама секции, 6 — проход фильтрата, 7 — движение шлама, 8 — упорная подвижная плита.
Влажность кека в зависимости от фильтруемости шламов ко-
леблется от 12 до 23%.
Обжиг может осуществляться во вращающихся печах любых
типов — от длинных печей с внутрипечными теплообменными ус-
тройствами до коротких печей с запечными циклонными тепло-
обменниками. Последний вариант является наиболее экономич-
ным по расходу тепла на обжиг, по удельной металлоемкости и
по наименьшей конструктивной сложности.
Для отечественной цементной промышленности применение
комбинированного способа может рассматриваться как вариант
реконструкции действующих технологических линий мокрого
способа производства.
При проектировании новых технологических линий комби-
нированный способ может конкурировать с сухим только в
случае высокого содержания щелочей в исходном сырье, по-
скольку при фильтр-прессовании возможно осуществить вы-
щелачивание кека путем удаления растворенных щелочей с
фильтратом.
7.4.4. Проектирование цехов обжига
Исходя из заданной производительности цеха по клин-
керу выполняется технико-экономическое обоснование выбо-
ра способа подготовки сырьевой шихты (мокрый, сухой),
конструкции и типоразмера печи и вспомогательного обору-
дования (теплообменник, холодильник, аспирационное обо-
рудование и т. д.).
Независимо от мощности завода к установке принимается ми-
нимальное количество печей, если это не оговорено особыми
211

требованиями. Наиболее экономически целесообразным является
цех с двумя-тремя вращающимися печами. При этом, как пра-
вило, проектом должно предусматриваться строительство сначала
одной печной установки с возможностью дальнейшего расшире-
ния цеха без нарушения работы действующей части.
Основное оборудование цеха — вращающиеся печи — следует
располагать вне зданий, без перекрытий. Исключение могут со-
ставлять заводы, проектируемые для районов с особыми клима-
тическими условиями (холод, ливни).
Расстояния между печами принимаются в соответствии с ша-
гом строительных конструкций, в зависимости от размеров печей
и вспомогательного оборудования. Над загрузочной частью печей
плрдусматривается сооружение закрытых, иногда отапливаемых
помещений. В этих помещениях устанавливаются питатели шла-
ма или сухой сырьевой шихты, датчики контрольно-измеритель-
ной аппаратуры и автоматического регулирования и аппаратура
топливного хозяйства декарбонизаторов и систем управления
ими.
Питатели шлама устанавливаются в узлах питания, располо-
женных над загрузочными концами печи.
Сооружение закрытых помещений предусматривается так-
же над горячей, разгрузочной частью печей и холодильниками
для охлаждения клинкера. В этом помещении размещаются
щиты контрольно-измерительной аппаратуры и приборы авто-
матического регулирования процессов обжига, тепловой обра-
ботки сырьевой шихты в запечном теплообменнике и охлаж-
дения клинкера.
Охлаждение клинкера предусматривается в колосниковых хо-
лодильниках переталкивающего типа. Производительность холо-
дильника выбирается в зависимости от производительности печи.
Общий вид такого холодильника, например, для вращающейся
печи 04,5X80 м с циклонным теплообменником и декарбониза-
тором при производительности по клинкеру — 150 т/час показан
на рис. 7.5.
Холодильник оборудован тремя последовательно расположен-
ными решетками полезной площадью 153 м2. Размер решеток
26,7X5,9 м. Колосниковая решетка имеет подвижные и непод-
вижные колосники. Число двойных ходов подвижных колосников
плавно регулируется от 6 до 18 ходов в минуту, обеспечивая
заданную конструкцией толщину слоя клинкера на решетке от
150 до 300 мм.
Охлаждение клинкера, поступающего из печи в холодильник
при температуре 1150—1350 °С, осуществляется потоком воздуха,
продуваемого через клинкер, находящийся на решетке, вентиля-
торами: острого дутья — под распределительную решетку в ко-
личестве 35—40 тыс. м3/ч, и двумя вентиляторами общего
212

—«- Sojfyx
/ Р * Л
Рис. 7.5. Схема холодильника клинкера переталкивающего типа
1 — разгрузочный обрез печи, 2 — вторичный воздух, подаваемый в печь, 3 — колосниковая решетка, 4 —
дробилка, 5 — сброс избыточного воздуха из холодильника, 6 — аспирационная установка, 7 — подвод
охлаждающего воздуха, 8 — конвейер уборки просыпи
дутья — под основную решетку в количестве 115000 м3/ч и под
последнюю решетку — 350000 м3/ч. Общий расход воздуха на
охлаждение 3,0—3,5 нм3/кг- кл. При этом температура клин-
кера на выходе из холодильника составляет 60—100 °С.
На входе в холодильник предусматривается распределитель-
ное устройство в виде наклонной решетки с подвижными и не-
подвижными колосниками длиной около 2,5 м. Подвижные ко-
лосники двигаются от самостоятельного привода. На выходе из
холодильника предусматривается разгрузочное устройство, обес-
печивающее возможность распределения клинкера на два транс-
портера. На каждой течке устанавливаются скребковые транс-
портеры и двойные мигалки. На течках к клинкерным
транспортерам предусматривается установка секторных затворов.
Часть охлаждающего воздуха из приемной части холодильника
при температуре 800—900 °С поступает, в качестве вторичного,
непосредственно в печь @,42-^-0,45 нм3/кг- кл). Вторая часть
(около 0,64 нм3/кг-кл) при температуре 600—650 °С после пред-
варительной очистки в устройстве циклонного типа поступает по
воздуховоду со скоростью 18—22 м/с в вихревую камеру
@,9-=-0,64 нм3/кг-кл) и вихревой кальцинатор (~0,064
нм3/кг- кл.) для поддержания стабильного горения топлива в го-
релках декарбонизатора.
Остальной воздух при температуре 150—170 °С (l,9-f-2,5 нм3/кг
кл.) является избыточным и может быть использован в качестве
213

В. Т. Э. Р. в специальных устройствах для нагревания воздуха,
воды и т. д. или после очистки с помощью дымососа сброшен в
атмосферу.
Для очистки воздуха до необходимого, согласно санитарным
нормам, качества предусматривается установка электрофильтров.
С целью увеличения коэффициента очистки воздуха в электро-
фильтре необходимо предусмотреть увлажнение его впрыском
тонкораспыленной воды в количестве около 25—50 г/нм3 охлаж-
дающего воздуха.
Отвод избыточного воздуха из холодильника предусматрива-
ется с помощью вентилятора.
Мелкий клинкер и пыль, провалившиеся через решетку, уби-
раются двумя скребковыми транспортерами, установленными под
решеткой. Их производительность составляет, примерно, по
25—30 т/ч.
Для измельчения крупных кусков и «сваров» перед клинкер-
ными транспортерами могут быть предусмотрены дробилки про-
изводительностью около 0,7—0,8 от номинальной производитель-
ности печи.
Для удобства эксплуатации механизмов, комплектующих хо-
лодильники, следует по возможности не заглублять холодильники
ниже нулевой отметки.
Для транспортировки клинкера после холодильников приме-
няются конвейеры различной конструкции. Как правило, уста-
навливают два конвейера на одну печь. Производительность их
принимается с двойным запасом.
Печи, электрофильтры и дымососы к ним устанавливаются на
открытых площадках. Выброс обеспыленных, после электрофиль-
тров, газов от двух печей осуществляется через одну дымовую
трубу. Для сброса очищенного воздуха от холодильника принит-
мается индивидуальная труба.
Электрофильтры оборудуются теплоизоляцией и местными
укрытиями верхней и нижней их частей. Сечения газоходов до
и после электрофильтров проектируются из расчета скорости
газов 16—18 м/с. Нижняя отметка конической бункерной части
электрофильтров проектируется из расчета получения пылеспу*
сков минимальной высоты. Транспортные устройства для сбора
пыли следует устанавливать по возможности на нулевой отметке.
Количество отходящих газов и аэродинамическое сопротивление
печной установки определяются из теплового и аэродинамиче^
ского расчета печи и газовых трактов. На основании полученных;
данных производится выбор электрофильтров и дымососов необ-
ходимой производительности и напора. Коэффициент избытка
воздуха перед дымососом для различных случаев компоновки
вспомогательного комплектующего оборудования может быть
принят в пределах 1,6—2,0.
214

Важным вопросом при компоновке оборудования печных ус-
тановок для обжига шлама является выбор способа возврата
пыли, осажденной в электрофильтрах. При содержании в отхо-
дящих газах из печи пыльной фракции ^10% (от расхода
сырьевой шихты) возвращение ее в процесс обжига диктуется
экономическими соображениями. При этом следует учитывать,
что уловленная пыль является материалом, на получение ко-
торого, в зависимости от влажности шихты, затрачено тепло:
на испарение воды около 2220—2890 кДж E30—690 ккал/кг кл.
и на нагревание и частичную декарбонизацию шихты порядка
837 кДж B00 ккал/кг кл.), при П.П.П. пылеуноса ~22 %. С
другой стороны, наличие в уловленной пыли большого количе-
ства вредных примесей (щелочи, хлориды, сернистые соединения)
ограничивает или делает вообще невозможным возврат ее в
процесс обжига из-за снижения качества клинкера и нарушений
технологии обжига вследствие образования настылей и колец в
печи, приводящих к расстройству режима движения материала. В
каждом конкретном случае выбирается оптимальный вариант ис-
пользования пыли, уловленной электрофильтрами печей. Как пра-
вило, удается избежать нежелательного воздействия вредных при-
месей путем отделения пыли от одного (иногда двух) последних
полей электрофильтра и использовать эту пыль, в зависимости от
содержащихся в ней примесей, в той или иной отрасли народного
хозяйства (удобрение для сельского хозяйства, в дорожном стро-
ительстве и т. д.).
Возврат пыли в печь в зависимости от ее химического состава
и вида технологического топлива может осуществляться как со
стороны горячего, так и со стороны холодного конца печи. В
первом случае пыль от электрофильтра подается в печь через
бункер с питателем по специальному трубопроводу, вводимому
в печь, и заканчивающемуся специальным наконечником из жа-
ростойкой стали. Сечение наконечника обеспечивает скорость в
нем от 20 до 35 м/с в зависимости от характеристики пыли и
типоразмеров разгрузочной части печи. При стабильном режиме
работы печи и электрофильтров пыль может вводиться в печь
непосредственно с помощью пневмовинтового насоса.
Возврат пыли в печь со стороны загрузочного конца пред-
почтительней ранее описанного. Он может быть осуществлен
двумя способами. В первом случае пыль загружается в печь
через специальное приспособление — кольцевой питатель, ус-
танавливаемый за теплообменными устройствами с «горячей
стороны».
В связи со сложностью эксплуатации этого устройства при
установке его под открытым небом и громоздкости конструкции
этот способ не получил распространения. Большинство заводов
используют способ возврата пыли по трубопроводу, проходящему
215

через сальниковое уплотнение, установленное соосно с печью в
плоскости загрузочной шайбы и далее выходящее на корпус печи.
В месте установки бандажей пылепровод проходит внутри печи.
Загрузка пыли в печь осуществляется за теплообменными уст-
ройствами через специальное приспособление — гаситель. Такой
способ получил название «Рижского». На рис. 7.6 дана схема
установки возврата пыли по «Рижскому» способу.
Технологическая схема вращающейся печи 0 5,0—185 м для
работы на угольном топливе с электрофильтром, устройством для
возврата пыли в печь, холодильником для клинкера и системой
аспирации избыточного воздуха показана на рис. 7.7.
Для подготовки топлива к сжиганию предусмотрен расходный
склад, состоящий из двух бункеров для хранения двух марок
угля, обеспечивающих работу мельниц примерно на две смены.
Обеспыливание отходящих газов осуществляется с помощью
электрофильтров. На каждую печь устанавливаются 2 электро-
фильтра и 2 дымососа.
Осажденная в электрофильтрах пыль частично с I и II полей
возвращается в процесс обжига, а с III и IV полей может выво-
диться из процесса для отправки потребителю.
Цеха для обжига сухой сырьевой шихты. Компоновочные
решения основного оборудования цеха вращающихся печей при
обжиге сырьевой муки практически ничем не отличаются от
проектных решений печей мокрого способа. То же можно
сказать и о компоновке вспомогательного оборудования горячей
(разгрузочной) части печи (холодильник, вентиляторы, электро-
фильтры, дымососы). Исключение составляют дополнительные
устройства для забора горячего воздуха из холодильника с
аспирационной системой и воздуховодом к декарбонизатору. Ос-
новным и наиболее сложным вопросом при проектировании печ-
ных установок и цехов обжига сырьевой муки является выбор
работоспособных конструкций запечных теплообменников: цик-
лона, газоходов, течек и т. д. При этом должны соблюдаться
следующие основные положения: течки для спуска материала
из циклонов в газоходы должны устанавливаться под углом
50—55 градусов; место ввода течек в газоход должно отстоять
от крышки нижестоящего циклона на расстоянии 2—3 м; ниже
ввода материала на расстоянии 1000 мм от течки должен быть
установлен рассекатель для равномерного распределения мате-
риала по сечению газохода; сечения газоходов должны обеспе-
чивать скорость газа в них 9—20 м/с, а сечения входных
патрубков — около 20—22 м/с. Размеры циклонов, течек и га-
зоходов принимаются на основании опытных данных и рекомен-
даций ведущих машиностроительных предприятий и фирм. Во
избежание налипания материала в загрузочной головке, газоходе
1 ст. на поворотах газоходов, при входе в циклоны и на
216

Входной
ПоХеска /юЗ-
входной /го/я/у8Ьк
Рис. 7.6. Установка для возврата пыли электрофильтров за теплообменные уст-
ройства (Рижский способ)
Рис. 7.7. Технологическая схема вращающейся печи 05,0X185 м с электрофильт-
ром, холодильником и системой аспирации. Топливо уголь.
' — мельница углеразмольная ШБ, 2 — сепаратор, 3 — бункер сырого угля, 4 — топка, 5 — вентиляторы,
° — циклоны-разгрузители, 7 — бункер, 8 — вентилятор первичного воздуха, 9 — горелка, 10 — печь,
Ч —- холодильник, 12 — вентилятор общего дутья, 13 — вентилятор острого дутья, 14 — батарейный циклон,
^ — мельничный вентилятор, 16 — электрофильтр, 17 — вентилятор, 18 — мельничный вентилятор, 19 —
^пектрофильтр холодильника, 20 — дымосос, 21 — труба дымовая, 22 — шнеки, 23 — пыльно-дымовая камера,
^ — электрофильтр, 25 — бункер, 26 — концевой дымосос, 27 — пневмовинтовой насос для возврата пыли
электрофильтров в печь по «Рижскому способу», 28 — бункер угольной пыли
217

крышках циклонов и декарбонизатора предусматриваются
плотно закрываемые лючки для обдува этих мест сжатым
воздухом. При способности материала к настылеобразова-
нию в наиболее уязвимых местах (в зависимости от состава
шихты и распределения температуры по теплообменнику)
следует предусмотреть шуровочные лючки для обрушения
настылей. Аналогичные лючки следует предусмотреть в
нижней части конусов циклонов.
Питание печной установки сырьевой шихтой принимается раз-
дельным для каждой ветви циклонных теплообменников.
Для непрерывной подачи сырьевой шихты по вертикальному
пылепроводу в циклонные теплообменники на высоту 60—90 м
применяются пневмоподъемники.
Для выгрузки и подачи сырьевой муки (угольного порошка
и др. мелкозернистых аэрированных материалов) из емкостей
должны предусматриваться питатели. Эти питатели могут
быть использованы также в качестве донных разгружателей
силосов. Промышленностью освоено производство лопастных
двухсекционных питателей СМЦ-143 с производительностью
от 20 до 80 т/ч и СМЦ-80 с производительностью от 40 до
180 т/ч.
Система питания сырьевой шихтой выбирается с двойным за-
пасом (по количеству механизмов) на каждую ветвь циклонного
теплообменника. Исключение составляют пневмоподъемники и
воздуходувки, которые выбираются с запасом по производитель-
ности, примерно, 140%. На 2 пневмоподъемника принимается к
установке 1 резервный.
Пример проектного решения печной установки с вращающей-
ся печью 04,5X80 м, циклонными теплообменниками и декар-
бонизатором, холодильником, а также аспирационным оборудо-
ванием показан на рис. 6.45.
Вращающаяся печь установлена на 4-х опорах, на открытой
площадке. Теплообменники с декарбонизаторами размещены в
этажерке с легким укрытием. Привод печи осуществляется от
двигателя постоянного тока, благодаря чему скорость вращения,
печи может поддерживаться от 0,6 до 3,5 об/мин. *•¦
Упорные ролики оборудованы автоматическими устройствами (
для регулирования положения печи. Каждая опора снабжена мас-
лостанцией. !
Помимо вращающихся печей на открытых площадках ус-
танавливаются также электрофильтры, дымососы и вентиля*
торы.
Для подачи топлива в печь предусматривается установка,
горелки (форсунки) или вентилятора первичного воздуха (для
работы на твердом и жидком топливе). Горелка (форсунка)
снабжена устройством для безопасного розжига и механиз-
218

мами для ее перемещения вдоль оси и поворота во всех на-
правлениях.
Для соединения печи с холодильником имеется разгрузочная
головка с дверцами по оси печи. Через проем дверцы осущест-
вляется доставка в печь огнеупоров и других ремонтных мате-
риалов. При нормальном технологическом режиме отходящие га-
зы в количестве, примерно, 1,48—1,5 нм3/кг кл. с температурой
320—350 °С направляются в установку для помола и сушки сырь-
евой шихты. При принятом техническом решении ожидаемый
удельный расход тепла на обжиг в печной установке составит,
в зависимости от спекаемости шихты, принятого вида техноло-
гического топлива 830—870 ккал/кг кл. и при избытке воздуха
на выходе из циклона IV ст. а= 1,3—1,35.
При остановке сырьевых мельниц отходящие газы с темпера-
турой 300—350 °С перед подачей в электрофильтр подвергаются
охлаждению до температуры 180—200 °С и увлажнению в охла-
дителях (кондиционерах), обеспечивающих нормальную работу
электрофильтров.
Охлаждение воздуха в кондиционере осуществляется за счет
впрыска и испарения тонко распыленной воды. Помимо охлаж-
дения введение воды обеспечивает уменьшение электрического
сопротивления сухих газов в 10—100 раз (в зависимости от ко-
личества воды), что повышает эффективность пылеосаждения на
электродах электрофильтра. Отходящие печные газы после от-
дачи тепла в мельнице направляются, как правило, в электро-
фильтры. Для предотвращения конденсации водяных паров кор-
пуса электрофильтров и газоходы, расположенные вне здания,
должны быть теплоизолированы. Скорость газов в газоходах ре-
комендуется принимать в пределах 15—18 м/с. Скорость газов
в электрофильтрах принимается в соответствии с характеристи-
ками электрофильтров.
Для обслуживания и ремонта оборудования печных отделений
предусматривается установка: крана для обслуживания печей
грузоподъемностью до 100 т, а для обслуживания горячего конца
печей — подвесного крана грузоподъемностью 5—10 т. Для об-
служивания узла питания печей служат тали на 5—10 т (по
потребности).
Размер дымовых труб (НХД) принимается на основании рас-
чета допустимой приземной концентрации пыли и вредных ве-
ществ для рабочей зоны производственных помещений, воздуха,
поступающего через приемные устройства, систем вентиляции, а
также максимально-разовых и среднесуточных выбросов для на-
селенных пунктов.
Важное место в решении вопроса долговечности и надежно-
сти работы отдельных узлов печного агрегата имеет правильный
выбор оптимальной конструкции футеровки отдельных узлов и
219

агрегатов от теплового и абразивного износа металлоконструк-
ций.
Для защиты металлоконструкций от действия высоких темпе-
ратур (до 1100 °С) все внутренние поверхности установок футе-
руются шамотными огнеупорами с двух-трехслойной изоляцией.
Исключение составляют: шахта и входная часть холодильника и
декарбонизатор с вихревой камерой, которые футеруются изно-
соустойчивыми магнезиальными огнеупорами. Высокотемпера-
турные зоны вращающейся печи также футеруются магнезиаль-
ными или периклазовыми огнеупорами.
В некоторых случаях, при применении тугоплавкой сырьевой
шихты, с целью удлинения срока службы футеровки, в высоко-
температурных зонах вращающихся печей применяют установки
водяного или воздушного охлаждения корпусов с целью улучше-
ния условий образования обмазки и снижения температуры кор-
пуса печи.
Использование вторичных топливно-энергетических ресурсов
ВТЭР.
Из приведенной на рис. 7.8 схемы возможного использования
вторичных теплоэнергетических ресурсов следует, что до настоя-
щего времени не нашли технического и аппаратурного решения
вопросы: использования тепла избыточного воздуха с температу-
рой 150—180 °С от холодильников клинкера — около 540 кДж A30
ккал) кг кл.— при обжиге сухой шихты и использования тепла
\7
Рис. 7.8. Схема вариантов использования ВТЭР от печных установок с циклонными
теплообменниками и холодильниками колосникового типа.
I — тепло сбросного избыточного воздуха от холодильника, II — тепло вторичного
и третичного воздуха холодильника, тепло излучения корпуса печи, III — тепло
отходящих печных газов.
1 — водо(воздухо)нагревательный котел, 2 — угольная мельница, 3 — установка сушки добавок, 4 — резерв-
ная топка, 5 — декарбонизатор, 6 — циклон, 7 — дымосос, 8 — отходящие газы соседней печной установки,
9 — вспомогательная топка, 10 —сырьевая мельница, 11 — кондиционер, 12 — прочие потребители, 13 —
угольная мельница, 14 — резервная топка, 15 — вращающаяся печь, 16 — клинкерный холодильник
220

излучения корпусов печей в высокотемпературных зонах — около
188 кДж D5 ккал). Надежно решенным способом утилизации тепла
отходящих от печи газов с температурой около 350 °С, примерно
795 кДж A90 ккал) кг кл. является использование их в помольно-
сушильных установках для сушки влажной сырьевой шихты в
мельницах с одновременной сушкой. В этом процессе может быть
полезно использовано 70—80% тепла отходящих газов печи.
Вопросом использования тепла излучения корпусов печей для
целей теплоснабжения занимается институт Южгипроцемент. Од-
нако достаточно надежного конструктивного решения установки,
способной обеспечить необходимое охлаждение корпуса печи и
футеровки, при работе печей в различное время года в связи с
изменением режима потребления тепла пока не найдено.
Использование тепла избыточного воздуха от холодильника
связано с созданием отечественной конструкции котла — утилиза-
тора.
7.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОМОЛА ЦЕМЕНТНОЙ ШИХТЫ
7.5.1. Цементные мельницы
Для помола цемента применяются установки с шаровыми
трубными мельницами, работающими как по открытому, так и
по замкнутому циклам с классификацией измельчаемого матери-
ала в центробежных сепараторах (см. таблицы 7.30, 7.31)
Таблица 7.30
Перечень цементных мельниц, эксплуатируемых
промышленности
Размеры мельниц (диаметрХдлина), м
Открытый цикл
2,5X14,0
2,6X13,0
3,0X8,5
3,0X14,0
3,2X14,0
3,2X15,0
3,6X5,0
(предварительный помол)
4X13,5
Замкнутый цикл
2,6X13,0
3,0X14,0
3,2X15,0
4,0X13,5
Мощность привода, кВт
1100
1000
1000
1600
1600
2000
1250
3200
1000
2000
2000
3200
в цементной
Производительность, т/ч
24,6... 25,2
14,8... 27,7
21,7
35,1... 47,0
37,7... 45,0
36,8... 53,2
84,0
61,5... 100
29,4
40,0... 51,2
50,0
88,0... 103,0
221

Размеры мельниц (диаметрХдлина), м
Зарубежные (в замкнутом цикле)
3,6Х14,0| СКЕТ/ЦАБ
4,0X12,0? (Германия)
4,4X15,0'
4,4X16,0 |«Полизиус»
5,2X16,5/ (Германия)
4,4 X14,5 |«Гумбольдт»,
5,0X16,5/ «Ведаг»
(Германия)
Продолжен
Мощность привода, кВт
2300
2500
3900
и е
Прои
табл. 7.30
зводительность, т/ч
80
95
80
Таблица 7.31
Техническая характеристика цементных мельниц
Показатели
Размеры мельницы, м:
диаметр
длина
Частота вращения,
об/мин
Производительность
(проектная), т/ч
Загрузка мелющих
тел, т
Тип перегородок
Сепаратор
Дозаторы
Система аспирации:
Аспирационная
шахта, размеры,
м
Циклоны:
диаметр, мм
Заводы-изготовители
АО
2,6
13,0
17,3
26,0
80
3,2
14,0
17,0
45,0
128
Секторные
двойные
—
—
«Волгоцеммаш», «Сибтяжмаш»
3,2
15,0
16,94
50,0
126
4,0
13,5
16,1
100,0
238
2,6
13,0
20,0
24,0
108,5
Сегментные прутковые
—
Тарельчатые
01600 мм
2500
Bшг)
1410
B шт)
800
СМЦ-420
(с вынос-
ными цик-
лонами)
Весовые
«Шенк»
3,2
15,0
16,2
50,0
135
Сызранский
завод тяжело-
го машино-
строения
2,6
13,0
20,0
34,0
77
Секторные
Тарельча-
тые 01300
мм
03,3X12 —
1400
Тарельча-
тые
01600 мм
1,5X2,0X4,0
1,15X3,65X4
800
1100
1410
222

7.5.2. Сепараторы
Для разделения материала на фракции в схемах тонкого из-
мельчения используются воздушно-проходные и центробежные
сепараторы.
При совмещении процесса помола сырья с сушкой, в зависи-
мости от суммарной влажности подаваемых в мельницу компо-
нентов сырьевой шихты, могут использоваться как воздушно-про-
ходные сепараторы, так и центробежные.
Воздушно-проходные сепараторы применяют в схемах совме-
щения помола сырья с сушкой с использованием тепла отходя-
щих газов вращающихся печей при влажности сырьевой шихты
8—10 %. Такие схемы характеризуются однократным прохожде-
нием через сепаратор больших объемов сушильного агента, ко-
торый одновременно осуществляет функцию транспорта матери-
ала из мельницы в сепаратор. В схемах с центробежными
сепараторами сушильный агент вместе с материалом проходит
неоднократно через сепаратор (кратность циркуляции составляет
4—7) и лишь некоторая часть сушильного агента A5—20%) в
течение цикла циркуляции сбрасывается через аспирационную
систему в атмосферу. В качестве сушильного агента в таких
схемах используются горячие газы, получаемые в специальной
топке, а подача материала в сепаратор осуществляется механи-
ческим способом с помощью элеватора.
Низкое влагосодержание, высокая температура и длительный
контакт высушиваемого материала с сушильным агентом, обус-
ловленный его циркуляцией в схеме, позволяют производить по-
мол сырьевой шихты с предельной суммарной влажностью до
15%. Допустимая температура газов на входе в сепаратор в
зависимости от его конструкции составляет 400—600 °С, на вы-
ходе из сепаратора — 80—100 °С. Влажность сырьевой муки на
выходе из мельницы — 1,0—1,5 %.
В отличие от воздушно-проходных, сепараторы центробежного
типа применяются не только в схемах помола сырья, но и в
схемах помола цементной шихты. Использование сепараторов по-
зволяет осуществлять регулирование гранулометрического соста-
ва получаемого продукта, повысить эффективность работы схемы
измельчения и обеспечить получение материала с высокими зна-
чениями удельной поверхности.
Важным фактором, влияющим на гранулометрический состав
и качество измельчаемого материала, является соответствие про-
изводительности сепаратора и мельницы. Если производитель-
ность сепаратора меньше производительности мельницы, он бу-
Дет работать с перегрузкой и выдавать продукт с большим
количеством мелких фракций. При этом снижается производи-
тельность помольной установки и увеличивается расход элект-
223

роэнергии. Если недостаточна производительность мельницы, то
сепаратор будет работать с недогрузкой, что также вызовет по-
вышение удельного расхода электроэнергии.
Технические характеристики сепараторов приведены в
табл. 7.32 и 7.33.
Для определения эффективности работы мельницы с сепа-
ратором в замкнутом цикле введено понятие циркуляционной
загрузки С, которая определяется как отношение поступающей
в мельницу крупки к общему количеству материала, загружа-
емого в мельницу, или к ее производительности по готовому
продукту: '¦
С = Qk/Qoht = QK/Qr.
г.пр
G.1I
или
С = (QK/Qr.nP.) 100%, G.2)
где QK, Qnm, Qr.np-— количество крупки, питания и готового про-
дукта соответственно, при этом QnHT- = Qr.np.
Таблица 7.32
Техническая характеристика центробежных сепараторов
с выносными циклонами
Показатели
Диаметр сепаратора, м
Диаметр камеры сепарации, м
Производительность по цементу при 8—10 % ос-
татка на сите 008, т/ч
Количество воздуха, просасываемого через сепа-
ратор, м /ч
Масса, т
СМЦ-419,4
5,0
3,5
90
до 80 000
33,3
СМЦ-420А
7,0
5,0
180
до 150 000
57,1
Таблица 7.33
Техническая характеристика центробежных
и воздушно-проходных сепараторов
Показатели
Диаметр, м
Высота, м
Производительность при
на сите 008, т/ч
Пропускная способность,
Масса, т
10
м3
% остатка
/ч
Центробежные сел
3,5
5,3
38
—
10,8
4
5,8
45
—
13,4
фаторы
6,8
8,18
95
—
—
Воздушно-проход-
ные сепараторы
3,42
5,35
—
43500
5,0
3,6
3,8
—
84000
6,3
224

Целесообразным считается режим работы помольного агрегата
при С = lOO-f-150% и удельной поверхности 350—380 м2/кг.
Эффективность сепаратора определяется его КПД и циркуля-
ционной нагрузкой.
КПД сепаратора определяется как отношение количества от-
сепарированной мелкой фракции к количеству введенного в се-
паратор продукта:
г,= С(А-В)/А(С-В), G.3)
где А, В, С — содержание мелкой фракции в загружаемом мате-
риале, крупке и готовом продукте соответственно.
Циркуляционная нагрузка К определяется как количество
циркуляционного материала в % от исходного:
К =^100%. G.4)
7.6. ПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА И СКЛАДЫ
7. 6.1. Типы складов и приемных устройств
В зависимости от технологического назначения и физических
характеристик хранящихся материалов склады подразделяют на:
1. Склады кусковых материалов (сырьевых материалов, коррек-
тирующих добавок, топлива, клинкера, гидравлических добавок и
гипса).
2. Склады сырьевой муки и сырьевого шлама.
3. Склады цемента.
4. Склады вспомогательных материалов (горючесмазочных,
поверхностно-активных веществ, огнеупоров и т. п.).
Характеристика физических свойств материалов наиболее ча-
сто применяемых в производстве цемента дана в табл. 8.8.
Тип склада для хранения сыпучих материалов выбирается в
зависимости от их физических свойств — влажности, крупности
кусков, степени пластичности и угла естественного откоса.
По назначению и в соответствии с массой хранимых на складе
запасов материалов склады подразделяются на базисные и рас-
ходные. Базисные склады предназначаются для длительного хра-
нения больших количеств одного или нескольких видов сыпучих
материалов C0—100 тыс. т. и более). Расходные склады рассчи-
тываются на ограниченный запас сыпучих материалов. Нормы
хранения материалов на цементных заводах определяются объе-
мом производства, расстоянием от завода до источника поставки
материала и видом материала (см. табл. 8.6.). При наличии ба-
8-395 225

зисных складов емкость расходных складов максимально сокра-
щается и ограничивается хранением суточного, а в некоторых
случаях (в зависимости от режима работы базисного склада) и
сменного запаса материала. Расходные склады максимально при-
ближены к производственным цехам или же объединяются с ни-
ми. Конструкция склада должна обеспечивать раздельное хране-
ние всех компонентов без смешивания. Типами складов для
хранения разнородных материалов являются склады, оборудован-
ные грейферными кранами, бункерные и силосные склады. В
качестве расходных могут применяться эстакадно-гравитацион-
ные склады (шатрового или полубункерного типа), которые могут
быть как открытыми, так и закрытыми. Базисные склады выпол-
няются открытыми и обеспечиваются средствами механизации,
позволяющими перемещать материалы с различными физически-
ми свойствами.
Выбор средств механизации для таких складов зависит от их
грузооборота, количества и свойств материалов, подлежащих хра-
нению. При грузообороте склада более 5000 т в сутки в качестве
средств его механизации в большинстве случаев применяются пор-
тальные краны, оборудованные грейфером, роторные экскаваторы
или штабелеукладчики с ленточными транспортерами.
При выборе типа склада и средств его механизации следует
руководствоваться данными табл. 7.34.
В зависимости от количества прибывающего на завод мате-
риала и от способа его доставки (железная дорога, автотранспорт,
гидротранспорт и др.) на заводе сооружаются те или иные виды
приемных устройств. Для приемки грузов, прибывающих по же-
лезной дороге, на цементных заводах чаще всего используются
траншейно-эстакадные и бункерные устройства, оборудованные
вагоноопрокидывателями (рис. 7.9, 7.10, 7.11) и толкающими раз-
гружателями (рис. 7.12). Траншейно-эстакадные устройства пред-
назначаются для разгрузки железнодорожных полувагонов типа
гондол и применяются преимущественно в открытых складах для
приема предварительно измельченных материалов, перемещение
которых возможно при помощи грейфера.
Основным недостатком эстакадной разгрузки является трудо-
емкость полного освобождения вагонов от материалов, обладаю-
щих пластическими свойствами, т. е. влажных, склонных к уп-
лотнению, слеживанию и смерзанию. В связи с этим полувагоны,
прибывающие на склад в зимнее время, должны предварительно
обрабатываться в специальных тепляках (прогреваться) или под-
вергаться воздействию передвижных или стационарных бурорых-
лительных машин.
Бункерные устройства применяются для разгрузки разных ти-
пов саморазгружающихся вагонов (гондол, думпкаров) и авто-
транспорта. Фронт разгрузки бункерных устройств в случае же-

It!
2
х
х
я
а
I
$%**
?¦
а
а
О
кШ
ттр
127

Рис. 7.9. Траншейно-эстакадное приемное устройство и склад кусковых матери-
алов с мостовым перегружателем.
1 — мостовой перегружатель, 2 — разгрузочная эстакада, 3 — ленточный конвейер
лезнодорожного транспорта рассчитывается не менее чем на один
полувагон, а емкость бункеров для материала — на два полува-
гона. Пути для разгрузки могут проходить либо сбоку от при-
емного бункера, либо укладываться по верху бункеров. Для при-
ема пластичных материалов применяются устройства,
оборудованные толкающими разгружателями (рис. 7.13), что по-
зволяет предотвращать замазывание приемных устройств и
уменьшать заглубление приемных бункеров.
Разгрузка бункерных устройств осуществляется пластинчаты-
ми, лопастными и тарельчатыми питателями, а также с помощью
ленточных транспортеров. Тип разгрузочного устройства выби-
рается в зависимости от физических свойств материала (грану-
лометрии, пластических свойств и т. д.) и объема материала,
находящегося в бункере или силосе.
В случае использования в производстве сырьевых материалов
неоднородного химического состава следует предусматривать
склады, которые наряду с хранением обеспечивают также ус-
реднение их химического состава. Усреднение химического со-
става поступающих на склад материалов происходит вследст-
вие того, что усредняемый материал при загрузке укладывается
в штабель послойно, а при разгрузке отбирается из штабеля в
разрез слоям.
Для усреднения могут использоваться эстакадно-гравитацион-
ные склады, в которых загрузка материала производится с по-
мощью специальных загрузочных механизмов, работающих в
челноковом режиме и обеспечивающих послойную укладку шта-
беля, а разгрузка штабеля осуществляется с помощью роторного
или скребкового механизма, отбирающего материал вразрез слоям.
228

§
!
1
Я i
tf I
u m
И
О а
E S
S
i
s
I!
ш |
21
1
a i
s
229

7.S0
[-Но
Рис. 7.11. Бункерное приемное устройство с роторным вагоноопрокидывателем.
Поперечный разрез.
I — роторный вагоноопрокидыватель, 2 — бункерное приемное устройство, 3 — пластинчатые питатели, 4 —
ленточный транспортер, 5 — циклоны.
Для усреднения могут применяться также склады, оборудованные
специальными загрузочными машинами — штабелеукладчиками,
которые укладывают материал определенным образом. Схемы
формирования штабелей материала на усреднительных складах
показаны на рис. 7.13.
В зависимости от качества сырья применяют способ, который
дает наилучшее усреднение. Штабели материала могут распола-
гаться последовательно в два или более ряда, параллельно и по
кольцу. Непрерывная эксплуатация штабеля осуществляется пу-
тем одновременной отсыпки одного и разборки другого штабеля.
Штабель, укладываемый по кольцу, формируется с помощью по-
воротного ленточного штабелеукладчика, располагающегося в
центре штабеля, а разгрузка ведется с помощью перемещающе-
гося по торцу штабеля сербкового разгружателя, подающего ма-
териал через расположенную внизу перегрузочную воронку на
ленточный транспортер. Формирование кольцевого штабеля мо-
230

?
Рис. 7.12. Приемное устройство с толкающим разгружателем для кусковых
пластичных материалов: а) разрез, б) план.
1, 4 — главный привод, 2, 3 — толкатели, 5 — рейки толкателей
lilli
?ис. 7.13. Схемы формирования штабелей на усреднительных складах кусковых
материалов.
— шевронный способ, 2 — полосовой способ укладки, 3 — укладка горизонтальными слоями, 4 — осевой
способ формирования штабеля, 5 — непрерывная отсыпка, 6 — отсыпка с чередованием слоев.
231

жет осуществляться шевронным способом, продольными полоса-
ми или горизонтальными слоями. Высота штабеля (до 16—17 м)
зависит от угла откоса материала. Отношение длины штабеля к
его ширине должно быть как можно большим и не менее 5:1.;
При качественном контроле отсыпки усреднительные склады по-1
зволяют снизить первоначальные отклонения в содержании, на-
пример, СаСОз с 10% до 1,5% и менее.
Объем одного штабеля усреднительного склада рассчитывает-
ся на хранение 7—10-суточного запаса материала. j
7.6.2. Проектные решения складов
Базисные склады. В зависимости от компоновочного решения
склады по отношению к железнодорожному пути могут быть
сквозными, тупиковыми и поперечными. Склады базисного типа
располагаются на свободной территории в отрыве от производ-
ственных цехов завода и обеспечиваются подъездными путями,
рассчитанными в зависимости от грузооборота на единовремен-
ный прием одного или нескольких маршрутных составов. Раз-
грузка прибывающих составов осуществляется с помощью эста-
кадных или бункерных приемных устройств достаточной
протяженности, оборудованными средствами механизации, обес-
печивающими быстрое освобождение приемных емкостей (тран-
шей и бункеров).
При грузообороте склада свыше 5000 т в сутки в качестве
средств его механизации в большинстве случаев применяются
мостовые (портальные) грейферные краны. Производительность
их рассчитывается с учетом неравномерности поступления мате-
риалов, т. е. с резервом в 15—20%.
Пролет грейферного крана F0,0—76,2 м) определяется разме-
рами обслуживаемого транспортного поля, а объем грейфера
(вместимость от 20 до 40 т) — насыпной массой сыпучего груза
и потребной производительностью крана. Высота штабеля дости-
гает до 25 м. Количество кранов, необходимое для обслуживания
склада, как правило, должно быть не менее двух.
При сравнительно небольшой производительности завода
(до 400—500 тыс. тонн в год) хранение материалов с различ-
ными физическими свойствами может быть организовано на
объединенном складе, оборудованном мостовыми грейферными
кранами. Более мощные заводы при больших грузопотоках
материалов оборудуются двумя (сырье, топливо), а в некото-
рых случаях и тремя раздельными складами с мостовыми
грейферными кранами.
Расходные склады. В связи с тем, что в большинстве случаев
предусматривается равномерное в течение года обеспечение про-
ектируемого завода необходимыми для технологического про-
232

цесса материалами, хранение поступающих на завод материалов,
большей частью, предусматривается в складах, рассчитанных на
сравнительно небольшие резервные запасы материалов. Наибо-
лее распространенным типом таких складов являются склады с
пролетами от 12 до 30 м оборудованные мостовыми грейферными
кранами грузоподъемностью от 50 до 20 тонн.
Крановое оборудование должно иметь 20—30% запаса произ-
водительности с учетом неравномерности поступления материа-
лов на склад.
Расходные склады с грейферными кранами применяют, глав-
ным образом, для материалов, обладающих плохими текучими
свойствами (влажными, пластичными и т. п.)
Хранение сухих кусковых, мелкокусковых и сыпучих матери-
алов организуется в большинстве случаев в бункерных или си-
лосных емкостях. К материалам такого рода относятся: твердый
известняк, прошедшие предварительную сушку пластичные ма-
териалы (например, такие как глина), гидравлические добавки
(маршалит, опока и др.), огарки, некоторые сорта каменных уг-
лей, клинкер и т. п. При организации бункерного или силосного
хранения материалов объем емкостей и их количество определя-
ют из расчета обслуживания одного агрегата. Для обслуживания
нескольких агрегатов (например, сырьевых, цементных, топлив-
ных мельниц и т. д.) емкости объединяются в блоки, образуя
общие хранилища. Хранение запаса материала в бункере может
комбинироваться с хранением совместно используемых в техно-
логическом цикле компонентов в силосах, что обусловливается
объемом хранимого материала и различием пластических
свойств (например, хранение в бункере глины и огарков и
известняка в силосе).
7.7. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АСПИРАЦИИ
И ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Вопросы аспирации, обеспыливания и охраны атмосферы при
разработке ТЭО, ТЭР," проектов и рабочих проектов на строи-
тельство, реконструкцию или техническое перевооружение пред-
приятий по производству цемента должны решаться в соответст-
вии с требованиями следующих нормативных и методических
Документов: СНиП 1.02.01—85 «Инструкция о составе, порядке
разработки, согласования и утверждения проектно-сметной до-
кументации на строительство предприятий, зданий и
сооружений»; Пособие по составлению раздела проекта (рабочего
проекта) «Охрана окружающей природной среды» к СНиП
1-02.01—85; Газоочистное оборудование. Каталог.— Цинтихим-
нефтемаш, М., 1985.

Количество отходящих газов и аспирационного воздуха от
технологических установок определяется расчетным путем при
их проектировании.
Температура отходящих газов и аспирационного воздуха, а
также концентрация пыли от источников пылевыделения прини-
маются в соответствии с данными табл. 7.35.
Способ очистки аспирационного воздуха и отходящих газон
определяется технологией производства клинкера: при сухом спо-
собе следует применять аппараты сухо^ очистки, при мокром
способе на отдельных переделах возможно использование аппа-
ратов мокрой очистки (скрубберов). Схемы очистки аспирацион-
ного воздуха и отходящих газов приведены в табл. 7.36.
Таблица 7.3 5,
Исходные данные для проектирования пылеочистки ¦
Наименование источника пылеобразования
Дробилки щековые
Дробилки молотковые
Узлы перегрузки сырья с конвей-
ера на конвейер
Аспирационная шахта на сбросе
сырья в склад
Вращающиеся печи, работающие
по мокрому способу
Вращающиеся печи, работающие
по сухому способу, с циклонны-
ми теплообменниками
Колосниковый холодильник
Узел выгрузки клинкера из холо-
дильника на пластинчатый кон-
вейер
Узел выгрузки клинкера в силос-
ный склад
Узел выгрузки клинкера в склад с
грейферным краном
Сушильные барабаны при сушке:
шлака
трепела
опоки
угля
глины
Температура отхо-
дящих газов и ас-
пирационного воз-
духа, К ('С)
—
—
—
—
До 453 A80)
До 633 C60)
До 473 B00)
До 353 (80)
353 (89)
333 F0)
До 423 A50)
То же
»
»
»
i
Запыленность аспирационного возду-
ха (отходящих газов), г/м3
5~-8 при влажности сырья
ДО 5%;
1,5-ьЗ,0 при влажности бо-
лее 5%
15-=-35 при влажности соот-
ветственно более 5% и)
менее 5%
5-МО при влажности соответст-
венно более 5% и менее 5%
До 5 при влажности до
54-8% (при более высокой
не рекомендуются)
До 20, как правило, более 201
— в отдельных случаях, ¦
зависимости от сырья,
свойств пыли и способа
пылевозврата
40 (на выходе из последней
ступени циклонных тепло-
обменников)
6-ИО
6-МО
а
6-J-8
6-4-10 (при наличии аспира-
ционной шахты)
До 60
До 45
До 45
До 60
До 60
234

Наименование источника пылеобразования
Сушилки с русловым псевдоожи-
женным слоем
Цементные мельницы:
с центральной разгрузкой_
\с периферийной разгрузкой
работающие в замкнутом цикле
после шахтной аспирационной
коробки
Сырьевые мельницы с воздушно-
проходным сепаратором
Сырьевые мельницы с центробеж-
ным сепаратором
Тарельчато-роликовая мельница
Тарельчато-роликовая мельница
после технологического осажде-
ния
Силосы сырьевой муки с загрузкой
пневмотранспортом
Цементные силосы с загрузкой це-
мента пневмотранспортом
Посты погрузки цемента в ж. д.
транспорт (отдельностоящие)
Карусельные упаковочные маши-
ны цемента с комплектующим
оборудованием
П
род ол ж
Температура отхо-
дящих газов и ас-
пирационного воз-
духа, К
До
До
До
До
До
До
До
До
До
До
До
До
До
423
403
403
403
403
393
393
393
393
393
353
333
333
СС)
A50)
A30)
A30)
A30)
A30)
A20)
A20)
A20)
A20)
F0)
(80)
F0)
F0)
ение табл. 7.35
Запыленность аспирационного возду-
ха (отходящих газов), г/м'
До
60
До 400 (на выходе из мель-
ницы)
До 900 (на выходе из мель-
ницы)
До 400 (на выходе из мель-
До
До
До
До
До
До
40
900 (после сепаратора)
600 (после сепаратора)
300 (после сепаратора)
50
20 (для силосов малого
диаметра)
До
До
До
15
15
10
Свойства твердой фазы аэрозолей (дисперсный состав, удель-
ное электрическое сопротивление и др.) вращающихся печей, су-
шильных барабанов, сырьевых мельниц с одновременным помо-
лом и сушкой, цементных мельниц следует принимать по данным
справочника «Физико-химические и механические свойства золей
и пыли, выделяемые основным оборудованием цементных заво-
дов», Новороссийск, НИПИОТстром 1976 г. При проектировании
пылеулавливающих установок для очистки газов и аспирацион-
ного воздуха, выбрасываемых в атмосферу, необходимо учиты-
вать:
— скорость воздуха или газа в аппарате;
— физико-химические свойства и дисперсный состав пыли;
— концентрацию пыли в газе или воздухе;
— вид ткани (для рукавных фильтров);
— оптимальную нагрузку по пыли и воздуху на ткань;
— температуру, влажность газа и воздуха и др.
Концентрация пыли для аспирационных выбросов воздуха и
отходящих газов не должна превышать 100 мг/м3 на выходе в
атмосферу.
235

И
sr
к
ч
VS
а
Н
5
5
X
к
и
3
S
S
g
5
a?S.
1 eir S
3
<u
236

о.
л
Я
О
9
о
I
I
g
в
S
a
I
237

4
vo
и
a
as
и
H
4
о
ч
о
о,
К
238

e
s
о.
3
о
g
я
I
u
к
239

•о
и
о
я
о
о.
с
о
н
о.
1
I
2
о
S
3
о.
1
s
to
s
a.
С
CO

С целью снижения начальной концентрации пыли в аспира-
ционном воздухе на линиях переработки сырья необходимо его
Увлажнение на всех переделах в соответствии с рекомендациями,
приведенными в табл. 7.37.
I Рекомендуемое к использованию на цементных заводах
пылеулавливающее оборудование представлено в табл. 7.36
и 7.45.
I Аспирационные трубопроводы и газоходы должны проклады-
ваться по трассам минимальной протяженности и с условием
минимальных гидравлических потерь. На аспирационных тру-
бопроводах и газоходах следует предусматривать штуцера для
выполнения пылевых и аэродинамических замеров. На участках
возможного отложения пыли необходимо устанавливать герме-
тичные люки на газоходах и воздуховодах для их периодиче-
ского осмотра и очистки. Газоходы и аспирационные трубопро-
воды при температуре газа или воздуха ?>318 К D5 °С)
необходимо теплоизолировать. При температуре газов более 343 К
G0 °С) требуется установка компенсаторов температурных удли-
нений. Толщина стенок газоходов и воздуховодов определяется
в зависимости от абразивности и концентрации пыли. Так,
например, в случае наличия в воздухе высокоабразивной пыли
(клинкер, цемент, шлак, зола и др.) при концентрации от 3 до
20 г/м3 толщина стенки газохода должна составлять 4,5 мм. В
местах интенсивного износа (повороты, переходы, тройники) тол-
щину стенок следует увеличивать в 1,5 раза.
В цементной промышленности очистка газов и аспирационного
воздуха осуществляется преимущественно сухим способом с при-
менением пылеосадительных камер, циклонов и рукавных филь-
тров. В табл. 7.38 представлены сведения о применении этих
обеспыливающих устройств.
Отделение пыли от газового потока в циклонах осуще-
ствляется за счет действия на частички пыли центробежной
силы. В цементной промышленности получили распростра-
нение конструкции циклонов ЦН15 — конструкции НИИО-
Газ, ЦП2 и др.
Циклоны рассчитаны на следующие параметры:
Начальная запыленность, не более 400 г/м
Давление или разрежение в аппара-
те, не более 2,5 кПа
Температура газа, не выше 673 К D00 °С)
В зависимости от угла наклона крышки и входного угла пат-
Рубка выпускаются циклоны:
ЦН-15 и ЦН-15у (укороченный) с углом наклона 15 °;
ЦН-24 с углом наклона 24 °;
ЦН-11 с углом наклона 11 °.
241

Таблица 7.38
Типы пылеуловителей и область их применения
Пылеуловители
Пылеосадителыше ка-
меры
Циклоны
Электрофильтры
Рукавные фильтры:
с рукавами из нату-
ральных и синте-
тических волокон
с рукавами из стек-
ловолокна
Степень обес-
пыливания, %
3...15
80... 95
85... 99
97... 99,9
97... 99,9
Область применения
Вращающиеся печи мокрого способа, с
шильные 'барабаны, мельницы cyxoi
помола
Мельницы сухого помола, сушильные б
рабаны, вращающиеся печи с концен
3
-
раторами, кальцинаторами и циклонны-
ми теплообменниками, колосниковые
холодильники, дробилки, конвейеры
Вращающиеся и шахтные печи, мельни-
цы сухого помола, сушильные бараба-
ны
Вращающиеся печи, мельницы, колосни-
ковые холодильники
Мельницы, силосы, коррекционные бас-
сейны
В одну ступень очистки включают обычно параллельно не-
сколько циклонов. Циклоны НИИОГаз применяют на первой и
второй стадиях очистки.
Коэффициент гидравлического сопротивления циклонов кон-
струкции НИИОГаз составляет: ЦН-15—1,1 кПа, ЦН-24—
0,6 кПа, ЦН-11—1,8 кПа.
Допускаемая запыленность для слабослипающейся пыли в за-:
висимости от диаметра циклона должна, по данным НИИОГаз,
быть не более: ;
Диаметр циклона, мм
Запыленность, г/м
100
60
200
150
400
200
600
300
800
400
Производительность циклонов НИИОГаз (по объему обеспы-,
ливаемых газов) приведена в табл. 7.39.
Ориентировочные значения степени очистки в циклонах в за- [
висимости от диаметра циклона и размера частиц приведены в
табл. 7.40.
Объединенные параллельно в общем корпусе циклоны малого
диаметра 100, 150 или 254 мм образуют батарейные циклоны, ко-
торые способны более эффективно улавливать тонкодисперсные
частицы. Производительность батарейного циклона определяется
в зависимости от диаметра и количества применяемых циклонных
элементов. Начальная запыленность газов, поступающих в бата-
рейный циклон, до 100 г/м3. Температура не более 673 К D00 °С).
242

Таблица 7.39
Производительность циклонов НИИОГаз, тыс. м3/ч
' Диаметр
циклона, мм
\
1 400
!
* 500
600
700
800
Одиночный
циклон
—
2,27
2,65
3,25
3,81
4,44
51,80
5,80
6,76
Группа из нескольких циклонов
двух
—
4,54
5,29
6,40
6,52
8,88
10,36
11,60
13,52
четырех
5,80
6,76
9,08
10,58
13,04
15,24
17,76
20,72
23,20
27,04
шести
—
13,62
15,96
19,56
22,86
26,64
31,08
34,80
40,56
ВОСЬМИ
¦
47,60
54,08
Таблица 7.40
Эффективность очистки газа от пыли в циклонах
Тип циклона
ЦН-15
Диаметр, мм
100
200
400
600
800
Степень очистки (%) при условном диаметре частиц, мкм
5
83
77
69
55
50
10
95
93
89
87
85
20
99,5
99,0
98,5
98,0
97,5
В табл. 7.41 даны сведения о средней производительности
циклонных элементов.
Таблица 7.41
Средняя производительность циклонных элементов
Показатели
Диаметр элемента
Производительность одного элемента
Единица
измерения
ММ
м3/ч
«Винт» •
а = 25°
100 254
112 760
«Розетка» •
а = 25°
150 254
256 730
* «Винт» и «Розетка» — типы направляющих аппаратов циклонов с углом ус-
тановки лопаток а.
243

Исходя из требований технической надежности работы бата-j
рейных циклонов и из технико-экономических соображений гидт
равлическое сопротивление их принимают из соотношения,
АР
= 0,55-^0,75, G.5)
где ДР — гидравлическое сопротивление батарейного циклона,
кПа; q — плотность газа, проходящего через циклон, кг/м3.
При отношении — >0,75 возрастают потери напора, в то вре-
мя как степень очистки остается практически неизменной, а при
отношении — <0,55 резко уменьшается эффективность очистки.
Коэффициент гидравлического сопротивления циклонных эле-
^лтов составляет: для направляющего аппарата «Розетка» —
0,9 кПа, а для аппарата «Винт» — 0,8 кПа.
В качестве последней ступени очистки в многоступенчатых схе-
мах, а также с целью более эффективной очистки в одноступенча-
тых схемах применяются рукавные фильтры. При использовании
фильтровальных тканей из лавсана температурный предел повы-
шается до 413 К A40 °С), а стекловолокно позволяет производить
очистку газов с температурой до 573 К C00 °С). Степень очистки
при удельной нагрузке на ткань до 1 м3/м2-мин, и при удельной
пылевой нагрузке до 1 кг/м2-ч составляет 99 %.
Диаметр рукавов в основном составляет 135—200 мм. Фильтры
отличаются количеством секций и, соответственно, производитель-
ностью по газу. Коэффициент гидравлического сопротивления ру-
кавных фильтров 0,75—1,5 кПа и в отдельных случаях доходит до
2,5 кПа. В цементном производстве рукавные фильтры применяют-
ся для очистки аспирационного воздуха цементных мельниц, це-
ментных силосов, узлов пересыпки, упаковочных машин, дробилок
и т. д. Характеристики рукавных фильтров СМЦ-40 приведены в
табл. 7.42. Запыленность на входе в фильтры СМЦ-40 не должна
превышать 150 г/м3. Сопротивление фильтра перед регенерацией
2,0 кПа, после регенерации 1,3 кПа.
Таблица 7.42
Характеристика рукавных фильтров СМЦ-40
Тип
фильтра
смц-
40-1
СМЦ-
40-П
СМЦ-
40-Ш
Площадь
фильтра-
ции, м^
30
60
90
Расчетная
производи-
тельность,
М3/Ч
4500
9000
13500
Скорость
фильтра-
ции, м
не >2
не >2
не >2
Диаметр
рукава,
мм
180
180
180
Длина ру-
кава, мм
2210
3700
4420
Количест-
во рукавов
48
48
48
Температура
очищаемого га-
за, К (°С)
не >140
D13)
не >140
D13)
не >140
D13)
244

Наиболее эффективными и универсальными пылеочиститель-
ными аппаратами являются электрофильтры. Гидравлическое со-
противление электрофильтров невелико и обычно не превышает
0,1—0,2 кПа. Максимально допустимая температура газа, направ-
ляемого на очистку, 423 К A50 °С), 523 К B50 °С) и 673 К
D00 °С). Электрофильтры чаще всего работают под разрежением,
поэтому при расчете объема газов, проходящих очистку, следует
учитывать подсос воздуха до 15%.
Конструкции электрофильтров различаются по направлению
потока газов (вертикальные и горизонтальные), количеством сек-
ций и полей (одно-, двух-, трех- и четырехступенчатые), назна-
чением (дымовые — для очистки отходящих газов, цементные —
для очистки аспирационного воздуха мельниц, угольные — для
очистки газов от угольной пыли) и т. д.
В табл. 7.43 приведены характеристики электрофильтров типов
УГ и УГТ (унифицированные горизонтальные температурные). Эти
электрофильтры предназначены для сухой очистки от пыли не-
агрессивных газов с температурой до 523 К B50 °С) (электро-
фильтры УГ) и до 698 К D25 °С) (электрофильтры УГТ).
Электрофильтры имеют различные модификации, отличающи-
еся между собой активной высотой осадительной зоны. В табл. 7.44
даны рекомендации по применению этих типов электрофильтров.
Таблица 7.43
Техническая характеристика электрофильтров типа УГ и УГТ
Тип фильтра
УГ-2-3-26
УГ2-4-26
УГ2-3-37
УГ2-4-37
УГ2-3-53
УГ24-53
УГ23-74
УГ24-74
УГЗ-3-88
УГЗ-4-88
УГЗ-3-115
УГЗ-4-115
УГЗ-3-177
УГЗ-4-177
УГЗ-3-230
УГЗ-4-230
УГЗ-3-265
УГЗ-4-265
Площадь
активного
сечения,
26
26
37
37
53
53
74
74
88
88
115
115
177
177
230
230
265
265
Число
полей
3
4
3
4
3
4
3
4
3
4
3
4
3
4
3
4
3
4
Площадь
осадительных.
электродов, м*
1690
2250
2360
3150
3370
4500
4700
6300
9200
12300
12100
16100
18400
24600
24200
32200
27600
36900
Габаритные размеры, м
Длина
14,1
18,6
14,1
18,6
14,1
18,6
14,1
18,6
18,8
24,8
18,8
24,8
18,8
24,8
18,8
24,8
18,8
24,8
Высота
15,4
21,8
Ширина
4,5
4,5
6
6
9
9
12
12
9
9
12
12
18
18
24
24
27
27
245

Продолжение табл 7 43
Тип фильтра
УГТ1-3-30
УГТ1-3-40
УГТ1-3-60
УГТ1-3-80
УГТ2-3-50
УГТ2-3-80
Площадь
активного
сечения
м2
30
40
60
80
50
80
Число по-
лей
3
Площадь оса-
дительиых
электродов, м^
1860
2500
3720
5120
3400
4950
Габаритные размеры м
Длина
14,0
Высота
17,0
18,7
17,0
18,7
19,0
19,0
Ширина
4,5
6
9
12
6
6
Таблица 7 44
Тип электрофильтра и рекомендуемая скорость газа
Тип электро
фильтра
УГ
УГТ
Обеспыливающий агрегат
Цементные мельницы, холодильники, вращающиеся
печи сухого и мокрого способов, сушильные бара-
баны, вихревые сушилки и т д
Вращающиеся печи сухого способа производства
клинкера
Скорость газа в
активном сече-
нии, м/с
1,0-М,5
до 1,0
24ft

а
s
ч
я
Н
а
а
s
f f s
о о
247

ч
я
я
и
М
ч
в
«
о
а
К
8
8
а
*
mi
¦о rt
+1 в
1
о _ о
со К ."о
СО ^ О СО
2§~Я
о о
00 О
со со
>О 00
со со
со
"Л
8
см о о о
о - w" «" т
"а ш
I
CQ СО
U ВО
mm
I
•и
в
я
§
8.9 &S h
ЙО .g ||
в е
248

8
ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ
В ТЕХНОЛОГИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
8.1. РАСЧЕТ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОЙ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ
Целью расчета портландцементных сырьевых смесей является
установление количественных удельных нормативов потребности
в сырьевых материалах, а также соотношений, в которых нужно
смешать сырьевые материалы для получения сырьевой смеси и
клинкера заданного химического состава.
Теоретически химический состав клинкера соответствует со-
ставу прокаленной сырьевой смеси, однако в реальных условиях
обжига во вращающихся печах коэффициент насыщения и мо-
дульные характеристики клинкера и сырьевой смеси отличаются
на величины AKH, An и Др, определяемые применением золь-
ного топлива (уголь, сланец) и безвозвратным избирательным
пылеуносом. Кроме того, состав клинкера отличается от со-
става сырьевой смеси содержанием второстепенных возгоняе-
мых компонентов, не учитываемых расчетом — КгО, ИагО,
SO3 и др. В реальных условиях действующего завода соотно-
шение химического состава клинкер — сырьевая смесь уста-
навливается статистически, по химическим анализам средне-
сменных или среднесуточных проб клинкеров и сырьевых
смесей. В этом случае, с учетом AKH, An и Ар, безразлично,
как вести расчет: на получение заданного состава сырьевой
смеси или клинкера.
Состав клинкера, на который ведут расчет, задается, исходя
из соотношения трех факторов:
— представлений об оптимальном (рациональном) составе;
— реальных сырьевых ресурсов завода;
— требований к составу выпускаемого цемента.
Под рациональным (оптимальным) составом сырьевой смеси
понимают состав, обеспечивающий требуемые технические свой-
ства готового продукта (цемента) и технологические свойства
сырьевых смесей (технологичность шихты),— состав, обеспечива-
ющий максимальную производительность печей, минимальный
расход тепла на обжиг, максимальную стойкость футеровки, лег-
кую размалываемость клинкера и т. д.
249

Как правило, состав клинкера задается в минералогическом
выражении и должен быть пересчитан на содержание оксидов и
модульные характеристики по формулам:
%СаО = 0,737C3S + 0,651C2S + 0,623C3A + 0,461C4AF; (8.1)
%SiO2 = 0,263C3S + 0,349C2S; (8.2)
%A12O3 = 0,377C3A + 0,210C4AF; (8.3)
%Fe2O3 = 0,329C4AF. (8.4)
Таким образом, исходными данными для расчета портландце-
ментных сырьевых смесей являются:
— химический состав исходных сырьевых компонентов (по
данным химического анализа);
— химическая характеристика клинкера (или сырьевой смеси),
выраженная в модульных значениях (КН, п и р).
Химический состав сырьевых материалов предварительно при-
водится к 100% путем добавления «прочих», если сумма по дан-
ным анализа менее 100%, и пересчета на 100%, если сумма
оксидов превышает 100%.
Расчет сырьевой смеси начинается в любом случае с расчета
двухкомпонентной шихты, в котором определяется соотношение
известнякового и глинистого компонента для получения задан-
ного значения коэффициента насыщения.
Если обозначить содержание SiO2 в первом компоненте Sj,
во втором S2) в сырьевой смеси So и в клинкере S, а содер-
жание CaO, Fe2O3 и А12О3 — С, F и А с соответствующими
индексами, то
Co-l,65Ao-0,35Fo
° = ^
Приняв соотношение 1-го и 2-го компонентов за Х:1, напи-
шем:
xSl + Sz- (8.6)
А "Г X
и т. д.
Подставив эти выражения в формулу для коэффициента на-
сыщения, получим основную формулу для определения соотно-
250

шения компонентов при расчете двухкомпонентной сырьевой
смеси:
Y = 2,8KHS2 + 1,65А2 + 0,35F2 - С2
С, — 2,8KHSi — 1.65А, — 0.35F, *¦ '
В этом случае получается сырьевая смесь с заданным значе-
нием КН. Однако это неполная химическая характеристика клин-
кера, поскольку величина коэффициента насыщения характери-
зует лишь соотношение в клинкере минералов-силикатов
С S
-гг и обеспечивает суммарное содержание СаО, гарантируя от-
сутстэие в клинкере несвязанной извести. Как правило, для по-
лучения заданных значений коэффициента насыщения и одного
из модулей необходимо составление трехкомпонентной сырье-
вой смеси, а для заданных КН и двух модулей пир — четы-
рехкомпонентной сырьевой смеси, за исключением тех случаев,
когда соотношение SiC>2, AI2O3 и РегОз в двухкомпонентной
шихте обеспечивает приемлемое с практической точки зрения
значение модулей.
Для определения необходимости введения дополнительных
корректирующих компонентов следует рассчитать значение си-
ликатного и глиноземного модуля (п и р) для двухкомпонентной
сырьевой смеси. При этом, если заданные значения модулей обоз-
начить через Пзадан. и рзадан., то следует рассмотреть четыре
случая, исчерпывающие все возможные сочетания:
1) П>П3адан. 3) П>П3адан.
Р>Рзадан. Р^Рзадан.
2) П<СПзадан. 4) П<Пзадан.
Р<Рзадан. р>Рзадан.
Возможны три группы корректирующих добавок, имеющих
высокое содержание одного из оксидов, определяющих численное
значение модулей:
— 1-я группа — железосодержащие корректирующие добавки
(пиритные огарки, колошниковая пыль, железная руда). Эту груп-
пу добавок наиболее часто применяют в технологии портланд-
цемента.
— 2-я группа — кремнеземсодержащие корректирующие до-
бавки (кварцевый песок, маршалит, опока и др.). Эту группу
добавок применяют при использовании в качестве глинистого
компонента низкокремнеземистых глин, доменных шлаков;
— 3-я группа — глиноземсодержащие корректирующие добав-
ки. Как правило, в качестве глиноземсодержащей добавки ис-
пользуют бокситы. Потребность в такой добавке возникает, на-
пример, при применении в качестве сырьевого компонента
251

продукта комплексной переработки нефелинов — нефелинового
шлама. Химический состав некоторых корректирующих добавок
приведен в таблице 8.1.
Таблица 8.1
Корректирующая добавка
Огарки Акмянского за-
вода
Огарки Кувасайского
завода
Колошниковая пыль
(Косогорский завод)
Кварцевый песок
Кварцит (Кузнецкий за-
вод)
Боксит (Пикалевский
завод)
SIO2
16,11
12,00
14,34
93,70
95,99
5,28
А12ОЗ
6,27
2,38
3,01
2,91
1,31
49,73
Содержание оксидов, %
РегОз
71,41
75,77
59,31
1,08
1,01
21,73
СаО
2,02
1,46
6,70
0,82
0,64
4,38
MgO
1,60
0,24
1,30
0,32
0,20
0,30
SO3
2,90
0,43
—
0,19
0,20
2,78
п.п.п.
1
5
5,71 ]
10,10
1,14
0,69
13,65
В практике наиболее часто встречается первый из описанных
выше четырех возможных случаев необходимости введения кор-
ректирующих добавок (оба модуля превышают заданные значения).
В этом случае очевидным является применение железосодержащих
добавок, поскольку введение БегОз снижает одновременно и сили-
катный и глиноземистый модуль. Однако, так как при введении
железосодержащей добавки значения пир снижаются на неодина-
ковую величину, как правило, приходится ориентироваться на та-
кое количество добавки, при котором сохраняются оба модуля в
приемлемых границах или обеспечивается заданное значение наи-
более важного (с конкретных позиций) модуля.
Во втором из рассматриваемых случаев (оба модуля ниже
заданных) для получения требуемого состава необходимо введе-,
ние двух корректирующих добавок — кремнеземистой и глино-
земсодержащей. Такая ситуация возникает при применении в
качестве сырья низкокремнеземистых, высокожелезистых и низ-
коглиноземистых материалов. В практике такой случай встреча-
ется редко.
В третьем случае повышение значения глиноземного модуля,
при одновременном снижении силикатного модуля, может быть
достигнуто введением глиноземсодержащей корректирующей до-
бавки. В практике такой случай встречается также редко.
В четвертом случае получение заданного состава достигается
применением кремнеземистой и железосодержащей добавок. Та-
кой случай является реальным, например, при использовании в
качестве сырьевого компонента доменного шлака.
252

После определения необходимости введения в портландцемен-
тную сырьевую смесь корректирующих добавок следует перейти
к расчету трехкомпонентных и более сложных сырьевых смесей.
Такие расчеты, как правило, выполняются по методике, разра-
ботанной Киндом-Окороковым или Коганом.
По методу Кинда-Окорокова для расчета используют форму-
лы, полученные подстановкой в выражения для коэффициента
насыщения и модулей значений содержания оксидов в сырьевой
смеси:
^±^ „9)
где Si, S2, S3, Ai, A2, A3 содержание SiC>2 и AI2O3 соответст-
венно в 1, 2 и 3-м компоненте, а X : Y: 1 — соотношение ком-
понентов.
Широко используется для расчетов портландцементных сырье-
вых смесей метод Л. С. Когана, представляющий собой метод сту-
пенчатого расчета. В этом случае, исходя из анализа результатов
расчета двухкомпонентной сырьевой смеси или непосредственно из
модульных характеристик исходных сырьевых материалов осуще-
ствляется последовательное приведение состава сырьевых компо-
нентов к одинаковым значениям модулей путем взаимного коррек-
тирования компонентов друг другом. По этому методу четыре
сырьевые компонента приводятся к условным трем, имеющим рав-
ные значения одного модуля. Полученные три компонента после-
довательно приводятся к двум сочетаниям, имеющим уже оба за-
данные модуля. И, наконец, для получения необходимой величины
коэффициента насыщения устанавливается соотношение двух ус-
ловных компонентов с заданными пир.
Соотношения для получения компонентов с заданными зна-
чениями модулей устанавливаются, исходя из следующего: если
содержание оксидов в двух смешиваемых компонентах обозна-
чить за Si, Ai, Fi, S2, А2 и F2, принять А + F = R, а содержание
оксидов в смеси двух компонентов при их соотношениях Х:1
обозначить за S см и Rcm, to
=^ггг <8Л2>
253

Подставив эти выражения в формулу для силикатного модуля
п = {К (8.13)
ксм
получим выражение для определения соотношения смешиваемых
компонентов для получения заданной величины силикатного мо-
дуля:
Аналогично, для определения соотношения компонентов при
заданной величине глиноземного модуля:
pFi - А, v '
Общая последовательность выполнения расчета следую-
щая:
1. Расчет присадки золы топлива q, исходя из расхода топлива
на обжиг, зольности топлива и доли присаживаемой золы от
общего его количества.
2. Приведение химического состава сырьевых материалов к
100% (прокаленным). Расчет модульных характеристик сырьевых
материалов и золы и назначение модулей для расчета.
3. Выбор пар компонентов, обеспечивающих заданное значе-
ние модулей. Последовательное приведение исходных компонен-
тов к условным составам с заданным п или р. Промежуточная
проверка расчета.
4. Определение соотношения условных компонентов с задан-
ным значением модулей на получение требуемой величины КН.
5. Расчет расхода сырьевых материалов на 100 кг клинкера,
проверка расчета.
Некоторые затруднения на первых порах вызывает расчет
расхода материалов на 100 кг клинкера.
Пример. Соотношение компонентов
— в известняке l(Hi): известняка —94,44%;
— глины 1 (Fi):
— в золе 1 Ci):
огарков
глины
огарков
золы
огарков
« САО/ .
J,JU /о,
- 89,93%;
- Ю,07%;
- 48,45%;
-51,55%.
Если
q=l,77; ^ = 1,41; ^ = 2,57;
254

Огарков на золу:
1,77-51,55
48,45
= 1,88,
тогда
— откорректированной золы Ci):
3! = 1,77 + 1,88 = 3,65,
— откорректированного известняка (Hi) на откорректирован-
ную золу Ci):
Щ = 3,65-2,57 = 9,38,
— «зольного клинкера»:
(Их + 3i) = 9,38 + 3,65 = 13,03,
— остального клинкера:
100 — 13,03 = 86,97;
Итого: И?гк = 50,88 + 9,38 = 60,26; Г|тк = 36,09; З&к = 3,65.
Известняка в И$гк = 60,26-0,9444 = 56,91;
огарков в И|гк = 60,26-0,0556 = 3,35;
глины в Г|гк = 36,09 0,8993 = 32,46;
огарков в Г|тк = 36,09-0,1007 = 3,63;
золы в Зотк = 1,77;
огарков в 3$,.к = 1,88, таким образом содержание компонентов
составит:
— известняка — 56,91;
— глины — 32,46;
— огарков — 8,86;
— золы — 1,77;
Итого: 100%.
Исходя из этих соотношений устанавливается расход сырьевых
материалов за вычетом золы топлива и после пересчета прокален-
ных на сухие материалы.
Вышеизложенные сведения относятся к основным принципам
расчета портландцементных сырьевых смесей аналитическими
методами. Такие методы в процессе подготовки специалиста по
специальности 2508 «Технология силикатных и тугоплавких не-
металлических материалов» должны быть освоены и глубоко

поняты студентом, ими широко пользуются в промышленности,
они являются также теоретической основой для выполнения
расчетов сырьевых смесей современными машинными способами.
Расчеты портландцементных сырьевых смесей машинными спо-
собами включают расчеты на калькуляторах или с применением
ЭВМ. Такие расчеты выполняются в ходе проектирования це-
ментного завода в системе автоматизированного проектирования
(глава 5), как правило, при дипломном проектировании. Цель
расчетов портландцементных сырьевых смесей в режиме ЭВМ
по разработанным программам — выбор оптимального состава
сырьевой смеси из многих вариантов, в зависимости от колеба-
ний состава каждого из сырьевых компонентов, различного вида
корректирующих добавок, при варьировании состава портланд-
цементного клинкера.
Результатом серии расчетов портландцементных сырьевых
смесей, выполненных в системе САПР-цемент, и включающих
в ряде случаев проработку 20—30 вариантов и более, явля-
ется:
1. Обоснование количества компонентов сырьевой смеси.
2. Обоснование и выбор корректирующих добавок.
3. Определение изменения соотношения компонентов сырье-
вой смеси при изменении их состава в диапазоне, установленном
при разведке карьера.
4. Обоснование необходимости разработки карьера в несколь-1
ко уступов для одного вида сырья, например, «высокий» извест-ч
няк, «низкий» известняк и др.
5. Обоснование целесообразности выборочной добычи сырья;
и сброса низкокондиционных включений в отвалы.
6. Рекомендации по использованию в составе сырьевых смесей
вскрышных пород.
Необходимые для выполнения серии расчетов на ЭВМ данные
могут быть получены в горном отделе или сырьевой лаборатории,
а также из отчетов геологов по разведке данного месторождения
цементного сырья. Требования к составу цементного сырья из-
ложены в нормах технологического проектирования цементных
заводов.
8.2. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС
Расчет материального баланса цементного завода является ос-
новой для выбора технологического оборудования и технико-эко-
номической оценки проектируемого предприятия.
Материальный баланс определяет потребность завода в сырье,
топливе, добавках и вспомогательных материалах, необходимых
для технологического процесса: воды, сжатого воздуха, разжижи-
256

телей шлама, интенсификаторов помола, футеровочных матери-
алов и т. д.
В материальном балансе определяется также количество про-
межуточных продуктов (полупродуктов) технологии: клинкера,
сырьевой муки, шлама, и готового продукта — цемента различ-
ных видов и марок.
Для расчета материального баланса необходимо иметь следу-
ющие исходные данные:
— типоразмер и количество печей (технологических линий)
для производства портландцементного клинкера;
— удельный расход сырьевых материалов по данным расчета
сырьевой смеси;
— удельный расход топлива на обжиг клинкера и сушку до-
бавок;
— ассортимент выпускаемой продукции и процент ввода до-
бавок и гипса для цементов всех видов и марок;
— естественную влажность сырьевых материалов, топлива и
шлама.
Учет производственных потерь при расчете материального ба-
ланса:
— потери сырьевых материалов принимаются суммарно по
всему переделу переработки сырья (кроме карьера) в количе-
стве 0,5% и учитываются при расчете удельного расхода
сырья;
— потери твердого топлива по всем переделам его переработ-
ки принимаются 1,0%, при применении бурых углей — 2,0%,
жидкого топлива и газа — 0,3%;
— потери цемента принимаются 0,5%, клинкера — 0,5%, до-
бавок и гипса — 1,0%.
8.2.1. Расчет мощности завода по клинкеру и цементу
Мощность (производительность) завода устанавливается по ко-
личеству технологических линий (печей), исходя из гарантиро-
ванной часовой производительности печей и нормативного коэф-
фициента их использования в течение года.
Проектная производительность завода по клинкеру рассчиты-
вается по формуле:
Q™ = п • q • 8760 • Ки (т/год), (8.16)
где п — число технологических линий (печей) для обжига клин-
кера; q — гарантированная часовая производительность одной пе-
чи в тоннах (табл. 8.2); 8760 — годовое календарное время в
часах; Ки — коэффициент использования годового календарного
времени (табл. 8.2).
9-395 257

Коэффициент использования годового календарного времени
работы печей определяют по формуле:
8760 — П
8760 '
(8.17)
где П — количество часов простоя печи при ремонте за один
год (в среднем).
Таблица 8 . 2j
\
Производительность и коэффициент использования
вращающихся печей* ]
Способ производства
Мокрый
Сухой, печи с циклонными теплообменни-
ками
Сухой, печи с циклонными теплообменни-
ками и декарбонизатором
Типоразмер печи
5,6X185 м
5,0X185 м
4,5X170 м
4,0X150 м
3,6X150 м
7,0X6,4X95 м
5,0X75 м
4,0X60 м
3,6X56 м
4,5X80 м
5,0X100 м
4,0X60 м
3,6X56 м
Ки
0,89
0,89
0,90
0,91
0,92
0,80
0,875
0,90
0,91
0,85
0,82
0,90
0,91
Произ-
води-
тель-
ность,
т/ч
76
72 J
50
35
25
132
70
42
31
125
210
87
67
'Примечание: Производительность печей, приведенная в таблице 8.2, дается для «типовых»
сырьевых материалов — известняка я глины при потере при прокаливании сырьевой смеси 36—37%. В
случае использования нетрадиционного сырья и, в частности, промышленных отходов (шлаков, шламов,
зол) производительность печей уточняется по фактическим данным. При отсутствии экспериментальных
данных производительность печи, работающей на нетрадиционном сырье, может быть откорректирована!
исходя из условий обжига одинакового количества сухой сырьевой смеси, обжигаемой в единицу времени.
В этом случае снижение величины потери при прокаливании смеси пересчитывается на соответствующее
увеличение выхода клинкера.
При мокром способе производства клинкера производительность печей должна корректироваться также
при влажности шлама, отличающейся от расчетной C8%), а печей 5,6X185 м — 42%.
Проектная производительность завода по цементу опреде-
ляется ассортиментом продукции, предусмотренным в задании
на проектирование. Для расчета необходимы следующие дан-
ные:
1. Доля цемента каждого вида от общего выпуска цемента на
проектируемом предприятии в масс.%.
2. Максимальное содержание добавок в цементе каждого виде.
258 s

При расчете производительности завода по цементу содержа-
ние в нем гипса принимается равным 5% масс.
Производительность по цементу (Q4eM, т в год) рассчитывается
по формуле:
^ <818>
где Qmi — производительность завода по клинкеру, т/год; 0,95 —
коэффициент, учитывающий содержание гипса; Мср — средне-
взвешенное содержание клинкера, масс.%, в цементах всех видов
и марок на проектируемом предприятии.
«Мср» рассчитывается по формуле:
NrA00 - Dt) + N2-A00 - DJ + -Ы,-A00 - DJ
MCp = — , (8.19)
где D1 — содержание добавок в цементе первого вида (марки),
масс.%; D2 — содержание добавок в цементе второго вида (мар-
ки), масс.%; Dj — содержание добавок в цементе i — того вида
(марки), масс.%; Nj, N2,...Nj — доля в общем выпуске цемента
каждого вида, масс.%, при условии что Nj + N2...N;= 100%.
Так, например, если на проектируемом заводе предполагается
выпуск:
шлакопортландцемента с 60% шлака — 40%,
портландцемента с минеральными добавка-
ми Д-20 —15%,
портландцемента Д-5 —45%,
то средневзвешенное содержание клинкера
.. 10A00 — 60) + 15A00 — 20) + 45A00 — 5) пп пео,
Мср - — - /U, /3 /о
8.2.2 Определение удельного расхода сырьевых материалов,
топлива и вспомогательных материалов
Исходные данные для расчета удельного расхода сырьевых
материалов на 1 т клинкера должны быть получены из расчета
соответствующей сырьевой смеси.
Удельный расход сырьевой смеси A, т/т кл.) рассчитывается
по формуле:
где q — присадка золы топлива (при использовании твердого топ-
лива), масс.%; п.п.п.— потери при прокаливании сырьевой смеси
(получены из расчета сырьевой смеси), масс.%.
259

Удельный расход каждого сырьевого компонента рассчитыва-
ется как
с
где 1 — удельный расход сырьевой смеси; Q — содержание,
масс.%, каждого компонента сырьевой смеси (по результатам
расчета сырьевой смеси).
Удельный расход топлива определяется из расчета тепловых
балансов печных, сушильных и сушильно-помольных агрегатов.
Ориентировочные (средние по промышленности) удельные расхо-
ды сырья, топлива и вспомогательных материалов составляют:
карбонатный компонент— 1100—1350 кг/т клинкера;
глинистый компонент — 200—350 кг/т клинкера;
корректирующие добавки—10—100 кг/т клинкера;
топливо условное на обжиг клинкера:
по сухому способу — ПО—135 кг/т клинкера;
по полусухому способу — 150—180 кг/т клинкера;
по мокрому способу — 200—235 кг/т клинкера.
сжатый воздух — 60—80 нм3/т цемента;
добавки в цемент — 0—250 кг/т цемента;
гипс — 30—80 кг/т цемента;
мелющие тела — до 1,05 кг/т цемента;
огнеупоры — 1,5 кг/т клинкера.
8.2.3 Режим работы производственных отделений
и годовой фонд рабочего времени
Режимы работы производственных отделений выбираются в со-
ответствии с режимом работы машин и оборудования (таблица 8.3).
Режим работы карьеров принимается в две смены при непре-
рывной рабочей неделе.
Режим отделений предварительного измельчения сырьевых
материалов (дробилки, болтушки, дробильно-сушильные агрега-
ты, мельницы «Аэрофол» и «Гидрофол») взаимосвязан с режимом
работы соответствующих карьеров.
Отгрузка цемента из силосов и режим работы упаковочного
отделения определяются периодичностью поступления железно-
дорожного или автомобильного транспорта.
Номинальный годовой фонд рабочего времени по подразделе-
ниям, работающим на непрерывном режиме, принимается 365 су-
ток или 8760 часов. При прерывном режиме работы подразделе-
ний номинальный годовой фонд рабочего времени определяется,
как разность между календарным временем C65 суток) и выход-,
ными и праздничными днями.
260

Режим работы машин и оборудования
по основным производствам (переделам)
Режим работы машин и оборудования по основным переделам
следует принимать в соответствии с табл. 8.3.
Таблица 8.3
п.п.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Наименование производств (переделов)
Отделения предварительного измель-
чения сырьевых материалов, доба-
вок и топлива (дробилки, мельницы
грубого измельчения и т. п.)
Дробилки-сушилки
Склады сырьевых материалов, доба-
вок, топлива, сырьевой смеси, клин-
кера, цемента, интенсификаторов,
минерализаторов, пластификаторов
Отделение помола цемента, компрес-
сорная, мокрый помол сырья
Цех обжига клинкера, сухой помол
сырья, сушильные и топливоподго-
товительные отделения
Установки для отгрузки готовой про-
дукции (цемент, клинкер, мука, ще-
бень и т. п.) и для приема поступа-
ющих на промплощадку грузов
(топливо, добавки, вспомогательные
материалы и т. п.)
Количест-
во смен в
сутках
2
3
2—3
2—3
3
1—3
Примечание
Исключая дробилки-су-
шилкй
В зависимости от режи-
ма работы произ-
водств, обеспечиваю-
щих подачу и
потребление склади-
руемых материалов
С учетом пиковых на-
грузок в региональ-
ных (местных) энерго-
системах
Уточняется в зависимо-
сти от режима подачи
железнодорожных ва-
гонов и автотранспор-
та
8.2.4 Основные условия расчета материального
баланса завода
1. Расходы и потребности сырья, материалов, полупродуктов
производства и готовой продукции в статьях материального ба-
ланса рассчитываются в год, сутки и час.
2. Расходы материалов, связанные с обеспечением непрерыв-
ной работы печей: сырья, корректирующих добавок, разжижите-
лей шлама, топлива, рассчитываются исходя из потребности пе-
чей при работе их 24 часа в сутки. При этом расчет ведется
исходя из производительности печи по клинкеру на основе ус-
тановленных ранее удельных расходов сырья, материалов и топ-
лива в тоннах на 1 тонну клинкера. Годовая потребность в сырье
261

и топливе рассчитывается по годовой потребности печей с учетов
коэффициента их использования (Ки).
3. Статьи материального баланса по материалам и продукции,
не связанным с непрерывным питанием печи (цемент, гидравли-
ческие добавки, гипс, интенсификаторы помола), определяются
исходя из годовой производительности завода по цементу на ос-
нове принятого режима работы соответствующих отделений (по-
мол цемента, сушка добавок).
8.2.5 Примеры расчета некоторых статей
материального баланса
Исходные данные:
часовая производительность печи — 125 т;
количество технологических линий — 1;
коэффициент использования печи — 0,90.
Расход известняка:
Удельный расход — 1,45 т/на 1 т клинкера.
Влажность — 10%.
Удельный расход с учетом 0,5% производственных потерь -
1,46 т/на 1 т клинкера.
Расход в час: 1,46-125-100= 182,2 сухого.
202,4 влажного.
Расход в сутки: 182,2-24 = 437 сухого.
485 влажного.
Расход в год при Ки = 0,9 • 437 • 365 = 1436530 сухого.
1596144 влажного.
Аналогично рассчитываются другие статьи баланса по мате-
риалам, обеспечивающим непрерывное питание печей: глины,
корректирующих добавок: разжижителей шлама, воды, сухой
сырьевой смеси, шлама с заданной влажностью, а также топлива
на обжиг клинкера.
Расход гидравлических добавок:
Производительность по клинкеру:
Qw = 125-24-365-0,9 = 985500 т в год.
Производительность по цементу:
„ 985500 985500
р — средневзвешенное содержание клинкера в цементе — 70,75%-
Расход добавки (например, шлака) в год: 407433 сухого, 462992'
с влажностью 12%.
262

Расход шлака в сутки:
407433 : 300 = 1358 т сухого
1543 т влажного A2%),
где 300 — число рабочих дней в году отделения сушки шлака.
Расход шлака в час:
1358 : 24 = 56,6 т сухого.
64,3 т влажного A2%).
Аналогично рассчитываются статьи баланса по таким мате-
риалам как цемент, гипс, добавки-интенсификаторы помола (ис-
ходя из режима работы цементных мельниц — 307 дней в году,
23 часа в сутки), а также сжатый воздух (на перемешивание
сырьевой смеси или шлама, транспортирование и аэрацию це-
мента и др.). Пример формы записи материального баланса це-
ментного завода исходя из вышеприведенных исходных данных
A технологическая линия с печью 125 т клинкера в час) пред-
ставлен в табл. 8.4.
Таблица 8.4
Материальный баланс завода
Наименование
Известняк, т:
сухой
с влажностью 10%
Глина, т:
сухая
с влажностью 28%
Огарки, т
Сухой сырьевой смеси, т
Шлама с влажностью
38%, м3
Разжижителя шлама, т
(ЛСТ, 50% концентра-
ции)
Вода на приготовление
шлама, м
Клинкер, т
Удельный
расход на
1 т клин-
кера
1,46
0,13
0,02
1,61
1,63
0,0032
0,99
—
Потребность
В час
182
202
16
23
2,5
20
204
0,4
124
125
В сутки
4373
4859
390
542
60
4830
4890
9,6
2970
3000
В год
1436530
1596144
128115
177942
19710
1586655
1606365
3154
975645
985500
Примечание
Объемная масса
шлама принята
1,6 т/м3
Расход ЛСТ —
0,1% от массы
сухой сырьевой
смеси.
263

Продолжение табл. 8.4
Наименование
Топливо — уголь, т:
на обжиг
на сушку
Цемент, т
Гипс, т
Шлак, т:
сухой
с влажностью 12%
Интенсификатор помола
ТЭА, т
Удельный
расход на
1 т клин-
кера
0,23
—
Потребность
В час
29
208
10
57
64
0,10
В сутки
690
4776
239
1358
1543
2,4
В год
226665
1466300
73315
407433
462992
733
Примечание
Принято 230 кг на
1 т клинкера.
При режиме рабо-
ты отделения це-
ментных мель-
ниц 307 дней в
году и 23 ч в
сутки
То Же
При режиме рабо-
ты 300 дней в
году и 24 часа в
сутки.
Принято 0,05% от
массы цемента.
8.2.6 Определение количества и производительности
основного технологического оборудования
Расчет количества технологического оборудования произво-
дится исходя из необходимости переработки суточной потребно-
сти материалов по статьям материального баланса. Для выбран-
ного типа технологического оборудования рассчитывается годо-
вой коэффициент использования (Ки), который должен соответ-
ствовать средним значениям по промышленности для этого типа
оборудования (табл. 8.5). Коэффициент использования оборудо-
вания рассчитывается по формуле:
Ки =
Ф
Р-8760'
(8.22)
где Ф — количество перерабатываемого материала по статье ма-
териального баланса, тонн в год; Р — часовая производитель-
ность агрегата, т/ч; 8760 — номинальный годовой фонд рабочего
времени.
При несоответствии Ки средним значениям необходимо вы-
брать другой тип оборудования с большей или меньшей произ-
водительностью.
264

Таблица 8.5
Коэффициенты использования технологического оборудования
Наименование агрегатов
Агрегаты для дробления карбонатного сырья
Агрегаты для дробления и подсушки гипса
Штабелеукладчики карбонатного сырья
Штабелеразборщик усреднительного склада
Агрегат для помола и сушки сырья с мельницей самоизмельчения
«Аэрофол»
Агрегат для помола и сушки сырья с вертикальной тарельчато-
роликовой мельницей
Агрегат для помола и сушки сырья с трубной (шаровой) мель-
ницей
Мельница мокрого самоизмельчения «Гидрофол»
Трубная (шаровая) стержневая мельница мокрого помола сырья
Агрегаты для размола цемента:
по открытому циклу
по замкнутому циклу
Сушильный барабан
Установки для сушки в кипящем слое
Ки
0,47—0,56
0,75
0,47—0,56
0,77
0,77
0,77
0,77
0,80
0,82
0,82
0,80
0,85
0,80
Пример: Для первичного дробления 4859 тонн известняка
в сутки (табл. 8.4), по соответствующим справочным данным,
могут быть установлены щековые дробилки с производительно-
стью 250 т/ч, 500 т/ч, 1000 т/ч. Для всех трех типов щековых
дробилок может быть установлена одна дробилка, только при
производительности 250 т/ч она будет в сутки непрерывно
работать 4859:250 = 19,5 ч, при 500 т/ч — 9,7 ч, при
1000 т/ч — 4,8 ч.
Коэффициент использования дробилки (при годовой пере-
работке 1596144 т известняка (табл. 8.5)) составит в этих
случаях:
1596144 п п~
073
1596144
1596144
Наиболее близок к рекомендованному коэффициент исполь-
зования дробилки с производительностью 500 т/ч, ее и выбираем
Для установки на проектируемом участке дробления.
265

8.3 ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ОБОРУДОВАНИЯ
Выбор оборудования и расчет его производительности осуще-
ствляются исходя из проектной мощности завода и материального
баланса, которыми определяется количество материалов, приме-
няемых в технологическом процессе производства цемента от
добычи сырья до отгрузки цемента в транспортные средства.
Для комплектации технологических -даний производства це-
мента осуществляют поверочные расчеты оборудования, по ре-
зультатам которых выбирают типоразмер оборудования, обеспе-
чивающий надежную работу того или другого передела
производства.
При расчетах за основу принимается проектная мощность за-
вода по клинкеру и цементу, исходя из которой по расходным
коэффициентам сырьевых материалов и топлива на тонну клин-
кера определяется часовая потребность в материалах, на осно-
вании которой осуществляется выбор оборудования по каталогам
заводов-изготовителей.
При выборе оборудования учитываются физические свойства
материалов, способы их последующей переработки, а также эко-
номические факторы, влияющие в последующем на технико-эко-
номические показатели проекта (удельные капиталовложения,
энергозатраты и др.)
Главные переделы цементного производства, по которым осу-
ществляются поверочные расчеты оборудования, следующие:
1. Карьеры — оборудование для добычи и транспорта сырье-
вых материалов.
2. Дробление сырьевых материалов — дробильные установки
для дробления сырьевых материалов.
3. Усреднение сырьевых материалов — штабелеукладчики и
штабелеразборщики.
4. Приготовление сырьевой шихты — помольные установки
для сырьевых материалов.
5. Гомогенизация и хранение сырьевой шихты — силосы для
усреднения и хранения сырьевой муки, шламбассейны при мок-
ром способе производства.
6. Обжиг сырьевой шихты и охлаждение клинкера — печные
агрегаты для обжига клинкера.
7. Помол цемента — агрегаты для помола цемента.
8. Сушка добавок — сушильные установки для сушки мине-
ральных добавок.
9. Хранение и отгрузка цемента — силосы для цемента, уст-
ройства для отгрузки цемента, упаковочные.
10. Приемные устройства — оборудование приемных уст-
ройств для сыпучих материалов.
266

Карьеры. В кратком описании месторождений сырьевых ма-
тералов и карьеров приводятся данные о расположении место-
рождений относительно завода, условиях залегания и запасах
сырья по категориям, качестве сырья и пригодности его для
производства цемента, системе разработки сырья и его транс-
порта.
При выполнении расчетов, исходя из мощности цементного
завода по клинкеру, определяется потребная производительность
карьера, необходимое 'количество экскаваторов или скреперов
при выбранной емкости ковша, и потребность в подвижном со-
ставе в зависимости от выбранного вида транспорта.
Дробление сырьевых материалов
Для дробления сырьевых материалов и технологических до-
бавок в цементной промышленности применяются щековые, щеч-
но-валковые, валковые, конусные, ударно-отражательные и мо-
лотковые дробилки.
Выбор типа и мощности дробилки зависит от физических
свойств материала, требуемой производительности и принятой
степени дробления.
Для выбора дробилок по результатам материального баланса
определяется потребная часовая производительность дробильного
отделения с учетом числа смен работы дробилок в сутки, нерав-
номерности поступления материала и др.
Ориентировочная часовая производительность дробильного от-
деления определяется по формуле:
nGb = nG0-BH-K (8.23)
где nG|, — потребность в сырье естественной влажности для обес-
печения часовой производительности дробильного отделения,
т/час; nG0 — проектная часовая производительность цеха обжига,
т/час; Вн — норма расхода сырья естественной влажности с уче-
том производственных потерь, на 1 т клинкера, т; К — коэффи-
циент сменности, выражаемый дробью, числитель которой равен
числу смен работы печей, т. е. трем, а знаменатель числу смен
работы дробилок.
На основании расчета осуществляется выбор дробилок по ка-
талогам заводов-изготовителей.
Усреднение сырьевых материалов
Выбор характеристик машин для укладки материалов в ус-
реднительные склады (штабелеукладчиков) осуществляется, ис-
ходя из способов усреднения и мощности дробильного отделения,
267

а машин для разборки штабелей (штабелезаборщиков) — из ус-
ловий потребности отделения помола сырья.
Приготовление сырьевой шихты. Приготовление сырьевой
шихты осуществляется в агрегатах различных конструкций (ша-
ровые мельницы, вертикальные роликовые мельницы, мельницы
самоизмельчения (типа «Аэрофол») с мельницами домола и др.,
выбор которых связан с физическими свойствами материалов и
необходимой производительностью передела приготовления
сырьевой шихты, а также принимаемыми компоновочными ре-
шениями.
Потребная часовая производительность цеха помола сырья (по
сухому веществу) определяется по формуле:
nGc = nG0-AH (8.24)
где nGc — потребная часовая производительность цеха помола
сырья (по сухому веществу), т/час; nG0 — проектная часовая про-
изводительность цеха обжига, т/час; Ан — норма удельного рас-
хода сырья на 1 т клинкера, т, с учетом потерь сырья в произ-
водстве.
Потребная часовая производительность цеха помола сырья оп-
ределяется по формуле:
/ it/ it
nG9 = nGc • Км • qy = nG0 • А„ • Км • qy (8.25)
где Ga — потребная часовая производительность цеха помола
сырья, т/час; К„ — коэффициент размолоспособности сырьевой
шихты; qy — поправочный коэффициент на тонкость помола
сырьевой шихты.
Суточная и годовая производительности цеха помола сырья
должны иметь резерв, учитывающий простои помольного обору-
дования и цеха обжига, возможное увеличение часовой произво-
дительности агрегатов обжига клинкера до расчетной производи-
тельности.
Выбор помольных агрегатов сырья осуществляется из условий
принятой технологической схемы.
8.4 РАСЧЕТ СКЛАДОВ КУСКОВЫХ
И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
8.4.1 Расчет складов кусковых материалов
При проектировании и расчете складов необходимо опреде-
лить:
1. Назначение склада (базисный, расходный) и вид хранимого
материала.
268

- 2. Нормативное время хранения материала на складе.
3. Тип склада и вид механизации.
4. Рассчитать требуемую емкость склада и выбрать его раз-
меры (длина, ширина, высота штабеля).
5. Тип приемных устройств и вспомогательных механизмов,
обеспечивающих их бесперебойную работу.
Расчет хребтовых ихполубункерных складов. Размеры склада
зависят от типа и формы штабеля, в значительной степени оп-
ределяемых выбранной схемой механизации. Расчет ориентиро-
вочной емкости (м3) и площади (м2) склада производится по фор-
мулам:
А Т» /*Ч
(8.26)
365 Khqh '
K^HL
(8.27)
где Vn — потребная для данного материала емкость склада, м3;
Ак — производительность завода по клинкеру, т/год; Ру — удель-
ный расход материала на 1 т клинкера; Сн — нормативный запас
материала в сутках (табл. 8.6); Ки — коэффициент использования
агрегатов, для питания которых используется данный материал;
qh — объемная масса материала, т/м3 (табл. 8.8); Kj — коэффи-
циент, учитывающий разрывы и проезды на складе, разгрузочные
канавы, ремонтные площадки и т. п.; Ki~l,2-=-l,5; K2 —коэф-
фициент использования теоретического объема штабеля, завися-
щий от формы и размеров штабеля (табл. 8.7); Нм — максималь-
ная высота штабеля при использовании грейфера
Нм = Нгр — 1; где Нгр — максимальная высота подъема грей-
фера, м.
Таблица 8.6
Нормы запасов и складирования сырья, основных и вспомогательных
материалов, полуфабрикатов и готовой продукции
Наименование материала
Карбонатный компонент
Глинистый компонент
Запас в сутках
Годовая производительность завода
по цементу
до 1 млн
тонн в
год
10
3
1,0—
2,0 млн
тонн в
год
3—5
2—3
Свыше
2,0 млн тонн
в год
3—4
2—3
Примечание
При неслипаю-
щемся мате-
риале
269

Продолжение табл. 8.6
Наименование материала
Сырьевой шлам
Глиняный шлам
Промежуточный шлам
Сырьевая мука
Корректирующая сырьевая му-
ка
Клинкер
Добавки гидравлические, кор-
ректирующие, гипс
Поверхностно-активные веще-
ства, интенсификаторы, ми-
нерализаторы
Цемент
Твердое топливо
Мазут как основное топливо
(при доставке по ж.д.)
Мазут как резервное топливо
(при доставке по ж.д.)
Мазут как основное и резерв-
ное топливо (при доставке по
трубопроводу)
Мешки для упаковки цемента
Мелющие тела
Горюче-смазочные материалы
Огнеупоры
Запас в сутках
Годовая
до 1 млн
тонн в
год
3
2
2
4
2
10
30
30
20
30
15
15
5
30
производительнОСТь завода
по цементу
1,0—
2,0 млн
тонн в
год "¦
3
1—2
1—2
4
1—2
4—5
30
30
10—15
30
15
10—15
2—5
30
не менее 24 м"
не бо-
лее
6000 м3
Свыше
2,0 млн тонн
а в год
2,5—3,0
1
1
4
1—2
4
30
30
10
20
15
10
2
30
каждого
типоразмера
не бо-
лее
6000 м3
Полуторный запас
не бо-
лее
6000 м3
для каждо-
го типоразмера вращающих-
ся печей и дополнительный
КОМПЛеКТ ДЛЯ футерОВКИ ГО-
рячей зоны.
Прииечание
Резервный
склад объе-
мом 3—5%
от годовой
производитель-
ности завода
Запас на рас-
ходном скла-
де 10 суток
270

Таблица 8.7
Значения коэффициента использования теоретического
объема штабеля
Вид и форма штабеля
Склад с грейферным краном и подпорными стенками
(при наличии разделительных стенок)
ых
0,85—0,90
Штабели трапецеидального сечения
0,75—0,80
Штабели треугольного сечения
0,45—0,50
Таблица 8.8
Насыпная масса и угол естественного
откоса материалов
Материал
Известняки крупнодробленые
Известняки с мажущими включениями
Мел кусковой (влажностью 20—25%)
Глина:
дробленая влажная
дробленая сухая
недробленая влажная
Глинистые сланцы
Клинкер вращающихся печей
Огарки пиритные
Песок:
сухой
влажный
Уголь: , ,ijp
антрацит
орешек ,
бурый
Шлак доменный сухой
Гипс:
размер куска 100 мм
мелкокусковой
Насыпная, масса,
т/м3 •
1/ М
1,5—1,8
1,3—1,4
1,2-1,4
1,6—1,8 \
1,4-1,6 1
1,6-2,0 J
1,4—1,5
1,50—1,65
1,6
1,6
1,8
0,9
0,8
0,7
0,5—0,8
1,45
1,35
Угол естественно-
го откоса в по-
кое, град
35—40
35—45
40—45
в зависимости
от физических
свойств мате-
риала
—
33
—
35
40
30
40
45
35
30
40
* Примечание. При определении объемов складов следует брать наименьшие значения, а при
расчете нагрузок строительных конструкций — наибольшие.
Определение размеров эстакадно-гравитационных складов
(хребтового типа) осуществляется по формулам (8.28, 8.29).
271

Рис. 8. 1. Схема формирования штабе-
ля треугольного сечения
Рис. 8. 2. Схема хранения матери-
ала в полубункерном складе
Ширина основания штабеля (В) треугольного сечения, обра-
зованного при отсыпке ленточным транспортером, рис. 8.1 свя-
зана с высотой отвала (Но) соотношением:
В = 2Н0 ctga
где a — угол естественного откоса.
Погонная емкость склада (м3/м) составит:
V = И? ctga
(8.28)
(8.29)
В случае хранения материала в полубункерном складе (рис.
8.2) его поперечное сечение представляется состоящим из 2-х
или 3-х треугольников с высотами Hi, Нг и Нз, которые связаны
с шириной следующими соотношениями:
В = 4Hi • ctgai
В = 2Н2-
В = 2Н3 •
(8.30
где а\ — угол наклона днища полубункера, причем ai да ао +
+ 5,где ао _ угол трения в покое для данного материала и дни-
ща бункера
Погонная емкость полубункерного склада (в м3/м) составляет:
при одном полубункере
2(H2J- ctga
272
(8.31)

а в случае, если а Ф сц:
(8.32)
двух полубункерах (рис. 8.2):
V" = (Н2J ctga + 2(H02 ctga,
(8.33)
Расчет силосных складов кусковых материалов. Силосные
склады представляют из себя вертикальные цилиндрические ем-
кости с отношением высоты к диаметру 1,5:1 и более.
Силосные емкости могут служить не только для хранения,
одновременно они являются и расходными резервуарами, т. е.
заменяют бункера, необходимые для организации питания по-
мольных агрегатов.
Загрузка силосных емкостей осуществляется обычно ленточны-
ми транспортерами, элеваторами и скребковыми транспортерами.
Нижняя часть силоса должна иметь форму усеченного конуса, угол
наклона которого должен на 10—15 ° превышать угол естественно-
го откоса находящегося в силосе материала. На выходе из конуса
устанавливается питатель, чаще всего тарельчатый (дисковый),
скомбинированный с ленточными весами. Преимуществом складов
такого типа является отсутствие пылеобразования при загрузке,
хранении и дозировании материала.
Размер выходного отверстия силоса принимается по размерам
питателя, устанавливаемого под ним. В практике проектирования
максимальный размер принимается равным 800 мм. Нижняя
часть силоса может иметь два разгрузочных отверстия.
Определение размеров силосного склада кусковых материалов
выполняется в следующем порядке:
1. По формуле (8.26) рассчитывается потребная емкость скла-
да (Vn).
2. Количество силосов определяется из выражения
Пс = т1, (8.34)
С
где Vc — полезный объем одного силоса, (см. таблицу 8.9)
Таблица 8.9
Диаметр силоса, м
6,0
6,0
12,0
12,0
Высота цилиндри-
ческой части сило-
са, м
21,6
31,2
19,8
33,0
Полезная емкость
силоса V& м
500,0
750,0
1700,0
3000,0
273

8.4.2 Расчет и проектирование бункерных складов
При сравнительно небольших расходах материалов и на за-
водах небольшой мощности кусковые и порошкообразные мате-
риалы хранят в бункерах (железобетонных или стальных). Форму
и размеры бункеров, угол наклона стенок и размер выходного
отверстия выбирают в соответствии со свойствами материалов,
подлежащих хранению (рис. 8.3). Наименьший размер выпускного
отверстия бункера должен превышать максимальный размер ку-
сков материала в 4—6 раз. Отношение полезной емкости бункера
Уб к геометрической Vo называется коэффициентом заполнения
бункера (Кз). Коэффициент заполнения бункеров принимается
равным 0,85-^0,90. На выходе бункера оборудуются затворами
или механическими питателями (вибрационными, дисковыми,
пластинчатыми, ленточными, скребковыми или лотковыми).
Наибольшее применение имеют бункера прямоугольного по-
перечного сечения. Верхняя часть бункеров имеет вертикальные
стенки, высота которых не должна превышать более чем в 1,5
раза размеры бункера в плане, нижняя часть бункера выполня-
ется в виде усеченной пирамиды с симметричными или лучше
несимметричными стенками. Угол наклона воронкообразной ча-
сти бункера должен на 10—15 ° превышать угол естественного
откоса материала в покое.
Требуемый геометрический объем бункера Vo определяют по
формуле
Vo=3 (8.35)
кз
где Кз — коэффициент заполнения
#
Рис. 8.3. Схемы бункерных складов
{ — с щелевой разгрузкой, 2 — с двумя разгрузочными щелями, 3 — с центральной разгрузкой, 4 — со сме-
щенным разгрузочным отверстием.
274

Полезная емкость (Ve) рассчитывается по формуле:
V6 = ^ (8.36)
где Q — производительность питаемого из бункера агрегата, т/ч;
т — нормативное время запаса материала, ч; qh — насыпная масса
материала, т/м3
При проектировании бункеров для питания помольных уста-
новок с сушкой необходимо учесть количество испаряемой влаги
(в случае, если производительность агрегата подсчитывается по
сухому материалу).
Для помола Q т/ч материала с конечной влажностью W2 тре-
буется исходного продукта QHn с влажностью wi:
QHn = Q|Zv, т/ч (8.37)
1 Wi
8.4.3 Расчет смесительных силосов сырьевой муки
Смесительные коррекционные силосы служат для приготов-
ления и хранения сырьевой смеси постоянного и заданного
состава. При проектировании руководствуются следующими по-
ложениями:
1. Общий полезный объем силосов должен соответствовать
четырехсуточному запасу сырьевой муки (таблица 8.6).
2. Диаметр смесительных силосов рекомендуется принимать в
пределах от 6 до 12 м.
3. Соотношение диаметра и высоты при использовании систем
пневмоперемешивания должно быть в пределах от 1:0,8 до 1:1,5.
4. Рекомендуемое количество смесительных силосов должно
быть не менее двух.
5. Днище смесительного силоса должно быть оборудовано раз-
рыхлительной системой с площадью активной поверхности около
70% от общей площади поперечного сечения. Расход сжатого
воздуха принимается порядка 0,4 нм3/мин на 1 м2 активной
поверхности системы аэрации.
В случае использования в технологии приготовления сырьевой
муки принципа порционного корректирования обычно проекти-
руется установка на заводе силосов двух типов — гомогенизаци-
онных (коррекционных) и запасных. Коррекционные силосы при-
нимаются диаметром 5—6 м и высотой порядка 11 м, а запасные
диаметром до 18 м высотой до 42 м. Над коррекционными си-
лосами устанавливаются вторым ярусом две емкости диаметром
5,5 м для корректирующих смесей. Может применяться одноярус-
275

ное и двухъярусное расположение гомогенизационных и запасных
силосов порционного или непрерывного действия. Подача сырь-
евой муки при двухъярусном хранении должна предусматривать-
ся только в гомогенизационные силосы, из которых сырьевая
мука подается в запасные емкости.
Количество коррекционных силосов определяется по формуле
п =
CHO,8V,
+0,8
(8.38)
где Vc — полезная емкость силоса, м3; VM — суммарная произво-
дительность сырьевых мельниц; т0 — время, необходимое для пе-
ремешивания сырьевой муки, отбора проб, корректирования и
перекачки в запасной силос; <эн — насыпная масса сырьевой муки,
т/м3 (зависит от величины давления, создаваемого находящимися
в силосе материалами, см. табл. 8.10).
Необходимо учитывать среднее давление материала.
Таблица 8.10
Насыпная масса сырьевой муки (т/м ) м ее изменение
в зависимости от величины давления, действующего на материал
Материал
Обычная сырьевая мука
Сырьевая мука, содержащая
шлак в качестве глинистого
компонента
Обь-
емн.
масса в
аэриро-
ванном
сост.
т/м3
770
—
0
850
940
Удельное давление,
1,0
1220
1435
2,0
1305
1560
кг/см2
4,0
1360
1565
10,0
1470
1570
Количество запасных силосов определяется по следующей
формуле:
(8.39)
где Кип — коэффициент использования вращающихся печей (см.
табл. 8.2); V3 — полезная емкость одного запасного силоса; ос-
тальные обозначения совпадают с ранее использованными в фор-
мулах (8.36 и 8.38).
Количество запасных силосов рекомендуется принимать от 2
до 4—6 штук.
276

8.4.4 Расчет силосных складов цемента
Определение гранулометрического объема силосов (в м3) для
хранения запаса цемента ведется по формуле:
т
Диаметр силоса,
6
10
12
15
18
аблица 8.11
м
Емкость силоса, т
600
2400
4500
6000
9000
где Ац — производительность завода по цементу, т/год; Сн —
нормативный запас (табл. 8.6); ?>ц — насыпная масса цемента, за-
гружаемого в силосы, т/м3. Для шлакопортландцемента (в
зависимости от количества шла-
ка)— 1,15—1,30; для пуццоланового
цемента — 1,20; для портландце-
мента — 1,45; Кз — коэффициент
заполнения силосов из расчета на-
личия незаполняемого простран-
ства высотой в 2 м до верхнего
обреза силоса. Кз обычно прини-
мается равным 0,9.
Емкость силосов, используемых
для хранения цемента, в среднем
соответствует данным табл. 8.11.
8.4.S Расчет отделения приготовления и хранения
сырьевого шлама
Для приготовления и хранения сырьевых шламов использу-
ются два типа бассейнов — вертикальные и горизонтальные.
В случае применения поточной схемы приготовления сырье-
вого шлама используется один тип бассейнов — горизонтальные,
при порционном корректировании (применяемом на старых дей-
ствующих предприятиях и на проектируемых заводах небольшой
мощности, и в специальных случаях) корректирование шлама
осуществляется в вертикальных шламбассейнах, а хранение — в
горизонтальных.
Для усреднения и хранения готового шлама (при поточной
схеме корректирования) следует проектировать горизонтальные
круглые бассейны емкостью не менее 8000 м3, оборудованные
крановыми мешалками с пневмомеханическим и гидравлическим
перемешиванием. При использовании специальных шламов (не-
фелинового, грубомолотого, известково-огарочного и др.) допу-
скается применение вертикальных шламбассейнов емкостью
800—1200 м3 с коническим дном, углом наклона днища не менее
60 ° и пневмоперемешиванием. Количество бассейнов во всех
277

случаях должно быть не менее двух. Диаметр горизонтальных
шламбассейнов составляет 25—60 м, а высота 6—8 м. Рекомен-
дуемые диаметры вертикальных бассейнов от 6 до 10 м, а отно-
шение высоты к диаметру порядка 2:1.
Количество горизонтальных бассейнов (пг) определяется по
формуле:
"Г=
где Vrn, — емкость одного горизонтального бассейна заполненного
на 0,5—0,6 м ниже обреза; Рш — удельный расход сырьевого шла-
ма, м3/т клинкера; Акл — производительность завода по клинке-
ру, т/год.
При установке вертикальных шламбассейнов количество го-
ризонтальных определяется по формуле:
где пв — количество вертикальных бассейнов; VB — емкость од-
ного вертикального бассейна, м3.
Расчет потребного количества вертикальных шламбассейнов
производится по формуле:
пв = П1 + п2 + п3, (8.43)
где ni — число бассейнов, необходимое для бесперебойного при-
ема шлама от сырьевых мельниц;
=^ + 0-85, (8.44)
где VB — полезная емкость одного бассейна, м3; VM — суммарная
производительность сырьевых мельниц, м3/ч; т0 — время, необ-
ходимое для перемешивания, отбора проб, их анализа, коррек-
тирования и слива шлама в горизонтальный бассейн (составляет
в среднем 6 ч); пз — количество вертикальных шламбассейнов
для корректирующих шламов с известным КН и одним из мо-
дулей, принимается равным двум-трем; пз — количество верти-
кальных бассейнов для глиняного шлама;
П3=
365.VB.KHn
где Км — коэффициент, зависящий от мощности завода, равный
0,7—1,0 (при большой мощности уменьшается).
278

Значение удельного таблица 8 12
расхода Шлама на 1 Т Плотность сырьевых материалов, используемых
клинкера может быть ¦ цементном производстве
рассчитано исходя из
средних значений рас-
хода (раздел 8.2.2) и
плотности (табл. 8.12)
твердых компонентов
на приготовление
сырьевой смеси с уче-
том влажности шлама.
Так, например, при
проектной влажности
сырьевого шлама 40%
и расходе карбонатного
компонента в количестве 1,25 т/т клинкера, глинистого компо-
нента — 0,40 т/т клинкера, огарков — 0,05 т/т клинкера име-
ем — суммарный расход сырьевой шихты на получение 1 т
клинкера
1,25 + 0,40 + 0,05 = 1,70 т/т клинкера
Процентное содержание компонентов в сырьевой шихте со-
ставит:
известняка = ^Щ-100 = 73,53%,
Наименование
Мраморы
Известняки плотные
Известняки ракушечники
Глины
Глинистые сланцы
Песчаники (90—99% S1O2)
Доменные шлаки
Огарки
Плотность, т/м
2,65—2,85
2,65—2,75
2,20—2,30
2,20—2,65
2,62—2,75
2,60—2,76
2,90—3,10
4,60—5,10
0,40
глины = f?. 100 = 23,53%,
1} /U
огарков =
100 = 2,94%.
В соответствии с данными табл. 8.12 принимаем значения
плотности для известняка — 2,65 т/м3, для глины — 2,20 т/м3,
для огарков — 4,90 т/м3, что дает для сырьевой смеси этих ком-
понентов расчетное значение плотности:
qc = 2,65-0,7353 + 2,20-0,2353 + 4,90 0,0294 =
= 1,95 + 0,52 + 0,14 = 2,61.
Содержание твердого вещества в 1 т шлама при его влажно-
сти 40% составит 0,60:2,61 = 0,230 м3, а плотность сырьевого
шлама (Qm) будет равна
Р.б + 0,4
0,230 + 0,4
1Д„ , з
- 1MУ т/м '
279

где 0,6 — масса твердых частиц в шламе; 0,4 — масса воды в
шламе.
Масса твердого вещества в 1 м3 шлама составит 1,59-0,60 =
= 0,954 т, а расход шлама на получение клинкера
рш = 1,7 : 0,954 = 1,78 м3/т кл.
8.5. ВЫБОР И РАСЧЕТ ТРАНСПОРТА, ПИТАТЕЛЕЙ И
ДОЗАТОРОВ КУСКОВЫХ И ПОРОШКООБРАЗНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
8.5.1. Расчет ленточных конвейеров
Для транспортирования сыпучих и кусковых материалов в
горизонтальной и наклонной плоскостях в цементной промыш-
ленности широко используют ленточные конвейеры с плоской и
желобчатой лентой. Ширина ленточных конвейеров, выпускае-
мых промышленностью нормализована: 400, 500, 650, 800, 1000,
1200, 1400, 1600, 2000, 2500 и 3000 мм (ГОСТ 22644—77). Лен-
точные конвейеры позволяют обеспечить высокую производи-
тельность (до 30000 т/час) и транспортировать материалы на
расстояние нескольких десятков километров.
Исходные данные для расчета: расчетная величина произво-
дительности V, м3/час; Q т/час; характер перемещаемого мате-
риала, его объемная масса qh, т/м3; размер кусков и т. д.; рас-
стояние перемещения L, м; угол наклона вверх или вниз ±Р
или разность уровней ±Н, м.
Определение этих параметров ведут по расчетной производи-
тельности, принимаемой с учетом коэффициента неравномерно-
сти поступления материала. При горизонтальном транспортиро-
вании ширина ленты определяется из следующих уравнений:
— для желобчатой ленты
Q = 310B2-vqh (8.46)
— для плоской ленты
Q= 155 B2-vqh (8.47)
При наклонном транспортировании:
— для желобчатой ленты
Q = 160 В2 • v • qh [3,6 tg(A,a) + 1]; (8.48)
— для плоской ленты
Q = 576 В2 • v • qh • tg(Xa) (8.49)

где Q — производительность, т/час; В — ширина ленты, м; v —
скорость ленты, м/сек; а — угол естественного откоса материала
в состоянии покоя; % — коэффициент, учитывающий угол накло-
на ленты (табл. 8.13).
Таблица 8.13
Таблица 8.14
л
0,35
0,33
0,315
0,30
Р, град
0,54-10
104-15
154-20
>20
Вид материала
Уголь каменный
Дробленый известняк
Глина влажная
Цемент
Влажный грунт, земля
Ртах* град
18
18
184-20
104-20
204-24
Предельный угол Ртах наклона конвейера с лентой, имеющей
гладкую поверхность, зависит от характеристик материала
(табл. 8.14)
Для материалов, содержащих крупные куски, ширина лен-
ты должна приниматься с учетом крупности этих кусков. При
содержании до 15% частиц с размером dmax
B>B,7-r3,2)dmax. (8-50)
Если фракция с размером dmax преобладает, то
B>C,3-r4,0) dmax. (8.51)
Определенная по производительности и кусковатости ширина
ленты округляется до значений, определяемых нормализованным
рядом.
Предельная скорость движения ленты зависит как от вида
транспортируемого материала, так и от ширины ленты и выби-
рается в соответствии с данными таблицы 8.15
Таблица 8.15
Материал
Абразивный мелко- и среднекуско-
вой d<150 мм (шлак, щебень)
Абразивный крупнокусковой
d>150 мм (горные породы, ка-
мень, руда)
Сильно пылящие (цемент, апатит,
известь)
Неабразивные и малоабразивные
(уголь, мел)
Скорость ленты (м/сек) при ширине, мм
400
14-1,25
1,04-1,6
500—650
1,04-1,6
1,04-1,16
0,84-1,25
1,254-2,0
800—1000
1,64-2,0
1,04-1,6
1,64-3,0
1200—2000
2,04-3,0
1,64-2,0
2,04-4,0
281

При транспортировании под уклон скорость транспортера не
должна превышать 1,5 м/с.
Потребная мощность на валу приводного барабана конвейера
(в кВт):
_16QL 26QH\ „ ,n,7
looo + ioooolK2K3 + u.i^
N = |K,V.L + ^ 4- ^?lK,K4 4- 0.1Z 4- Nn (8.52)
где Ki — коэффициент, зависящий от
Ширина ленты
в мм
Ki
500
0,011
650
0,021
800
0,024
1000
0,024
ширины ленты.
1200
0,035
1400
0,040
1600
0,045
2000
0,055
К2
Дл!
К2
— коэффициент,
ша конвей-
ера, м
•
до 10
2,00
зависящий от
ю-е-is
1,75
154-25
1,50
длины конвейера
254-35
1,25
35+45
1,12
более 45
1,00
КЗ — коэффициент, зависящий от типа перегружателя
Тип разгрузочно-
го устройства
Кз
Разгрузка через
головной барабан
1,00
Стационарная
сбрасывающая
тележка
1,22
Передвижная сбра-
сывающая тележка
1,28
Плужковый сбра-
сыватель
1,00
1, м — длина направляющих бортов загрузочного лотка; Nn =
= 0,4 • а, кВт — мощность на работу плужкового сбрасывателя (а
— количество одновременно работающих сбрасывателей).
8.5.2. Расчет пластинчатых конвейеров
Пластинчатые конвейеры применяются для транспортирова-
ния клинкера от холодильников печей на склад, а также для
перемещения крупнокусковых и абразивных материалов. Тяго-
вым органом такого конвейера обычно является одна или две
цепи, грузонесущим — жесткий металлический настил (полотно),
состоящий из отдельных пластин. Преимуществом пластинчатых
конвейеров является возможность транспортирования тяжелых
крупнокусковых и горячих грузов по горизонтальным и круто-
наклонным (до 35-^60 °) трассам с большой (до 2000 м^/час)
производительностью.
282

Производительность Q (т/час) пластинчатого конвейера может
быть определена по формуле:
Q = 3600 F-v-Qh, (8.53)
где F —площадь поперечного сечения материала на ленте,
м2,
Для полотна без бортов
F = 0,25B2K2-tg@,6(p). (8.54)
Для полотна с бортами
F = В • h • Kj + 0,25B2tg @,6Ф), (8.55)
где В —ширина полотна, м; h — высота бортов, м; К=0,85 —
отношение ширины слоя материала к ширине полотна; ф — угол
естественного откоса материала в движении; Ki = 0,65 — коэф-
фициент заполнения по высоте бортов. (При равномерной загруз-
ке конвейера с бортами по всей ширине полотна второе слага-
емое в формуле определения F не учитывается, а величина
коэффициента К! принимается равной 0,80-=-0,85); v — скорость
движения полотна конвейера, принимается в пределах 0,05-f-0,75
м/сек и уточняется по формуле
V = ^ (8.56)
где t —шаг тяговой цепи, м; Ь —число зубьев приводной (Ь = '
= 5, 6, 7, 8).
Ширина полотна пластинчатых конвейеров соответствует зна-
чениям нормализованного ряда для ленточных конвейеров.
п об/мин число оборотов головного вала конвейера.
Установочная мощность электродвигателя пластинчатого кон-
вейера N (кВт):
f24-q-V-L , 30Q@.11Li
N. = К2 ^ +
где К2= 1,10-г-1,25 —коэффициент запаса мощности; q —масса
1 погонного метра движущихся частей конвейера, кг/м; L — дли-
на конвейера, м; Li — длина проекции конвейера на горизон-
тальную плоскость, м; Н — высота подъема материала, м.
8.5.3. Расчет ковшовых элеваторов
Ковшовые элеваторы применяют для транспортирования раз-
личных насыпных грузов: пылевидных, зернистых и кусковых
(цемента, угля, пемзы и т. Д.)- Ковшовые элеваторы применяются
283

в качестве основного технологического транспорта цементного
производства для подъема материала под углом до 60—85 ° от
начального до конечного пункта без промежуточной загрузки и
разгрузки. Материал перемещается с помощью ковшей, укреп-
ленных через равные промежутки (или сомкнутых между собой)
на бесконечном тяговом гибком органе — цепи или ленте
(табл. 8.16.).
Таблица 8.16
Основные параметры ковшей
Шаг ковшей
Эк> ММ
200
320
320
400
400
500
500
630
630
800
800
Полезная емкость 10, л
Ковши глубокие
0,2
0,4
0,6
1,3
2,0
4,0
6,3
12
18
32
45
Ковши мелкие
0,1
0,2
0,35
0,75
1,4
2,7
4,2
—
—
—
—
Шаг сомкну-
тых ковшей
ак, мм
—
—
160
200
200
250
320
400
500
630
630
Полезная емкость ig, л
Ковши с
ортавыми
направляющими
остроугольные
—
—
0,65
1,3
2
4
8
7,8
—
—
—
скругленные
—
—
—
—
—
6,4
14
28
60
118
148
Тип элеватора и форму ковшей выбирают в зависимости от
характеристики транспортируемого материала по таблице
(табл. 8.17).
Производительность ковшового элеватора определяют по
уравнению
3,6-^
ак
, т/ч
(8.58)
где i0 — геометрическая полезная емкость ковша, л; ак — шаг
ковшей, м. Для глубоких и мелких ковшей, располагаемых с
интервалом, ак = 2,5^-3,0 h; для непрерывно расположенных ков-
шей с бортовыми направляющими aK»h; где h — высота ковша,
м; v — скорость движения ленты или цепи, м/сек; т|з — коэффи-
циент заполнения ковша (см. табл. 8.17).
284

Таблица 8.17
Материал
Пылевидный сухой, тон-
кодисперсный
Пылевидный влажный,
зернистый
Мелкокусковой, абра-
зивный
Среднекусковой, абра-
зивный
Угольная
пыль
Цемент
Песок
Шлак, зо-
ла, поро-
да
Камень,
РУДа,
шлаки
Тип элеватора
ТИХОХОДНЫЙ
быстро-
ходный
быстро-
ходный
тихоходный
быстро-
ходный
тихоходный
Тип
ковша
г
г
м
о,с
г
о,с
ч>
0,85
0,8
0,6
0,8
0,8
9,64-
0,8
Скорость, м/сек
ленточ-
ный
1,284-
4-1,8
14-2
0,44-0,8
14-2
—
цепной
0,64-0,8
0,84-2,0
0,44-0,6
0,44-0,6
3
Примечание: Типы ковшей: Г — глубокий, М — мелкий, О — остроугольный с бортовыми на-
правляющими, С — с скругленным дном и бортовыми направляющими.
8.5.4. Расчет скребковых конвейеров
Скребковые конвейеры применяют для транспортирования пы-
левидных и мелкокусковых сыпучих и горячих материалов (золы,
клинкера, сырьевой муки, крупки, цемента и т. п.) как горизон-
тально, так и под углом до 45 с к горизонту.
Производительность скребкового конвейера Q (т/час)
Q =
(8.59)
где В — ширина скребка конвейера, м; h — высота скребка, м;
•ф — 0,8 — коэффициент заполнения желоба; vs^0,50-^0,65 —
скорость движения тягового органа, м/сек; К — коэффициент, за-
висящий от свойств материала и угла наклона конвейера (таб-
лица 8.18).
Таблица 8.18
Значения коэффициента К
Угол наклона конвейера,
град.
К — материал легкосы-
пучий
К — материал плохо-
сыпучий
0
1,00
1,00
10
0,85
1,00
20
0,65
1,00
30
0,50
0,75
35
0,60
40
0,50
45
0,40
285

Мощность электродвигателя конвейера (кВт) определяется по
формуле:
(8.60)
где Li — длина проекции конвейера на горизонтальную плоско-
сть, м; Н — высота подъема материала, м; Kj = 0,77 — коэффи-
циент груза и цепи; К^ = 1,15-=-1,20 коэффициент резерва про-
изводительности.
8.5.5. Расчет винтовых конвейеров
Конвейеры винтовые (шнеки) применяются для транспортиро-
вания пылевидных, порошкообразных и мелкокусковых (реже)
материалов на расстояние до 100 метров как по горизонтали, так
и под углом до 15°. Шнеками нецелесообразно транспортировать
липкие, уплотняющиеся, а также высокоабразивные материалы.
Производительность шнекового конвейера Q (т/час):
Q /-Q ЯР , Q _ „ V /О g|\
где D — наружный диаметр шнека, м; г|) = 0,25 -=-0,40 — коэффи-
циент заполнения желоба; S — шаг шнека, м; п — число оборотов
вала, мин—1; К — коэффициент, зависящий от угла наклона кон-
вейера (табл. 8.19).
Таблица 8.19
Угол наклона,
град.
К
0
1,0
5
0,9
10
0,8
15
0,7
Наружный диаметр шнека (винтовых лопастей) равен 100, 125,
160, 200, 250, 320, 400, 500, 650 и 800 мм и должен не менее
чем в 4 раза превышать максимальные размеры куска транспор-
тируемого материала. Шаг винтовых лопастей выбирается в за-
висимости от характеристики дисперсности материалов:
для сыпучих и мелкосыпучих неабразивных материалов
S = @,7-H,0)D.
Винтовые конвейеры применяют для подачи материала на
расстояние до 40 м.
Мощность на валу винта конвейера NB (кВт)
367
(8.62)
286

где L — дальность транспортирования, м; ф = 1,24-4 — коэффи-
циент сопротивления движению материала по желобу; ho — сред-
няя высота заполнения шнека материалом, м.
Мощность электродвигателя N (кВт)
N=1,1-NB (8.63)
8.5.6. Расчет аэрожелобов
Аэрожелоба (пневмотранспортные желоба) применяются для
транспортирования сухих, порошкообразных, хорошо аэрирую-
щихся материалов с небольшим уклоном в направлении транс-
портирования, путем придания транспортируемому материалу хо-
рошей текучести путем насыщения его воздухом (аэрации) при
помощи вентиляторов.
Уклон аэрожелобов для транспортирования тонкодисперсных
материалов (цемент, сырьевая мука и др.) должен быть не менее
6-j-8%, а для сырьевой и клинкерной крупки — не менее 20-=-22%.
Аэрожелоба представляют собой металлические короба, раз-
деленные внутри по высоте (по всей длине) специальными пори-
стыми перегородками на две камеры (два канала). Верхняя ка-
мера является транспортирующей, нижняя — воздушной, из нее
воздух проходит через пористую перегородку в верхнюю камеру
и аэрирует материал.
Производительность аэрожелоба Q (т/час):
Q = 3240B-ho-VQH (8.64)
где В — ширина желоба, м; h0 = 0,054-0,10 — высота потока
аэросмеси в желобе, м; qh — насыпная масса материала, т/м3; v=
= 0,70-^-2,00 — скорость движения материала в желобе, м/сек.
Сопротивление пористой перегородки с находящимся на ней
слоем материала — не менее 2000 Па B00 кг/м ), удельный рас-
ход воздуха (независимо от уклона аэрожелоба) при транспорти-
ровке тонкодисперсных материалов 120у150, при транспортиров-
ке крупки — 1804-240 м3/ч на 1 м2 активной поверхности
пористой перегородки.
8.5.7. Питатели и дозаторы
Питатель должен:
— соответствовать производительности агрегата;
— обеспечивать равномерную и непрерывную подачу матери-
ала; ^
— иметь устройство для изменения количества материала.
287

Выбор питателя определяется главным образом наибольшим
размером кусков материала (таблица 8.20).
Таблица 8.20
Наибольший размер кусков м
ла, мм
500—1000
300—350
150—200
40—50
15—20
3—5 и мельче
иериа-
Тип питателя
Тяжелый пластинчатый
Пластинчатый
Пластинчатый, лопастной
Барабанный, пластинчатый, ленточный, тарельча-
тый
Вибрационный, тарельчатый, ленточный, скребко-
вый
Барабанный, шнековый, ленточный, тарельчатый,
скребковый
Дозирование твердых, непластичных сырьевых материалов,
клинкера, гипса, добавок осуществляется объемным (питатели),
весовым (дозаторы) или комбинированным способами.
Пластинчатые питатели предназначаются для транспортирова-
ния крупнокусковых насыпных грузов из загрузочных воронок и
бункеров. Расчет производительности пластинчатых питателей ве-
дется по формуле (8.53). Различают пластинчатые питатели тяже-
лого типа, предназначенные для подачи материала в кусках разме-
ром до 1300 мм, среднего типа — для подачи кусков до 400—500 мм
и легкого типа для транспортирования материала с крупностью
кусков 50—100 мм.
Питатели устанавливаются наклонно (с подъемом в направ-
лении транспортировки материала), при этом стандартный угол
подъема равен 15 °.
Рабочая скорость питателей тяжелого типа принимается в
пределах 0,02—0,08 м/с, а питателей среднего — 0,08—0,30 м/с,
легкого типа 0,13—0,34 м/с.
Технические характеристики пластинчатых питателей приве-
дены в таблице 8.21.
При выборе ширины полотна необходимо учитывать макси-
мальный размер кусков материала. Если количество крупных
кусков не превышает 10% от общей массы, то рекомендуется
принимать ширину полотна равной (l,84-2,5)dmax.
Для подачи сухих сыпучих материалов (сырьевой муки, пыли
из бункеров электро- и рукавных фильтров и т. д.) из емкостей,
находящихся под разрежением, применяются ячейковые (лопаст-
ные) питатели. Рабочим органом таких питателей является
крыльчатка, вращающаяся в картере с частотой 15—25 мин~1.
Производительность таких питателей от 5 до 150 м3/ч, а мощ-
ность, потребляемая электродвигателем, от 1 до 7 кВт.
288

Таблица 8.21
Техническая характеристика пластинчатых питателей
Типоразмеры *
Скорость
движения
полотна, м/с
Производи-
тельность
при макс,
ск
орости,
мЗ/ч
Габаритные размеры
ширина, мм
Масса, т
Питатели тяжелого типа
1500X6000
1800X6000
1200X6000
1500X6000
2400X6000
0,026—
0,08
0,02—0,06
0,30—0,10
0,25—0,08
0,16—0,08
275
350
Питатели
650
800
1500
8405
8511
5700
6610
среднего типа
7740
7850
8585
4545
4845
6730
1581
2077
1600
1600
2085
46,7
55,7
24,7
30,7
51,9
1200X3000
1200X4000
0,13
0,34
Питатели
450
1175
легкого типа
5500
6400
3800
3400
1600
1200
9,1
9,0
* — типоразмер характеризует ширину полотна и расстояние между осями барабанов; нормализо-
ванный ряд соответствует следующим значениям расстояний между осями барабанов: 3000, 4500, 6000,
9000, 12000, 15000 и 18000 мм.
Скребковые питатели предназначаются для подачи сырьевой
муки в циклоны при сухом способе производства. Производи-
тельность их рассчитывается аналогично производительности
скребковых транспортеров (см. формулу 8.59). При скорости
перемещения цепи со скребками 0,125—0,380 м/с и шаге скреб-
ков 320 мм производительность скребковых питателей состав-
ляет от 33 до 100 м3/ч, а потребляемая мощность от 5,6 до
12,5 кВт.
Винтовые (шнековые) питатели предназначаются для питания
агрегатов пылевидными и мелкокусковыми сухими материалами
(сырьевой мукой, угольной пылью и т. п.). Производительность
шнекового питателя рассчитывается аналогично производитель-
ности винтовых конвейеров (по формуле 8.61), с той лишь
разницей, что принимается во внимание количество шнеков,
участвующих в подаче материала. Количество шнеков в пита-
теле от одного до четырех. Коэффициент заполнения корпуса
¦ф для мелкокусковых материалов 0,20—0,33, для сыпучих ма-
териалов при подаче с подпором (сырьевой муки, цемента, угля
и т. д.) ip = 1.
Техническая характеристика шнековых питателей приведена
в таблице 8.22
Ю—395
289

Таблица 8 2 2
Показатели
Производительность
Диаметр шнека
Рабочая длина транспорти-
рования
Мощность эл. двигателя
Масса питателя
Единицы из-
мерения
м3/ч
мм
мм
кВт
т
Тип питателя
двухшнековые
3,6—8,5
150—200
1700—2000
1,7—2,8
1,57—2,22
трехшнековые
до 90
300
2500
3,2
4,37
четырехшнеко-
вые
до 18
200
2500
1,7
4,78
Тарельчатые (дисковые) питатели просты по конструкции и
надежны в эксплуатации. Применяются они для питания агрега-
тов мелкокусковым и пылевидным материалом. Могут быть от-
крытого и закрытого исполнения. Тарельчатый питатель прове-
ряется по производительности и числу оборотов:
QH•П•60
(8.65)
где R — внешний радиус основания кольца материала, срезаемого
ножом, м; г — радиус верхней кромки срезаемого кольца мате-
риала, м; h — высота ножа, м; п — число оборотов тарелки (ди-
ска), мин—1; qh — объемная масса материала, т/м3.
Схема тарельчатого питателя при-
ведена на рис. 8.4.
Число оборотов диска (тарелки) вы-
бирается из условия п^.23,5, где D —
диаметр диска, м. Техническая харак-
теристика дисковых питателей приве-
дена в таблице 8.23.
Для подачи мелкокускового, сред-
некускового и порошкообразного мате-
риала широко применяются ленточные
питатели и ленточные весовые дозато-
ры. Основным параметром при выборе
питателя или дозатора является шири-
на ленты и производительность, кото-
рые могут быть определены по фор-
мулам (8.49) и (8.50). Ленточные
питатели и дозаторы отличаются ОТ
ленточных конвейеров более медлен-
НОЙ СКОрОСТЫО Перемещения ЛвНТЫ
Рис. 8 4. Схема тарельчатого
(дискового) питателя.
1 - тарелка питател», 2 - юбка, 3 -
расходный бункер,^- вал привода,
290

ОС
s s ill ° *
й
•o -I-
8§8 §. 8
s a
ГЯ —<
) О О _г \©
о
|0 1О ™
о
О
1О
э 5
-Н О
5
•I-
о
СП
§!
а
8i
I
¦к
3
я
а.
u
u
s я
1 §•
я
to
I
s
291

Выпускаемые промышленностью ленточные питатели типа
ПЛ-1...ПЛ-6 характеризуются шириной ленты 400 мм и пред-
назначены для подачи материалов с максимальным размером ку-
ска 50 мм при скорости движения ленты от 0,018 до 0,262 м/с.
Промышленность выпускает также питатели типа ПТ-4, ПТ-5,
ПТ-6, с шириной ленты 400, 500, 800 мм и, соответственно,
производительностью 46,5; 60 и 176 м3/час.
Весовое дозирование осуществляется с помощью ленточных
автоматических дозаторов с постоянной и переменной скоростями
движения ленты. Весовые дозаторы могут быть одноагрегатными
и двухагрегатными. Двухагрегатный весовой дозатор состоит из
электровибрационного питателя и ленточного весоизмерителя.
Весовые дозаторы позволяют осуществлять подачу материала с
высокой точностью @,25-=-0,5%).
Дозаторы ленточные автоматические применяются для дозиро-
вания сыпучих материалов (известняк, гипс, добавки и др.) с влаж-
ностью не более 9%. Их производительность составляет 12, 25, 32,
60, 100 и 130 т/час. Дозатор ЛДА является двухагрегатным — с
целью снижения давления материала на ленту подача его из бун-
кера или силоса осуществляется вибропитателем.
Для весового дозирования материалов с максимальной круп-
ностью кусков до 130 мм (известняка, мергеля, подсушенной гли-
ны, клинкера) применяются ленточные весовые дозаторы типа
СБ. Ширина ленты конвейера 1200 мм, производительность 6,3,
10, 16, 25, 32, 40, 63, 100 и 200 т/час. Потребляемая мощность
1,6—3,2 кВт. Температура материала для сырья — до 60 °С, для
клинкера — до 130 °С.
В отечественной цементной промышленности получили доста-
точное распространение ленточные весовые дозаторы зарубежной
фирмы «Шенк» (Германия). Дозаторы «Шенк» используются для
дозирования как кусковых, так и мелкодисперсных сыпучих ма-
териалов. В качестве массоизмерителей материала, поступающе-
го на ленточный конвейер, используются тензодатчики. Произ-
водительность дозатора определяется скоростью перемещения
ленты и количеством материала на ней. Ширина ленты дозаторов
от 650 до 1800 мм. Производительность от 1 до 1000 т/час.
Дозаторы «Шенк» могут использоваться для дозирования сыпу-
чих материалов с высокой температурой (до 500 °С).
8.6. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ
ГИДРОТРАНСПОРТА СЫРЬЯ
При проектировании системы гидротранспорта шлама требу-
ется определить следующие характеристики: состав и скорость
транспортирования шлама, диаметр трубопровода, удельные гид-
292

равлические потери и параметры внешней среды, в условиях
которой осуществляется транспорт (профиль трассы, влияние из-
менений температуры воздуха и т. п.).
Для расчета необходимо иметь следующие исходные дан-
ные:
— общий расход шлама, в м3/ч;
— плотность шлама, в кг/м3;
— характеристику гранулометрической) состава твердой фазы;
— массовую или объемную концентрацию твердой фазы в
шламе;
— температуру шлама и ее колебания.
Целью расчета является определение потерь напора при
транспортировании шлама (Ah), диаметра трубопровода (D), мощ-
ности привода насоса (N), выбор типоразмера насоса и необхо-
димого количества перекачивающих станций, обуславливающих
возможность перекачки шлама на заданное расстояние.
Расход шлама определяется из материального баланса с уче-
том коэффициентов использования оборудования и нормативных
запасов.
Плотность шлама рассчитывается по формуле:
е = ^ (8.66)
Qs Co
где Т — масса твердого вещества в 1 т шлама; Ж — масса
жидкости в 1 т шлама; qs — плотность твердого вещества,
кг/м3; q0 — плотность жидкости, кг/м3; q — плотность шлама,
кг/м3.
Объемная концентрация твердой фазы (S) в шламе — отноше-
ние объема твердой фазы к объему шлама — рассчитывается по
формуле:
S = (8.67).
т + ж —
е0
Полные потери напора при транспортировании Ah включа-
ют линейные потери напора Ahi, местные гидравлические по-
тери AhM и потери напора на преодоление разности высот
между началом и концом трубопровода (геометрические поте-
ри) Ahh.
Таким образом,
Ah = Ahj + Ahm + Ahh (8.68).
Линейные потери напора определяются вязко-пластическими
свойствами транспортируемых суспензий. Тонкодисперсные вы-
293

сокопластичные глиняные, глино-меловые, глино-мергелистые,
глино-известковые смеси с высокой объемной концентрацией
(S = 0,3 — 0,5) твердой фазы относятся к классу псевдовязкопла-
стичных суспензий (ПВПС). Одними из основных расчетных па-
раметров, определяющих линейные потери напора, являются
удельные потери давления при движении гидросмесей, определя-
емые в зависимости от режима движения и реологических
свойств транспортируемых суспензий. Основными константами
при этом являются динамическое напряжение сдвига то и пла-
стическая вязкость т).
Динамическое напряжение сдвига т0 характеризует такое со-
стояние гидросмеси, когда под воздействием внешних сил нару-
шаются структурные связи и суспензия начинает течь, при этом
каждому градиенту скорости соответствует определенная степень
разрушения структуры. В области малых скоростей структури-
рованная система перемещается с практически неразрушенной
структурой (так называемый шведовский режим течения). С уве-
личением скорости движения перемещение суспензии происходит
в режиме с непрерывно разрушающейся структурой; этот режим
называют структурным режимом движения.
В отличие от обычных жидких сред (ньютоновские жидкости),
вязкость которых не зависит от режима движения, структуриро-
ванные суспензии, к которым относятся и цементные сырьевые
шламы (глинистые, глино-меловые и др.), обладают аномальной
вязкостью, меняющейся в зависимости от скорости движения.
Различают вязкость неразрушенной структуры тH и вязкость пол-
ностью разрушенной структуры г\т. Вязкость шлама, соответст-
вующая определенной скорости, называется эффективной вязко-
стью т]Эф. Величина вязкости т]Эф. должна приниматься при
расчете потерь напора для данной скорости движения шлама,
иначе найденные значения потерь напора будут завышенными.
Величина вязкости т}Эф. при скорости (v) в пределах 0,5—3,0 м/с
будет равна h0• К.
Значение поправочного коэффициента — К, полученное пу-
тем обработки результатов эксплуатации систем гидротранс-
порта на ряде цементных заводов, может быть рассчитано по
формуле:
Помимо структурного, различают также переходный струк-
|урно-ллминлрный и турбулентный режимы.
В качестве критерия подобия, определяющего динамическое
состояние потока структурированных систем, предложено исполь-
шль обобщенный критерий Рейнольдса Reo6.:
294

Reo6.=
(8.70),
где V — скорость движения шлама, м/с; q — плотность шлама,
кг/м3; d — диаметр трубопровода, м; г|эф.— эффективная вяз-
кость, где т)эф.= т10-К, кг-с/см2.
По экспериментальным данным, вязкость различных шламов
Tio, соответствующая их текучести 60 мм (по текучестемеру ТН-
2), может изменяться в диапазоне 8—25 н-с/м , а предельное
напряжение сдвига г|0 в пределах 12—50 н/м2. (табл. 8.24).
По данным Бернштейна Л. А. с сотрудниками (институт Гип-
роцемент), полученным на белгородских меловых шламах
(табл. 8.25), при Reo6-<2000 наблюдается структурно-ламинар-
ный режим течения, при котором зависимость X (коэффициента
гидравлического сопротивления) от Reo6 линейная и выражается
формулой К=
Re,
;об.
Линейные потери напора при структурно-ламинарном режиме
(в диапазоне скоростей 1—3 м/с) можно определить по формуле
Дарси — Вейсбаха:
(8.71).
1 2g-d
При Reo6- от 2000 до 4000 режим движения переходный, при
этом к — зависит от Reo6. и плотности шлама, а при Reo6. более
4000 наступает турбулентный режим и к перестает зависеть от
величины ReO6..
Таблица 8.24
Свойства сырьевых шламов
Шлам
Здолбуновский (глино-меловой)
Балаклейский (низкотитро-
вый, Т = 70)
Балаклейский (высокотитро-
вый, Т = 85)
Амвросиевский (мергельный)
Белгородский (меловой)
Белгородский (меловой с
лет)
Белгородский (глино-меловой)
Завод «Гигант» (известково-
мергельный)
Влажность, %
37
46
44
50
53
41
41
37
Условная
текучесть, мм
60
60
60
60
60
60
60
60
Вязкость,
н-с/м2
8,0
5,0
8,0
25,0
28,0
14,0
17,0
12,0
Предельное
напряжение
сдвига,
to и/м2
12,0
13,0
16,0
18,0
29,5
33,0
42,0
64,0
295

Таблица 8.25
Потери напора по опыту гидротранспорта мелового шлама
(Белгородский цементный завод)
Диаметр
шламо-
провода,
мм
200
300
Температура
шлама, °С
16—23
16—23
Плотность
шлама, г/смЗ
1,45
1,50
1,53
1,45
1,50
1,53
Потери напора в % при различной скорости
вания в м/с
0,6
10,5
24,0
[ 34,5
6,0
14,5
20,5
1
11,0
25,5
36,0
6,2
14,8
21,2
2
12,2
27,5
38,5
6,5
15,2
23,5
транспортиро-
3
13,2
28,5
42,0
—
Для структурированных систем методика определения крити-
ческих скоростей перехода из структурного в структурно-лами-
нарный режим наименее изучена и для их расчета нет четких
рекомендаций.
При определении потерь напора за счет местных сопротивле-
ний (поворотов, задвижек, фланцевых соединений и т. п.) на
основании опытных данных устанавливают зависимость коэффи-
циента местных сопротивлений |м = f (Reo6.). Установлено, что в
диапазоне значений Reo6. до 1500 изменение коэффициента |м в
зависимости от числа Reo6. записывается в виде:
Ч (8Л2)'
где В и п — эмпирические коэффициенты, зависящие от конструк-
ций, обуславливающих местные сопротивления (степень открытия
задвижки, угол поворота шламопровода и т. д.). Коэффициент В
изменяется в пределах от 32 до 1350, п — от 0,23 до 1.
Зависимость |m от Reo6. характерна для структурного и пе-
реходного режимов, тогда как при турбулентном режиме течения
и больших значениях Reo6. коэффициент местных сопротивлений
почти не зависит от Reo6.- Потери напора за счет местных со-
противлений рассчитываются по формуле:
(8.73).
Данные о величине коэффициента местных сопротивлений
шламопровода в зависимости от угла поворота оси приведены в
табл. 8.26 в зависимости от отношения —, где R — радиус за-
кругления, a D — диаметр трубопровода.
296

Таблица 8.26
Значения коэффициентов местных сопротивлений для шламопроводов
а
1,0
0,45
= 90
1,5
0,40
Плавное
о
3,0
0,24
1,0
0,30
закругление оси
о = 60°
при R/D
1,5 3,0
0,20 0,16
а
1,0
0,10
= 30
1,5
0,07
О
3,0
0,05
Резкий
поворот оси
а = 60°
0,05
а = 30°
0,16
В случае, если длина трубопровода превышает 500 м, потери
за счет местных сопротивлений могут быть оценены с помощью
коэффициентов Ki и Кг:
AhM =
(8.74),
где Kj = 1,10 — коэффициент, учитывающий местные потери на-
пора (на стадии проекта); Кг = 1,15 — коэффициент запаса.
Геометрические потери напора можно определить по формуле:
Qo
(8.75),
где h — высота подъема шлама, м; q — плотность шлама, кг/м3;
q0 — плотность жидкости (воды), кг/м3.
Произведение суммарных потерь напора Ah (8.75) на плот-
ность шлама определяет рабочее давление в системе транспор-
тной установки Рр:
Pp=Ah.Q-g
(8.76).
Это значение не должно превышать характеристик, принятых
для технологического оборудования. Для магистральных трубоп-
роводов рекомендуется применять трубы из низколегированной
стали. Трасса шламопровода в плане не должна иметь резких
изгибов. Радиус закруглений на поворотах по трассе сварного
трубопровода целесообразно принимать R^3D, где D — диаметр
трубопровода. Радиус закруглений трубопровода из звеньев труб
следует принимать не менее 100 D. Трасса напорных шламопро-
водов должна обеспечивать их полное самоопорожнение, т. е. не
содержать V-образных участков. Наличие V-образных участков
297

допускается только при переходе трубопроводов через долины
рек, ручьев и больших оврагов с обязательным выполнением
системы их опорожнения. Трассу следует выбирать таким обра-
зом, чтобы промежуточные перекачивающие станции находились
в точках излома профиля.
При выборе трассы шламопроводов следует учитывать воз-
можность сокращения числа перекачивающих станций за счет
последовательного соединения в одной из них пары шламовых
насосов. >БГ
Для наблюдения, ремонта и замены трубопроводов по трассе
следует предусматривать подъездные пути и проезды.
ПЕРЕСЧЕТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСОВ
В каталогах обычно приводятся характеристики насосов при
их работе на воде, вследствие чего при выборе оборудования
следует произвести пересчет этих характеристик применительно
к транспортировке гидросмесей. Следует учитывать, что при
транспортировке высококонцентрированных и тонкодисперсных
гидросмесей потребление мощности может повыситься в 1,5 раза,
а КПД насоса уменьшится на 20%. Пересчет напора ведется
исходя из уравнения:
^^ n (8.77),
где Н — напор, создаваемый насосом при работе на гидросмеси,
мм. вод. ст.; Но — напор, создаваемый насосом при работе на
воде, мм. вод. ст.; q — плотность гидросмеси, кг/м3; q0 — плот-
ность воды, кг/м3; К' — коэффициент, учитывающий особенности
конструкции; п — показатель, отражающий неоднородность
транспортируемой жидкости.
С достаточной для практики точностью, на основании стен-
довых испытаний различного типа насосов, можно принимать
пжО,85. В то же время коэффициент К' имеет различные зна-
чения для насосов разного вида. Так, например, для насосов типа
«ГР» К'= 0,5.
Для расчета мощности насоса при его работе на гидросмеси
можно пользоваться приближенной формулой:
N = N0.q/q0 (8.78),
где No — мощность, потребляемая насосом при работе на воде,
кВт; N — мощность, потребляемая насосом при работе на гидро-
смеси, кВт.
298

Пересчет характеристик предполагает также проверку со-
ответствия заданной подачи гидросмеси исходя из подачи на
воде:
Q<Qmax [U (Q/Qo)]
(8.79),
где Qmax — максимальная подача насоса, работающего на воде.
Для псевдо-вязко-пластичных смесей могут резко возрастать
параметры т) и х0. Для того, чтобы пересчетные характеристики
не изменялись, необходимо повышать частоту вращения.
Для гидротранспортирования цементных сырьевых шламов ис-
пользуются центробежные насосы различных типов, предназна-
ченные для транспортирования угольных, песчаных, грунтовых
гидросмесей с объемной концентрацией твердой фазы до 25%.
Практика показала их пригодность для транспортирования це-
ментных сырьевых шламов (глиняных, глиняно-меловых и др.) с
объемной концентрацией по твердому веществу до 35- 40%. Ос-
новные характеристики некоторых центробежных насосов приве-
дены в табл. 8.27.
1 7
Насос
ВШН150-1
6ФШ-7А
6Ш8
8ШЩ-6А
ШН500-40
8ШНВ
10У-5
10ГР-8
10УТВХ2
12УВ-6
12ГР-8Т
14У-7
12Р-7
Г а б
Характеристика насосного оборудования
Подача, мЗ/ч
150
200
250
300
500
540
600
740
900
900
1330
1400
1600
Напор, к
50 1
60
54
65
40
84
175
38
250
320
58
170
53
Частота
вращения
мин '
1450
1450
1450
1470
1450
1485
1485
760
1485
1485
740
1485
590
Мощное? ь
ЭЛеК1рОДВИ1<:
телы kBi
% 28
132
100
160
100
300
630
160
1050
1500
500
1000
480
Я 1
1 II
1
)
\9
>>
.1 X
652
H6h
" 1 ПО
\4(U
2360
7200
3900
6030
8000
2750
4500
Институтом ВНИИГидромаш разработан ряд новых цстро
бежных насосов типа ГрА, предназначенных для перекачки ни
сокоабразивных гидросмесей (грунтов) с объемным содерж.пш» м
299

твердых включений до 30% и плотностью смеси до 2200 кг/м3
(в отдельных случаях до 3200 кг/м3). Параметрический ряд на-
сосов ГрА включает десять типоразмеров на подачу от 56 до
2500 м3/ч и напором от 14 до 67 м. Для обеспечения работоспо-
собности центробежных насосов необходимо подводить напорную
(отжимную) техническую воду для отгона твердых частиц сус-
пензии от сальниковых уплотнений (гидроуплотнение). Давление,
создаваемое насосом, подающим отжимную воду, должно на
100 кПа превышать давление, развиваемое центробежным насо-
сом. Техническая вода подводится из расчета 2—3% от подачи
насоса, что приводит к повышению влажности транспортируемого
шлама. Запуск электродвигателя шламового насоса должен про-
изводиться только после подачи технической воды на гидроуп-
лотнение насоса. Для обеспечения надежности системы гидро-
транспорта на один рабочий насос устанавливают один
резервный, а в случае высокоабразивных гидросмесей — два ре-
зервных насоса. Каждый насос в насосной станции оборудуется
своим зумпфом, при этом насос должен быть под заливом. Ра-
бочий объем зумпфа назначается из расчета 30—60 с объема
перекачиваемого шлама.
8.7. РАСЧЕТЫ ДРОБИЛЬНОГО И ПОМОЛЬНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
8.7.1 Щековые дробилки
а) Производительность.
Производительность щековых дробилок зависит от следующих
основных факторов: состава дробимого сырья, размеров разгру-
зочной щели дробилки и крупности загружаемых кусков, конст-
руктивных особенностей дробилки (угла захвата, числа качаний
щеки, профиля плит и т. п.).
Для упрощенного определения производительности щеко-
вых дробилок может быть рекомендована формула Левен-
сона Л. Б.:
Q = 0,150-n-L.S-d.fi-QH; (8.80)
где Q — производительность дробилки, т/ч; п — число оборотов
эксцентрикового вала, мин; L — ширина подвижной щеки, м; S —
амплитуда колебаний подвижной щеки (ход щеки), м; d — сред-
ний размер' кусков исходного материала, м; ц — коэффициент
разрыхления породы @,3—0,6); qh — объемная масса дробимого
материала, кг/м3.
300

Таггарт А. Ф. предложил следующую формулу для практиче-
ского определения производительности щековых дробилок:
Q = 930-L-d;
где Q — производительность дробилки, т/ч; L — ширина щеки,
м; d — размер кусков дробленого материала, м.
Известна еще одна формула для определения производитель-
ности щековых дробило*
где Q — производительность дробилки, м3/с; р — коэффициент
разрыхления; Scp — средний ход щеки, м; b — ширина выходной
щели, м; L — ширина подвижной щеки, м; п — частота вращения
эксцентрикового вала, об/с; В — ширина приемного отверстия
дробилки, м; а — угол захвата, град.
В ряде случаев эта формула дает более точные результаты,
если вместо В (ширины приемного отверстия) использовать сред-
невзвешенный размер входных кусков DCp. Это существенно, по-
тому что крупные щековые дробилки редко загружаются горной
массой с кусками максимальных размеров и обычно для этих
дробилок
Dcp =@,3-f-0,4)B.
б) Мощность привода.
Мощность привода щековых дробилок можно определить: а)
по формуле Виарда:
N= 155,0-L-D, л. с. (8.82)
N= 115,6-L-D, кВт, (8.83)
где N — мощность двигателя; L — ширина подвижной щеки, м;
D — максимальный размер кусков загружаемого материала, м.
или б) по формуле Левенсона Л. Б.
N=n.L.(D;-4)jI с (О4)
N = 2,19 • п • L • (D?p - d|p), кВт, (8.85)
где N — мощность двигателя; L — ширина подвижной щеки, м;
Dcp — средний размер кусков загружаемого материала, м; dcP —
средний размер кусков дробленого материала, м.
301

8.7.2 Конусные дробилки
Производительность конусных дробилок для крупного дробле-
ния можно определить по формуле:
= c-QH-L-S-r-n-b-T]-103,
(8.86)
где Q — производительность, т/ч; с — коэффициент, зависящий
от фракционного состава загружаемого материала и поверхности
щек дробилки (табл. 8.28); qh — объемная масса материала, кг/м3;
L — периметр выпускного отверстия, м; S — ширина выпускного
отверстия, м; г — эксцентриситет, м; п — частота колебаний внут-
реннего конуса, мин—1; b — поправочный коэффициент: для угла
между образующими конусов 26 ° а = 1, при уменьшении угла
на 1° коэффициент b возрастает на 3%; ц — отношение теоре-
тической производительности к фактической, принимается рав-
ным 0,8—0,9.
Таблица 8.28
Значение коэффициента с
Материал
Естественная смесь
Просеянная смесь
Крупные куски
Гладкие щеки
1,40-10~4
1,25 • 10~4
1,00 ю~4 ;
Рифдяеные щеки
1,0-10~4
8,5-10~4
7,0-10~4
Используется также следующая формула:
Q = 0,755-n.QH-n-r-DH-dK,
(8.87)
где Q — производительность, т/ч; ц, — коэффициент разрыхления
@,25—0.50); qh — объемная масса материала, кг/м3; п — число
колебаний дробящего конуса, мин"; г — эксцентриситет, м; DH —
диаметр основания дробящего конуса, м; dK — размер конечного
продукта, м.
Для среднего и мелкого дробления:
Q = K-QH-D2'5-b, (8.88)
коэффициент
D — диаметр
разгрузочной
где Q — производительность, т/ч; К — опытный
@.98); qh — объемная масса материала, т/м3;
дробящего конуса, м; b — наименьшая ширина
щели, м.
Мощность привода. Мощность двигателя рассчитывают по эм-
пирическим формулам:
302

— для дробилок крупного дробления:
1 NflB = 85-D2, кВт; (8.89)
— для дробилок среднего и мелкого дробления:
NflB = 50-D2, кВт, (8.90)
где D — диаметр нижнего основания внутреннего конуса, м.
8.7.11>Валковые дробилки
Производительность валковых дробилок определяют по фор-
муле:
Q = 60-n-D-n-L-b-n.-QH = 3600-V-L-b-[i-QH, т/ч (8.91)
или
Q = 50-L-D-n-b-QH, т/ч, (8.92)
где D — диаметр валков, м; п — скорость вращения валков,
об/мин; L — длина валка, м; b — ширина выпускной щели, м;
V — окружная скорость валков, м/с; ц — коэффициент разрых-
ления: для известняка ц = 0,3 — 0,35, для глины ja = 0,4 — 0,6;
qh — объемная масса материала, т/м3.
Мощность привода. Мощность двигателя зубчатой валковой
дробилки можно определить по следующей формуле:
NAB = 0,85L-D-n, кВт, (8.93)
где L — длина валка, м; D — диаметр валка, м; п — скорость
вращения валка, об/мин.
Предлагается также другая формула для определения уста-
новочной мощности электродвигателя валковой дробилки:
NAB = 0,35 • асх • п • L • D2, кВт, (8.94)
гДе осж — прочность материала при сжатии, МПа; п — скорость
вращения валка, об/с; L — длина валка, м; D — диаметр вал-
ка, м.
8.7.4 Молотковые дробилки
Производительность молотковых дробилок определяют по эм-
пирической формуле:
Q = 100 • D2 • L • п • qh, т/ч, если (8.95)
и Q= 100-D-L2-n-QH, т/ч, если (8.96)
зоз

где D — диаметр ротора, м; L — длина ротора, м; п — скорость
вращения ротора, тыс. об/мин; qh — насыпная объемная масса
материала, т/мХ
Мощность привода. Мощность двигателя молотковой дробилки
рассчитывают по эмпирическим формулам:
NflB = 0,15-D2-L-n, кВт, _ (8.97)
или
Nw = 75.D.L.(-?), кВт, (8.98)
где D — диаметр ротора, м; L — длина ротора, м; п — скорость
вращения ротора, об/мин.
Дуда В. предлагает следующую формулу для определения
мощности двигателя:
N» = (О, Ю~0,15) • i • Q, кВт, (8.99)
где i — степень измельчения; Q — производительность дробилки,
т/ч.
8.7.5 Шаровые мельницы
Производительность. Для определения производительности
шаровых мельниц часто применяют формулу Товарова В. В.:
где Q — производительность мельницы, т/ч; q — удельная про-
изводительность мельницы при 10% остатке на сите 008; а —
коэффициент размалываемости (табл. 8.30, 8.31); b — поправоч-
ный коэффициент для учета тонкости помола (табл. 8.32); с —
коэффициент, учитывающий тип мельницы (табл. 8.33); V — объ-
ем помольной камеры, м3; D — внутренний диаметр мельницы,
м; G — масса мелющих тел, т.
Удельная производительность мельницы зависит от физиче-
ских свойств размалываемых материалов, а также от способа
помола. Значения удельной производительности в зависимости
от вида размалываемых материалов и способа помола приведе-
ны в табл. 8.29.
Коэффициент размалываемости «а» показывает, во сколько раз
повышается или понижается производительность мельницы по
304

Таблица 8.29
Удельная производительность шаровых мельниц q
Размалываемый материал
Мергель:
с высоким сопротивлением помолу
со средним сопротивлением помолу
с низким сопротивлением помолу
Шихта из известняка и глины:
с высоким сопротивлением помолу
со средним сопротивлением помолу
с низким сопротивлением помолу
Шихта из мела и глины
Клинкер вращающихся печей
Гранулированные доменные шлаки
Опока, трепел
Трасс
Кварцевый песок
Значение q, т/кВт'Ч
Мокром
0,04—0,06
0,07—0,09
0,10—0,12
0,05—0,07
0,07—0,09
0,10—0,15
0,15—0,25
—
—
—
при способах помола
Сухом
0,04—0,05
0,06—0,07
0,08—0,10
0,05—0,06
0,07—0,08
0,08—0,10
—
0,04—0,06
0,035—0,040
0,05—0,06
0,020—0,025
0,03
Таблица 8.30
Коэффициент размалываемости материалов
Размалываемый материал
Клинкер вращающихся печей
Клинкер автоматических шахтных печей
Гранулированный доменный шлак
Мел
Глина
Мергель
Известняк
Кварцевый песок
Уголь
Коэффициент
размалываемости а
1,00
1,15—1,25
0,55—1,10
3,70
3,00—3,50
1,40
1,20
0,60—0,70 "
0,80—1,60
Таблица 8.31
Коэффициент размалываемости клинкера
Содержание в
клинкере C2S,
%
5
10
15
20
Коэффициент
размалываемо-
сти а
1,10
1,05
1,00
0,95
Содержание в
клинкере C2S,
%
25
30
35
40
Коэффициент
размалываемо-
сти а
0,88
0,82
0,72
0,70
отношению к помолу клинкера вращающихся печей, размалыва-
емость которого принята за единицу. Коэффициент размалывае-
305

Таблица 8.32
Коэффициент тонкости помола Ь
Остаток на си-
те 008, %
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Коэффициент
Ь
0,59
0,65
0,71
0,77
0,82
0,86
0,91
0,95
1,00
1,04
Остаток на си-
те 008, %
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Коэффициент
Ь
1,09
1,13
1,17
1,21
1,26
1,30
,34
1,38
1,42
мости самого клинкера зависит от его минералогического состава
и прежде всего — от содержания в клинкере двухкальциевого
силиката: чем выше содержание C2S, тем труднее размалывается
клинкер. В табл. 8.31 приведены значения коэффициента разма-
лываемости клинкера вращающихся печей в зависимости от со-
держания C2S. На размалываемость клинкера также влияет про-
должительность его хранения. Свежий клинкер труднее
размалывается, чем клинкер, хранившийся около 2—3 недель.
Таблица 8.33
Значение корректирующего коэффициента с
Режим работы
Открытый цикл
Замкнутый цикл
Тип мельницы
Многокамерные мельни-
цы C—4 камеры)
Двухкамерные мельницы
Мельницы с воздушным
сепаратором
Коэффициент
с
1,0
0,9
1,3-1,5
Для учета влияния тонкости помола служит коэффициент Ь,
значение которого зависит от остатка размалываемого материала
на сите 008 и при 10% остатка принимается равным единице
(табл. 8.32).
Мощность привода. Мощность, потребляемая шаровой мель-
ницей, определяется по формуле:
, л. 0,8
(8.101)
G\ °'8
N = 6,45-V-Vd- f-j , кВт
где V — полезный объем мельницы, м3; D — диаметр мельницы
в свету, м; G — вес мелющих тел, т.
306

Мощность привода определяется с учетом механического КПД
(г\). Для мельниц с центральным приводом КПД принимается
равным 0,90—0,94,
Nnp = *, кВт (8.102)
Для мельниц с центральным приводом КПД принимается рав-
ным 0,90—0,94, для мельниц с периферийным приводом 0,85—0,88.
8.8. РАСЧЕТЫ СУШИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
8.8.1 Расчет сушильных барабанов
Определение основных размеров сушильного барабана при-
ближенно рассчитывается исходя из величины удельного паро-
напряжения gw (напряжения объема барабана по влаге), кг/м -ч.
Величина влагосъема зависит от вида материала, размера кусков,
начальной и конечной влажности, а также температуры сушиль-
ного агента.
Экспериментальные данные об удельном паронапряжении при
0 кг /20 //0 /ОО SOJOW6OJO*e>3Of0/&O /0 ?0 30'40
Рис. 8.5. Номограмма для определения величины удельного паронапряжения су-
шильных барабанов qn кг/м ч.
размере частиц материала 30 мм и конечной влажности 1%
приведены на номограмме рис. 8.5.
Выбор значений конечной влажности сырьевых материалов
зависит от технологии их дальнейшей переработки. В случае,
если предполагается их последующий помол в сырьевых мель-
307

ницах, использующих тепло отходящих печных газов, то конеч-
ную влажность принимают 7—9%.
Если после сушки в барабане материал в мельнице подвер-
гается только помолу, то конечная влажность должна быть не
более 1—2%.
Для определения объема барабана Ve вначале находят коли-
чество испаряемой при сушке влаги Gw, кг/ч:
_ Q-(Wi-W2) /
uw- A0o_Wl) (
где Q — производительность барабана по высушенному матери-
алу, кг/ч; Wj — влажность материала, поступающего в барабан,
%; W2 — влажность высушенного материала, %.
Диаметр барабана (м) определяют из соотношений 8.104 и
8.105.
V6 = ^. (8.104)
Принимая ориентировочное значение диаметра проектируемо-
го барабана D6 (руководствуясь данными табл. 7.13), определяют
длину барабана 1б, (м):
Уб = ^Ц м3 (8.105)
Соотношение между диаметром и длиной барабана обычно
составляет
k б : 9'
Определив расчетом De и 1б, выбирают близкий по размерам
сушильный барабан и затем уточняют его производительность
путем перерасчета. Для получения более точных данных следует
пользоваться номограммами (Нормы технологического проекти-
рования цементных заводов. С-П.: Концерн «Цемент», 1991), по-
зволяющими учесть влияние на величину удельного паросьема
различных факторов:
1) размера кусков материала (с уменьшением размера кусков
паросъем с 1 м объема барабана увеличивается);
2) системы внутренних теплообменных устройств;
3) начальной и конечной влажности материала;
4) температуры, влагосодержания и скорости сушильного
агента.
При расчете объема газов, направляющихся в аспирационную
систему, учитывают подсос воздуха (до 25%) на участке от су-
шильного барабана до дымососа.
308

Длительность пребывания материала в сушильном барабане
составляет
т= 120-
- w2)
gw[200 - (Wi + Wj)]'
мин,
(8.106)
где qh — насыпная масса материала, кг/м3; ф — коэффи-
циент заполнения сушильного барабана материалом, (ср =
= 0,10-^0,25).
Насыпная масса некоторых материалов цементного производ-
ства составляет, кг/м3: песка — 1200—1300; глины дробленой
влажной — 1600—1800; глины дробленой сухой — 1400—1600;
глинистого сланца — 1400—1500; известняка после вторичного
дробления — 1400—1600; угля антрацита — 900; орешка — 800;
бурого угля — 700; шлака доменного гранулированного (с влаж-
ностью до 30%) — 700—1000; шлака доменного гранулированного
сухого — 500—800; боксита дробленого — 1200—1350; золы влаж-
ной — 500—900; золы сухой — 400—700.
Частоту вращения барабана п, об/мин, подсчитывают по при-
ближенной формуле
п =
ш-к-1б
T-D6-tga'
(8.107)
где тик — экспериментальные коэффициенты, значения кото-
рых приведены в табл. 8.34; т — время прохождения материала
через барабан, мин; tga — угол наклона барабана, град.
Таблица 8.34
Значения экспериментальных коэффициентов m, k и a
Теплообменник
Лопастной или
цепной
Ячейково-
секторный
m
0,5
1,0
к
Прямоток
0,2—0,7
0,7—1,2
Противоток
0,5—0,7
1,2—2,0
о
0,04—0,07
0,01—0,02
Мощность привода (кВт) ориентировочно рассчитывается по
формуле
N6 = 0,0013-D6-l6-QH-n-a (8.108)
где a — экспериментальный коэффициент (табл. 8.34)
309

да? /ля? жя?
./°ottrtxf ^яяаяэ- trxea/Mt аслв/оеглгоб &nrat/, p it
Рис. 8.6. Расход тепла qTCn на 1 кг испаренной в сушильном барабане влаги.
Расчетные параметры сравниваются со справочными данными
и в случае значительных отклонений подлежат проверке и кор-
ректированию. Расход топлива на сушку может быть определен
ориентировочно по номограмме рис. 8.6.
8.8.2 Расчет сушилыю-размольных агрегатов
В этих агрегатах одновременно измельчают и сушат сырье-
вые материалы: известняк, доменный шлак и др., а также уголь.
Совмещение в одном агрегате процессов сушки и размола
позволяет повысить производительность труда, экономить капи-
таловложения, снизить стоимость оборудования за счет сокра-
щения количества единиц оборудования.
Сушильно-размольные агрегаты, применяемые в цементном
производстве, можно разделить на две основные группы: тихо-
ходные размольные машины типа шаровых мельниц и быстро-
ходные размольные мельницы — молотковые, сепараторные, ро-
ликовые (валковые), шаровые кольцевые и др.
Так как измельченный материал выносится из агрегатов
сушильным агентом, они работают только по прямоточной схе-
ме.
310

Расчет сводится к определению размольной и сушильной про-
изводительности, а также удельных расходов электроэнергии и
топлива. Размольная производительность прямо пропорциональна
размолоспособности материала и обратно пропорциональна за-
данной тонкости помола.
Размольная производительность Gp, т/ч, может быть опреде-
лена по эмпирическим формулам, найденным при исследовании
размола каменноугольного топлива:
для шаровых сепараторных мельниц
для молотковых сепараторных мельниц
где С — параметр, значение которого зависит от конструкцион-
ных особенностей мельницы и определяется из выражений:
для шаровых сепараторных мельниц
C = 0,LD2'4.lM.n°'8 (8.111)
где DM и 1М — внутренний диаметр и длина мельницы, м; п —
частота вращения, об/мин.;
для шаровой мельницы
^ (8.112)
для молотковых сепараторных мельниц
г пч in"9 г»2'65 I з.зу/РрУ^ in. /Я11,ч
С = 0,3-10 -Dp -lM-n V~^ — * » (8.113)
где Dp и L — диаметр и длина ротора молотковой мельницы;
IN — максимальная удельная нагрузка на ротор мельницы: для
мельниц ММА IN»50 кВт/м2; для мельниц ММТ IN»45 кВт/м2;
Nx — мощность, потребляемая молотковой мельницей при холо-
стом ходе, кВт.
Nx = а • 1<Г9 D*'4 • 1М • п2'4 @,52 ^ + 0,48), (8.114)
311

где а — коэффициент, равный 1,28 для мельниц типа ММА и 1,1
для мельниц типа ММТ;
Zo и Z — число бил в молотковой мельнице по паспортным
данным и в фактическом исполнении.
В уравнении (8.115) <р — доля объема барабана шаровой мель-
ницы, занятого шарами
ф = —-^ = 0,26-^- (8.115)
Rqo8 — остаток при просеивании готового продукта через сито № 008,
%; тш — масса шаровой загрузки, т;
к — коэффициент размолоспособности материала, который может
быть найден из уравнения:
к = к EsjjEsa, (8Л16)
где Кло — лабораторный коэффициент относительной размолос-
пособности материала; По — поправочный коэффициент на круп-
ность дробления; nWl — коэффициент, учитывающий влияние
влажности материала на его размолоспособность; ITW2 — коэф-
фициент пересчета со средней влажности материала в процессе
размола и сушки на начальную влажность:
100-W ,
nW2— юо-wc' ^Л17>
где W —средняя влажность материала в процессе размола и
сушки, %:
для шаровых сепараторных мельниц
w + 3W (8.118)
для молотковых сепараторных мельниц
(8.119)
где Wc, Wn и Wo — соответственно, начальная, конечная и гиг-
роскопическая влажность материала, %.
4 + Wc - Wo
312

Значение коэффициента размалываемости Кло определяется
путем размола пробы топлива в лабораторной барабанной мель-
нице (методика ВТИ). В качестве эталона принят донецкий ан-
трацит АШ (антрацитовый штыб), для которого Кло = 1 и
R008 = 69,2%. Для других видов топлива 0,8<Кло<2,5. Удель-
ный расход электроэнергии при размоле эталонного материала
(уголь АШ) сравнительно мало зависит от производительности и
для шаровых сепараторных мельниц может быть принят для рас-
чета ж25 кВт-ч/т, а для молотковых сепараторных мельниц
равным «9—10 кВт-ч/т.
Значение коэффициента размалываемости Кло ориентировоч-
но может быть принято: для плотных известняков Кло«0,8—1,2,
для рыхлых легкоизмельчаемых материалов (мел, известняк-ра-
кушечник, глина и т. п.) Кло» 1,5—2,0.
Сушильная производительность является параметром, зависи-
мым от размольной производительности Gp, и прямо пропорци-
ональна необходимому удельному расходу сушильного агента
Vc.a, найденному исходя из теплового баланса;
Р р п п
v qi + 42 - q2 - дщ Г П
vc.a — Т. ?7г t г Г~' (
У1 — Р) Ч.а- *с.а — 4>.г- W
где qf — теплота испарения (расход тепла) физической влаги:
qf = A Wb • B500 + 1,97 • tor), (8.122)
где AWb — масса физической влаги, удаляемой при сушке; tor —
температура отходящих газов.
где Wc и Wn — содержание физической влаги в сырье и в пол-
ученном продукте. q? — конечное теплосодержание (расход тепла)
полученного продукта, включая пылеунос:
(8.124)
где Сп — массовая теплоемкость продукта, кДж/кг • с; t,, — тем-
пература продукта, °С; $ — коэффициент, учитывающий потери
тепла в окружающую среду через стенки установки, выраженные
в долях единицы от начального теплосодержания сушильного
агента (р = 0,2—0,3); q^ — начальное теплосодержание (приход
тепла) рабочей массы исходного сырья:
313

q2 = (Cc + Cbioo^Wc), (8Л25)
где Сс — массовая теплоемкость сухого сырья, кДж/кг-°С;
С„ — массовая теплоемкость влажного сырья, кДж/кг ¦ °С; Сс а —
объемная теплоемкость сушильного агента, кДж/м3 • °С; Сог —
объемная теплоемкость отходящих газов, кДж/м3-°°С; tca —
температура сушильного агента, °С; tor — температура отходя-
щих газов, °С.
При составлении теплового баланса шаровых сепараторных
мельниц учитывается дополнительно поступающее тепло, выде-
лившееся в результате работы трения шаровой загрузки — qjL
(кДж на 1 кг сухого материала):
«Ь = 3,1т|-|Ч (8.126)
где т] — механический кпд мельницы, х\ = 0,854-0,88 для мельниц
с периферийным приводом; NM — мощность привода мельницы,
кВт; Gp — размольная производительность, т/ч.
Сушильную производительность оценивают по расходу су-
шильного агента (м3/ч):
(8.127)
При определении необходимой производительности мельнич-
ного вентилятора УВент., м3/ч, при tor следует учитывать расходы
сушильного агента и выделившихся из материала водяных паров
AWbh принимать запас около 50%. Производительность мельнич-
ного вентилятора рассчитывают по уравнению:
^).^, (8.128)
где Тог — температура отходящих газов в К; Тог = 273 -+¦ Тог, где
tor — температура отходящих газов в °С; То — абсолютная тем-
пература, соответствующая 0 "С, То = 273 °С.
Оценка эффективности работы сушильной установки оцени-
вается путем расчета ее коэффициента полезного действия т)Су:
где qf — расход тепла на испарение физической влаги (см. выше);
q§ — расход тепла, уносимого из установки вместе с материалом
и отходящими газами:
q^=l-Cn-tn + Vc.a..Cor.tor; (8.130)
314

q" — начальное теплосодержание сушильного агента:
qi = Vc.a/Cc.a.tc.a.; (8.131)
q!j — начальное содержание рабочей массы исходного сырья:
q2 = (Cc + CbT^^-), (8.132)
где Сс — массовая теплоемкость сухого сырья, кДж/кг-°С; Св —
массовая теплоемкость влаги сырья, кДж/кг • °С; wc — начальная
влажность сырья, %; tc — начальная температура сырья.
Тепловой к.п.д. сушильной установки, как это следует из вы-
шеприведенного уравнения (8.129), представляет собой отношение
необходимого для проведения сушки тепла к общему расходу
тепла.
Сушильно-размольные установки выбирают по их паспор-
тным данным на основе параметров, характеризующих свой-
ства перерабатываемого материала и полученных расчетом
значений размольной и сушильной производительности — Gp,
»са и 'вент-
При необходимости расчета дробилок с одновременной под-
сушкой можно руководствоваться вышеизложенными принципами
расчета.
8.9 РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧЕЙ МОКРОГО СПОСОБА
ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
8.9.1 Методика расчета
При проектировании цехов с печами для обжига сырьевого
шлама производится уточнение их производительности в зависи-
мости от влажности шлама, состава сырьевой шихты и приме-
няемых способов интенсификации процесса обжига (теплообмен-
ные устройства, минерализаторы и т. д.).
При использовании сырьевого шлама с начальной влажно-
стью, отличной от значения WOC6 или 38%), указанной в пас-
порте, производительность печи может быть ориентировочно оце-
нена по формуле:
Gw = Gw0 • Kw; (8.133)
где Gw — производительность печи при фактической влажности
сырьевого шлама; Gw — производительность печи по паспорту
при влажности сырьевого шлама WOC6 или 38%); Kw — коэф-
315

фициент, учитывающий влияние изменения влажности шлама на
производительность печи — приближенно определяется по графи-
ку (см. рис. 6.36).
При применении твердого топлива после корректировки про-
изводительности печи производится расчет системы пылеуглеп-
риготовления: определяют состав шихты топлива (по маркам) и
характеристики форсуночного топлива: влажность, зольность,
тонкость помола и теплота сгорания.
После этого производится выбор схемы пылеприготовления и
расчет размольной производительности выбранной предваритель-
но мельницы.
В случае несоответствия расчетной производительности задан-
ным параметрам производится пересчет производительности
мельницы при новых исходных данных (загрузка мельницы ме-
лющими телами, степень вентиляции мельницы, тонкость помола
форсуночного топлива, состав шихты топлива по маркам).
После получения данных, удовлетворяющих условиям нор-
мальной работы печей, производится поверочный расчет потреб-
ной мощности электродвигателя привода мельницы, а также теп-
ловой и аэродинамический расчеты мельничной установки.
Конечной целью теплового расчета является определение темпе-
ратуры, количества сушильного агента, а также количества воз-
духа, подсасываемого в мельничную установку.
Определение указанных параметров производится из тепло-
вых балансов подсушивающего устройства и мельницы.
Расчет пылегазопроводов и выбор вспомогательного оборудо-
вания (сепараторы, циклоны и т. п.) производится в соответствии
с правилами взрывобезопасности, изложенными в «Правилах
взрывобезопасности установок для приготовления и сжигания
топлива в пылевидном состоянии» и в «Нормах расчета и про-
ектирования пылеуглеприготовительных установок».
После уточнения производительности печи и расчета системы
пылеприготовления производится тепловой расчет печи, который
имеет целью определение удельного и часового расходов тепла
и топлива на обжиг клинкера.
Тепловой расчет печи, запроектированной для работы на жид-
ком и газообразном топливе, производится по аналогичной схеме.
Расход воздуха на сжигание топлива и объем отходящих газов
определяются расчетом по элементарному составу топлива и
сырья. Количество избыточного воздуха, сбрасываемого от колос-
никового холодильника, определяется из теплового баланса хо-
лодильника.
Выбор вспомогательного оборудования — циклонов, фильтров
для очистки запыленных газов, тягодутьевых машин (вентилято-
ров и дымососов), а также определение размеров газоходов про-
изводится на основании аэродинамического расчета.
316

Ниже приводятся примеры тепловых расчетов вращающихся
печей 05,0x185 м, оборудованных колосниковыми холодильни-
ками.
В первом примере приведен тепловой расчет печи и системы
пылеуглеприготовления (по индивидуальной схеме),
во втором тепловой расчет печи, в которой в качестве тех-
нологического топлива используется природный газ.
8.9.2 Пример теплового расчета установки пылеуглеприготов-
ления для вращающейся печи 05,0x185 м
Определить основные параметры работы мельничной установ-
ки: тип, размер и производительность мельницы, а также тепло-
вой режим мельничной установки.
Исходные данные:
1) форсуночное топливо вращающихся печей — смесь подмо-
сковного и донецкого тощего углей.
Характеристика углей
Наименова-
ние
угля
Подмос-
ковный
Донец-
кий
Содержание в топливе, %
ср
29,1
70,6
нр
2,2
3,4
sp
2,9
2,7
ор
8,7
19
NP
0,6
1 ?,
АР
23,5
15 2
wp
33
5 0
8,0
10
wp
"max
37
9,0
*ло
1,75
1,9
vr
45
13
10509 B510)
27424 F550)
2) Производительность печи Скл = 72 т клинкера/час при
влажности шлама=38% (паспортные данные).
3) Температура отходящих газов tor = 220 °С.
4) Содержание СаО в сырье=45%.
П. п. п. шлама=35%.
Коэффициент избытка воздуха в печи ап = 1,1.
Содержание летучих в форсуночном топливе V* = 18—
20%:
8) Тонкость помола угольного порошка ,1*008 = 8,0%.
9) Температура газов после мельницы ti-м = 80 °С.
10) Состав отходящих от печи газов
Содержание: СОг — 16%
Н2О - 40,4%
О2-1,03%
N2 - 42%
11} Температура наружного воздуха tB = 15 °С.
12) Теплоемкость форсуночного топлива Ст = 1,130 кДж/кг-
•град.
317

13) Температура форсуночного топлива tT = 60 °С.
14) Рекомендуемая концентрация пыли за сепаратором
ц,се«0,4 кг с. а. *
РАСЧЕТ
I. Определение состава и характеристик
топлива
Для обеспечения нормального по количеству летучих состава
форсуночного топлива необходимо принять шихтовку натураль-
ных углей — подмосковного: донецкого тощего П : ДТ = 60% :
: 40% =3:2.
Параметры смеси натуральных углей и форсуночного топ-
лива.
1) Средняя влажность смеси натуральных углей:
WcP.cm = WPA6 + WflT°>4 = 330'6 + 5-0'4 = 21-8°/о
2) Максимальная влажность смеси натуральных углей:
WLx = WPaxn0,6 + WPaxflT0,4 = 37.0,6 + 9.0,4 = 25,8%
3) Влажность аналитическая смеси углей:
-w?)w* , дт (loo - w?T) w
•срсм \ ЮО.ЮО "*" 100.100
ДТA00\У^т)
~г 100 I ¦ 1UU ~
100 г 100
60 A00 — 33) 8 40 A00 — 5) 1,01 ,
100.100 + 100.100 I:
4) Зольность смеси натуральных углей:
АсР.см = АР-0,6 + АРт-0,4 = 23,5-0,6 + 15,2-0,4 = 20,18%
с. а.— сушильный агент
318

5) Содержание летучих в смеси натуральных углей:
р
р = V^lOOA^W^n У
СРСМ 100-100 ' 100-100
_ 45 A00 — 23,5 — 33) 0,6 , 13A00— 15,2 — 5,0H,4
~ 100 ' 100
-\ Г^ — «.У /о
6) Теплота сгорания смеси натуральных углей (средняя):
Qh.cm = <2нпО,6 + QLtO,4 = 10509-0,6 +
+ 27424 • 0,4 = 17275 кДж / кг
7) Коэффициент размолоспособности для смеси углей:
0,6 A00-W^)
0,6 A00 — Wn) + 0,4 A00 — У/„)
0,4A00-W^T)
"Г К-ло.дт - . —
0,4 A00 — УГ„) + 0,6 A00 — W|,)
_ - -5 0,6 A00 — 33) .
~ ' 0,6 A00 — 33) + 0,4 A00 — 5) "*"
0,4A00-5) _
^~ ' 0,4 A00 - 5) + 0,6 A00 - 33) '
8) Содержание летучих в форсуночном топливе при W* •
5%.
УУФ) 15,9A00-5) ,пао/
9) Теплота сгорания форсуночного топлива (средняя)
О* = Ю* 25 12-WP \ 100 — ^ 25 12W* =
100 — "ср.см
= A7275 - 25,12-21,8).^f^ - 25,12-5 = 20198 кДж / кг,
где 25,12 — удельная теплота парообразования, МДж/кг.
319

10) Зольность форсуночного топлива:
. .ф 100 — \УФ ОП1С 100 — 5 ...о/
Аф = АсР.см. ;— = 20,18 • ——— = 24,5% .
100 — W
ср.см.
100 — 21,8
II) Характеристика форсуночного топлива:
Наименование
1. Смесь натуральных
топлив
2. Форсуночное топливо
Содержание в топливе %
С
45,65
55,5
н
2,68
3,26
s
2,82
3,43
О
5,97
7,26
N
0,84
1,02
А
20,18
24,5
w
21,8
5
«¦^
17275
20198
II. Определение производительности
мельницы для размола угля
Удельный расход тепла или топлива на обжиг сырьевой ших-
ты определяется на основании теплового расчета или на осно-
вании испытаний печной установки. С достаточной для проекти-
рования точностью удельный расход тепла на обжиг может быть
определен по номограмме 11 («Справочник по проектированию
цементных заводов», Стройиздат, Л., 1969, стр. 50).
Яуд. = 6196,5 кДж / кг
Удельный расход топлива = -^ = ' = 0,3068
Q| ZU1?8
Часовой расход форсуночного топлива
<1уд.' Окл • Кзап = 0,3068 • 72000 • 1,2 = 26507,5 кг/ч.
Типоразмер ближайшей по производительности мельницы —
(табл. 6.11) ШБМ 287/470 с подсушивающим устройством.
Характеристика мельницы:
Диаметр по средней линии выступов
брони D6, мм
Длина Ьб, мм
Число оборотов барабана N6, об./мин.
Потребная мощность двигателя N&
кВт не более
Рекомендуемый вес загружаемых ша-
ров Gm
Диаметр патрубков — Е)патр., мм
— 2870
— 4700
— 18,7
— 500
т
— 800—
1000
320

Производительность по антрацитовому
штыбу Ва.ш-, т/ч — 16
Насыпная масса шаровой загрузки
Ош. нас, КГ/М3 —4900
Объем барабана V& м — 30,4
Коэффициент заполнения мельницы шарами:
ш _ °м 35000
6 ~V
o,.Hac.V6~ 4900-30,4
Производительность мельницы по сырому углю определяется
по формуле (8.134):
В = '-- - "№¦) [тМ (8.134)
где Пвд — поправочный коэффициент, учитывающий влияние
влажности угля на размолоспособность.
-(W)
здесь Wmax — максимальная влажность топлива — 25,8%. Сред-
няя влажность угля в барабане W •
3W*
(8.136)
где WM — влажность топлива перед мельницей после подсушива-
ющего устройства, определяемая по формуле:
и/ <-см ("Х> *) ЮО (<ш. ~ W*) (a + b - a-b)
« м = ~ф р ф > \Р-
(ЮО - \Г) - (W,pCM - W*) (а + b - а• Ь)
где а — количество влаги, удаленной в первой ступени подсушки
в трубе-сушилке или при подсушке в нисходящем потоке (в долях
от общего влагосъема в установке).
В случае применения трубы-сушилки а = 0,6; b = 0; при под-
сушке в нисходящем потоке со вставками а = 0,5; b = 0; при
сушке в нисходящем газопроводе а = 0,4; b = 0; b — количество
влаги, удаленное во второй ступени, при двухступенчатой под-
сушке и сбросе отработанного сушильного агента после первой
ступени сушки в атмосферу. При трубе-сушилке и устройстве
с нисходящей сушкой со вставками а = 0,6; b = 0,5; то же без
11— 395 321

вставок а = 0,6; b = 0,4. При отсутствии подсушки а = 0 и b = 0
и Wm = WEP.CM; W* — влажность пыли=5%.
w' 21 • 8 A00 - 5) - 100 B1,8 - 5,0) 0,5 ., , о/
м A00-5)-B1,8-5) 0,5 ~~ 1Ч'О/°-
г Влажность топлива перед мельницей при Wmax = 25,8%,
Wxmax ^= 17 д>.
Средняя влажность WCp:
Wcp= 14'3 + 3'5 = 7,33%, подставляя в (8.135), находим:
п - л/Й,8-7,аз _
25,8 —4,6
где Пм — поправочный коэффициент перевода массы угля со сред-
ней влажностью Wcp в массу сырого угля с влажностью W]? м
' 100-W,,, lQQ-7,33 1Rt.
вд ~" Р ~" ТЫ) 21~8 ~" 1'180'
ЮО - W,pcM 10° ~ 21'8
Пдр — поправочный коэффициент, учитывающий степень предва-
рительного дробления угля, характеризуемую остатком на сите
с ячейками 5X5 мм (R5),
при R5 = 50%; Пдр.=1,12.
Kgp — коэффициент, учитывающий форму и износ брони, прини-
маем
Кбр. = 1,0.
Кэкс — коэффициент, учитывающий эксплуатационные условия
(степень износа шаров, равномерность загрузки); принимаем
Кэкс = 0,9. По опытным данным для данной смеси углей с со-
держанием летучих V* =19%; R^g = 8%
^g %
. m
|-Д-| — коэффициент, учитывающий влияние степени венти-
ляции на производительность мельницы:
vMCM
CO==F6A-?6K600 [
322
(8.138)

Скорость со ориентировочно может быть принята 2,5-f-3 м/сек
(уточняется после теплового расчета)
где Vgj, см — объем влажного газа или воздуха, просасываемого
через мельницу, м3/ч; F6 — площадь поперечного сечения бара-
бана мельницы (в свету), м ; m — показатель степени при -j=
зависит от коэффициента заполнения барабана шарами; W$ мо-
жет быть определен по приведенным ниже данным:
0,25
0,20
0,15
0,1
0,4
0,3
0,2
0,1
При W6 = 0,235, m«0,365. / щ ч0-365
Принимая ориентировочно w = 3,0 м/с, находим \-ёр\ =
= 1,23. ш W« l б1
Подставляя значение |-jg- в формулу (8.134), опреде-
ляем производительность мельницы по сырому углю. Производи-
тельность мельницы при начальной влажности И^р.См. = 21,8%.
п 0,1 •2,872|4-4,7-190-g-0,2350-6.1,81-0,965-1,187-1,0-0,9-1,23
= 26,21 -0,965-1,187 = 30,0 т/час.
Производительность при влажности угля 25,8%:
Вшах = 26,21 • 0,967 • 1,24 = 31,43 т/ч.
Производительность по форсуночному топливу:
вф = ВA00-у = 30-A00 21,8) =
100 —W* 100 —S '
что обеспечивает запас по производительности
-ij-100 =19%.
Для обеспечения нормального режима работы печи при
использовании углей с начальной влажностью около 25% не-
323

обходимо применять схемы пылеприготовления, разомкнутые по-
сле помола. В качестве сушильного агента используются отхо-
дящие газы от печи и горячий воздух от холодильника. Пред-
варительная подсушка угля предусматривается в нисходящем
потоке.
III. Определение температуры и
количества сушильного агента на 1 кг
угольной пыли перед мельничной
установкой
1. Выход воды из угля:
1,0 (УС - W*) 1.Q B1,8 - 5)
ЮО-WU ~ ««-Я,. -
ИЛИ 0 215 3
Vw.yr = Jj^±| = 0,267 нм / кг • т.
2. Объем сушильного агента при температуре 80 °С за сепа-
ратором в нм при концентрации пыли fic'a. = 0,40 кг/кг
: еса. = Ь- 0,215 : 1,3 =
= 2,285 : 1,3 = 1,76 нм3 / кг-т.
3. Количество сушильного агента перед подсушивающим ус-
тройством Vc.a.ny
при присосе воздуха 30%(КПрис. = 1,3).
4. Количество воздуха, присасываемого в мельничной уста-
новке:
1,76 — 1,35 = 0,41 нм3/кг.
5. Тепловой баланс помольной установки с подсушивающим
устройством на 1 кг угольного порошка.
А. Расход тепла
а) Расход тепла на испарение влаги
2491 -gw.yr = 2491-0,215 = 535,6 кДж/кг.
324

б) Тепло, уносимое топливом, при температуре выходящих из
мельницы газов «80 °С:
-4'19^) 80 = 69'1
в) Тепло, уносимое сушильным агентом:
Уел.' Сс.а. • fca. = A,76 • 1,410 + 0,267 • 1,503) • 90 = 230,6 кДж/кг.
г) Потери тепла в окружающую среду принимаем ориентиро-
вочно равными 20,0 кДж/кп
gpacx = 535,6 + 69,1 + 230,6 + 20,0 = 855,3 кДж/кг.
Б: Приход тепла
а) Тепло, внесенное присасываемым воздухом при температу-
ре — 15 °С:
Vnp • Св • tB. = 0,41 • 1,297 • 15 = 8,0 кДж/кг.
б) Тепло работы шаров:
Чш = 3,60 • Кмех • Npa3M. = 3,60 • 0,70 • 22,0 = 55,4 кДж/кг,
где Кмех для мельницы ШБМ = 0,70, а 3,60 — коэффициент пе-
рехода кВт • ч — кДж.
Удельный расход энергии на помол:
в) Тепло, внесенное топливом:
1 • Суг • tyr = 1 • 1,7554 • 10 = 17,54 кДж/кг,
где ty,, — 10 °С — температура поступающего в мельницу угля,
Су,, — теплоемкость топлива, которая может быть рассчитана по
формуле:
r 4,19W^,.M 100-Уусм 4,19-21,8 .
^г~ 100 "•" 100 '^Т~ 100 "•"
+ 10°~021'8-1,090 = 1,765 кДж / кг-град
Ст — теплоемкость сухого топлива = 1,090 кДж/кг-град.
г) Тепло, внесенное в подсушивающее устройство сушильным
агентом, определяем из уравнения теплового баланса:
^ Чрасх = Qnpnx
325

Пренебрегая количеством тепла, вносимого влагой топлива,
имеем:
855,3 = 8,0 + 55,4 + 17,54 + qla.ny,
Чс.а.пу = 855>3 — 80>94 = 774,36 = 774кДж / кг-топл.
д) Температура сушильного агента перед подсушивающим ус-
тройством определяется по уравнению:
Qc.a.ny = ' с.а.' *-с.а.' *с.а.пу> (о. 1,39)
где Сса — теплоемкость сушильного агента перед подсушиваю-
щим устройством, которую при 400 °С принимаем равной
1,465 кДж/кг. град, откуда:
' Чса.ду 774о
СаПу С
с.а.„у 1,465-1,35
е) Расход воздуха из холодильника при 600 °С перед подсу-
шивающим устройством из уравнения теплового баланса перед
подсушивающим устройством:
V,-1,340-600 + (Vc.a.ny - VB). 1,507-210 = vLa.ny- 1,465-391,
где 1,465 — теплоемкость смеси воздуха и газов перед подсуши-
вающим устройством.
VB 1,340-600 + A,35 — VB)-1,507 = 1,35-1,465-391,
Vr = 1,35 — 0,71 = 0,64 нм3/кг-т.
ж) Плотность вентилирующего агента за мельницей (перед
сепаратором):
: Z^li^.^ZV, (8Л40)
V + V 273 + t
где
" _ 0,16-1,977 + 0,4-0,805 + 0,011,429 + 0,42-1,251 0,68 + 1,293-0,67 _
Qc.a.M - ! 35 -
= 1,3 кг/нм3.
_ 1.76-1,3 + 0,215 273 _ „ Q- ,3
Qc.a.M - 176 + 0,267 " 273 + 80 ~ U'V3 Kr / M •
326

6. Определение температуры сушильного агента перед мель-
ницей при средней влажности угля:
а) Выход воды, испаренной в подсушивающем устройстве, на
1 кг угольной пыли:
" _ 1,0 A00 -W )(W^.CM-WM) _
gw.ny — ' р —
A00-WM)A00-W^.CM)
A00 -5)-B1,8- 14,3) _ ,
A00 - 14,3) A00 - 21,8) - UIU° КГ/КГ
ИЛИ
Температуру вентилирующего агента перед мельницей опре-
делим из теплового баланса подсушивающего устройства.
А. Приход тепла на 1 кг топлива
а) Тепло, внесенное сушильным агентом: 774,0 кДж/кг.
б) Тепло, внесенное топливом: 17,54 кДж/кг.
Б. Расход тепла на 1 кг топлива
а) Испарение влаги из топлива:
gw.ny 2491 = 0,106 • 2491 = 264 кДж / кг.
б) Потери тепла в окружающую среду принимаем около 20%
от общей потери тепла установкой 20,0X0,2 = 4,0 кДж/кг.
в) Теплосодержание топлива при средней температуре топли-
ва 50 °С (после подсушивающего устройства) по формуле:
Ф
100 ~W • Суг• tyr = *°°~f. • 1,528• 50 = 84,6 кДж/кг,
юо - wM ши ~ 14>J
где
4,19-WM _ 100-w; ^ 4,19-14,3 , 85,7 , ЛПЛ , „„ кДж
СУГ - 100 + 100 Sr - ЮО + 100 1>UyU - 1^* кг-град
г) Тепло, уносимое вентилирующим агеном:
774 + 17,54 — 264,0 — 4,0 — 84,6 = 439 кДж/кг.
Температуру сушильного агента перед мельницей определяем
по формуле:
gca.43!)
/
= =
са.м " 1,35.1,507 + 0,132.1,520
са. са. * w.ny w
327

где Сс а — теплоемкость сушильного агента, принимается при
температуре 200 °С; Cw — теплоемкость водяных паров при
200 °С —1, 520 кДж/нм3трад.
IV. Определение часовых расходов
топлива и воздуха и выхода
отходящих газов
1. Расход форсуночного топлива номинальный:
2. Количество вентилирующего агента перед мельничным вен-
тилятором в режиме работы с коэффициентом запаса = 1,2.
ф
в.а == '^в.се ~г 'w.yr)'"T
A,76 + 0,267)-20730-1,2-273J~60 = 61500—.
3. Количество сушильного агента перед подсушивающим ус-
тройством:
у' —у' G*K 273
Ycany Yc
у -GK
c.a.ny Yca "т ^3 273 —
= 1,35 • 20730 • 1,2 ^-i-3^3-== 81900—.
273 ч
4. Количество сушильного агента после подсушивающего ус-
тройства:
v" — (V -\- v ^.fr*K 273 + tc-any
у с.а.пу Нс.аТ v w.c.a./ ит Л3 273
= A,35 + 0,132)• 20730• 1,2 273±215 = 65900 —.
5. Максимальное количество отходящих газов от печи, пода-
ваемое в подсушивающее устройство:
Vr п = 0,68 • 1,2 - 20730 2732|3215 = 30550 ?
6. Максимальное количество воздуха при температуре 600 ° С
от холодильника, подаваемое в подсушивающее устройство:
VB х = 0,67 • 1,2 • 20730 2732|3б0° = 53300 ±.
328

7. Содержание кислорода в газах в трактах установки и в
мельнице:
Уо2„ • 0,68 + У„2Х- 0,67 + У„2Пр 0,41
с.а.се
_ 1,03-0,68+140,67 +8-0,41 _ _ -о/
~ 1,76 -/,%,
что исключает возможность создания взрывоопасной ситуа-
ции.
8. Скорость сушильного агента в мельнице:
W_ Yc.a.ny -Г- тв.а 1 „ - ,
М — ^ = 2 ' М/С.
L 0,785 • 2,87 A — 0,235) 3600
Таким образом, производительность мельницы будет несколь-
ко больше принятой в расчете.
V. Определение основных размеров
подсушивающего устройства
По опытным данным паросъем в подсушивающем устройстве
принимаем равным 360 кг/м3.
Объем подсушивающего устройства:
v gw.yrG^Ka 0,215-20730-1,2 .... 3
У"У~ 0,805 Р ~~ 0,805-360 ~ 1б)Д '
При средней скорости сушильного агента, отнесенной к пол-
ному сечению подсушивающего устройства — 7 м/сек., сечение
подсушивающего устройства:
Уса.пу + Уса.пу _ 81900 + 65000 = , О3 2
2,3600-7 2,3600-7 '
Диаметр подсушивающего устройства:
^7
• 0,7оЗ
= 1>93 м, принимаем d = 1,9 м.
Высота цилиндрической части подсушивающего устройства:
h = —^ = 18'5 = 6,5 м.
0,785 d 0,785-1,9
329

8.93 Пример теплового расчета вращающейся печи
0 5,0X185 м с колосниковым холодильником типа «Волга-75»
при использовании в качестве технологического
топлива природного газа
Определить: основные параметры работы печи (удельный и
часовой расходы тепла и топлива на обжиг клинкера, расход
воздуха и объем отходящих газов) и подобрать вспомогательное
оборудование к печи и к колосниковому холодильнику* «Волга-75»
(э/фильтры, вентилятор отсоса избыточного воздуха, а также
вентиляторы общего и острого дутья). - -I- Is
Исходные данные: • °,
1) Сырье: известняк, глина. Влажность сырьевой шихты
38%.
2) Топливо: газ Дашавского месторождения.
3) Температура газов на выходе из печи tra = 250 °С.
4) П.п.п. шлама = 35%.
5) Удельный расход сухого сырья gc = 1,56 кг/кг.
6) Коэффициент избытка воздуха в печи ап = 1,1.
7) Температура клинкера на выходе из холодильника tK.x =
= 100 °С.
8) Расход воздуха на охлаждение клинкера VRX. = 2,6 нм^кг-кл.
9) Температура вторичного воздуха tB.BT = 430 °С.
10) Температура клинкера из печи перед холодильником ticx =
= 1200 °С.
11) Теплота сгорания сухого газа Qh = 35684
12) Состав газа:
кДж
им
з •
СН4 = 97,9%; С2Н6 = 0,5%; С3Н8 = 0,2%;
С4Ню = 0,1 %; N2 = 1,2%; СО2 = 0,1 %; 2 = 100%.
13) Присос воздуха через неплотности головки печи в % от
общего количества воздуха, потребного для горения топлива у =
— ° /о-
14) Температура окружающего воздуха tB = 15 °С.
15) Теплоемкость воздуха Св = 1,298 кДж/нм3 • град.
16) Температура поступающего в печь шлама tffl = Ю °С.
17) Теплоемкость шлама Сш = 0,879 кДж/кг>град.
18) Влагосодержание воздуха do = 0,0161 нм3/нм .
19) Коэффициент избытка воздуха перед дымососом ад =
= 1,6.
20) Унос пыли из печи — 10% или 0,156 кг/кг -кл.
21) В том числе возвращаемый в печь — 9,1%.
22) Концентрация пыли во вторичном воздухе — 100 г/нм .
23) Содержание СаО в сырье «45%.
ззо

Расход воздуха и выход отходящих газов
1) Теоретический расход сухого воздуха на горение топлива
цо формуле
V° = 0,0476 fo,5-CO + 0,5Н2О + 1,5H2S + 2 (т + ^CmHn —
-0,2] = 0,0476 [fl + J] 97,9 + (l + J| 0,5 +
+ (г + ^ 0,2 + D + x) од"~ 0A = 9'48 hm3;
2) Выход отходящих газов:
а) количество N2
VN2 = 0,79 • V» + ^ = 0,79 • 9,48 + ^ = 7,5 нм3;
б) количество СОг
VCO2 = 0,01 [CO2 + 2mCmHn] =
= 0,01 [0,1 + 97,9 + 2,05 + 3.0,2 + 4.0,1] = 1,0 нм3;
в) количество НгО
= 0,01 |H2S + Н2 + 2 ?CmHJ + 0,0161 V° =
= 0,01 \\ 97,9 + f-0,5 + f-0,2 + у 0,l| +
+ 0,0161-9,48 = 2,14 нм3;
г) Общее количество газов из топлива
SVr.o = 7,5 + 1,0 + 2,14 = 10,64 нм3.
Продукты обжига на 1 кг клинкера
1) Количество СОг
П.П.П
= 0,546 кг,
VCco2 = Т^| = 0,276 нм3.
331

2) Количество водяных паров
1,56-38
с 8cw 1,56-38 ЛПС,
8н2о = Ж3? = Ш=Л = °'956
3) Количество безвозвратного уноса пыли 1>jv>V 4
gyH = gc — gco2 — 1,0 = 1,56 — 0,546 — 1,0 = 0,014 кг.
Тепловой баланс печи на 1 кг клинкера.
Приход тепла
1) Теплосодержание топлива химическое
Ql = Qh-x = 35684-х кДж,
где х — удельный расход газа на обжиг 1 кг клинкера в нм3.
2) Теплосодержание шлама
= A,56-0,879 + 0,956-4,19)-10 = 53,8 кДж.
3) Тепло, внесенное присосанным воздухом,
Q3 = VBan-yCB-tB.x = 9,48-1,1 -0,03-1,298-15-* = 6,1* кДж.
4) Теплосодержание вторичного воздуха при температуре
430 °С
Q4 = VBan(l — у) • Св • tB.BT • х =
= 9,48-1,1A — 0,03)- 1,335-430-х = 5807х кДж.
5) Тепло экзотермических реакций клинкера принимаем (ори-
ентировочно)
Q5 = 440 кДж.
6) Общий приход тепла:
EQ = 35684-х + 53,8 + 6,1 -х + 5807-х + 440 =
= 41497-х+494 кДж.
Расход тепла
7) Расход тепла на диссоциацию СаСОз
4i = gcaco3-1658 = ^Ц^-1658 = 2078'4
332

8) Расход тепла на испарение влаги:
q2 = 2491 -gH2o = 2419-0,956 = 2381,5 кДж.
9) Теплосодержание отходящих газов:
Q3 = {[Vco2Cco2 + V?,2CN2 + Vh2oCh2o 4- V° (ап - 1) Св]
" + Vbofco2 + ^2оСн2о}С = 3872,8 • x + 584,5 кДж,
где ССо2» CN2 и т. п.— средние объемные теплоемкости газов при
температуре 250 "С.
Ссо2 = 1,8246 кДж/нм3 град.; Сц2 = 1,3033 кДж/нм3 град.
Сн2о = 1,5324 кДж/нм град.; Св = 1,3062 кДж/нм град.
10) Теплосодержание клинкера, выходящего из печи:
q4 = 1,0-Си,.-С = 1236 кДж.
11) Теплосодержание уноса:
Я5 = QyH. • Сун. • С = 40,8 кДж.
12) Потери тепла в окружающую среду:
где Fn — поверхность корпуса печи, м2:
Fn = яДпЬп = 2910 м2,
Aq — потери тепла в окружающую среду 1м2 корпуса печи; при
принятых условиях составляют около 19260 кДж/м2-ч.
13) По опытным данным, расход тепла на образование жидкой
фазы:
g7 = 50 ккал/кг = 210 кДж/кг.
14) Общий расход тепла:
2q = 2078,4 + 2381,5 + 3872,8 х + 584,5 + 40,8 +
+ 778,7 + 210 + 1236 « 7310 4" 3873х, кДж.
Определение удельных показателей работы печной установки
1) Удельный расход топлива определяем из уравнения тепло-
вого баланса:
41497 х + 494 = 7310 + 3873-х.
ззз

Откуда:
7310 — 494 6816
Х
Х= 41497-3873
2) Удельный расход тепла:
H-A- = 35684-0,1811 = 6462 кДж.
3) Общий расход воздуха, потребного для горения топлива:
2Vr = Ув-х-Оп = 9,48-0,1811
4) Количество вторичного воздуха:
= 9,48-0,1811-1,1 = 1,88 нм3.
VB.BT = 1,88-A — 0,03) = 1,82 нм3.
5) Количество газов на выходе из печи:
У т.п. = Р Vr + V° (a - 1,0) + V°an - d0] - х +
+ V?<j2 + Vh2o = 3,59 нм3.
Определение температуры избыточного воздуха
из холодильника
Тепловой баланс холодильника на 1 кг клинкера
Приход тепла
1) Теплосодержание клинкера, поступающего в холодильник:
Q™ = 44 = 1236 кДж.
2) Теплосодержание воздуха, поступающего под решетку:
Qb = VBX.-Св• tB = 2,6-1,298• 15 = 50,6 кДж.
3) Общий приход тепла: (
2Qxcwi. = 1236 + 50,6 = 1287 кДж.
Расход тепла
1) Теплосодержание клинкера после холодильника:
q^ = 0,787-1,0-100 = 78,7 кДж.
2) Теплосодержание вторичного воздуха:
8в.вт = Q4 = 5807ЛГ = 5807-0,1806 = 1048,7 кДж.
3) Потери тепла в окружающую среду согласно опытным дан-
ным:
Чп.х = 30,0кДж.
334

4) Тепло, уносимое избыточным воздухом. Оцениваем предва-
рительно температуру воздуха 100 °С
Яв.изб = Ув.изб.' св • tB.H36. = 0.78 • 1,302 • tB.H36. = 1,0Шв.изб., кДж,
ув.изб. = 2,6 — 1,82 = 0,78 нм3.
5) Общий расход тепла:
—; " '2^ол. = 787 + 1048,7+30,0+ 1,01б1визб =
• № & = 1157,4 + 160Шв.изб., кДж.
Температура избыточного воздуха определяется из уравнения
теплового баланса холодильника:
откуда имеем: tMvqll
1287-1157,4 19ооГ
tB.H36.= Щ-6 -128 С.
Определение часовых расходов газа и воздуха и выхода
отходящих газов
1) Часовой расход природного газа:
vr. = G^-x = 72000-0,1806 = 13000 нм3.
2) Количество газов на выходе из печи по объему при тем-
пературе 250 °С:
v;:n=v;;n.oM.^±^=3,95.72000^^=495ooo j.
3) Количество влажного вторичного воздуха, поступающего в
печь при температуре 430 °С:
VB.BT = VBBTA + <д.О„.^^ = 3428000 м3.
4) Количество влажного воздуха, поступающего под решетку
холодильника, при температуре 15 °С:
V.X = VBXA + dJ-G^.^3^ = 232000 м3.
5) Количество избыточного воздуха от холодильника при тем-
пературе 136 °С:
VB.H36 = VB.H36A + dJ-G^.^-^ = 85492 м3.
335

Выбор вспомогательного оборудования
Выбор электрофильтров. Для очистки избыточного (сбросного)
воздуха от холодильников и очистки газов от вращающихся пе-
чей рекомендуется принимать к установке электрофильтры. Ти-
поразмеры электрофильтров выбираются в зависимости от рас-
хода газов (воздуха) по площади активного сечения
электрофильтра.
Для очистки избыточного воздуха от холодильника с темпе-
ратурой 100—170 °С, с целью улучшения работы электрофильтра
(повышения коэффициента очистки), необходимо предусматри-
вать впрыск в холодильник распыленной воды в количестве 20—
50 г/кг кл. Температура газов при вводе воды должна быть на
20—25 °С выше температуры точки росы.
Принимаем величину удельного расхода воды — 25 г/кг кл.
Температура водовоздушной смеси может быть определена из
условия:
0,78 • 1,306 • 128 — 0,025 • 2491 = Vr эл • ^ .эл,
Уг.эл = 0,78 + Ш = 0,811 нм3/кг кл,
гг.эл—, зоб.оsn ~ с, Ц.р
з
нм -град
tr эл = 64 °С, что допустимо по условиям конденсации воды в
электрофильтре.
Объем газов в электрофильтре:
уг.эл = 0,811 • Кэ • Кзап • G^ = 77220 ^d или 95320 ^ при t=64°C,
где Кэ — нормативный подсос воздуха в электрофильтре = 1,15,
принимаемый по нормативным документам; Кзап — нормативный
коэффициент запаса 1,15, учитывающий возможные режимные
изменения температуры клинкера.
Секундный расход воздуха:
95320 _, з /
Moo"= 26 м /с-
То же при временном отключении воды:
0,78-1,15-1,15-G^ 273 + 136 _ „. 3,
3600 ' 273 ~ М /С"

1 К установке принимается трехпольный электрофильтр УГ-2—
3—26 с площадью активного сечения — 26 м2. Скорость в элек-
трофильтре при нормальном режиме:
Ц = 1,00 м/с.
То же при временном отключении воды:
U =1,19 м/с,
что допустимо в обоих режимах работы.
Аналогично производится выбор электрофильтра для очистки
отходящих газов от вращающейся печи.
Определяется количество газов в электрофильтре:
где Kj и Kg — коэффициенты подсоса воздуха, принимаемые по
нормативным документам; Kj — коэффициент подсоса воздуха в
камере холодного конца и через уплотнение печи «1,2; Кэ —
коэффициент подсоса воздуха в электрофильтре „1,15.
Температуру газов после электрофильтра — ^.эл находим из
теплового баланса участка камера — электрофильтр:
уг.эл = V^.K, -Кэ. = 3,59-1,2.1,15 = 4,95 =?.
Подсос воздуха в электрофильтре — 4,95 — 3,59 = 1,36 нм^/кг- кл.
принимаем ориентировочно Сг= 1,423 при температуре tj,3}l =
200 °С
3,59-1,444-250+1,36-1,298-15 1ЯЯ оГ
*г.эл- 4,95-1,423 ~ 188 С"
Принимаем трехпольный электрофильтр УГЗ-3-177 с пло-
щадью активного сечения 177 м2 (табл. 7.43.).
Скорость газов в электрофильтре:
^ = 0,943 м/с.
Параметры тягодутьевых машин *.
* Тягодутьевые машины поставляются в комплекте с печным агрегатом.
337

Количество воздуха, подаваемого вентилятором острого дутья,
составляет около 8% от общего количества воздуха, поступаю-
щего под решетку холодильника. Необходимая производитель-
ность вентилятора острого дутья с запасом 15% составит:
QB0A = 232000-0,08-1,15 = 21340 м3/час,
где 1,15 — нормативный коэффициент запаса по производитель-
ности .
Сопротивление воздуховодов, решетки и слоя клинкера
на этом участке составит, по опытным данным, около
5,0 кПа.
Необходимый общий напор вентилятора с запасом 15% со-
ставит:
= 5,0-1,15 = 6,6 кПа;
Мощность, потребляемая вентилятором:
N = ^А = 21340-6,6 =48
в 36-75-1,36-tib 36-75-1,36-0,8
Вентилятор общего дутья
Производительность вентилятора с запасом 15% составит:
Qb.o.a = B32000 — 21340)-1,15 = 242700 м3/час.
Сопротивление слоя клинкера на решетке для холодильников
«Волга» может быть по опытным данным принято равным
«2,0 кПа.
Потребный напор вентилятора общего дутья Нв.о.д. =
2,0-1,152 = 2,65 кПа.
Мощность, потребляемая вентилятором:
Потребная производительность дымососа (вентилятора) для из-
быточного воздуха от холодильника с температурой 72—136 °С:
Qb.h36.b. = Vr9JI.Kr.Kfl = 77500-1,05-1,05 = 85100 нм3/ч,
или 106000 м3/ч при температуре 67 °С.
где Кг — коэффициент подсоса воздуха в газоходе электро-
фильтр — дымосос = 1,05; К — то же в дымососе (вентиляторе) =
= 1,05.
Гидравлическое сопротивление газоходов в зависимости от их
протяженности может быть оценено — 0,50-f-0,80 кПа.
338

Гидравлическое сопротивление электрофильтра — 0,30 кПа.
Потребный напор дымососа
Нд.„зб.в = 1,10-1,152 = 1,45 кПа.
Печной дымосос
Потребная производительность:
3
71
= ^г.эл • К3 • К4 • КаапОи • ^^ = 705000 ?
где К3 — коэффициент подсоса воздуха в газоходах электро-
фильтр — дымосос — 1,05; Кд — в дымососе — 1,05; Кзап — коэф-
фициент запаса — 1,15; tr.fl — из теплового баланса тракта элек-
трофильтр — дымосос — 153 °С.
Потребный напор дымососа Нд:
Нд.1,152 = (Нп + Нгаз + НЭЛ)ф. + Нд- НтрI,152 = 2,77 кПа,
где Нп — гидравлическое сопротивление печи и теплообменных
устройств «1,70 кПа; Нгаз — гидравлическое сопротивление га-
зоходов дымовая камера — труба«0,40 кПа; Нэл.ф.— гидравличе-
ское сопротивление электрофильтра«0,25 кПа; Нд — гидравли-
ческое сопротивление дымососа и входа в трубу = 0,20 кПа;
Нтр — самотяга трубы высотой 100—120 м при температуре газов
156 оСъ0,45 кПа
8.10 РАСЧЕТ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧЕЙ СУХОГО СПОСОБА
ПРОИЗВОДСТВА
8.10.1 Методика расчета
При проектировании печей для обжига сухой сырьевой шихты
производительность печи принимается в соответствии с паспорт-
ными данными завода-изготовителя. Уточнение (изменение) про-
изводительности печи производится при условии использования
сырьевой шихты отличного, от принятого в расчете завода-изго-
товителя, состава.
Удельные расходы тепла и топлива определяются из теплового
баланса печи с холодильником и циклонными теплообменниками.
Удельный расход воздуха на горение и выход отходящих газов
определяются расчетом на основании элементарного состава
сырья и топлива.
При расчете колосникового холодильника из теплового ба-
ланса холодильника с печью и декарбонизатором определяются
339

количество и температура избыточного воздуха, сбрасываемого
в атмосферу, и условная температура клинкера. Последняя пред-
ставляет собой такую температуру, при которой теплосодержание
клинкера равно сумме теплосодержаний сбрасываемого в атмос-
феру воздуха и клинкера при фактической температуре.
После определения часовых количеств первичного и вторич-
ного воздуха, необходимого для сжигания топлива, избыточного
воздуха, сбрасываемого от холодильника, и т. д. производится
расчет и выбор вспомогательного оборудования: установки элек-
трофильтров для очистки воздуха после холодильника, вентиля-
торов общего и острого дутья, дымососов и пр.
Типоразмеры электрофильтров и газоходов определяются по
количеству проходящего через них воздуха с учетом аэродина-
мического сопротивления трактов, температуры газов и концен-
трации пыли до и после них с учетом принятого коэффициента
пылеосаждения.
Температура газов на выходе из циклона IV ступени при
расчете принимается в пределах 340—360 °С.
При использовании тепла отходящих газов для сушки сырь-
евых компонентов при их помоле, в качестве размольного аг-
регата выбираются, как правило, мельницы с воздушной сепа-
рацией.
Перед началом проектирования отделения помола произво-
дится предварительный выбор мельницы, исходя из потребности
печного агрегата в сухой сырьевой шихте. Производительность
выбранного типоразмера мельницы пересчитывается на конкрет-
ные условия работы: начальную влажность, размолоспособность,
степень предварительного измельчения исходных сырьевых ком-
понентов, а также конечную влажность и тонкость помола сырь-
евой шихты.
В случае, если в результате произведенного расчета произво-
дительность мельницы окажется меньшей, чем это требуется по
заданию, расчет повторяется при измененных исходных данных:
увеличивается шаровая загрузка, степень вентиляции, степень
предварительного дробления и т. д.
По принятым в расчетах значениям размолоспособности сырь-
евой шихты, коэффициента заполнения и тонкости помола, из
условия необходимой размольной производительности мельницы,
определяется производительность мельничного вентилятора.
Необходимая температура и удельный расход сушильного
агента перед мельницей, а также количество присасываемого по
тракту воздуха и количество вентилирующего агента после мель-
ницы определяются из теплового расчета мельницы.
Температура вентилирующего агента после мельницы прини-
мается в пределах 70—100 °С с таким расчетом, чтобы она была
на 30—50 °С выше температуры точки росы.
340

В случае, если тепла отходящих из печи газов, поступающих
в мельницу, будет недостаточно, предусматривается предвари-
тельная подсушка глинистого компонента в специальной уста-
новке с пересчетом теплового баланса мельницы.
Если размольная производительность значительно больше су-
шильной, предусматривается рециркуляция сушильного агента
после мельницы.
Выбор сепаратора производится, исходя из объема проходящих через
него газов. Выбор циклонов и электрофильтров производится по объему
обеспыливаемых газов в соответствии с допустимыми скоростями газов.
Выбор трубы производится на основании действующих санитарных норм.
Определение сопротивления пылевоздушного тракта при вы-
боре тягодутьевых машин производится на основании аэродина-
мического расчета. Перед аэродинамическим расчетом следует
подобрать сечения отдельных элементов установки по количеству
проходящего через них газа • (воздуха) в соответствии с реко-
мендуемыми скоростями; наметить конфигурацию всего тракта
по принятой схеме установки; подсчитать концентрацию пыли в
газах (г-нм3/газа) и плотность газов на отдельных участках.
Полученные данные для удобства расчета целесообразно вместе
со схемой каждого участка оформить в виде таблицы.
Далее производится расчет аэродинамического сопротивления
системы.
Сопротивление тракта (воздухогазопровода или пылепровода)
складывается из:
1. Сопротивления входа газов (воздуха) в систему.
2. Сопротивления движению газового потока, которое в свою
очередь складывается из местных сопротивлений, сопротивления
трения и потерь на подъем пыли (на разгон ее в месте ввода в
газовый (воздушный) поток.
Местные сопротивления отдельных участков установки: тру-
бопроводы, вход газа (воздуха) в газозаборное окно (патрубок),
повороты, изменения сечения, смесители, шиберы, циклоны, се-
параторы и мельницы рассчитываются по формуле:
«0г
= 1«гу- мм вод. ст., (8.141)
где и — скорость газа, м/с; |м — коэффициент местного сопро-
тивления для запыленного потока с концентрацией ; Qr — плот-
ность газа при соответствующей температуре потока, кг/м3.
Ем = 1ом A + 0,8 (i); (8.142)
• Значения расхода газа (воздуха) через газовоздухопроводы берутся из теп-
лового расчета.
341

где | — коэффициент местного сопротивления при движении чи-
стого воздуха берется из таблиц и соответствующих номограмм,
приведенных в «Нормах расчета и проектирования пылеприго-
товительных установок»:
Ъ (8Л43)
VCO <JCO- + VN<4 + VO<4 + VH,oeH2O + VbCb ,
Qor = — 2_» 2_2 L__? нм3/кг- кл, (8.144)
2Vor
где Vco2 Уо2 .Vn2 и t- Д-— количество составляющих газов;
2Vor— общий удельный объем газов, нм3/кг кл.
Концентрация материала (пыли) в газах определяется на вхо-
де и выходе из циклонов и других участков установки. Значения
концентрации принимаются по данным расчета из материального
баланса каждого участка.
Сопротивление трения рассчитывается по формуле:
1 <й
г
1 <й "Or
ДНтр = X - ¦ —г-^ (мм.вод.ст.) (8.145)
где 1 и d — соответственно длина и диаметр трубопровода в м;
X — коэффициент сопротивления трения, который для запылен-
ного потока определяется по формуле:
*¦<> A + М,
где Хо — коэффициент трения при движении чистого воздуха.
Хо- 1- -, (8.146)
2- lg^+1,14
где d3KB. — эквивалентный диаметр трубопровода. Для круглого
газохода d3 = d, для некруглого сечения d9 = —; для прямоуголь-
л 2аЬ
ного d3 = —— м;
а -(- b
где f — площадь трубопровода м , V — полный периметр трубо-
провода, омываемый газом, м; а и b — стороны прямоугольного
газохода, м; К — абсолютная шероховатость стенки; К = @,4 —
— 0,8) 10 ~3 м — для цельнотянутых и стальных труб; К =
= 2,5-10~3 — для кирпичных и футерованных труб.
Значения коэффициентов трения при движении чистого воз-
духа по стальному трубопроводу:
342

d<400 мм, Хо = 0,021
d>400 мм, A,o = 0,018^-0,020
d<200 мм, ко = 0,025-=-0,028
d>800 мм, ко = 0,015-^-0,017
По кирпичному или футерованному пылепроводу:
d>900 мм, Яо = 0,03
d<900 мм, ко = 0,04
Если система состоит из нескольких участков, то сопротивле-
ние трения АНТр подсчитывается для каждого участка. Сумма
сопротивлений всех участков системы даст величину ЕНТр. Ме-
стные сопротивления подсчитываются для каждого участка от-
дельно.
Общее сопротивление установки
АНу = 2ДНтр + 2АНМ. (8.147)
Сопротивление циклонов рассчитывается по ф-ле:
2
ДНЦ = |ц-у^-дгA + цп), (8.148)
где |ц — коэффициент сопротивления входа в циклон; мвх — ско-
рость газов во входном патрубке м/с; цп — концентрация мате-
риала, приходящего в циклон кг/кг-кл.
Потери на подъем пыли на высоту h
ДНП0Д. = h • (х • q мм вод.ст. (8.149)
Потери на разгон пыли в месте ввода в пылепровод (газопро-
вод) 2
нош
= ^— мм вод.ст. (8.150)
После определения общего сопротивления системы
Н = ДНМ + АНтр + АНПОД + ДНразГ (8.151)
производится выбор вентилятора (дымососа).
Ниже приводится пример теплового и аэродинамического рас-
чета печной установки с циклонным теплообменником.
8.10.2 Пример теплового расчета печной установки
с циклонным теплообменником, декарбонизатором
и холодильником клинкера
Разработанные отдельными исследователями методики расче-
та печей, основанные на определении размеров (длина, объем)
343

тепловых зон, искусственно разделенных в соответствии с про-
исходящими в них термохимическими процессами, как правило,
требуют больших затрат времени и высокой квалификации рас-
четчика. Учитывая значительную идеализацию происходящих в
этих зонах процессов, эти методики дают весьма значительные
погрешности (особенно при расчете печей для обжига сухой сырь-
евой шихты). При проектировании печного агрегата сухого спо-
соба следует признать наиболее целесообразным использование
тех или иных эмпирических зависимостей, полученных на осно-
вании эксплуатации печей. В табл. 8.35 приведены основные
данные показателей работы печей с циклонными теплообменни-
ками.
При расчете печей с циклонными теплообменниками следует
учитывать, что сырьевая шихта поступает в печную установку
Таблица 8.35
Печи с циклонными теплообменниками
Размеры печей, м
04,0X56
04,2X64
04,4X70
04,6X76
05,2X84
05,4X95
05,0X75
04,0X60
Удельный рас-
ход тепла
кДж/кг кл.
2981
3433
3182
3307
3265
3182
3559
3768
Производительность печи, т
расчетная
54
59
76,6
87,5
125
157
75
35
фактическая
56
61
70,8
87,5
125
146
83
33—36
Страна
ФРГ
Япония
Япония
»
»
»
ВНР
Россия
Таблица 8.36
Печи с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами
Размеры печей, м
03,75X70
04,5X70
05,4X96
05,6X94
04,5X80
Удельный рас-
ход тепла*
кДж/кг кл.
1336
»
Производительность печи, т
расчетная
95,5
138
269
286
146
фактическая
91,5
166
290
300
146
Страна
Япония
»
»
Россия
* Расход тепла только на завершение процесса декарбонизации и клинкерообразования в печи.
Расход тепла в циклонном теплообменнике и декарбонизаторе не учитывается. Суммарный расход тепла
кДж
печной установкой ориентировочно составляет 3475—3560 (830—850 ккал/кг кл).
344

Таблица 8.37
Показатели работы вращающихся печей с декарбонизаторами RSP
Запас
на неуч-
тенные
отклоне-
ния от
нормаль-
ных ус-
ловий,
%
10
20
Пронз-
води-
тель-
ность
печи
КЛ1 /
83
125
166
208
250
290
83
125
166
208
250
290
Диа-
метр в
свету
Dc , м
3,2
3,6
3,9
4,2
4,5
4,7
3,3
3,7
4,0
4,3
4,6
4,8
Длина
печи L,
м
59
70
79,5
87,4
94,4
100,8
60,6
73
82,4
91,0
98,6
105,5
vcb>m3
475
715
949
1211
1501
1749
518
780
1035
1321
1688
1908
Удель-
ный
съем
клинке-
теров-
ке),
3
кг/м ч
176
175
176
172
167
167
161
160
161
158
153
153
L
18,5
19,5
20,4
20,8
21,0
21,4
18,4
19,8
20,6
21,2
21,4
22,0
М
3,5
3,9
4,2
4,6
4,9
5,1
3,6
4,0
4,4
4,7
5,0
5,2
VKop.,
568
839
1101
1452
1779
2058
617
917
1252
1578
1935
2239
Удель-
ный
съем
клинке-
ра (по
корпу-
су),
3
кг/м ч
147
149
151
144
141
142
135
136
133
132
129
130
L
15,2
18,0
18,9
19,0
19,3
19,8
16,8
18,3
18,7
19,4
19,7
20,3
практически сухой @,5—1%) и процессы нагревания, сушки, де-
гидратации и частично декарбонизации происходят в циклонном
теплообменнике и декарбонизаторе. В таблице 8.36 приведены
технические характеристики некоторых вращающихся печей с
циклонными теплообменниками и декарбонизаторами.
Фирма «Онода Цемент» на основании исследований и опыта
работы рекомендует принимать следующие соотношения между
размерами печи и ее показателями при применении циклонных
теплообменников с декарбонизаторами RSP при работе их на
мазуте (табл. 8.37).
На основании приведенных данных по заданной производи-
тельности принимается типоразмер печи в соответствии с типо-
размерным рядом освоенных и выпускаемых промышленностью
СССР печей.
Методика и пример теплового и аэродинамического расчета печ-
ного агрегата с циклонным теплообменником и декарбонизатором.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ФИРМОЙ ПАРАМЕТРЫ
РАБОТЫ УСТАНОВКИ
1. Удельный расход тепла в печном агрегате 3140—
3475 кДж/(кг/кл) G50—830 ккал/кг кл) (при работе на мазуте).
2. Соотношение расхода топлива RSP : печь = 60: 40 или
554-45%.
345

3. Степень декарбонизации во вращающейся печи 10—20%.
4. Степень декарбонизации в декарбонизаторе 30—40%.
5» Температура материала, поступающего в печь 800—900 °С.
6. Температура клинкера на выходе из печи 1350—1400 °С.
7. Температура газового потока на выходе из печи 1000—
1100 °С.
8. Температура газового потока и материала на выходе из
декарбонизатора — 950 °С.
9. Температура газового потока на выходе из системы 300—
350 °С.
10. Температура вторичного воздуха, поступающего во вра-
щающуюся печь из холодильника, 800—1000 °С.
11. Температура воздуха, поступающего в декарбонизатор из
холодильника, 600—650 °С.
12. Скорости газовых и воздушных потоков, м/с:
12.1. В загрузочной головке печи 9—12
12.2. В циклонах 16—25
12.3. В газоходах 16—20
12.4. В смесительной камере 12—15
12.5. В воздуховоде к декарбонизатору 18—22.
13. Концентрации пыли, г/нм :
13.1. В отходящих газах из печи— 100
13.2. В отходящих газах из циклона IV ст. 60
13.3. В сбросном воздухе из холодильника — 25
13.4. Во вторичном воздухе из холодильника — 200
13.5. В воздухе, поступающем в декарбонизатор — 30
13.6. В воздухе, поступающем из холодильника в пыльную
камеру — 100
14. Ориентировочные значения коэффициентов пылеосажде-
ния циклонов:
Л I ст. = 0,80
ц II ст. = 0,85
х\ III ст. = 0,90
т) IV ст. = 0,95
15. Содержание кислорода в газах на выходе из системы цик-
лонных теплообменников не более 4%.
16. Температура клинкера на выходе из холодильника — 60—
120 °С
17. Расход первичного воздуха при сжигании твердого и жид-
кого топлива — 12%.
Сжигание топлива в декарбонизаторе производится без подачи
первичного воздуха.
18. Испарение влаги, дегидратация, декарбонизация MgCO3
происходят в газоходах между циклонами.
346

Исходные данные, принятые для примера расчета систем
печного агрегата с печью 04,5X80 м, циклонным
теплообменником, декарбонизатором
и холодильником клинкера
1. Химический и минералогический состав сырья и клинкера:
SiO2 — 15,08% СаО — 42,4% C3S = 45% С3А = 10%
А12Оз —4,89% MgO — 1,14% C2S = 30% C4AF=15%
Fe2O3 — 2,65% п.п.п.с = 33,84%
2. Топливо-природный газ химического состава:
СО-0,4% СзН8 —0,04%
СН4 —98,69% N2 — 0,64%
С2Нб - 0,5% qh _ 33,49 МДж/нм3
(8000 ккал/нм3)
3. Влажность сырья Wc— 1%.
4. Степень декарбонизации материала во вращающейся печи
Р - 15%.
5. То же в декарбонизаторе — 45%.
6. Температура сырья, поступающего в систему циклонного
теплообменника tc — 50 °С.
7. Температура материала, поступающего в печь tnx = 840 °С.
8. Температура клинкера на выходе из печи tlLi = 1350 "С.
9. То же на выходе из холодильника tlbi = 120 °С.
10. Температура окружающего воздуха 0 °С.
11. Температура газов на выходе из циклона IV ст. (прини-
мается предварительно) W = 350 °С.
12. Коэффициент избытка воздуха при сжигании природного
газа в печи ап = 1,05.
13. Удельный расход тепла в печном агрегате с|у 3559 кДж/кг кл.
(850 ккал/кг кл.)
14. Удельный расход топлива в печном агрегате —
0,106 нм3/кг кл.
15. Соотношение расхода топлива RSP : печь = 60: 40.
16. Удельный расход топлива во вращающейся печи —
0,0424 нм3/кг кл.
17. Коэффициент избытка воздуха за циклоном IV ст.—
aiv = 1,3.
18. Содержание пыли в газах и воздуха, г/нм :
18.1. На выходе из печи — 100
18.2. На выходе из системы циклонного теплообменника —
60
18.3. В сбросном воздухе из холодильника — 25
18.4. Во вторичном воздухе — 200
18.5. В воздухе из холодильника в декарбонизатор — 30
18.6. То же в камере осаждения — 100
347

19. КПД циклонов I, II, III и IV ст. соответственно 0,8; 0,85;
0,9 и 0,95.
20. Расход воздуха для охлаждения клинкера VB = 3 нм3/кг кл.
21. Температура вторичного воздуха t?T = 800 °С.
22. Температура воздуха из холодильника в декарб. t§ = 620 СС.
23. Коэффициент избытка воздуха: за печью ai = 1,1; за цик-
лоном I ст.—1,15; за циклоном II ст.—1,2; за циклоном III ст.—
1,25.
24. Гарантированная производительность печи размером 04,5Х
Х80 м, 125 т/час или 3000 т/сутки.
8.10.3. Пример теплового расчета печной установки с
циклонными теплообменниками и декарбонизатором
1. Расход воздуха для горения газа и охлаждения клинкера.
Теоретический расход воздуха на горение:
Vo = 0,0476 Г2СН4 + 0,5Н2 + 0.5СО + (т + т^СшН„ +
+ 1,5H2S — О21 = 0,0476 [2 - 98,69 + 0,5 • 0,36 +
+ 3,5-0,5 + 5-0,04] = 9,5 нм3/нм3.
Практический расход:
VB = aV0 = 1,05-9,5 = 9,98 нм3/нм3 да 10 нм3/нм3.
Воздух присоса — 5%:
Vnp =0,05 • 10 = 0,5 нм3/нм3.
Воздух избыточный:
ДУВ = VB — Vo = 10 — 9,5 = 0,5 нм3/нм3.
Расход вторичного воздуха:
VBT = VB-xT-0,4 = 10-0,0424 = 0,424 нм3/кг кл.,
в том числе присос 0,021 нм3/кг кл.
Удельный расход воздуха на горение топлива на 1 кг кл.:
Расход воздуха, подаваемого в декарбонизатор:
V = (V, — Vnp)XT • 0,6 = A0 - 0,5) 0,6 • 0,106 =
= 0,604 нм /кг кл.
348

Расход избыточного воздуха от холодильника:
\?в. = 3 — 0,424 — 0,604 = 1,972 нм3/кг кл.
2. Выход отходящих газов из топлива нм3/нм3 газа:
Vro2 = 0,01 [СО + СО2 + СН4 + Sm.QnHn + H2S];
подставляя Vrq2 = 1.0:
n2 = 0,79 -VB + 0,01N§ = 7,9;
Vq2 = 0,21 (a-1)VO = 0,099;
Vh2o = 0,01 Гн2 + 2CH4 + 2 | C^Hn + H2S + H2ol = 1,99.
Всего V5r= 10,99» 11.
3. Удельный расход сухой сырьевой шихты.
„ юо юо , ._. ,
Gc.m = = 775—5771 = х'534 кг/кг кл-
10° ~ 3484
100 - п.п.п.
4. Выход газов из сырьевой шихты.
Содержание СО2 в сырьевой шихте:
44-СаОс 44MgOc 44-42,4 44-1,14
gco2 ~ 56 + 40,305 "" 56 + 40,305
= 33,3 + 1,24 = 34,54%.
Выход СО2 из СаСОз сырья:
1,534-33,3
100
или
= 0,51 кг/кг кл.,
°'51 = 0,258 нм3/кг кл.
1,977
Выход СО2 из MgCO3 сырья:
»»'24 = °'019 кг/кг кл- или °.°096 нм3/кг кл.
00
100
Всего СО2 в сырье — 0,528 кг/кг кл. или 0,267 нм3/кг кл.
Расход MgCO3 из сырья:
1,534-1,14-84-32 п ми i
40,32-100 = 0,036 кг/кг кл.
Расход СаСОз из сырья:
349

1,534-42,4 , ,, ,
' 56 = 1,16 КГ/КГ КЛ.
Выход гидратной влаги:
Gw = 1,534 — 0,529 — 1 = 0,005 кг/кг кл.,
или 0,0062 нм /кг кл.
Выход физической воды из сырья:
G* = !qq3^ i'л = °>0155 кг/кг кл.,
или V* = 0,019 нм /кг кл.
Выход СОг из СаСОз во вращающейся печи:
Gco2 = 0,15-0,51 = 0,0765 кг/кг кл.,
или Vco2 = 0,0387 нм /кг кл.
Выход СОг в декарбонизаторе:
Gco2 = 0,45-0,51 = 0,229 кг/кг кл.,
или Vco2 = 0,110 нм /кг кл.
То же в смесительной камере:
Gc^2 = 0,4-0,51 = 0,204 кг/кг кл.,
хм 3
или Vco2 = 0,103 нм /кг кл.
То же в циклоне II ст.:
Gco2== 0,019 кг/кг кл.,
или Vco2 = 0,0096 нм /кг кл.
5. Распределение и расходы топлива по системе.
Удельный расход топлива в печи:
= °'106-0'4 = °'0425 нм3/кг кл.
То же в декарбонизаторе:
X? = °'3634395д9 = 0,6-0,106 = 0,0637 нм3/кг кл.,
в том числе в вихревой горелке — 7%:
0,07 0,0637 = 0,00445 нм3/кг кл.
350

в кальцинаторе 0,0637—0,00445 = 0,0592 нм3/кг кл.
Удельный расход топлива в печной установке:
X* = 0,0425 + 0,0637 = 0,106 нм3/кг кл.
6. Потоки газов в циклонном теплообменнике и декарбониза-
торе в нм3/кг кл.
6.1. Количество газов на выходе из печи:
r = Vor • К + Vco2 + Ы ~ On)
= 11-0,0425 + 0,0387 + A,1 — 1,05) • 9,5 • 0,0425 = 0,525.
На выходе из декарбонизатора:
<г = Vor • X? • v?q2 =П- 0,0637 + 0,116 = 0,814.
На выходе из смесительной камеры:
+ VS,2 = 0,525 + 0,814 + 0,103 = 1,44.
or = V"r
На выходе из циклона I ст.:
Vor = VOr + Vo-X^ 4- (О2 - oi) =
= 1,44 + 9,5-0,106A,15 — 1,1) = 1,49.
На выходе из циклона II ст.:
V"r = Vor + Vgo2 + Vo - X? (a3 - а2) =
= 1,49 + 0,0096 + 9,5-0,106 A,2 — 1,15) = 1,55.
Ha выходе из циклона III ст.:
Vor = V" + 0,5V; + Vo - X^ (a4 - аз) =
= 1,55 + 0,5 0,0063 + 9,5-0,106-0,05 = 1,605.
На выходе из циклона IV ст.:
Vor = Vo" + 0,5V; + V* + Vo- Xj (orv - a4) =
= 1,605 + 0,0537 = 1,676.
Полученные данные сведем в таблицу 8.38.
Таблица 8.38
Наименование
объекта единицы
измерения
Количество газов
в нм /кг кл.
Углекислоты
со2
Вращающа-
sca печь
0,0811
Декарбони-
затор
0,1796
Смеситель-
ная камера
0,3637
Циклоны, ст.
I
0,3637
II
0,373
ш
0,373
IV
0,373
351

Продолжение табл. 8.3s
Наименование
объекта единицы
измерения
Азота N2
Кислорода О2
Водяных паров
Н2О»
Подсос воздуха
Всего:
Вращающа-
яся печь
0,335
0,0042
0,0843
0,021
0,525
Декарбони-
затор
0,502
0,0063
0,126
0,814
Смеситель-
ная камера
0,837
0,0105
0,21
0,021
1,44
Циклоны, ст.
I
0,837
0,0105
0,21
0,0713
1,49
п
0,837
0,0105
0,21
0,12
1,55
ш
0,837
0,0105
0,216
0,17
1,605
IV
0,837
0,0105
0,235
0,22
1,676
* Количество водяных паров принято без учета водяных паров в воздухе.
7. Запыленность газовых и воздушных потоков по трактам
циклонного теплообменника в кг/кл кл.
Согласно п. 18 «Исходных данных» находим концентрацию пы-
ли в трактах циклонного теплообменника.
Выход пыли с отходящими газами из циклона IV ст.:
g™ = 0,06-V™ = 0,06-1,676 = 0,1005.
С отходящими газами из печи: Ri
g°B = 0,1-0,525 = 0,0525.
С воздухом из холодильника.
В печь со вторичным воздухом:
gnTn = 0,2-0,424 = 0,0848.
В декарбонизатор:
g*B = 0,03-0,604 = 0,018.
В осадительную камеру:
g°KB = 0,1 • 0,604 = 0,0604. °V
Сбросной воздух:
gn.c6 = 0,025-1,972 = 0,049.
Количество материала, поступающего в печь:
Иль = 1 + G?o2 + ?. = 1+ 0,076 + 0,0525 = 1,128.
На выходе из печи (в холодильник):
Ем.в. = 1 + gn!n = 1 + 0,0848 = 1,0848.
352
PS

Количество материала, поступающего в циклон I ст.:
I _ &L _ U28 _ 41
Количество пыли, выходящей из циклона I ст. с газами:
Еп.в. = gL - gM.n = 1.41 - 1,128 = 0,282.
Количество материала, поступающего в декарбонизатор из
циклона II ст.:
д I . _,д . _,см п д
gM.n. = ём.п + "СО2 + "COj — gn.B — gn.x =
= 1,41 + 0,229 + 0,204 — 0,0525 — 0,018 = 1,773.
Количество материала, поступающее в циклон II ст.:
и _ U73
gM-n. - 0,85
Количество пыли на выходе из циклона II ст.:
g"B = 2,085 — 1,773 = 0,312.
Количество материала, осевшее в циклоне III ст.:
ш п . _п i
gM.o. = gM.n + GCo2 — gn.B =
= 2,085 + 0,019 — 0,282 = 1,822.
Количество материала, поступившее в циклон III ст.:
щ _М22_202
gM.n. — о,9 ~ '
Количество пыли, выходящей из циклона III ст. с газами:
g"B = 2,02 -1,822 = 0,198.
Количество материала, осевшее в циклоне IV ст.:
IV III . Л _„2 и
+ 0,5Cjw — gn.B =
= 2,02 + 0,5-0,005 — 0,312 = 1,71.
Количество материала, поступившее в циклон IV ст.:
„iv =iZl=18
Бм.п. о,95 '
Вынос пыли из циклона IV ст.:
1,8 — 1,71 = 0,09.
353

Расход материала из бункера сырьевой шихты:
eiv I 0 5Gr 4- G* — к111 =
= 1,8 4- 0,0025 + 0,0155 — 0,198 = 1,62 кг/кг кл.
Полученные результаты сводим в таблицу 8.39.
Таблица 8.39
Наименование
Печь
Холодиль-
ник
Декарбо-
нязатор
Смеси -
тельная
камера
Циклон
I ст.
Циклон
II ст.
Цик-
лон III
Цик-
лон IV
ст.
Количество
пыли, по-
ступаю-
щей (ухо-
дящей) с
газами
(воздухом)
Количество
материа-
ла, посту-
пающего
по течкам
и из бун-
кера
Общее ко-
личество
материала,
поступаю-
щее (вы-
ходящее)
в агрегат
(из агре-
гата)
Количество
осажден-
ного ма-
териала
Количество
пыли, ма-
териала,
уходящих
с газами
(воздухом)
+0,0848
-0,0848
+0,018
+0,0525
+1,41
+2,085
+2,02
+ 1,8
+ 1,128
+ 1,0848
+ 1,773
+ 1,79
1,128+
0,0848
—0,0525
0,9876
+0,0485
—0,0490
—0,0604
+0,018
+ 1,773
—1,357
-1,41
+ 1,41
+ 1,128
—0,282
—1,773
+ 1,773
—0,312
1,822
+1,822
0,198
-1,71
1,71
—0,09
8. Материальный баланс холодильника (таблица 8.40).
354

Таблица 8.40
Приход параметр,
обозначение
Кг/кг кл.
Расход параметр, обозначение
Кг/кг кл.
Клинкер из печи
1,0848
1. Пыль вторичного воздуха %„л
2. Пыль сбросного воздуха g*;^
3. Пыль в воздухе из холодильника
в камеру осаждения g°KB
4. Клинкер на выходе из холодиль-
ника g^.B.
0,0848
0,0490
0,0604
gL.B. = 1.0848 — 0,0848 — 0,049 — 0,0604 = 0,8908 кг./кг кл.
Пыль, уловленная электрофильтром из сбросного воздуха
0,049 0,99 = 0,0485 кг/кг кл.
Пыль, собранная в камере осаждения 0,0604-0,8 = 0,0483 кг/кл кг.
Всего количество клинкера 0,9876 кг/кг кл.
9. Тепловой расчет печной установки.
Таблица 8.41
Тепловой баланс вращающейся печи с циклонными
теплообменниками и холодильником
Приход тепла
1. Теплота сгорания
топлива
2. Физическое тепло
топлива
3. Сырьевая шихта
gl,vn = 1,62-0,199Х
Х251.2
4. Охлаждающий воз-
дух холодильника
при 273 К (° С)
'• Дополнительный
воздух
*>• Экзотермические
реакции образова-
ния клинкера
Qc3s = 0,0bC3SX
Х527,5 = 0,01-45-
•527,5
кДж
КГ'КЛ.
3550,4
0
81,0
0
0
237,4
%
84,32
1,92
5,64
Расход тепла
1. Декарбонизация
СаСО3 и MgCO3
Чдк= GcaCO3'
• 1779,4+ GMgC03-
• 1398,4
2. Дегидратация ка-
олина Ода = G^-
•6866,3 = 0,005
•6866,3
3. Образование
жидкой фазы
4. Испарение воды
из сырья
G*-2491,l =
= 0,0155-2491,1
5. Потери тепла в
окружающую сре-
ду (по опытным
данным):
печью
циклонный тепло-
обменник
холодильник
Всего:
*Д*
КГ'КЛ.
2114,3
34,3
209,3
38,6
251,2
83,7
58,6
393,5
%
50,21
0,81
4,97
0,92
5,96
1,99
1,39
9,34
355

Продолжение табл. 8.41
Приход тепла
Qc2s = 0,01 • C2SX
Х716,О = О,ОЬЗО-
•716,0
Qc3a = o.oic3ax
Х61.1 = 0,01 -10-
• 61,1
Qc4af = 0,01-C4AFX
V108 85 0 01 -15V
XI 08,85
7. Теплота кристалли-
зации жидкой фазы
кДж
кг-кл.
214,8
6,1
16,3
474
104,7
4210,7
%
5,10
0,14
0,39
11,27
2,49
100
Расход тепла
6. Потери с выходя-
щим из холодиль-
ника клинкером
7. Со сбросным воз-
духом холодильни-
ка 1,972-1,310Х
*¦ B.C.
8. С пылью в сброс-
ном воздухе
0,049- 0,820 -t*c.
9. Теплосодержание
запыленных отхо-
ТТИПТИХ ИЧ W (*Т
/\ \ ft ИЗ I V VI*
циклона газов
3791,1 + 2,621-
•4с.
кДж
кг-кл.
85,0
2,580 tic.
0,0410 tS.c.
916,0
%
2,02
9,82
0,15
21,76
100
Температура сбросного воздуха холодильника:
4210,7 — 3791,1
2,621
= 160 °С.
10. Тепловой баланс холодильника.
Таблица 8.42
Приход тепла
Теплосодержание
клинкера, поступаю-
щего в холодильник
gMB-Cmi-tiui =
= 1,0848-1,1095 ¦
¦1350
Теплосодержание воз-
духа
кДж
КГ'КЛ.
1624,8
0
%
100
Расход тепла
1. Теплосодержание
клинкера из холо-
дильника 0,8908-
• 0,795 120
2. Сбросного возду-
ха из холодильни-
ка
1,972-1,310-150,0
3. Теплосодержание
пыли сбросного
воздуха 0,049-
•0,820 150
4. Воздух из холо-
дильника в декар-
бонизатор 0,604-
•1,365-620
5. Теплосодержание
пыли воздуха, по-
ступающего в де-
карбонизатор
0,0604 0,942-620
кДх
кг-кл.
84,98
387,49
6,03
511,16
35,28
%
5,23
23,85
0,37
31,47
2,17
356

Продолжение табл. 8.42
Приход тепла
кДж
КГ'КЛ.
%
Расход тепла
6. Вторичного воз-
духа
0,424-1,402-t^
7. Пыли вторично-
го воздуха
0,0848-0,976 t"
8. Потери в окру-
жающую среду
кДж
КГ'КЛ.
0,594 -t^
0,0824-tST
58,07
%
29,28
4,06
3,57
100
Температура вторичного воздуха:
рТ 1624,8 — 1083,0
^ ~~ 0,676
= 801 °С.
11. Тепловой баланс вращающейся печи.
Таблица 8.43
Приход тепла
1. Теплота сгорания
топлива
2. Физическое тепло-
содержание топлива
3. Теплосодержание
сырьевой муки, по-
ступающей в печь
1,128-0,988-840
4. С клинкерной
пылью из холодиль-
ника
0,0848-0,975-800
5. С вторичным воз-
духом
0,4028-1,402-800
6. С подсосами
0,021 0,129
7. Теплота экзотер-
мических реакций,
¦ ¦ *\^% ||| ¦ /¦» ттп ТЧО ЛГ тпл "п
ПрсДНи/lai аи, ЧТО В
печи происходит
70% экзотермичес-
ких реакций
+QC4AF) + Qc3S =
хДж
КГ'КЛ.
1419,3
0
936,2
66,1
452,2
0
%
41,97
0
27,7
1,96
13,38
Расход тепла
1. Декарбонизация
СаСО3
0,15-4,857-425
2. Теплосодержа-
ние клинкера
A0.1.П.1)
3. Образование
жидкой фазы
4. Потери тепла в
окружающую
среду
5. Теплосодержа-
ние газов на вы-
ходе из печи
0,524-1,620 С
6. Теплосодержа-
ние пыли на вы-
ходе из печи
0,525-1,013-С
кДж
КГ'КЛ.
309,63
1624,80
209,34
251,20
0,850 -tSr
0,531 -tJr
2393,7 + 0,9031-С
%
9,16
48,03
6,19
7,42
27,48
1,72
100
357

Приход тепла
= 0,7 -B14,8 +
+ 6,1 + 16,3) +
+ 237,4
8. Теплота кристал-
лизации жидкой
фазы
Итого:
кДж
кг-кл.
403,4
104,6
3381,0
%
11,93
3,09
100
Продолже
Расход тепла
ние т абл
кДж
КГ'КЛ.
. 8.43
%
Температура отходящих из печи газов:
т _ 3381,0
Ч)Г — '
2393,7
= 1093 °С.
0,9031
12. Тепловой баланс циклонного теплообменника и декарбо-
низатора.
Таблица 8.44
Приход тепла
1. Теплота сгорания
топлива в декарбо-
низаторе
0,0637-33494,4
2. Теплосодержание
топлива
3. Теплосодержание
газа из печи
0,850-to> = 0,850-
•1093
4. Пыли из печи
5. Теплосодержание
подсасываемого
воздуха
6. Теплосодержание
воздуха из холо-
дильника в декарбо-
низатор A0.1.п.4)
7. Пыли из холодиль-
ника
8. Теплота экзотер-
мических реакций
474,6 — 403,4
9. Теплосодержание
сырьевой муки, по-
ступающей в цик-
лонный теплооб-
менник (9.1.П.З)
Итого:
кДж
кг-кл.
2133,6
0
929,0
58,0
0
511,2
35,3
71,2
81,0
3819,3
X
55,86
24,32
1,52
13,38
0,92
1,86
2,12
100
Расход тепла
1. Декарбонизация
СаСО3 и MgCO3
2114,0 — 309,6
2. Дегидратация
каолина
3. Испарение воды
из сырья
4. Потери тепла в
окружающую
среду
5. Теплосодержа-
ние отходящих га-
зов из циклона
IV ступени
1,676-1,516-С
6. Теплосодержа-
ние пыли в газах
0,1005-0,946-tor
7. Унос тепла мате-
риалом, поступа-
ющим в печь
A1.1.П.1)
кДж
КГ'КЛ.
1804,4
34,3
38,5
58,6
2,537 ¦&
0,0950 •&
936,2
2872,0 +2,632-tjr
%
47,24
0,90
1,01
1,53
23,91
0,90
24,51
358

Температура отходящих газов на выходе из циклонов IV сту-
пени:
.т 3819,3 - 2872,0
13. Тепловой баланс циклона I ступени и декарбониза-
тора
Таблица 8.45
Приход тепла
1. Теплота сгорания
топлива в декарбо-
низаторе
2. Теплосодержание
запыленных газов
из печи A2.1.П.З и
4)
3. Теплосодержание
запыленного возду-
ха из холодильника
4. Теплота экзотер-
мических реакций
0,3-(Qc2s + Qc3A +
+ Qc4af)
5. Теплосодержание
материала из цик-
лона II ступени
кДж
КГ'КЛ.
2133,0
987,0
546,4
71,2
%
g5.n. = 1,773 -l,055t" 1,870 -tL1
3738,2+ 1,870-t"
100
Расход тепла
1. Теоретический
расход тепла в
системе
loo-pvr v
100 •*"СаСОз/*'
Х1779,4 = 0,85-
•1,16-1779,4
2. Теплосодержа-
ние материала, по-
ступающего в печь
3. Потери в окру-
жающую среду
4. Теплосодержа-
ние газового пото-
ка, выходящего из
циклона I ступени
1,49-1,633-850
(по опытным дан-
ным температуру
газов принимаем
ТТЛ 1 rfl ш"^ nf utrA
на iu i^ выше
температуры ма-
териала)
5. Теплосодержа-
ние пыли в отхо-
дящих газах
0,282-0,984-850
кДж
КГ'КЛ.
1754,5
936,2
83,7
2068,2
235,9
5078,5
%
34,55
18,43
1,65
40,72
4,65
100
Температура материала, поступающего из циклона II ступени
в декарбонизатор:
П _ 5078,5 — 3738,2 __
™ ~ 1,870 ~
Для определения температуры материала на выходе из цик-
лона III ст. составляется тепловой баланс циклонов II ст.
359

14. Тепловой баланс циклона II ст.
Приход тепла
Наименование статьи
Расход тепла
Наименование статьи
кДж
1. Теплосодержа-
ние материала
из циклона III
ст.
2. Теплосодержа-
ние запыленного
газового потока
из циклона I ст.
3. Теплосодержа-
ние присоса
„III г *т
8-ЧГЧ
q2 из баланса 13.1
п.4 и 5
Чз = (ан — <Ч)Х
XC.-Vo-x,^
1. Расход тепла на
декарбонизацию
MgCO3
2. Теплосодержа-
ние материала из
циклона II ст.
3. Теплосодержа-
ние запыленного
газового потока,
уходящего из
циклона II ст.
4. Потери в окру-
жающую среду
I = GMgCO334
из баланса 13.1
и п ji , i
: Vnr-C-tor ¦+- I
+ elL
ji i
Q4 из исходных
данных
Подставляя значения в тепловой баланс, находим температуру
материала в циклоне II ст.
Аналогично составляя уравнения теплового баланса III и IV
ступеней, находим соответственно температуру материала в цик-
лоне IV ст. и проверяем заданную в исходных данных темпера-
туру отходящих газов из циклона IV ст.
При сходимости данных, полученных в результате теплового
баланса с заданными величинами (расхождение не должно пре-
вышать 5%), можно приступать к определению конструктивных
размеров циклонного теплообменника.
15. Конструктивные размеры элементов циклонного теплооб-
менника определяются на основании зависимостей, полученных
на основании опытных данных.
Диаметр цилиндрической части циклона в свету определяется
по формуле
4VT"
, м,
(8.152)
где Vgr=Vor-
273-fi
3600
273
— секундный расход газов в циклонах в
ма/с; Квх — коэффициент, характеризующий условие ввода га-
за в циклон. Значение его рекомендуется принимать FBX/F4 =
= КВХ = 0,2054-0,159.
Входная скорость газа в циклон шВх = 16—25 м/с.
Высота цилиндрической части циклона:
= 0,5 —0,6-D4, м.
(8.153)
360

Сечение входного патрубка циклона
(8.154)
, м, (8.155)
(овых — скорость газа на выходе из циклонов принимается в пре-
делах 18—22 м/с; dn — диаметр выходного патрубка, м.
По данным опыта эксплуатации и конструирования, прини-
мается двухветвевой теплообменник. Циклоны в I, II и III
ступенях — по одному на ветвь. Циклоны IV ст.— по 2 на
ветвь.
16. Циклоны I ст. (пример расчета)
V _ ^
ог 2 3600 ' 273
1 1,49-125-103 273 + 850 1Л, . 3
Г-'-й Ш- =106'4 м
3,140,19.21,0 ~'" '
Нц = 0,55- 5,82 = 3,2 м
принимаем аХЬ = 3,3X1,6 м.
_1 106,4 , „„ 2 к 5-32 1 лл ,.
Fbx = ^Х = 5>32 м > b = -—г — 1,66 м,
106,4 - г 2 л л /5,6 « ,
= IT = 5,6 м2; <!„ = Д/^5" = 2'6
Диаметр газохода II ст. принимаем 2,6 м.
При расчете циклона II ст. Квх можно принимать в пределах
0,18—0,185; в циклоне III ст. = 0,17 — 0,175; в циклоне IV ст.—
0,16—0,165.
Скорости в газоходах принимаются в пределах от 19 до
21 м/с, а во входных патрубках от 20 до 22 м/с. Толщину
футеровки принимать: в газоходе и циклоне I ст., а также в
декарбонизаторе, загрузочной головке и смесительной камере
300—315 мм;
в газоходе и циклоне II ст. 300—240 мм;
в газоходе и циклоне III ст. 220—300 мм.
Циклон и газоход IV ст. футеруются бетоном или штучным
огнеупором толщиной 120—290 мм.
361

17. Декарбонизатор и вихревая горелка. Определение габа-
ритных размеров.
Тепловая мощность, развиваемая сжигаемым топливом в де-
карбонизаторе, составит:
<2дек. = Х^ = 0,0637 • 33494,4 • 125 • 103 =
=63,7 -106 кДж/ч.
Расход топлива в вихревой горелке-^ 0,00445 нм3/кг кл.
или QBr = 0,00445 • 33494,4 • 125 • 103 = 18,63 • 10б кДж/ч.
Объем топочной камеры вихревой горелки:
V -^м3
где Q*r — тепловое напряжение объема вихревой горелки реко-
мендуется: 6,7-Н2,5-106 кДж/м3ч.
Принимая Q?r = 8,37 кДж/м3ч-106, находим
увг = j
= j =
8,37-10
Принимая диаметр топочной камеры горелки = 1300 мм, на-
ходим высоту камеры Н т.к. = 1680 мм
Объем топочной камеры декарбонизатора:
у - F3,7-4,45)-Ю6 _ 3
удек — „ек — °->>б м .
* v
V$eK принимается = 2,514-4,19-106 кДж/м3, по конструктивным
соображениям диаметр декарбонизатора по корпусу согласно ре-
комендации, принимаем = 3600 мм. Необходимая высота декар-
бонизатора при номинальной его нагрузке может быть принята
равной — 6,2 м.
18. Прочие конструктивные размеры газоходов и воздухопро-
водов определяются по расходам воздуха и газа и исходным
данным, регламентирующим их скорости.
19. Аэродинамический расчет. Для определения аэродинами-
ческого сопротивления системы, необходимо, в зависимости от
состава и температуры газов на участках, определить плотность
газа (воздуха) и концентрацию пыли в них. До проведения рас-
чета необходимо выполнить схему расчета установки. Следует
иметь в виду, что при выборе схемы и конструкции элементов
установки нужно стремиться к получению минимального сопро-
362

тивления тракта (главным образом за счет сокращения местных
сопротивлений).
После определения плотности газа и концентрации пыли
по участкам установки выполняется расчет сопротивления
трактов установки.
Сопротивление циклонов определяется по формуле:
2
G>BX
АНЦ = tir-^T' Qr A + М-вх) мм.вод.ст., (8.157)
где швх — скорость газа на входе в циклон м/с; Qr — плотность
газа кг/м3.
Сопротивление газоходов:
АНГ = АНтр + АНМ, (8.158)
где 2 .
@г 1Г
АНтр = X •—• — • Qr A + цм) мм.вод.ст., (8.159)
АНм = 1м • г^ • Qr A + И-J мм.вод.ст. (8.160)
Пример определения плотности газа Qr и концентрации мате-
риала в газах, поступающих в циклон 1 ст — ц,п и выходящих
из него ц,в—:
0,3637-1,977 + 0,837-1,251 + 0,0105-1,429 + 0,21-0,805 + 0,0713-1,293
1,49
^ 1,365 кг/нм3,
После определения общего сопротивления системы и часовых
выходов газов производится выбор тягодутьевых машин, фильт-
ров, аспирационных устройств установки для охлаждения и ув-
лажнения газов, а также выбор горелочных устройств для печи
и декарбонизатора.
363

8.11. ВЕНТИЛЯТОРЫ И ДЫМОСОСЫ
Вентиляторы предназначены для эвакуации из дробильных аг-
регатов, мельниц, загружаемых емкостей, мест перегрузки и т. п.,
запыленного воздуха. Вентиляторы используются также для пнев-
мотранспорта порошкообразных материалов при низком (не более
15 кПа) давлении в псевдосжиженном состоянии (с помощью аэро-
желобов). Вентиляторы для отсоса зальщенных дымовых газов на-
зывают дымососами. Для сжигания газообразного и пылевидного
топлива используют дутьевые вентиляторы. Крупные мельничные
вентиляторы могут использоваться в качестве дымососов. По прин-
ципу действия различают вентиляторы осевые и радиальные (цен-
тробежные). Осевые применяют для перемещения относительно
больших количеств воздуха при небольшом давлении (разреже-
нии) — до 500—700 Па, а радиальные используются при значи-
тельных давлениях (разрежениях) — до 3 кПа.
В зависимости от направления перемещения газов или возду-
ха вентиляторы подразделяют на всасывающие и нагнетающие.
Количество дымовых газов вращающихся печей, в зависимо-
сти от их размера, расхода топлива и режима обжига составляет
от 80 до 800 тыс. м3/ч, а объем аспирационного воздуха, отса-
сываемого из помольных агрегатов, от 15 до 90 тыс. м3/ч.
Техническая характеристика мельничных вентиляторов при-
ведена в табл. 8.47, а техническая характеристика дымососов для
вращающихся печей дана в табл. 8.48.
Заводские характеристики дымососов и вентиляторов могут
даваться не для каждого размера, а для определенной серии
машин. Такие характеристики называются безразмерными и их
пересчет на действительные производится по формулам:
расход газа (воздуха), м3/с
= V-
nD2
ш2; (8.161)
полный напор, Па
(8.162)
мощность на валу, кВт
N = N-
ioi
(8.163)
КПД = V-P/N = VP/102N; (8.164)
co2 = -g5-, (8.165)
364

где V — коэффициент расхода (по безразмерной характеристике);
Р — коэффициент полного напора; N— коэффициент потребляе-
мой мощности; D — наружный диаметр ротора, м; о>2 — окружная
скорость на диаметре D, м/с; п — частота вращения ротора,
об/мин; g = 9,81 — ускорение свободного падения, м/с2.
При заданных (паспортных) величинах Vi, Pi, Ni, ni, Dj и
Ql пересчет характеристик вентиляторов на другие условия ра-
боты может быть произведен по формулам, приведенным в
табл. 8.46 ™
Таблица 8.46
Формулы для пересчета характеристик вентиляторов
(дымососов) на другие режимы работы
Пересчет по q
V2 = Vl
P2 = Pl-
N2 = NPi-
02
Ql
02)
")
Пересчет по п
V2 = Vi-
П2\
--¦•(г)'
Пересчет по S
V2 = Vi-
P2=Pl-
ъ\2
Пересчет по q, n и D
V2 = Vi-| —1.| — |
ft"Pl'H-H"H
'Oij [ni] 'D,'
где V — производительность (расход воздуха (газа)); Р — напор;
п — число оборотов; D — наружный диаметр ротора; q — плот-
ность воздуха (газа).
Как можно видеть из формул табл. 8.46, при увеличении,
например, числа оборотов ротора, производительность вентиля-
тора увеличивается пропорционально изменению скорости вра-
щения ротора, а создаваемый вентилятором напор возрастает
пропорционально квадрату отношений скоростей вращения. В
связи с этим вентиляторы низкого давления могут быть исполь-
зованы как вентиляторы среднего давления, и наоборот.
Встречаются ситуации, когда для обеспечения необходимого
эксплуатационного режима требуется установка двух (и более)
последовательно или параллельно работающих вентиляторов.
Параллельное подключение вентиляторов дает повышение сум-
марной производительности, а последовательное — увеличение
суммарного напора.
Правильность выбора тягодутьевых машин проверяется сопо-
ставлением их характеристик (производительности и напора) с
характеристикой газовоздушного тракта технологического агре-
365

1
У*.
с
Рис. 8.7. Напорная характеристика
дымососа и газового тракта.
гата (зависимостью гидравличе-
ского сопротивления тракта от
скорости (производительности)
газовоздушного потока).
На рис. 8.7 приведены ха-
рактерные ситуации. Так, на-
пример, кривая I (P — V), явля-
ющаяся напорной характери-
стикой дымососа и проходящая
через точку А на кривой ха-
рактеристики газового тракта,
свидетельствует о полном сов-
падении характеристик газово-
го тракта и дымососа, однако
выбор такого дымососа нельзя
считать оправданным, т. к. от-
сутствует резерв регулирова-
ния, который должен быть око-
ло 15—20 %. Кривая III, пересекающая кривую характеристики
газового тракта в точке В, показывает, что развиваемое дымо-
сосом давление (AFi) недостаточно для обеспечения оптималь-
ного эксплуатационного режима работы. В рассмотренной ситу-
ации требуется либо реконструировать газовый тракт, обеспечив
снижение его сопротивления, либо заменить дымосос на другой,
характеризующийся более высоким напором. Кривая II, пере-
секающая характеристику газового тракта (Н — V) в точке Б,
показывает наличие у вентилятора избытка напора (ЛРг) и
производительности (AV). При избытке (резерве) этих харак-
теристик на уровне 15—20% подбор дымососа следует считать
правильным. Избыток давления и расхода уменьшается регу-
лированием. На практике применяют три способа регулиро-
вания дымососов (вентиляторов): дроссельный (шиберный), на-
правляющими аппаратами и изменением числа оборотов. В
первом случае регулирование осуществляется с помощью дрос-
селей (шиберов), устанавливаемых на всасывающей или на на-
гнетающей стороне вентилятора. Этот способ неэкономичен из-
за больших потерь энергии на дросселирование. Установка
шибера на всасывающей стороне дает меньшие потери, чем на
напорной. При регулировании направляющими аппаратами из-
менение характеристик осуществляется без введения в тракт
дополнительного сопротивления. Поворотом лопаток направ-
ляющего аппарата изменяется степень закручивания потока
газа в сторону вращения ротора и, соответственно, развивае-
мое им давление и потребляемая мощность. Потери энергии
в этом случае меньше, чем в первом случае. Наиболее эф-
фективно регулирование работы дымососов (вентиляторов) из-
366

мкнением частоты вращения ротора, которое достигается уста-
новкой двигателя постоянного тока или вентильно-машинного
электрического каскада, позволяющего плавно регулировать ча-
стоту вращения ротора за счет изменения частоты питающего
toiU с возвратом энергии скольжения в питающую сеть, что
снижает расход электроэнергии.
При установке спаренных (параллельно или последовательно)
дымососов (вентиляторов) их суммарная характеристика должна
соответствовать характеристике газового тракта установки. КПД
дымососов должен быть не ниже 0,45. Мощность, потребляемая
электродвигателем дымососа (вентилятора) — N9, кВт, определя-
ется с учетом температуры газов и запыленности по формуле:
N _ У-Р-293-A
э 3600-102-Т1в
9,81-(t +273)"
Установочная мощность:
= Na-K,
(8.166)
(8.167)
где V — производительность, м3/ч; Р — полный напор, Па; т]в —
КПД вентилятора при заданных значениях V и Р; % — КПД
передачи (с помощью муфты — 0,95; при клиноременной переда-
че — 0,90; при плоскоременной — 0,85); ц, — концентрация пыли
в газах, кг/кг; К — коэффициент запаса мощности (для центро-
бежных вентиляторов — 1,15—1,20).
Таблица 8.47
Техническая характеристика мельничных вентиляторе*
Тип вентилятора
ЦП7-40 № 6
ВД-10
Д-12
ВД-13
ВД-12
ДУ-650/500
ВД-15,5
Д-13,5
ДН-19,5
Производи-
тельность,
М3/Ч
10000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
60000
82000
Напор, кПа
150
270
230
275
220
300
580
312
270
Мощность дви-
гателя, кВт
40
28
28
100
55
75
132
132
72
Частота враще-
ния, мин—*
1480
980
980
735
735
1000
980
1000
750
Типоразмер
мельницы, м
2,6X13
2,4X13
2,6X13
2,6X13
3,2X15
2,6X13
3,2X15
3,0X14
4,0X13,5
3,2X15
4,0X13,5
3,0X14
367

Таблица 8.4/8
Техническая характеристика )
Тип дымососа
ВМ-75/1200
ВМ-18А
Д-18
Д-18
Д-15,5Х2у
Д-18Х2
Д-20Х2
Д-20
Д-21,5Х2у
Д-21Х2
Д-24Х2
ДРЦ-21Х2
Д-14
СД № 24
(Япония)
Производи-
тельность,
м3/ч
57000
108000
120000
130000
168400
180000
200000
230000
240000
300000
370000
2Х
Х400000
576000
550000
дымососов для оснащения
вращающихся печей
Напор,
кПа
12,9
12,9
2,0
2,0
1.6
3,3
3,6
1,5
3,0
2,5
3,5
3,15
1,56
10,5
Мощ-
ность
двига-
теля,
кВт
1480
1480
160
125
400
250
400
320
500
250
630
500
1250
3200
Часто-
та вра-
щение,
мин *
500
500
590
590
590
735
735
740
590
500
740
750
600
1000
Назначение
Вращающиеся печи сухого спо-
соба
То же
»
»
»
Вращающиеся печи мокрого
способа
Вращающиеся печи сухого спо-
соба DX60)
То же
Вращающиеся печи мокрого
способа
Вращающиеся печи сухого спо-
соба G,0/6,4X95)
Вращающиеся печи мокрого
способа
Вращающиеся печи мокрого
способа EX185; 5,6X185)
Вращающиеся печи мокрого
способа D,5X170)
Вращающиеся печи сухого спо-
соба D,5X80)
8.12. РАСЧЕТ СИСТЕМ ПНЕВМОТРАНСПОРТА
Пневматический транспорт является одним из прогрессивных
способов внутри — и межцеховых перемещений сухих порошко-
образных материалов и поэтому широко применяется на отече-
ственных цементных заводах. Его преимущества — герметич-
ность, гибкость трасс, независимость от погодных условий,
возможность полной автоматизации процесса, небольшие капи-
тальные затраты на строительство, лучшие, по сравнению с кон-
вейерным транспортом, санитарно-гигиенические условия труда
и др. На цементных заводах пневматическим способом переме-
щается миллион тонн в год различных порошкообразных мате-
риалов: сырьевой муки, технологической пыли, золы ТЭС, це-
ментов различных марок и др.
368

8.12.1. Классификация пневмотранспортных установок
1В технике пневмотранспорта существуют множество различ-
ных типов пневмотранспортных установок (ПТУ), классификация
которых приводится на рис. 8.8
Любая пневмотранспортная установка включает в себя следу-
ющие элементы: загрузочное устройство (питатель), транспорт-
ный трубопровод с отводами (коленами) и переключателями, воз-
духодувную машину, разгрузочное устройство с системой
обеспыливания. На цементных заводах в основном применяются
пневмотранспортные установки нагнетательного действия, спо-
собные перемещать десятки и сотни тонн груза в час на рассто-
яние от десятков метров до 1500 м, в т. ч. на высоту от не-
скольких метров до 100 м. В качестве загрузочных устройств в
них наибольшее распространение получили пневмовинтовые и
пневмокамерные насосы. Ниже приведены основные технические
данные пневмовинтовых насосов, (табл. 8.49)
Таблица 8.49
Основные технические данные пневмовинтовых насосов
Наименование по-
казателей
Производи-
тельность по
цементу
Приведенная
дальность
подачи, не
более
в т. ч. по
вертикали
Внутренний ди-
аметр транс-
портного тру-
бопровода
Потребное дав-
ление перед
смесительной
камерой; не
более
Установочная
мощность
электродви-
гателя
Габаритные
длина
Едини-
ца из-
мерениа
т/ч
М
м
мм
(кгсм11)
кВт
мм
ТА-39А
36
430
30
175
0,4
D,0)
75
4510
ТА-40А
63
230
30
175
0,3
C,0)
55
4295
ТА-41А
63
430
30
250
0,4
D,0)
132
4550
Типы насосов
ТА-42А
ПО
230
30
250
0,3
C,0)
110
4500
ТА-НА
36
230
30
140
30
3450
ТА-54
70—110
450
35
300
132
4215
ТА-54-1
40—70
450
35
250
75
3750
369

8
о
i
I
X
3
I
I
370

Продолжение табл. 8.49
\
Наименование по-
казателей
ширина
высота
Масса
Едини-
ца из-
мерения
ММ
мм
кг
Типы насосов
ТА-39А
970
1030
2430
ТА-40А
970
1030
2170
ТА-41А
970
1030
2750
ТА-42А
970
1030
2520
ТА-14А
640
870
940
ТА-54
1515
1810
ТА-54-1
1420
1705
Преимущества пневмовинтовых насосов: непрерывность про-
цесса транспортирования; небольшие габариты, несложность кон-
струкции и системы управления. Недостатки: сравнительно вы-
сокий добавочный расход электроэнергии на привод напорного
шнека — 1,0—2,0 кВт-ч/т и сравнительно быстрый абразивный
износ шнека, броневых втулок, обратного клапана, форсунок.
Пневматические камерные насосы также широко применяются
в цементной промышленности, основные технические данные их
приводятся (табл. 8.50)
Таблица 8.50
Основные технические данные пневмокамерных насосов
Красногорского ПО «Стройоборудование»
Наименование показателей
Производительность по це-
менту
Приведенная дальность по-
дачи, не более
в т. ч. по вертикали,
Внутренний диаметр транс-
портного трубопровода
Расход сжатого воздуха
Потребное давление сжатого
воздуха, не более
Полный объем камеры (сосу-
да)
Внутренний диаметр камеры
Габаритные размеры:
длина
ширина
высота
Масса
Единица изме-
рения
т/ч
м
м
мм
н-м3
мин
МПа
(кг /см2)
м3
мм
мм
мм
мм
кг
Двухкамерные с верхней
выгрузкой
ТА-28А
100
1000
50
250
100±5%
06
' /F,0)
18,65
2800
5808
4155
5500
14500
ТА-29А
60
1000
50
58
0,6
' /F,0)
6,3
1800
3770
3000
4340
7760
Однокамер-
ные с нижней
выгрузкой
ТА-23А
20-МО
4004-200
35
150
23
0,6
' /F,0)
1,5
1200
2342
1372
2635
1535
Преимущества камерных насосов: возможность работы при по-
вышенных давлениях — до 0,6 МПа, а значит, и на больших даль-
371

ностях подачи — до 1500 м; отсутствие затрат энергии на ввод
материала в транспортный трубопровод, небольшое количество де-
талей, подверженных абразивному износу, загрузочный и выхлоп-
ной клапаны, резиновые уплотнения. Недостатки: цикличность ра-
боты, большие габариты, особенно по высоте, что вынуждает
сооружать глубокие приямки с гидроизоляцией; сложность и недо-
статочная надежность автоматической системы управления.
В цементной промышленности, в связи с развитием в по-
следние годы сухого способа производства цемента, стали при-
меняться камерные пневмоподъемники непрерывного действия.
Основные технические данные их приводятся (табл. 8.51)
Таблица 8.51
Основные технические данные камерных пневмоподъемников
Наименование показателей
Производительность по сырьевой
муке
Высота подъема
Внутренний диаметр транспортно-
го трубопровода
Потребный расход сжатого воздуха
Данные по турбовоздуходувкам:
тип
Установочная мощность эл/двига-
телей
Рабочее давление, не более
Единица изме-
рения
т/ч
м
мм
нм3/ч
кВт
МПа
(кгс / см2)
Тип пневмоподъемника
СМЦ-146
70X2 = 140
60
257
3900X2 =
= 7800
ТВ 80-1,6
125X3 = 375
»«/«»,«
СМЦ-145
160X2 = 320
90
400
10000X2 =
= 20000
ТВ 175-1,6
250 C20)Х
ХЗ = 750
/@,6)
В последние годы на цементных заводах в качестве пневмот-
ранспорта стали широко применяться гравитационно-пневмати-
ческие устройства конструкции института «Гипроцемент».
Таблица 8.52
Основные технические данные гравитационно-пневматических устройств
конструкций «Гипроцемента»
Наименование показателей
Производительность
Приведенная дальность подачи, не
более
в т. ч. по вертикали
Едини-
ца изме-
рения
т/ч
М
м
ДСМ-1
0—100
200
50
Тип
ДСМ-2
0—100
200
50
устройства
ПДУ
0—200
200
70
ГПУ
перемен-
ная от 30
до 100
200
50
372

Продолжение табл. 8.52
Наименование показателей
Внутренний диаметр материалоп-
ровода
Расход сжатого воздуха
Потребное давление сжатого воз-
духа, не более
Внутренний диаметр вертикальной
напорной шахты
Потребная высота напорной шах-
ты, не менее
Габаритные размеры:
длина
ширина
высота
Масса
Единица
измерения
ММ
нм3/ч
МПа
(кгс/см2)
мм
м
мм
мм
мм
кг
ДСМ-1
250
3600
0,2
B,0)
300
5
Тип
ДСМ-2
250
3600
0,2
B,0)
300
5
1100
1010
1532
627
устройств
ПДУ
300
5000
0,2
B,0)
400
5
1400
1465
1750
1000
ГПУ
200
2000
0,2
B,0)
300
5
950
600
1000
300
Преимущества гравитационно-пневматических устройств кон-
струкции «Гипроцемента»: непрерывность процесса транспорти-
рования; отсутствие затрат дополнительной энергии на ввод ма-
териала в транспортный трубопровод; простота конструкции и
обслуживания; небольшие габариты и металлоемкость. Недоста-
ток — необходимость наличия напорной шахты и слоя материала
в силосе (бункере). Гравитационно-пневматические устройства
ДСМ-1, ДСМ-2 и ПДУ находят применение на цементных заво-
дах для регулируемой подачи сырьевой муки из силосов (бунке-
ров) к печным агрегатам, а также цемента — из силосов к упа-
ковочным машинам. Нерегулируемые устройства ГПУ — для
транспортирования сырьевой муки, золы ТЭС, цемента из сило-
сов к потребителям.
8.12.2. Транспортные трубопроводы, отводы (колена)
и переключатели
В системах пневмотранспорта на цементных заводах транс-
портные трубопроводы монтируются из горячекатаных сталь-
ных труб по ГОСТ 8732—78 внутренним диаметром от 100 до
400 мм, имеющих толщину стенки от 5 до 13 мм. Проектиро-
вание трассы материалопровода начинается с уточнения распо-
ложения точек приема и выдачи материала. Необходимо про-
кладывать ее по кратчайшему расстоянию. Желательно
укладывать трубы возле стен и колонн, чтобы не мешать пе-
редвижению людей и транспорта. Необходимо избегать ненуж-
ных искривлений трассы и укладки труб в труднодоступных
местах. Если установка монтируется для подачи материала как
373

по горизонтали, так и по вертикали, желательно вертикальный
участок расположить как можно ближе к питателю или вести
непосредственно от него, а затем уже прокладывать трубы по
горизонтали или же под углом 10—15 ° в сторону выдачи ма-
териала. Если нельзя использовать стены зданий и колонны для
закрепления труб, то применяют специальные опоры: ж/бетон-
ные или металлические, расстояние между которыми обычно
принимают порядка 10 м, а высоту их — не менее 6 м. Трубы
соединяются между собой с помощью сварки, фланцевые соеди-
нения обычно не применяются.
В связи с повышенным износом стенок труб в местах искрив-
лений трассы применяются износостойкие отводы (колена), обыч-
но из каменного литья.
8.12.3. Воздуходувные машины
Для ПТУ нагнетательного действия используются турбовоз-
духодувки и турбокомпрессоры.
Выпускается несколько типоразмеров турбовоздуходувок про-
изводительностью от 2500 до 36000 н.м3/ч с рабочим давлением
от 0,006 до 0,1 МПа.
Положительные качества этих машин — высокая надежность
и малый расход эл/энергии.
Турбокомпрессоры выпускаются производительностью 100, 250
и 500 н. м3/мин с повышенным рабочим давлением до 0.9 МПа,
а также низконапорные — производительностью 200 н. м /мин с
рабочим давлением до 0,2 МПа. Последние являются экономич-
ными машинами, потребляющими в 2 раза меньше эл/энергии.
Для систем пневмотранспорта с пневмовинтовыми насосами тре-
буются турбокомпрессоры с избыточным давлением 0,4—0,5 МПа,
а с пневмокамерными насосами — 0,5—0,6 МПа.
8.12.4. Предварительный выбор типа установки
и загрузочного устройства (питателя)
Тип установки (нагнетательного или всасывающего действия)
и типоразмер питателя определяют заранее в зависимости от
конкретных условий предприятия, часовой производительности,
дальности и высоты подачи, условий приема и отпуска матери-
ала.
Как правило, пневмотранспорт цементных материалов (цемен-
та, сырьевой муки, технологической пыли, золы ТЭС и других
сухих порошкообразных материалов) осуществляется установка-
ми нагнетательного действия. Установки всасывающего действия
имеют небольшую производительность и их применяют там, где
по условиям производства необходимо обеспечить забор матери-
374

ала из ряда точек и подавать его на расстояние не более 100 м.
Установки нагнетательного действия работают при перепаде дав-
ления до 0,5 МПа и перемещают материал на расстояние до
1,5 км. После определения рационального по заданным парамет-
рам типа установки выбирается загрузочное устройство (пита-
тель) с учетом производительности, дальности и высоты подачи
материала, характера расположения трассы, а также конкретных
условий предприятия.
Пневмовинтовые насосы согласно паспортным данным (табли-
ца 8.49) имеют дальность подачи до 430 м, в том числе по
вертикали 35 м. Однако в некоторых случаях они работают при
дальности транспортирования до 600-=-800 м, что значительно
превышает паспортные данные.
Пневмокамерные насосы (таблица 8.50) применяются при
дальности подачи от 300 до 1500 м, т. к. они могут работать на
повышенных перепадах давления — до 0,5—0,6 МПа. При выборе
камерных насосов следует принимать во внимание как их поло-
жительные, так и отрицательные качества. В тех случаях, когда
транспортирование материала должно осуществляться в основном
по вертикали, применяются пневмокамерные подъемники непре-
рывного действия (таблица 8.51), работающие на сравнительно
малых перепадах давления до 0,08 МПа с турбовоздуходувками.
Достоинство их — высокая надежность.
Гравитационно-пневматические устройства конструкции «Гип-
роцемента» (таблица 8.52) рационально применять во всех слу-
чаях, где имеется возможность создать гидростатический подпор
материала, т. е. там, где имеется достаточная строительная вы-
сота (не менее 4—5 м) для сооружения шахты и где требуется
сравнительно небольшая дальность транспортирования — до
200 м.
8.12.5. Расчет основных параметров установки
1. Часовая производительность установки определяется в за-
висимости от того, выполняет ли установка законченную транс-
портную операцию или входит в общую технологическую линию
и ее производительность зависит от других машин.
В первом случае среднесуточная или среднесменная произво-
дительность цеха известна, и заданную часовую производитель-
ность установки можно определить по формуле
т/ч, (8.168)
где Qc — среднесуточная (среднесменная) потребность цеха,
т/сутки (т/смену); К3 — коэффициент запаса, учитывающий осо-
375

бенности технологического процесса в течение суток (смены), ко-
торый принимают в зависимости от конкретных условий в ши-
роких пределах: К3 = 1,1-=-1,5. Меньшие значения К3 принимают
в тех случаях, когда материал поступает к установке из бункеров
или силосов с регулируемым питанием; Крез — коэффициент ре-
зерва, учитывающий перспективу производительности. Обычно
этот коэффициент принимают в пределах: Крез= 1,1-Ы,2. К вы-
бору коэффициентов К3 и Крез. следует подходить осторожно во
избежание неоправданного завышения производительности; t —
время работы установки в сутки (смену), ч.
Это время выбирают, исходя из условий работы предприятия.
При 3-сменной работе предприятия выгодно, чтобы оно было по
возможности продолжительнее, чтобы не завышать часовую про-
изводительность установки. В других случаях, в особенности при
наличии приемных емкостей достаточно больших объемов, вы-
годнее принимать меньшее число часов работы установки, но с
производительностью большей, чем средняя часовая потребность
цеха. От этого зависит значение коэффициента К3.
Для большинства практических случаев заданную часовую
производительность установки, выполняющей самостоятельную
транспортную операцию, принимают равной
Qm.3. = (U-H,5)-Qc. (8.169)
Заданную часовую производительность установки, работаю-
щей в технологической линии с питанием от другой машины,
определяют по максимально возможной производительности Qmax
этой машины с учетом гарантийного запаса в пределах
Qp = (l,l-M,3).Qmax, т/ч. (8.170)
В некоторых случаях, чтобы не завышать производительность
транспортной установки, между питающим агрегатом и проекти-
руемой установкой предусматривают промежуточную емкость,
объем которой зависит в основном от величины и частоты ко-
лебания производительности питающего агрегата. Однако, не-
смотря на это, заданную производительность и в этом случае
следует брать на 10—20% больше максимальной производитель-
ности питающей машины. Примером может служить установка,
работающая в технологической линии помольного агрегата на
цементном заводе.
После уточнения заданной производительности установки оп-
ределяют ее расчетную часовую производительность в зависимо-
сти от выбранного типа питателя:
а) для пневмовинтовых насосов, пневмокамерных" подъемников
и гравитационно-пневматических устройств конструкции «Гипро-
376

цемента», осуществляющих непрерывный ввод материала в тру-
бопровод, расчетную производительность принимают равной или
на 10% больше заданной, т. е.
Qm.p. = A,04-1,1)-Qm.3., т/ч, (8.171)
б) для пневмокамерных насосов, работающих циклично, при-
нимают следующую расчетную производительность,
Для однокамерных насосов — QM.p. = A,54-2,0) • Qm.3.
Для двухкамерных насосов — QM.p. = A,2-4-1,3)-QM.3., т/ч.
2. Приведенная длина транспортирования Lnp определяется
по пространственной схеме установки, которую предварительно
следует выполнить, по следующей формуле:
Ьпр = 21гвн + 21ЭК + 21ЭП, м, (8.172)
где 21ГВН — сумма геометрических длин прямых: горизонтальных,
вертикальных и наклонных, м; 21ЭК — сумма эквивалентных длин
прямых участков для отводов (колен), м; 21ЭП — сумма эквива-
лентных длин прямых участков для переключателей, м;
Эквивалентную длину для колен под углом 90 °, расположен-
ных в горизонтальной плоскости, и отношении радиуса закруг-
ления к диаметру R/dTp^3 следует принимать равной 5 м пря-
мого участка трубы. Для колен под углом 90 ° и R/dTp^3 в
вертикальной плоскости — равной 8 м прямого участка. Эквива-
лентную длину для двухходового переключателя следует прини-
мать равной 8 м прямого участка согласно рекомендациям
ВНИИПТМаша.
3. При проектировании ПТУ следует учитывать основные фи-
зико-механические свойства транспортируемых материалов: гра-
нулометрический и фракционный состав, влажность, плотность и
объемную массу, коэффициент внутреннего трения," угол естест-
венного откоса, сыпучесть, способность к аэрированию, абразив-
ность и др.
Гранулометрический состав и эквивалентный (средневзвешен-
ный) диаметр частиц, плотность и объемная масса материала
оказывают определяющее влияние на потребные (оптимальные)
скорости воздуха и концентрацию материально-воздушной смеси.
Гранулометрический состав, эквивалентный диаметр частиц,
коэффициент внутреннего и внешнего трения, абразивность вли-
яют на потери давления в материалопроводе. Абразивность ма-
териала, связанная с прочностью, формой и размером частиц,
значительное влияние оказывает на износ стенок материалопро-
вода. Поэтому перед проектированием и расчетом ПТУ необхо-
димо заранее определить основные физико-механические свойст-
377

ва транспортируемых материалов по известным в технике мето-
дикам.
4. Потребную (оптимальную) скорость воздуха VK на выходе
из материалопровода определяют по формуле:
VK = а• q• lgd9 • ^/Е", м/с, (8.173)
где а — опытный коэффициент, принимаемый для порошкообраз-
ных материалов (цемента, сырьевой муки, технологической пыли,
золы ТЭС и др.) равным а = 0,8; q — плотность материала, т/м3;
d3 — эквивалентный (средневзвешенный) диаметр частиц матери-
ала, мкм, который определяется по формуле:
— L--,мкм, (8.174)
где do; di; й% ...dn _ i; dn — граничные значения размеров фрак-
ций; ai; &% ...ап — весовая доля фракции в %.
Для определения VK можно пользоваться графической зави-
симостью VK = f (Lnp) на рис. 8.9.
5. Оптимальную концентрацию материально-воздушной смеси
fi для пневмокамерных и пневмовинтовых насосов при транспорти-
ровании цемента, сырьевой муки, золы ТЭС и др. определяют по
графическим зависимостям ц, = f (Lnp, тип питателя) на рис. 8.9., а
для гравитационно-пневматических устройств конструкции «Гип-
роцемента» по зависимостям ц = f (Lnp) на Рис- 8.10.
6. Потребный расход сжатого воздуха QB определяют по фор-
муле
где QMp — расчетная производительность в т/ч; qb — 1,2 кг/м3 —
плотность атмосферного воздуха при нормальных условиях.
7. Внутренний диаметр материалопровода dTp определяют по
формуле:
где QB — в нм3/мин, VK — в м/с.
По ГОСТ 8732—78 выбирают трубы с внутренним диаметром,
равным или большим ближайшим к рассчитанному.
После этого уточняют расход сжатого воздуха при той же
скорости по формуле:
60-V -я-d2 ,
Qbi= s_—а Нм3/мин, (8.177)
378

Рис 8 9 Зависимость оптимальной скорости воздуха на выходе из трубопровода
VK и весовой концентрации смеси ц от приведенной дальности транспортирования
1 — для всех типов пневмотранспортных установок, 2 — для пневмокамерных насосов, 3 — для пневмовин-
товых насосов при перепадах давления до 0,3 МПа, 4 — для пневмовинтовых насосов при перепадах давления
до 0,2 МПа
70
60
50
30
20
/0
\
А
\\
<
40
/20
/60
Рис. 8.10. Зависимость концентрации смеси ц от приведенной дальности подачи
Lnp для гравитационно-пневматических питателей конструкции «Гипроцемента»
1 — для питателей с давлением в смесительной камере Рек = 0,08 МПа, 2 — дл» питателей с давлением в
смесительной камере Рс.к = 0,12 МПа
379

и фактическую концентрацию смеси по формуле:
I00'Qm.p- кг материала /
•*Ф~ 6.qb.Qb ' кг воздуха ' (
При больших дальностях подачи (Ьпр^ЗОО м) для всех по-
рошкообразных цементных материалов целесообразно принимать
ступенчатый материалопровод, т. е. переменного диаметра, при-
чем начальный участок, где имеют место наименьшие скорости,
следует брать меньшего диаметра, чем рассчитанный по формуле
8.176., а конечный участок с большими скоростями воздуха —
увеличенного диаметра, чем дает расчет по формуле ?.176.
Ступенчатый трубопровод выбирается из следующего условия:
эквивалентный его диаметр должен быть равен или несколько
больше рассчитанного, т. е.
p ц ч1.Кр + 4-кР ^ м (8Л79)
ьпр
где di — внутренний диаметр трубопровода нг начальном участ-
ке, принимаемый из условия, чтобы площадь его поперечного
сечения была бы примерно на 20 % меньше площади попереч-
ного сечения трубопровода с расчетным диаметром, т. е.
V~d?p. (8.180)
Обычно по ГОСТ 8732—78 принимают ближайший меньший
по сортаменту труб; d2 — внутренний диаметр среднего участка
трубопровода, который принимается равным расчетному; d3 —
внутренний диаметр конечного участка трубопровода, принима-
емый из следующего условия: площадь поперечного сечения его
должна быть больше на 20—30%, чем площадь поперечного се-
чения трубопровода с расчетным диаметром, т. е.
d3 = УГпТГ,3) d?p м. (8.181)
Обычно по ГОСТ 8732—78 принимают ближайший больший
к расчетному диаметр трубы.
Длину начального участка LnP выбирают из такого расчета,
чтобы она составляла не более 20 % от общей длины Lnp:
Lnp = 0,2.Lnp, м. (8.182)
Длину среднего участка обычно принимают равной:
Ln'p = 0,3.Lnp, м. (8.183)
380

Конечный участок, таким образом, будет длиной
Ln'p = 0,5-Lnp, м. (8.184)
Более трех участков практически принимать не следует даже
при большой общей длине 1000—1500 м, т. к. это усложнит
замену труб при их износе и др.
Ступенчатый материалопровод позволяет повысить скорость
смеси в начальном участке, что сводит до минимума случаи
забивки труб материалом, а на конечном участке за счет сни-
жения скорости уменьшает износ, который обычно имеет место
при материалопроводе постоянного по всей длине диаметра. Эти
важные стороны свидетельствуют о целесообразности применения
ступенчатых трубопроводов, в особенности при значительных
(>300 м) дальностях транспортирования. Материалопровод пере-
менного диаметра целесообразно применять даже при дальностях
транспортирования Lnp^200 м в случае перемещения абразив-
ных материалов, например, золы ТЭС, глинозема, белитовых
крупнодисперсных порошков и др.
8. Потери давления АРТр в материалопроводе определяются
по формуле:
ДРтр = A + Кпр • ц) • Як C|tJ;dLnp + QB • |i • h; кг/м2, (8.185)
где Кпр = ^ (8.186)
— опытный приведенный аэродинамический коэффициент сопро-
тивления трубопровода при перемещении материально-воздуш-
ной смеси.
Для большинства цементных материалов (цемента, сырьевой
муки, технологической пыли, золы ТЭС и др.) опытный коэффи-
циент А = 250. Для сильно абразивных материалов (глинозема,
апатитового концентрата и др.), а также для крупнодисперсных
материалов (белитовых порошков и пр.) коэффициент А = 300;
Як— коэффициент трения «нормального» воздуха о стенки трубы.
Эта формула принята для труб с шероховатой поверхностью,
что обычно имеет место при пневмотранспорте, в особенности в
начальный период эксплуатации:
v -d
ler _ числ0 Рейнольдса; (8.188)
V
= 14,9-10~6;
381

м2/с — коэффициент кинематической вязкости «нормального»
воздуха; qk = 1,2 кг/м3 — плотность «нормального воздуха»; VK —
скорость воздуха на выходе из материалопровода, м/с; L™ —
приведенная дальность транспортирования, м; g = 9,81 м/с —
ускорение силы тяжести; dTp — внутренний диаметр материало-
провода (расчетный или эквивалентный при ступенчатом трубоп-
роводе), м; qb = 1,8 кг/м3 — средняя плотность сжатого воздуха
на участке подъема. Она принята такой, потому что для боль-
шинства практических случаев участок подъема обычно находит-
ся в конце трассы; ц, — концентрация материально-воздушной
кг материала ,
смеси, ; h — высота подъема материала, м.
кг воздуха г
9. Потребляемую мощность привода пневмовинтовых насосов
находят по формуле:
NnoTp = а-Рс.к.DmH.n, кВт, (8.189)
где а — опытный коэффициент, зависящий от вида транспорти-
руемого материала; для цемента, сырьевой муки и пр. а = 0,7;
Рек.— избыточное давление внутри смесительной камеры насоса,
кгс/см2; п — частота вращения шнека, об/мин; DfflH.— диаметр
напорного шнека, м.
10. Расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха оп-
ределяют по следующей формуле:
23030Po-lg^-QK
N*= бе-юг.; 'квт' (8Л9°)
где Ро — атмосферное давление воздуха, атм; Рк — рабочее дав-
ление компрессора, которое принимается следующим:
Рк = A,2-М,3)-ДРтр + АРС + 1, ата, (8.191)
АРтр — потери давления в материалопроводе, определенные
по формуле (8.185); АРС — потери давления в воздухопроводе от
компрессора до питателя. Обычно принимают АРС = 0,3—
0,5 кгс/см ; т) — общий КПД компрессора, принимаемый в пре-
делах 0,55—0,70; QK = 1,1 -Qb— производительность компрессора
или потребный расход сжатого воздуха с учетом потерь в под-
водящей сети, нм3/мин.
11. Удельный расход сжатого воздуха на транспортирование
1 т материала определяют по формуле:
qB = ^X (8-192)
382

/60
/40
/30
/00
so
60
40
го
-
- -
аоо too всю goo /ооо /гоо /too
Рис. 8.11. Удельный расход сжатого воздуха (qB) в зависимости от дальности транс-
портирования (ЬПр) и типа пневмотранспортных устройств.
1 — серийные пневмовинтовые насосы, работающие при давлении в смесительной камере до 0,2 МПа, тре-
буемое давление воздуха перед насосом 0,3 Мпа, 2 — пневмовинтовые насосы с повышенной мощностью
электродвигателя, с давлением воздуха в смесительной камере 0,ЗО'0,25 МПа, перед насосом %№Ъ,АЪ МПа,
3 — двухкамерные пневмонасосы, работающие при давлении 0,30—0,50 МПа.
На рис. 8.11 приведены графические зависимости удельного
расхода сжатого воздуха qB от приведенной дальности транс-
портирования Lnp для пневмокамерных и пневмовинтовых на-
сосов двух разновидностей: способных работать при давлении
внутри смесительной камеры до 0,2 и 0,3 МПа. По этим
зависимостям можно быстро оценить экономичность работы
ПТУ и сравнить с рассчитанным удельным расходом воздуха
по формуле (8.192)
12. Удельный расход электроэнергии на транспортирование
1 тонны материала находим по формуле:
для пневмовинтовых насосов
КВТ-Ч
(8.193)
для пневмокамерных насосов и гравитационно-пневматиче-
ских устройств «Гипроцемента»
(8.194)
Чр т
8.12.6. Окончательный выбор оборудования
Типоразмеры питателя, воздуходувной машины и др. опреде-
ляются окончательно после того, как станут известны основные
параметры ПТУ.
Типоразмер пневмовинтового насоса, исходя из потребной
производительности и дальности подачи, определяется согласно
паспортным данным заводов-изготовителей из таблицы 8.49. Од-
383

нако при этом необходимо учитывать следующие положения:
фактическая производительность насоса рассчитывается по фор-
муле
Оф.н. = 2O.D^H.QH.n.(O,5 - 0,1 -PJ, т/ч, (8.195)
где Вшн.— диаметр шнека, м; qh — насыпная объемная масса ма-
териала. Для цемента qh = 1,2—1,3 т/м3; п — частота вращения
шнека, об/мин; Рск.— избыточное давление внутри смесительной
камеры, кгс/см2.
По формуле (8.195) можно определить производительность на-
соса с нормальными конструктивными параметрами и допусти-
мыми пределами износа при условиях бесперебойного питания
его материалом и наличия материалопровода с достаточной про-
пускной способностью. При несоблюдении какого-либо из этих
условий фактически производительность пневмовинтового насоса
будет меньше рассчитанной по формуле (8.195). Как правило,
эксплуатационная производительность пневмовинтового насоса
на 10—30% меньше паспортной вследствие ряда причин, в том
числе недостаточно равномерной и бесперебойной подачи к нему
материала из-за отсутствия надлежащих устройств. Обычно вин-
товые насосы, управляемые вручную с помощью шиберного за-
твора, обеспечивают лишь грубую регулировку, при которой
электродвигатель привода шнека часто оказывается перегружен-
ным, а насос работает с пониженной производительностью. Это
следует иметь в виду при определении типоразмера питателя по
заданной производительности ПТУ и подсчитанному по формуле
(8.195) полному сопротивлению материалопровода при известной
частоте вращения шнека;
— пневмовинтовые насосы, способные работать при давлении
в смесительной камере до 0,2 МПа, рекомендуется применять
при приведенной дальности транспортирования до 300 м. Но это
не значит, что они не могут применяться и при большей даль-
ности подачи, вплоть до 500—600 м, хотя это экономически не-
выгодно. Пневмовинтовые насосы, способные работать при дав-
лении в смесительной камере до 0,3 МПа, целесообразно
применять при приведенных дальностях подачи в пределах 300—
800 м (по паспортным данным, только до 430 м);
Для устойчивой работы пневмовинтовых насосов необходимо
соблюдать следующее условие — максимальная производитель-
ность насоса должна быть меньше или равна пропускной способ-
ности материалопровода, т. е. Q4>.h<^Qm.p. в противном случае
будут происходить частые перегрузки электродвигателя насоса.
Внутренний диаметр материалопровода для насосов, спо-
собных работать при избыточном давлении внутри смеси-
384

тельной камеры до 0,2 МПа, можно определить по следующей
формуле:
V W; м
310 V°'12
dT> V W; м (8.196)
т 3-10 -V°'12
а для насосов, способных работать при Рек.— 0,3 МПа по фор-
муле:
dT>V V4'Ln,P,3~; м (8.197)
45.Ю -v;
Максимально возможная производительность насоса опреде-
ляется по формуле 8.195;
— при транспортировании сильно абразивных материалов
(глинозема и др.) наблюдается быстрый износ витков шнека и
поэтому применять пневмовинтовые насосы в этом случае неце-
лесообразно;
— при транспортировании сырьевой муки и технологической
пыли производительность пневмовинтовых насосов обычно ниже,
соответственно на 10—20% и на 20—30%, чем при перемещении
цемента. Это явление можно объяснить меньшей объемной мас-
сой сырьевой муки и печной пыли, чем цемента, и повышенным
их проскальзыванием относительно витков шнека;
— опытом эксплуатации также установлено, что производи-
тельность пневмовинтовых насосов снижается на 10—30% при
работе на аэрированных материалах, а также на материалах с
поверхностно-активными добавками. Это положение следует учи-
тывать при проектировании ПТУ.
Несмотря на указанные недостатки и ограничения, пневмо-
винтовые насосы широко применяются на цементных заводах
благодаря ряду положительных качеств: непрерывности ввода ма-
териала в транспортный трубопровод, потребный диаметр кото-
рого и расход сжатого воздуха поэтому сравнительно меньше, а
также из-за небольших габаритов в особенности по высоте.
Типоразмер пневмокамерного насоса выбирают по паспортным
данным завода-изготовителя в таблице 8.50. Однако, при этом
необходимо учитывать следующие положения:
— пневмокамерные насосы в сравнении с пневмовинтовыми
могут работать на больших перепадах давления (вплоть до
0,6 МПа), поэтому их целесообразно применять на дальностях
подачи от 300 до 1500 м;
— несмотря на то, что в пневмокамерных насосах не затра-
чивается энергия на ввод материала в транспортный трубопро-
вод, как в случае с пневмовинтовыми насосами, однако из-за
цикличности их работы, наличия материалопроводов увеличен-
ного диаметра, а значит и повышенного расхода сжатого воздуха
в единицу времени, а также из-за необходимости монтировать
13-395 385

свой материалопровод от каждой камеры насоса, что ведет к
увеличению металлоемкости, необходимости сооружать глубокие
приямки обычно с гидроизоляцией и др., положительные качества
пневмокамерных насосов значительно снижаются. Поэтому в
каждом конкретном случае к выбору того или иного типа уст-
ройства следует подходить, произведя тщательный анализ всех
возможных ситуаций;
— опытом эксплуатации установлено, что легкосыпучие круп-
нодисперсные материалы (циклонная сланцевая зола, известня-
ковая мука, белитовые порошки и пр.) практически не могут
транспортироваться камерными насосами из-за быстрой забивки
материалом транспортных трубопроводов. При наличии камер-
ных насосов с так называемыми форкамерами (конструкция НИ-
ИУфа) транспортирование указанных материалов возможно, но
со значительными удельными расходами сжатого воздуха;
— усложняется применение пневмокамерных насосов при по-
даче материалов из силосов потребителям из-за трудности регу-
лирования подачи материала, необходимости мощной системы
аспирации и др.
Типоразмер гравитационно-пневматических устройств конст-
рукции Гипроцемента выбирается по таблице 8.52., при этом
необходимо учитывать следующие положения:
— непрерывность процесса транспортирования, простоты кон-
струкции и обслуживания, отсутствие затрат энергии на ввод
материала в трубопровод (подача материала происходит самоте-
ком под действием гидростатических сил) доказывают целесооб-
разность их применения вместо пневмовинтовых или пневмока-
мерных насосов при дальности подачи до 200 м;
— регулируемые гравитационно-пневматические питатели це-
лесообразно применять в тех случаях, где требуется равномерная
регулируемая подача материала потребителям, например, при пи-
тании из силосов сырьевой мукой печных агрегатов, при подаче
цемента из силосов к упаковочным машинам:
— при расчете ПТУ с гравитационно-пневматическими пита-
телями рекомендуется пользоваться следующей дополнительной
методикой;
1. Нормальная работа этих питателей может быть достигнута
при следующем условии:
Ргд.ст>РтР (8-198)
где РГд.ст = 0,аэ.м-НСл., кг/м2 (8.199)
гидростатическое давление столба аэрированного материала в
силосе и в напорной шахте, кг/м2; Оаэ.м — насыпная масса аэри-
рованного материала, кг/м . Для сырьевой муки принимается в
пределах 800—1000 кг/м3
386

Нел = Нс + Нш (8.200)
— общая высота слоя аэрированного материала, м;
Нс — высота слоя аэрированного материала в силосе (бункере),
м; Нш — полезная высота слоя аэрированного материала в на-
порной шахте, соединяющей питатель с силосом (бункером), м:
Ртр — потери давления в материалопроводе, определяемые по
формуле (8.185)
Это условие состоит в том, что для обеспечения устойчивой
работы питателей конструкции Гипроцемента гидростатическое
давление столба аэрированного материала в силосе (бункере)
и в напорной шахте должно быть больше или равно потерям
давления в материалопроводе.
2. Внутренний диаметр напорной шахты должен быть доста-
точным для обеспечения действия закона гидравлики. Практикой
установлено, что для производительностей от 30 до 100 т/ч внут-
ренний диаметр шахты должен быть равным или больше Дн.ш
300 мм, а для производительностей от 100 до 200 т/ч — Дн.ш
400 мм.
3. Первоначально, исходя из имеющейся высоты напорной
шахты Нш и допустимого по условиям предприятия нижнего
уровня материала в силосе (бункере) Нс, по формулам (8.200)
и (8.197) находят гидростатическое давление столба аэрирован-
ного материала, которое является критерием работы гравита-
ционно-пневматических питателей, влияющем на их произво-
дительность.
4. При определенных условиях (постоянство расхода сжатого
воздуха, постоянных длине и диаметре материалопровода, для
определенного транспортируемого материала) достигается прямо-
линейная зависимость производительности Qp и потерь давления
в материалопроводе А Ртр или избыточного давления внутри сме-
сительной камеры питателя Рек. На этом законе основана ра-
бота регулируемых питателей (пневмодозаторов) ДСМ-1, ДСМ-2
и ПДУ конструкции Гипроцемента. В этом случае по давлению
Рек. можно судить о производительности питателя и наоборот.
С помощью электрических датчиков давления, например, типа
МЭД соответствующий импульс подается в систему автомати-
ческого управления регулирующего органа, с помощью которого
изменяется величина щели для прохождения аэрированного ма-
териала под действием перепада давления из напорной шахты в
смесительную камеру питателя. Таким образом осуществляется
регулируемая подача материала к потребителю.
Для снижения энергопотребления ПТУ (пневмокамерных,
пневмовинтовых и гравитационно-пневматических питателей) ре-
комендуется оснащать их регуляторами расхода воздуха конст-
рукции Гипроцемента. Эти устройства обеспечивают оптималь-
13* 387

ный расход сжатого воздуха при любых режимах работы ПТУ.
В среднем при оснащении ПТУ такими регуляторами экономится
15—20% сжатого воздуха.
8.13. РАСЧЕТ СИСТЕМ АЭРАЦИИ И
ПНЕВМОПЕРЕМЕШИВАНИЯ
8.13.1. Системы аэрации силосов для хранения
порошкообразных материалов
Порошкообразные материалы (цемент, сырьевая и извест-
няковая мука, технологическая пыль, золы ТЭС и др.) хра-
нятся на цементных заводах в закрытых металлических или
железобетонных силосах диаметром от 6 до 18 м и высотой
до 40 м, а также в бункерах различной вместимости. Порош-
кообразные материалы, как известно, склонны к слеживанию,
что ухудшает их текучесть и выгрузку из емкостей. Безус-
ловно, слеживаемость от времени их хранения увеличивается.
Кроме того, из физики сыпучих тел известно, что в массе
столба материала, находящегося в силосе, возникают боковые
распорные силы, прижимающие материал к стенке силоса. Эти
силы увеличиваются по мере возрастания давления столба
материала. Поэтому образуются так называемые «мертвые»
остатки, иногда достигающие 30—40% полезной вместимости
силосов, а также резко уменьшается производительность раз-
грузочных устройств.
Чтобы избежать образования значительных «мертвых» остатков
и повысить производительность разгрузочных устройств, днища
силосов и бункеров оборудуются системами аэрации, обычно состо-
ящими из ряда воздухораспределительных коробок (аэрокоробок),
уложенных и закрепленных к днищу силоса (бункера). Степень
заполнения днища емкостей аэрокоробками, т. е. площадь аэра-
ции, в силосах, предназначенных для хранения и разгрузки, обычно
составляет от 20 до 40% от площади поперечного сечения силоса.
Она зависит от физико-механических свойств материала и конфи-
гурации днища силоса. Для материалов, сильно склонных к слежи-
ванию, площадь аэрации принимается как можно большей, но в
вышеуказанных пределах.
В связи с тем, что у стенок силоса сыпучие материалы наи-
более уплотняются и слеживаются, рекомендуется аэрокоробки
располагать также по периферии днища силоса, исходя также из
того положения, что основная масса уплотненного материала на-
ходится именно у стенок.
388

Железобетонные сил осы диаметром 12 и 18 м с конусными
днищами, оснащенными системой аэрации, с ж/дорожными пу-
тями под ними, предназначенные для хранения и отгрузки це-
мента, известняковой муки и др. материалов, является наиболее
прогрессивной конструкцией, принятой в последнее время в
цементной промышленности.
В конструкции воздухораспределительных коробок использу-
ется х/бумажная транспортерная лента толщиной 8—10 мм ар-
тикула 2348, или ткань «бельтинг» артикула 2301 в 3—4 слоя,
а в последнее время пористая металлокерамика толщиной 2—
3 мм марки ПНС-10.
Пористая перегородка плотно закрепляется болтами между
корпусом и рамкой. Чтобы перегородка не прогибалась предус-
мотрены поперечные связи из полосовой стали.
Аэрокоробки имеют несколько типоразмеров: длину от 500 до
2500 мм и ширину от 300 до 600 мм.
Аэрокоробки на днище силоса группируются в несколько от-
дельных секций, обычно по числу донных разгрузочных отвер-
стий. Однако, в силосах с конусным днищем с целью уменьшения
потребного расхода сжатого воздуха в единицу времени также
предусматривается несколько групп аэрокоробок (обычно две или
четыре).
Потребный расход сжатого воздуха на аэрацию материала в
силосе (бункере) определяется по формуле:
Qaa = Яаэ • Раэ, нм3/мин (8.201)
где qa3 = 1—2 нм3/мин на 1 м2 площади аэрации группы аэро-
коробок, в которую сжатый воздух подается поочередно с интер-
валами 5—10 минут; Faa — полезная площадь аэрации группы
аэрокоробок, обычно она равняется 70—80% от площади аэро-
коробок, м .
Удельный расход сжатого воздуха на аэрацию 1 тонны
выгружаемого материала для силоса внутренним диаметром
Дсил. = 11,2 м с конусным днищем и четырьмя группами аэро-
коробок составит:
@,2-5-0,4)-0,785-
п —
Яуд —
=@,75-3,00) S.
где QBHr. = 400 т/ч — паспортная производительность установки
С-926 для загрузки ж/дорожных вагонов.
389

Из приведенного расчета видно, что удельный расход сжатого
воздуха при выгрузке из силосов с конусным днищем, оснащен-
ным четырьмя группами аэрокоробок и автоматическим воздухо-
распределителем конструкции Гипроцемента составляет неболь-^
шую величину, не превышающую 3 н.м3/т даже для сильно
слеживаемых материалов. Обычно надо принимать Qya. в преде-
лах от 1 до 2 нм3/т.
Производительность выгрузки и погрузки цемента в транс-
портные средства (ж. д. вагоны, автоцементовозы) можно опре-
делить по следующей формуле:
Qnor = 3600• FTp• qЛ¦ V2g7н~; т/ч (8.202)
я-di
где FTp = —j22 — площадь поперечного сечения загрузочного це-
ментопровода, м2; dTp — внутренний диаметр цементопровода,
м; q = 3,2 т/м3 — плотность цемента; к = 0,04—0,09 — опытный
коэффициент расхода материала.
Потребное давление сжатого воздуха на аэрацию материала
в силосе определяется по следующей формуле:
Раэ = а • Qcp.H • Нел, кг/м2 (8.203)
где — а = 1,1—1,2 — опытный коэффициент, зависящий от вида
порошкообразного материала; Qcp — средняя насыпная масса ма-
териала, кг/м3; для цемента обычно принимают оср = 1300 кг/м3,
а в аэрированном состоянии Qcp = 1000 кг/м ; Нсл. — высота
слоя материала, м.
Для аэрации материалов в силосах обычно применяют сжатый
воздух от центральной компрессорной станции. Такой воздух,
как известно, влажный и при охлаждении водяные пары, содер-
жащиеся в нем, конденсируются. Влажный воздух отрицательно
действует на эффективность и надежность систем аэрации. По-
этому воздух перед подачей в систему аэрации должен быть
очищен хотя бы от капельной влаги, например, механическими
вихревыми влагоотделителями типа СМЦ-5, разработанными в
Гипроцементе.
Такая очистка сжатого воздуха в некоторых случаях оказы-
вается недостаточной для систем аэрации силосов, в которых
хранится цемент, способный при увлажнении схватываться. По-
этому рекомендуется сжатый воздух в этих случаях осушать в
силикагелевых установках типа УОВ производительностью 10,
30, 60 и 100 нмэ/мин.
Также рекомендуется применять для систем аэрации низко-
напорные компрессоры давлением до 0,2 МПа, сжатый воздух от
390

которых практически не требует очистки и осушки. Использова-
ние таких компрессоров позволяет в 2 раза снизить расход элек-
троэнергии в сравнении с высоконапорным давлением до 0,6—
0,9 МПа.
8.13.2 Системы пневмоперемешивания цементной
сырьевой муки
В последние годы в связи с широким внедрением в цемент-
ную промышленность сухого способа производства цементного
клинкера,' как наиболее прогрессивного и топливосберегающего,
пристальное внимание уделяется гомогенизации сырьевой
шихты, т. е. обеспечению заданного однородного химического
состава сырьевой шихты с допустимыми пределами колебания
по КН = ±0,02
Обычная цементная сырьевая мука (шихта) — это тонкомоло-
тая смесь (с остатком на сите 008 до 15%) сырьевых компонентов:
известняка 75—80%, глины — 17—20% и железистых огарков
2—4% при их совместном помоле в мельничных агрегатах.
Влажность шихты по технологическим нормам не должна пре-
вышать 1%, температура ее после мельниц обычно не превышает
100 ° С. Сырьевые компоненты перед вводом их в мельницы обыч-
но дозируются весовыми устройствами. В последние годы на це-
ментных заводах стали широко внедряться автоматизированные
системы управления процессом приготовления сырьевой шихты
(АСУТП), включающие в себя весовые дозаторы для сырьевых
компонентов; автоматические пробоотборники с механизирован-
ной системой доставки представительных проб муки, отобранных
после мельниц; быстродействующие анализаторы (квантометры)
и управляющие вычислительные машины. Несмотря на приме-
нение АСУТП, в связи с колебаниями химического состава сырь-
евых компонентов, обычно имеющими место в практике, а также
нарушениями в работе дозаторов, бункеров и пр., сырьевая мука,
поступающая из мельниц в так называемые смесительные сило-
сы, имеет существенные колебания химического состава, доходя-
щие до КН = ±0,2 и выше. В связи с этим вытекает необходи-
мость иметь гомогенизационные установки, состоящие из
смесительных и запасных (расходных) силосов. На отечественных
заводах сухого способа производства клинкера имеются смеси-
тельные силосы диаметром 6, 8, 10, 12 и 18 м вместимостью
соответственно до 250, 500, 800, 1400 и 2000 т и запасные силосы
диаметром 10, 12 и 18 м вместимостью соответственно до 2000,
2500 и 6000 т муки. Чем больше производительность технологи-
ческой линии, тем больше требуемая суммарная емкость гомо-
генизационных силосов. По технологическим нормам они должны
вмещать 3-суточный запас муки. В последние годы строятся и
391

вводятся в эксплуатацию гомогенизационные силосы диаметром
18 м обычно в двухъярусном исполнении: в верхнем ярусе рас-
положены смесительные силосы вместимостью до 2000 т с высо-
той слоя муки до 10 м, а в нижнем — запасные силосы вмести-
мостью до 6000 т с высотой слоя муки до 25 м.
Смесительные и запасные силосы оборудуются системой
аэрации, отличающейся величиной аэрируемой поверхности.
Днища смесительных силосов оборудуются аэрокоробками с мак-
симальной степенью заполнения. Обычно площадь аэрации в
смесительном силосе находится в пределах 70—80%. Днища
запасных силосов имеют площадь аэрации в пределах 20—30%
от площади поперечного сечения силоса. Отличие их состоит
также в разном количестве сжатого воздуха, поступающего в
систему аэрации.
Аэрокоробки на днище смесительного силоса укладываются
по определенным схемам: полосовой (обычно из пяти полос, со-
бранных в две группы у смесительных силосов 6 м) и квадран-
тной для остальных силосов, состоящей из 4-х групп аэрокоробок.
К каждой группе аэрокоробок имеется индивидуальный подвод
сжатого воздуха. Подача его в каждый из квадрантов изменяется
в количественном отношении периодически с интервалом 5—
10 минут. Когда подается малое количество сжатого воздуха, со-
ответствующий квадрант работает в пассивном режиме, а когда
подается наибольшее количество — в активном режиме.
В результате исследований установлено следующее:
— пневматическая гомогенизация, т. е. пневмоперемешивание
сырьевой шихты, протекает интенсивно только при определенном
аэродинамическом режиме;
— оптимальный расход сжатого воздуха зависит от основных
физико-механических свойств перемешиваемой шихты: грануло-
метрического фракционного состава, плотности и объемной мас-
сы, влажности и др.;
— аэродинамический режим процесса перемешивания, харак-
теризуемый обычно критерием Рейнольдса ЙеОпт., зависит от фи-
зико-механических свойств перемешиваемого материала, харак-
теризуемых критерием Архимеда, которые связаны между собой
математической зависимостью:
ReonT = 0,22-Ar0'52, (8.204)
где
ReonT = ом' э — критерий Рейнольдса (8.205);
VonT — оптимальная скорость воздуха или скорость фильт-
рации, м/с;
392

d9 = -^, (8.206)
— эквивалентный диаметр частиц материала, M;Ai — весовая доля
отдельной фракции; di = Vdi#d2_ среднегеометрический размер
частиц из предельных значений отдельных фракций, м; di и d2 —
предельные размеры отдельных фракций, м; v =1,485«КГ м2/с—
кинематический коэффициент вязкости воздуха;
d2(e — e )-g
Ar = ——5—-—, (8.207) — критерий Архимеда;
V -Q,
d3 — эквивалентный диаметр частиц, определяемый по формуле
(8.174); q — плотность материала, кг/м3. Для цементной сырьевой
муки q находится в пределах 2800—2900 кг/м3; qb — плотность
«нормального» воздуха ~1,2 кг/м3; g = 9,81 м/с2 — ускорение си-
лы тяжести;
VOnT — оптимальная скорость воздуха, определяемая по фор-
мулам (8.204) — (8.207); достоверность которых подтверждена
многочисленными экспериментами на модели смесительного си-
лоса диаметром 0,8 и высотой 1,5 м. УОпт находится в следующих
пределах:
— для активных участков аэроднища — от 0,07 до 0,1 м/с или
выраженная в удельном расходе дОпт на 1 м2 пористой перего-
родки аэроднища — от 4 до 6 н.м /мин на 1 м2;
— для пассивных участков аэроднища от 0,008 до 0,017 м/с
или от 0,5 до 1,0 н.м /мин на 1 м пористой перегородки.
Общий расход сжатого воздуха на пневмоперемешивание
сырьевой муки определяется по формуле:
з
Vnep. == бакт.опт * **акт Т Япасс.опт" ^пасс! ^^> (s.ZUo)
где Чакт.опт = 4—6 н.м3/мин на 1 м2 для активного квадранта;
FaKT — полезная площадь аэрации активного квадранта, состав-
ляющая 1/4 всей полезной площади аэрации Fn0J,,, которая в
свою очередь составляет @,7—0,8) от площади поперечного се-
чения смесительного силоса, м2; qnacc.onT. = 0>5—1,0 нм3/мин на
1 м2 для остальных трех пассивных квадрантов; Fnacc. — полезная
площадь трех пассивных квадрантов, м2 — потребное давление
сжатого воздуха на пневмоперемешивание сырьевой муки опре-
деляется по формуле:
"пер. = 0.аэ.м. * "ел. т ^"пер. ~Г
+ АРОТВ + ЛРрасп. + АРС, кг/м2 (8.209)
393

где Qas.M. = 9004-1000 кг/м3— средняя насыпная масса аэриро-
ванной муки; Нед. — толщина слоя муки в силосе, м; АРпер. =
. 200—300 кг/м2 — сопротивление пористой перегородки в аэроко-
робке; АРОтв =300—500 кг/м2 — сопротивление отверстий прохо-
да воздуха в перфорированной трубке аэрокоробки; АРрасп. =
300—500 кг/м2 — сопротивление воздухораспределителя; ДРС> =
200—300 кг/м2 — сопротивление воздухоподводящей сети; — по-
сле определения Qnep по формуле 8.208 и Рпер. по формуле 8.209
выбирают типоразмер воздуходувной машины.
С целью снижения энергозатрат на гомогенизацию сырьевой
муки рекомендуется применять турбовоздуходувки с рабочим
давлением до 0,1 МПа или низконапорные компрессоры до
0,2 МПа. При использовании этих машин очистка и осушка сжа-
того воздуха не требуется;
— продолжительность пневмоперемешивания сырьевой муки
зависит от первоначальной и конечной неоднородности химиче-
ского состава муки, содержащейся в силосе, и вместимости
силоса.
Г. Клейн предлагает для количественной оценки процесса пе-
ремешивания пользоваться зависимостью:
!==• = e~At (8.210)
где SHa4 — стандартное отклонение колебаний титра сырьевой
муки перед началом перемешивания; SK0H — стандартное откло-
нение колебания титра сырьевой муки после перемешивания;
е — основание натурального логарифма; А — постоянная вели-
чина, характеризующая работоспособность данного смеситель-
ного силоса при неизменных свойствах сырьевой муки и
постоянном расходе воздуха; t — продолжительность переме-
шивания, мин.
Опытом эксплуатации установлено, что при степени усредне-
ния Sh/Sk химсостава муки до 10 единиц и вместимости смеси-
тельных силосов от 250 до 1500 т продолжительность перемеши-
вания находится в пределах от 1 до 2 часов, а при вместимости
силосов до 2000 т — от 2 до 3 часов;
— удельный расход сжатого воздуха на перемешивание 1 т
сырьевой муки при степени усреднения до 10 находится в
пределах от 10 до 15 нм3/т см., с учетом корректирования
и повторного перемешивания до 30% замолотых силосов
(взято из опыта эксплуатации цемзаводов) — от 13 до
20 нм3/т см.;
— удельный расход электроэнергии на гомогенизацию
сырьевой муки при использовании турбовоздуходувок и низ-
конапорных компрессоров составляет от 0,4 до 0,7 кВт ч/т с.
394

м., а при использовании сжатого воздуха от высоконапорных
компрессоров (это экономически невыгодно) — от 1,0 до 2,0 кВт
ч/т см.;
— эффективность работы гомогенизационной установки ха-
рактеризуется степенью усреднения (гомогенизации) химического
состава сырьевой муки.
Неоднородность химсостава сырьевой муки, замолотой в си-
лос, можно оценить стандартным начальным отклонением по
формуле:
:й_1" (8.2П)
Конечная неоднородность химсостава сырьевой муки после
завершения пневмоперемешивания оценивается конечным стан-
дартным отклонением, определяется по формуле:
S*= V n-i (8-212)
Отношение SH/SK и является степенью гомогенизации, где х —
среднеарифметическое всех значений титра или КН; х; — отдель-
ные значения титра или КН; п — количество отобранных проб.
Для автоматического переключения подачи сжатого воздуха
по определенной программе в активные и пассивные участки
аэроднища смесительного силоса служат воздухораспределители.
В этих устройствах основным рабочим элементом является
полый цилиндр, в котором имеется одно большое отверстие для
пропуска сжатого воздуха в активный квадрант и три малых
отверстия для подачи воздуха в пассивные квадранты.
Рассмотренная система пневмоперемешивания является гомо-
генизационной установкой периодического действия. В ней по-
следовательно протекают следующие процессы: замол муки в
силос, перемешивание, корректирование, анализ отобранных кон-
трольных проб и выгрузка готовой муки. Как видно, цикл обо-
рачиваемости силоса длительный, и поэтому на цементных за-
водах для одной технологической линии сооружается не менее
двух смесительных силосов.
Разработаны также гомогенизационные установки непрерыв-
ного действия.
Отличительной особенностью систем непрерывной гомогени-
зации сырьевой муки является прием дополнительной интенси-
фикации процесса перемешивания за счет нагнетания потока ма-
териально-воздушной смеси под слой гомогенизируемого
материала.
395

9.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
Создание автоматизированных систем управления технологи-
ческими процессами (АСУ ТП) является качественно новым эта-
юм автоматизации цементного производства. До появления АСУ
ГП и цифровых управляющих вычислительных машин в про-
мышленности решались задачи контроля и управления, относя-
циеся главным образом к отдельным параметрам и контурам
автоматизации. Управление технологическими объектами осуще-
:твлялось на основе аналоговых электрических устройств с ис-
пользованием так называемых локальных средств автоматизации.
В последние годы, ввиду появления сложных высокопроизво-
дительных агрегатов, управление которыми требует контроля и
ргета взаимосвязи большого числа переменных параметров, тра-
диционные способы автоматизации стали недостаточно эффек-
тивными. Использование управляющей вычислительной техники
s составе АСУ ТП благодаря быстрой переработке больших объ-
емов текущей информации и реализации сложных логических и
расчетных процедур при выработке управляющих воздействий
резко расширяет возможности автоматизации в направлении ра-
ционального выбора и поддержания режимов технологических
процессов (ТП).
В отличие от полностью автоматических систем, АСУ ТП
представляет собой человеко-машинную систему. Она не отстра-
аяет человека от управления процессом, но помогает в макси-
мальной степени использовать его опыт. Перерабатывая и пред-
ставляя информацию о процессе в форме, наиболее удобной для
принятия оптимальных решений и беря на себя в ряде случаев
выработку таких решений и реализацию управляющих воздейст-
вий, современные АСУ ТП предусматривают гибкую структуру
взаимодействия с технологом-оператором. Он может выбрать ре-
ким работы системы, изменить параметры алгоритмов управле-
ния, откорректировать уставки контуров регулирования.
Разработка АСУ ТП — сложный комплекс организационно-
технических мероприятий, включающий подготовку и изучение
эбъекта управления, проектирование, опробование, корректиров-
ку, монтаж, наладку и ввод системы в промышленную эксплуа-
396

тацию. В современных условиях АСУ ТП должна создаваться
совместными усилиями специалистов по автоматизации и техно-
логии цементного производства.
9.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ОБ АСУ ТП и АТК
9.1.1. Основные определения
Технологический объект управления (ТОУ) — это совокуп-
ность технологического оборудования и реализованного на нем
по соответствующим инструкциям или регламентам технологиче-
ского процесса производства.
Автоматизированная система управления технологическим
процессом — человеко-машинная система управления, обеспечи-
вающая автоматизированный сбор и обработку информации, не-
обходимой для оптимизации управления технологическим объек-
том в соответствии с принятым критерием.
Система управления может быть отнесена к классу АСУ ТП,
если она соответствует следующим признакам:
осуществляет сбор, обработку и представление информации о
технологическом объекте;
принимает решения по управлению и реализует управляющие
воздействия согласно заданному технологическому или технико-
экономическому критерию;
допускает участие оперативного персонала;
использует современные средства вычислительной техники.
Совместно функционирующие ТОУ и управляющая ими АСУ ТП
образуют автоматизированный технологический комплекс (АТК).
9.1.2. Типовые функции АСУ ТП и режимы
ее функционирования
На АСУ ТП возлагаются как информационные, так и управ-
ляющие функции. Целью информационной функции является
получение информации о состоянии технологического объекта и
ее представление оперативному персоналу. Информационные
функции АСУ ТП включают в себя централизованный контроль
за состоянием объекта управления и вычислительные и логиче-
ские операции информационного характера.
Управляющие функции АСУ ТП позволяют выработать ре-
шение и организовать реализацию управляющих воздействий на
объекте.
В зависимости от перечисленных факторов и с учетом роли
оперативного персонала в работе АСУ ТП различают следующие
режимы управления:
397

информационно-советующий, когда средства вычислительной
техники (ВТ) вырабатывают лишь рекомендации по рациональ-
ному управлению объектом, а непосредственное управление воз-
лагается на оператора, который и управляет объектом дистанци-
онно или изменяя уставки локальным регуляторам;
комбинированный, при котором средства ВТ автоматически
изменяют уставки и параметры настройки локальных систем ре-
гулирования;
режим прямого цифрового управления, при котором средства
ВТ воздействуют непосредственно на исполнительные механизмы
регулирующих органов.
Во всех режимах управления оператор осуществляет контроль
за работой АСУ ТП.
9.1.3. Состав АСУ ТП
АСУ ТП выполняет свои функции путем взаимодействия ее
основных звеньев, к которым относятся техническое, программ-
ное, информационное и организационное обеспечение, а также
оперативный персонал.
Техническое обеспечение представляет комплекс технических
средств (КТС):
получения информации о значениях технологических парамет-
ров процесса, состоянии технологического оборудования и тех-
нических средств, входящих в систему;
локального регулирования и управления;
вычислительной техники;
представления информации оперативному персоналу;
исполнительных устройств.
Программное обеспечение (ПО) представляет совокупность
программ для ЭВМ, реализующих функции АСУ ТП и обеспе-
чивающих заданное функционирование КТС. Оно включает об-
щее и специальное ПО.
Общее ПО поставляется заказчику одновременно со средст-
вами ВТ. К нему относятся программы компоновки ПО, орга-
низации функционирования вычислительного комплекса, транс-
лирующие программы, библиотеки стандартных программ.
Неотъемлемой частью общего ПО является тестовая система —
совокупность программ для проверки работоспособности, на-
ладки и технической эксплуатации КТС ВТ. Общее ПО не
имеет отношения к решению конкретных задач контроля и
управления.
Специальное ПО представляет совокупность программ, разра-
батываемых при создании конкретной АСУ ТП.
Информационное обеспечение включает в себя:
сигналы, характеризующие состояние АТК;
398

системы классификации и кодирования технологической и
технико-экономической информации;
массивы данных и документов, необходимых для выполнения
всех функций АСУ ТП.
Организационное обеспечение состоит из набора описаний
функциональной, технической и организационной структур, инс-
трукций и регламентов для оперативного персонала АСУ ТП,
участвующего в функционировании АТК.
Оперативный персонал состоит из технологов-операторов, осу-
ществляющих контроль за состоянием технологического объекта
и качеством управления им; он использует для этого имеющуюся
в его распоряжении информацию (в том числе от КТС АСУ ТП).
Если АСУ ТП работает в режиме «советчика», технолог-опера-
тор, получив необходимые рекомендации, сам управляет процес-
сом; если АСУ ТП действует в автоматическом режиме управ-
ления, технолог-оператор следит за ее функционированием,
оценивает ее работу и принимает решения по выбору режима
работы АТК или изменению уставок.
9.2. ТИПОВАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА АСУ ТП
Рассмотрим типичную функциональную структурную схему
АСУ ТП, приведенную на рис. 9.1.
9.2.1. Централизованный контроль
Основная информация, характеризующая состояние объектов
контроля, поступает автоматически с помощью устройств ввода
аналоговых и дискретных сигналов. Дополнительная информация
(данные «ручных» анализов, различные уставки, задания режимов
и т. п.) вводится оператором процесса с клавиатуры устройств
ввода-вывода.
Информация, считываемая с устройств связи с объектом, про-
ходит операции первичной обработки, подготавливающие ее для
использования в основных задачах АСУ ТП. Первичная обра-
ботка аналоговых сигналов включает масштабирование, сглажи-
вание, контроль на достоверность, проверку на граничные зна-
чения.
Результатом работы программ сбора и первичной обработки
информации являются текущие данные о ходе технологического
процесса и состоянии оборудования. Подготовленные в таком
виде данные используются в различных задачах управления тех-
нологическим процессом и представления информации оператору.
Вычисление технико-экономических показателей (ТЭП) рабо-
ты производства предусматривает:
399

/
1—'—4
1* , ,
Диагностика
ктс
Оборудова-
ния
Ситуационное управление
Коррек-
тировка
структу-
ры ли-
нейного
управ-
ления
Нелинейное
и логиче-
ское управ-
ление
1 1
Оптимизация
режима
—»¦
1
Стабилизация
режима
Переда
ча уп-
равления
опера-
тору
УВК
Технологи-
ческого про-
цесса
Готовности к
управлению
¦
Централизованный контроль
Сбор и
первич-
ная об-
работка
инфор-
мации
Расчеты
ТЭП
Расчет
агреги-
рован-
ных ве-
личин
Представление
информации
Объект управ-
ления
Дистанционное
управление
«— —
Оператор
Рис. 9.1. Структурная схема АСУТП
интегрирование расходов сырья, энергетических ресурсов и
выработанной продукции за смену, сутки, с начала месяца;
определение среднечасовой производительности агрегатов и
технологических линий;
расчет удельных затрат сырья и энергетических ресурсов на
единицу выработанной продукции;
вычисление времени работы оборудования в различных режи-
мах.
Некоторые важные характеристики ТП не подлежат непос-
редственному измерению, но могут быть рассчитаны с использо-
ванием соответствующих математических моделей по данным не-
скольких датчиков контролируемых переменных — такие
вычисления производятся в блоке расчета агрегированных вели-
чин. В качестве примеров можно привести:
400

расчет минералогического состава клинкера по данным о хим.
составе сырьевой смеси, поступающей на обжиг,
расчет среднего диаметра гранул клинкера по силе тока при-
водного двигателя 1-й решетки холодильника и скорости движе-
ния решетки.
9.2.2. Диагностика
Цель диагностики состоит в определении технологической
ситуации, состояния технологического оборудования и КТС АСУ
ТП.
Анализ технологических ситуаций, как правило, не выделя-
ется в отдельные программы, но элементы этой задачи всегда
содержатся во многих программах контроля и управления от-
дельными агрегатами и технологическими линиями. Анализ сво-
дится к определению предаварийных состояний ТП: замазывание
решетки мельницы, отсутствие материала на входе агрегата (там,
где это нельзя определить путем непосредственного измерения),
резкое изменение характеристик сырья и т. п.
Поскольку нарушения могут наблюдаться в работе КТС АСУ
ТП или оборудования, а также в ходе ТП, то выделяются три
соответствующих блока диагностики.
Диагностика осуществляется путем проверки показаний дат-
чиков на попадение в допуски по величине или скорости изме-
нения или более сложным путем логического анализа данных
проверок нескольких датчиков.
В блоке диагностики осуществляется также проверка готов-
ности ТОУ к автоматизированному управлению. Она сводится к
проверке ряда условий, при которых АСУ ТП может взять на
себя управление ТП.
Данные диагностики используются в различных блоках уп-
равления и передаются в блок представления информации опе-
ратору.
9.2.3. Управление технологическим процессом
в номинальном режиме
Если в блоке диагностики не выявлено тех или иных нару-
шений в работе КТС, оборудования или функционирования ТП,
а также установлена готовность АТК к автоматизированному
управлению, то управление передается в блоки статической оп-
тимизации и динамической стабилизации.
В блоке оптимизации осуществляется поиск наиболее выгод-
ного режима функционирования ТП, удовлетворяющего всем тех-
нологическим ограничениям. В блоке стабилизации вырабатыва-
ются управляющие воздействия на материальные и-
401

энергетические потоки, направленные на поддержание характе-
ристик ТП на уровне оптимальных режимных значений.
В двух указанных блоках осуществляются наиболее сложные
математические расчеты, основанные на использовании заранее
построенных математических моделей ТП. Такие модели позво-
ляют спрогнозировать поведение ТП при реализации различных
управляющих воздействий. Благодаря этому при обнаружении в
блоке контроля отклонений характеристик ТП от номинала такие
модели позволяют рассчитать управляющие воздействия, которые
должны вернуть ТП в требуемое состояние (эти воздействия пе-
редаются в блоки НЦУ).
Технолог-оператор имеет возможность вводить в блоки опти-
мизации и стабилизации уставки и данные для расчетов, которые
нельзя получить с помощью датчиков аналоговой или дискретной
информации (напр., химический состав сырьевых компонентов
или теплотворная способность топлива).
9.2.4. Ситуационное управление
Функционирование АСУ ТП в случае тех или иных наруше-
ний определяется блоком ситуационного управления. В зависи-
мости от типа ситуации, который должен быть выявлен в блоке
диагностики, производятся:
корректировка структуры управления в режимах оптимиза-
ции и (или) стабилизации (например, может быть снят с управ-
ления блок оптимизации; отключены некоторые контуры стаби-
лизации; изменены настройки соответствующих алгоритмов
управления);
переход к алгоритмам управления, имитирующим логику уп-
равления опытных операторов в сходных ситуациях;
отказ от НЦУ и переход к управлению в режиме совета
оператору.
9.2.5. Представление информации оператору
Информация о состоянии ТП может представляться оператору
системы в виде текстов, таблиц, графиков, рисунков. В состав
ПО ОСУ ТП могут включаться программы:
вывода экстренных сообщений на печать, экран дисплея, таб-
ло, мнемосхему;
периодического вывода текущей информации на печать или
экран дисплея;
печати сменных и суточных рапортов, сводок, таблиц основ-
ных показателей;
вывода отдельных показателей по запросу оператора.
ч
402

<N
Технологический объект управления
Исполнительные устройства
Первичные измерительные
преобразователи
Устройства контроля и управления
Рис. 9.2. Схема взаимодействия комплекса технических средств АСУ ТП
9.3. КОМПЛЕКС ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АСУ ТП
Для реализации функций АСУ ТП требуются весьма разно-
образные устройства, обеспечивающие текущий контроль за хо-
дом технологического процесса, переработку получаемой инфор-
мации, формирование и выполнение управляющих воздействий.
В основу используемых технических средств заложены принципы
стандартизации и унификации входных и выходных сигналов,
позволяющие просто согласовывать между собой различные при-
боры и устройства.
По своему назначению устройства, образующие комплекс тех-
нических средств (КТС) АСУ ТП, могут быть разделены на три
основные группы: первичные измерительные преобразователи,
устройства контроля и регулирования и исполнительные устрой-
ства. Взаимодействие названных групп устройств в составе АСУ
ТП схематично показано на рис. 9.2. Рассмотрим далее каждую
из групп устройств КТС в отдельности.
1. Первичные измерительные преобразователи необходимы
для получения информации о состоянии ТП. К этой группе от-
носятся первичные измерительные преобразователи (датчики),
нормирующие преобразователи, формирующие унифицированные
электрические или пневматические сигналы, и другие средства
измерения, дающие текущую информацию о контролируемых фи-
зических величинах.
Наряду с унифицированными электрическими сигналами, из
которых наиболее распространены сигналы постоянного тока 0—
5, 0—20 и 4—20 мА, постоянного напряжения 0—10 В, частоты
4—8 и 2—4 кГц, и пневматическими сигналами величиной 0,02—
0,1 МПа, иногда используются непосредственно сигналы первич-
ных преобразователей: термометров сопротивления, термопар,
дифференциально-трансформаторных датчиков.
403

2. Устройства контроля и управления осуществляют прием,
обработку, хранение, выдачу информации и формирование ко-
манд управления. К этой группе относятся функциональные пре-
образователи, логические устройства, вторичные приборы, регу-
лирующие комплексы, управляющие вычислительные устройства.
По сложности решаемых задач устройства данной группы
можно условно подразделить на три уровня.
а) Нижний уровень предназначен для реализации простых
схем контроля и регулирования, т. е. для создания систем авто-
матического регулирования простых технологических объектов
или для автономного контроля и регулирования отдельных па-
раметров сложных объектов. К функциям, выполняемым устрой-
ствами нижнего уровня, относятся индикация и регистрация кон-
тролируемых параметров, сигнализация о достижении переменными
заданного уровня, позиционное и одноконтурное регулирование.
В состав устройств данного уровня входят нормирующие преоб-
разователи и вторичные приборы — вольтметры, логометры, по-
тенциометры, автоматические мосты.
Нормирующие усилители или преобразователи, принимая сла-
бые электрические сигналы с выходных устройств первичных
измерительных преобразователей, трансформируют их в унифи-
цированный сигнал постоянного тока или напряжения. Исполь-
зование нормирующих преобразователей в схемах управления с
большим числом контролируемых параметров требует значитель-
ных затрат на их приобретение и обслуживание, поэтому наблю-
дается тенденция к применению первичных измерительных пре-
образователей с унифицированным входом.
Вторичные приборы служат для измерения и регистрации сиг-
налов первичных преобразователей. Автоматические потенцио-
метры и мосты выпускаются в различных конструктивных вари-
антах: с прямолинейной или круговой шкалой, с ленточной или
дисковой диаграммой. Иногда в них встраиваются функциональ-
ные преобразователи выходных унифицированных сигналов или
устройства для позиционного регулирования. Применяются также
приборы с регулирующими устройствами для программного уп-
равления, а также с устройствами сигнализации.
б) Средний уровень служит для осуществления функций цен-
трализованного контроля ряда переменных и построения на этой
основе систем автономного или многосвязного автоматического
регулирования ТП на основе стандартных линейных законов уп-
равления, нелинейных статических преобразований и логических
процедур. Для реализации указанных функций разработаны раз-
личные регулирующие комплексы. Они, как правило, включают
измерительные блоки, осуществляющие прием сигналов первич-
ных преобразователей, усилительные блоки, блоки нелинейных
алгебраических и логических преобразований, блоки, реализую-
404

щие стандартные линейные законы регулирования (П — пропор-
циональный, ПИ — пропорционально-интегральный, ПИД — про-
порционально-интегрально-дифференциальный), а также схемы
двух- или трехпозиционного регулирования, блоки сигнализации
и индикации показаний приборов. Основной элементной базой
регулирующих комплексов служат интегральные микросхемы,
что позволяет использовать при их конструировании модульный
принцип.
в) Верхний уровень реализует сложные алгоритмы управления
ТП, включая централизованный контроль и обработку информа-
ции, диагностику, ситуационное управление, стабилизацию и оп-
тимизацию режимов технологических процессов, оперативное уп-
равление участками производства. Указанные функции осущест-
вляются на основе применения разнообразных средств вычисли-
тельной техники, рассмотрению которых будет посвящен специ-
альный раздел книги.
3. Исполнительные устройства реализуют управляющие воз-
действия на ТП при помощи пусковых устройств и исполнитель-
ных механизмов. Они предназначены для изменения регулирую-
щих воздействий в соответствии с величиной сигналов, пода-
ваемых на их вход от устройств регулирования.
Наибольшее распространение имеют электрические исполни-
тельные устройства постоянной скорости.
Пусковые устройства усиливают по мощности управляющие
сигналы, поступающие с регулирующего прибора или от опера-
тора при ручном управлении. При использовании электрических
исполнительных механизмов постоянной скорости подаваемые на
них сигналы представляют собой импульсы с одинаковой ампли-
тудой и скважностью, определяемой величиной управляющего
воздействия. Пусковые устройства обеспечивают пуски, реверсы
и остановы исполнительных механизмов. Каждый тип пускового
устройства сопрягается с определенными исполнительными ме-
ханизмами и регулирующими устройствами.
Исполнительные механизмы (ИМ) осуществляют управляющие
воздействия в соответствии с усиленными сигналами регулиру-
ющих устройств. Электрические ИМ состоят из смонтированных
в одном корпусе электродвигателей, редукторов, тормозных ус-
тройств, преобразователей и указателей положения. В ИМ по-
стоянной скорости используются асинхронные двигатели пере-
менного тока. При больших мощностях применяются трехфазные
двигатели с питанием от трехфазной сети. Редукторы необходи-
мы для согласования частоты вращения выходного вала с час-
тотой вращения приводного электродвигателя. Датчики положе-
ния служат для организации управления с обратной связью — их
сигналы подаются на вход регулирующих устройств и дистанци-
онных показателей положения регулирующих органов.
405

При выборе ИМ основными критериями являются пусковой и
номинальный моменты, а также конструктивные и эксплуатаци-
онные параметры. Если ИМ используется в системе автоматиче-
ского регулирования, то необходимо учитывать его статические
и динамические свойства, т. к. они влияют на качество регули-
рования.
9.4. СРЕДСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Отличительной особенностью современного этапа автоматиза-
ции цементного производства является широкое применение вы-
числительной техники в составе устройств контроля и управле-
ния, поэтому имеет смысл рассмотреть данную составляющую
КТС АСУ ТП более детально.
9.4.1. Мини-ЭВМ
С середины шестидесятых годов, когда появились первые оте-
чественные АСУ ТП цементного производства, и до середины
восьмидесятых годов техническую базу АСУ ТП составляли уп-
равляющие вычислительные комплексы (УВК) на основе Мини-
ЭВМ. В цементной промышленности наибольшее распростране-
ние получили комплексы М-6000, которые подразделяются на
типовые (более 10 модификаций) и специфицированные (компо-
нуемые проектировщиками) комплексы, состав которых зависит
от объема решаемых задач. Комплексы М-6000 включают:
устройства вычислительного комплекса,
устройства ввода-вывода,
устройства связи с объектом,
согласующие устройства.
Основу вычислительного комплекса составляет процессор,
осуществляющий обмен информацией между разными устройст-
вами, а также арифметическую и логическую обработку инфор-
мации и выдающий результаты вычислений.
Устройства ввода-вывода включают устройства ввода с пер-
фоленты, вывода на перфоленту, печати с клавиатурой, печати
технологической информации, станции индикации данных (дисп-
лей) и таймер.
УСО представляет собой развитую систему различных блоков,
с помощью которых принимается информация о состоянии ТОУ,
сведения от технолога-оператора, а также формируются управ-
ляющие сигналы на исполнительные механизмы.
Сводная программа, реализующая функции АСУ ТП, вводится
в память машины посредством перфоносителей. Основная инфор-
мация, характеризующая ТОУ, поступает автоматически с по-
406

мощью устройств ввода аналоговых и дискретных сигналов. До-
полнительная информация (данные лабораторных анализов, раз-
личные уставки, задания режимов) вводится технологом-операто-
ром с клавиатуры устройств ввода-вывода.
Реализацию управляющих воздействий выполняют специаль-
ные программы, учитывающие специфику регулирующих орга-
нов.
В состав ПО включаются программы вывода экстренных со-
общений на-адечать, экран дисплея, табло, мнемосхему; програм-
мы периодического вывода текущей информации; программы пе-
чати сменных и суточных рапортов, сводок, таблиц основных
показателей, программы вывода показателей по запросу опера-
тора.
Управление последовательностью выполнения всех задач осу-
ществляется т. н. супервизором реального времени (диспетчером),
входящим в состав ПО АСУ ТП.
9.4.2. Микропроцессоры и микро-ЭВМ
Развитие и совершенствование управляющей ВТ связаны с
созданием и быстрым распространением микропроцессоров. Их
высокая надежность, относительная дешевизна, менее жесткие,
чем для мини-ЭВМ, требования к характеристикам внешней сре-
ды, незначительная потребляемая мощность, малые габариты,
снижение до минимума персонала по обслуживанию средств ВТ
— все эти достоинства позволяют перейти на преимущественное
использование микропроцессоров как в АСУТП, так и при раз-
работке сложных специализированных приборов.
Микропроцессорные интегральные схемы и микро-ЭВМ, по-
строенные на их основе, позволяют в одном кристалле полупро-
водника размещать сложные вычислительные структуры, содер-
жащие десятки тысяч транзисторов. В микро-ЭВМ содержатся те
же блоки, что и в мини-ЭВМ. Однако БИС дают возможность
проводить сложные преобразования информации при минималь-
ном количестве внешних проводников. Различные микро-ЭВМ, а
к ним относятся микро-ЭВМ СМ-1300, СМ-1800, СМ 50/60, а
также комплексы типов «Микро-ДАТ» и «Электроника», отлича-
ются разрядностью, быстродействием, объемами и принципами
организации памяти и интерфейса. В состав современных мик-
ропроцессорных управляющих комплексов входят модули ввода —
вывода, УСО, а также устройства внешней памяти на магнитных
дисках, видеотерминалы, устройства печати, пульт контроля и
управления.
В настоящее время в составе КТС АСУ ТП все более широко
применяются персональные электронно-вычислительные машины
(ПЭВМ). Комплекс аппаратных средств ПЭВМ обычно включает
407

наряду с собственно процессором цветной или черно-белый дис-
плей, печатающее устройство (принтер), клавиатуру, дисковод
для гибкого диска и «винчестер»-диск. Тенденция распростране-
ния ПЭВМ обусловлена тем, что, обладая значительным быстро-
действием и памятью, а значит большими функциональными воз-
можностями по переработке информации, они имеют малые
габариты и не предъявляют особых требований к помещениям,
где размещены. Развитое и непрерывно совершенствующееся об-
щее программное обеспечение ПЭВМ обеспечивает проектиров-
щикам АСУ ТП все более широкие возможности представления
информации технологу-оператору в текстовой и графической
формах. Определенные сложности использования ПЭВМ в соста-
ве АСУ ТП были обусловлены необходимостью разработки уст-
ройств связи персональных компьютеров с объектом управления,
однако в настоящее время такие устройства уже разработаны и
имеется положительный опыт их применения.
9.4.3. Микропроцессорные контроллеры
Важным направлением развития средств ВТ является создание
микропроцессорных контроллеров.
Согласно Малой Советской Энциклопедии, контроллер — это
электрический многопозиционный переключающий аппарат низ-
кого напряжения, с помощью которого изменяют режим работы
электрических двигателей. Использование микропроцессорных
контроллеров (например, Б9601) для управления пуском и оста-
новом отдельных механизмов и целых технологических узлов
позволяет заменить громоздкие и дорогостоящие релейно-контак-
тные схемы управления электродвигателями, расширить функци-
ональные возможности, отказаться от специальных помещений,
сократить время аварийного простоя оборудования из-за неисп-
равностей релейно-контактных схем.
При использовании таких контроллеров последовательность
выполнения операций пуска — останова соответствует заложен-
ной в контроллер программе.
Регулирующие микропроцессорные контроллеры — ремикон-
ты — представляют собой новый класс устройств управления,
выполненных на микропроцессорной элементной базе и специа-
лизированных для решения задач автоматического регулирова-
ния. Один из первых ремиконтов Р-100 располагает библиотекой
из 25 наиболее употребляемых алгоритмов автоматического ре-
гулирования. Сюда входят алгоритмы аналогового и импульсного
регулирования, динамического, статического и нелинейного пре-
образования, а также управляющей логики. Эти алгоритмы «за-
шиваются» в блок постоянной памяти устройства при его изго-
товлении. Программирование ведется непосредственно на объекте
408

управления, для чего не нужны программисты — с этой работой
могут справиться заводские специалисты, занимающиеся настрой-
кой и эксплуатацией обычных аналоговых устройств. В настоя-
щее время создано ПО, позволяющее конфигурировать и настра-
ивать алгоблоки Р-100 (а также последующих модификаций
Р-110, Р-130) с использованием ПЭВМ, что сильно ускоряет и
упрощает процесс создания и настройки системы управления. В
Р-110 встроены средства самодиагностики, позволяющие относи-
тельно быстро обнаружить неисправность. Автоматическое пере-
ключение с рабочего на резервный контур значительно повышает
надежность систем регулирования. На вход Р-100 можно подклю-
чать сигналы до 64 аналоговых и 126 дискретных сигналов. Вы-
ходные устройства формируют на выходе контроллера до 64 им-
пульсных, 64 аналоговых и 126 дискретных сигналов.
9.4.4. Техническая структура АСУ ТП
В период использования мини-ЭВМ преобладала централизо-
ванная структура управления, когда контроль и управление тех-
нологическим процессом были сосредоточены в одной или не-
скольких мини-ЭВМ, расположенных в специально
оборудованном помещении, достаточно удаленном от технологи-
ческих агрегатов. Недостатками централизованной структуры яв-
ляются низкая надежность и высокая стоимость АСУ ТП. Нена-
дежность обусловлена тем обстоятельством, что при выходе из
строя центральной ЭВМ выходит из строя вся АСУ ТП. Высокая
стоимость обусловлена сложностью коммуникаций между объек-
том, ЭВМ и технологом-оператором (многочисленные кабельные
трассы от датчиков и исполнительных механизмов к ЭВМ).
Микро-ЭВМ и микропроцессорные контроллеры позволяют ре-
ализовать децентрализованные структуры управления. В вариан-
те использования микро-ЭВМ структуру управления современно-
го цементного завода можно представить следующим образом.
Каждая параллельно работающая группа агрегатов оснащается
одной микро-ЭВМ, выполняющей функции контроля и управле-
ния данным технологическим процессом. Она производит вычис-
лительную обработку и контроль измеряемых величин, многока-
нальное регулирование процесса, оптимизацию (если требуется)
по заданному критерию. Взаимосвязь технолога-оператора с ЭВМ
осуществляется через пульт контроля и управления, оснащенный
дисплеями, ключами управления и клавиатурой. Щитовые вто-
ричные показывающие и записывающие приборы не проектиру-
ются, либо проектируются в ограниченном числе для самых глав-
ных параметров. На дисплеях высвечивается мнемосхема кон-
тролируемого процесса (или ее часть) и представляются текущие
цифровые значения всех контролируемых параметров. На экране
409

дисплея могут быть представлены графики изменения во времени
основных параметров процесса. В такой системе большое внима-
ние уделяется диагностике различных нарушений.
Параметры контроля состояния объекта управления в агреги-
рованном виде передаются со всех микро-ЭВМ на верхний уро-
вень в мини-ЭВМ. Применительно к цементному заводу на ЦПУ*
располагается одна мини-ЭВМ, информационно связанная со все-
ми микро-ЭВМ. На дисплее и печатающих устройствах этой ма-
шины приводятся сводки работы технологической линии или за-
вода в целом за текущие интервалы времени (час, смену, сутки)
и осуществляется связь с операторами местных постов.
При использовании микропроцессорных контроллеров они,
располагаясь в непосредственной близости от соответствующих
технологических участков, выполняют функции интеллектуаль-
ного УСО. Контроллеры осуществляют прием и первичную об-
работку информации от ТОУ и передачу ее в микро-ЭВМ для
представления оператору на экранах дисплея и выработки уп-
равляющих воздействий. Кроме того, контроллеры могут осуще-
ствлять программное управление пуском и остановом исполни-
тельных механизмов и относительно простые функции автома-
тического регулирования технологических процессов.
В последние годы в качестве микропроцессорных комплексов
стали применяться автоматизированные рабочие места (АРМ) на
базе персональных компьютеров (ПЭВМ), связанные с помощью
специальных аппаратных средств с микропроцессорными конт-
роллерами.
За рубежом применяется сходная контроллерно-микропроцес-
сорная структура, объединенная в единую информационную сеть.
В качестве примера можно привести схему управляющего вы-
числительного комплекса фирмы F. L. Smidth (Дания), приведен-
ную на рис. 9.3. В соответствии с этой схемой всем технологи-
ческим процессом управляет с ЦПУ один технолог-оператор.
Благодаря сетевому принципу, когда на общей шине «сидят»
многочисленные общающиеся между собой абоненты, достигается
большая надежность системы (за счет децентрализации и резер-
вирования) и высокая скорость обмена информацией.
Значительная степень унификации сетевых устройств и ПО к
ним позволяет быстро конфигурировать системы управления на
стадии проектирования и адаптировать ПО прямо на объекте, для
чего предусмотрен специальный программирующий терминал.
В отечественном цементном производстве АСУ ТП, базирую-
щиеся на т. н. локальных микропроцессорных вычислительных
сетях (ЛМВС), находятся в стадии разработки.
* ЦПУ — центральный пульт управления.
410

411

9.5. АСУ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ЦЕМЕНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Работы в отрасли по проектированию и вводу в эксплуатацию
АСУТП начались около 30 лет назад с момента серийного выпуска
первых отечественных управляющих вычислительных машин типа
УМ-1, УМ-1-НХ, ДНЕПР-1. Силы разработчиков АСУТП концент-
рировались на нескольких базовых цементных предприятиях, таких
как Себряковский, Чимкентский, Кантский, Балаклейский, «Проле-
тарий», Липецкий. С появлением более совершенных средств вычис-
лительной техники, УВК М-6000, практически все АСУТП семидеся-
тых и начала восьмидесятых годов создавались с использованием этой
техники и распространялись на многие предприятия.
В середине и во 2-й половине 80-х годов с появлением мик-
ропроцессоров и микро-ЭВМ начался новый период в развитии
АСУТП. Он характеризуется созданием более дешевых и надеж-
ных систем, причем проектирование занимает меньше времени,
а для обслуживания таких АСУТП требуется незначительный
персонал.
Первоначально разработки АСУТП осуществлялись на заво-
дах мокрого способа производства. Затем с появлением первых
отечественных современных заводов сухого способа производства
работы были сосредоточены и на этих объектах. В настоящее
время все новые высокопроизводительные технологические линии
сухого способа производства оснащаются АСУТП.
Работы по созданию АСУТП охватывают все основные пере-
делы цементного производства. К ним можно отнести процессы
измельчения сырьевой шихты в шаровых мельницах разомкну-
того и замкнутого циклов, приготовления сырьевой смеси при
порционной, полупоточной и поточной технологии, обжига и ох-
лаждения клинкера в печах мокрого и сухого способов произ-
водства, измельчения цементной шихты в мельницах разомкну-
того и замкнутого циклов.
Ниже остановимся на некоторых функциях, которые выпол-
няют перечисленные системы. К общим функциям всех систем
относятся следующие:
сбор и обработка аналоговой и дискретной информации о ходе
технологического процесса и состоянии агрегатов;
расчет основных показателей технологического процесса, ра-
боты оборудования и системы;
расчет управляющих воздействий в соответствии с выбранным
алгоритмом управления и непосредственное цифровое управле-
ние исполнительными механизмами регулирующих органов;
представление технологу-оператору информации о ходе тех-
нологического процесса, состоянии агрегатов и комплекса техни-
ческих средств АСУТП;
412

формирование и печать сменного протокола сводных показа-
телей.
Далее приводятся перечни специализированных, т. е. харак-
теризующих непосредственно каждую конкретную систему, ос-
новных функций.
АСУТП измельчения сырья в мельницах разомкнутого цикла
реализует контур управления загрузкой мельниц сырьем и по-
дачей воды по косвенным сигналам акустических устройств кон-
троля загрузки, размещенных вдоль корпусов мельниц. В конту-
рах учитываются сигналы расходов сырья и воды, а также
показания индикаторов вязкости на выходе мельниц. Подсистемы
управления загрузкой сырьем и расходом воды по косвенным
сигналам обеспечивают удовлетворительную компенсацию значи-
тельной части высокочастотных возмущений. Подсистема управ-
ления с использованием показаний индикатора вязкости шлама
обеспечивает компенсацию низкочастотных возмущений.
Особенностью АСУТП является наличие алгоритма управле-
ния процессом в переходных режимах, необходимого для ввода
технологического процесса в режим после пуска мельницы и под-
ачи в нее сырья, а также при длительных перебоях в поступле-
нии сырья.
АСУТП измельчения сырья в мельницах замкнутого цикла с
сепараторами воздушно-проходного типа и сушкой отходящими
газами печи выполняет:
стабилизацию загрузки мельницы путем поддержания на за-
данном уровне соотношения между значениями расхода шихты
в мельницу и сигналом контроля загрузки мельницы;
управление аэродинамическим режимом путем поддержания
на заданном уровне расхода сушильно-транспортирующего аген-
та, оцениваемого по величине тока привода мельничного дымо-
соса, с воздействием на направляющий аппарат мельничного ды-
мососа;
стабилизацию влажности сырьевой муки, измеряемой лабора-
торным путем или косвенно (по температуре газовоздушной сме-
си на выходе мельницы), путем регулирования подачи в мельницу
отходящих газов печи;
стабилизацию тонкости помола сырьевой муки путем коррек-
ции заданного уровня расхода сушильно-транспортирующего
агента (по лабораторным данным о тонкости помола сырьевой
муки).
АСУТП приготовления шлама при порционной и полупоточ-
ной технологии используется в информационно-советующем ре-
жиме. Аппаратурно-программное обеспечение системы осущест-
вляет:
автоматическую обработку результатов экспресс-анализа хи-
мического состава материалов на рентгеновском анализаторе;
413

контроль объемов и характеристик шламов в вертикальных
шламбассейнах;
расчет дозировок компонентов приготавливаемой смеси с
целью их последующего дозирования в определенных количест-
вах в усреднительную емкость; система рассчитывает оптималь-
ные дозировки компонентов таким образом, чтобы стабилизиро-
вать характеристики химического состава готовой смеси на
уровне заданий технологической карты;
предоставление оператору рекомендаций по управлению про-
цессом с прогнозом характеристик приготавливаемой смеси в ви-
де концентраций оксидов, значений коэффициента насыщения,
глиноземного и силикатного модулей, а также расчетного мине-
ралогического состава.
АСУТП приготовления сырьевой смеси в потоке разработана
для различных вариантов технологических схем. Одна из них
приведена на рис. 9.4. Сырьевая смесь составляется из несколь-
ких доставляемых на завод сырьевых материалов путем их со-
вместного дозирования в измельчительные агрегаты с последую-
щей гомогенизацией в усреднительно-накопительных емкостях. В
общем случае каждый из сырьевых материалов может проходить
предварительную гомогенизацию на усреднительном складе. Го-
товая сырьевая смесь должна удовлетворять оеределенным тре-
бованиям, которые сводятся к поддержанию в рамках заданных
допусков значений основных модульных характеристик. Стаби-
лизация качества приготавляемой смеси осуществляется путем
изменения соотношения смешиваемых компонентов. Расчет не-
обходимого соотношения компонентов смеси и его реализация
осуществляются на ЭВМ.
Рис. 9.4. Схема управления приготовлением сырьевой смеси в потоке.
1 — усреднительные склады сырьевых компонентов, 2 — бункеры, 3 — дозаторы, 4 — ЭВМ, 5 — усреднитель-
но-накопительные емкости, 6 — отбор и анализ проб, 7 — расходомер, 8 — сырьевая мельница.
414

В ЭВМ поступает необходимая для управления процессом ин-
формация о химическом составе готовой смеси, о количестве
смеси, поступающей в усреднительные емкости, и количестве
каждого подаваемого в мельницу компонента. Такие измерения
производятся датчиками весовых дозаторов твердых сырьевых
компонентов на входе в мельницу и расходомером готовой смеси
на выходе из мельницы. Автоматический пробоотборник на вы-
ходе мельницы отбирает пробу, которая затем транспортируется
в лабораторию, где подвергается анализу на химсостав на спе-
циальном анализаторе.
ЭВМ обрабатывает сигналы контролируемых параметров, про-
изводит расчет дозировок и выдачу соответствующих управляю-
щих воздействий на дозаторы мельниц. Соотношения компонен-
тов устанавливаются такими, чтобы их суммарный объем,
смешанный с объемом, находящимся в усреднительной емкости,
составил сырьевую смесь, максимально приближенную по своему
химическому составу к технологическим нормам. Ввиду наличия
в объекте значительного транспортного запаздывания система
осуществляет прогноз возмущающих воздействий на время за-
паздывания. Для этого строятся и постоянно корректируются рас-
четные модели содержимого выходных и промежуточных емко-
стей объекта.
Расчет, формирование и выдача на задатчики дозаторов (или
исполнительные механизмы других расходных устройств) управ-
ляющих воздействий осуществляется в режиме непосредственного
цифрового управления. Взаимодействие всех частей системы ре-
ализуется программным обеспечением, включающим, как обычно,
общее и специальное программное обеспечение.
АСУ ТП обжига и охлаждения клинкера разработаны для
технологических схем мокрого и сухого способа производства
цемента. Рассмотрим особенности этих систем применительно к
обжиговым агрегатам перспективного сухого способа. Такие аг-
регаты представляют собой последовательное соединение систе-
мы циклонных теплообменников со встроенным в них реакто-
ром-декарбонизатором, вращающейся печи и колосникового
холодильника.
АСУ ТП обжига сырьевой смеси в агрегатах сухого способа
осуществляют следующие основные функции, относящиеся глав-
ным образом к стабилизации ТП.
1. На участке «Циклонные теплообменники — декарбониза-
тор»:
стабилизацию температуры в смесительной камере реактора-
декарбонизатора с воздействием на расход топлива, подаваемого
в реактор;
стабилизацию соотношения топливо/воздух в зависимости от
состава отходящих газов @2, СО);
415

стабилизацию разрежения отходящих газов перед запечным
дымососом с воздействием на частоту вращения ротора дымососа;
стабилизацию расхода сырьевой муки, обычно подаваемой в
третью ступень циклонов, с воздействием на регулирующие ор-
ганы дозаторов.
2. На участке обжига во вращающейся печи:
стабилизацию мощности привода печи и температуры отходя-
щих газов путем связанного регулирования расхода топлива в
печь и скорости вращения печи;
стабилизацию косвенных показателей качества клинкера
(средний расчетный диаметр гранул клинкера, концентрация сво-
бодного оксида кальция, вес литра клинкера) с воздействием на
уставку регулятора мощности главного привода печи.
3. На участке охлаждения клинкера:
стабилизация давления воздуха под решеткой холодильника
с воздействием на скорость решетки;
стабилизация разрежения в горячей головке печи с воздейст-
вием на направляющий аппарат дымососа аспирации.
В перспективе предполагается реализация функций оптими-
зации основных режимных параметров обжига в зависимости от
данных текущего контроля физико-химических характеристик
поступающей в обжиговый агрегат сырьевой смеси.
АСУТП помола цементной шихты в мельницах разомкнутого
цикла управляет загрузкой мельниц путем поддержания на за-
данном уровне соотношения между суммарным расходом шихты,
подаваемой в мельницы, и суммарным сигналом устройства кон-
троля загрузки мельницы материалом. В системе используется
также параметр текущей производительности мельниц, опреде-
ляемый по сигналам дискретных датчиков подключения камер-
ных насосов. В случае отсутствия дозирующих устройств управ-
ляющие воздействия реализуются путем изменения положения
ножей тарельчатых питателей с помощью исполнительных меха-
низмов, сигналы которых используются в качестве обратной свя-
зи в АСУТП. В случае кратковременного прекращения подачи
шихты в мельницы система не отключается, а после подачи ших-
ты автоматически вводит мельницы в режим и затем переходит
на управление в стационарном режиме.
9.6. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ РАБОЧИЕ МЕСТА (АРМ)
ПЕРСОНАЛА ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ
Ввиду больших возможностей, предоставляемых современной
вычислительной техникой, ее постепенным удешевлением, совер-
шенствованием средств общения между ЭВМ и пользователем
416

целесообразно оснастить АРМ на основе вычислительной техники
весь заводской персонал, участвующий в ведении технологиче-
ского процесса.
АРМ на основе ПЭВМ представляет собой единую систему
аппаратных и программных средств, предназначенных для завод-
ского персонала.
АРМ является удобным и эффективным инструментом для
сбора, обработки, анализа и хранения информации, а также при-
нятия объективно обоснованных решений по оперативному уп-
равлению соответствующим участком производства.
Режим работы — диалоговый, ориентированный на пользова-
теля, не знакомого с программированием. Диалог оснащен сред-
ствами защиты пользователя от неправильных действий при об-
работке и интерпретации информации.
Комплекс аппаратных средств современных АРМ включает
ПЭВМ, дисплей, принтер, клавиатуру, дисковод для гибкого ди-
ска и «винчестер»-диск.
Внедрение АРМ позволяет улучшить технологический порядок
на производстве, повысить качество продукции, снизить энерго-
потребление, избавить работников заводских служб от многочис-
ленных рутинных операций.
Рассмотрим далее три типа АРМ, получивших в послед-
нее время распространение на отечественных цементных
заводах.
Автоматизированное рабочее место геолога-маркшейдера
обеспечивает:
создание и ведение базы данных геологического фонда пред-
приятия и выдачу по нему справок в установленной форме;
получение различных моделей месторождения и построение с
их помощью структур карт в изолиниях значений характеристик
сырья (мощности пластов, содержания оксидов, физических па-
раметров пород, сортов пород и карты рельефа) в виде планов
и разрезов;
определение запасов сырья и его сортности в заданных кон-
турах месторождения;
расчеты по оптимизации шихтовки сырьевых материалов, до-
бываемых на различных участках карьера, исходя из совокупно-
сти задаваемых пользователем критериев (соответствие химиче-
ского состава сырьевой смеси и шихт требуемым значениям,
равномерность разработки карьеров, минимизация стоимости до-
бычных работ).
АРМ может быть использован как инструмент информацион-
ной подготовки и обоснования решений при оперативно-кален-
дарном планировании добычных и вскрышных работ, при марк-
шейдерской нарезке добычных и вскрышных уступов и
внутрикарьерном усреднении, при перспективном планировании

горных работ и рекультивации, при обосновании отвода новых
земель под карьер, при оперативном управлении распределением
автотранспорта по участкам добычи на карьерах, при оформле-
нии отчетной документации.
Автоматизированное рабочее место начальника лаборатории
предназначено для:
ведения архива данных об изменениях разнообразных техно-
логических переменных;
статистической обработки информации, включая расчет сред-
них и среднеквадратичных значений переменных, числа выходов
переменных за границы технологических допусков, авто- и вза-
имнокорреляционных функций, регрессионных зависимостей меж-
ду различными технологическими показателями;
представления информации в форме, удобной для восприятия
и принятия оперативных решений, с выводом на экран дисплея
или печать текста, таблиц и графиков;
формирования и печати отчетов по итогам работы завода за
различные промежутки времени (от сменных сводок до годовых
отчетов).
К специальным функциям АРМ относятся:
расчеты по приготовлению многокомпонентных смесей;
расчеты по прогнозированию активности клинкера и цемента;
расчеты по определению статистических характеристик, необ-
ходимых для подтверждения гарантированной марки цемента;
выработка рекомендаций по управлению вещественным соста-
вом и заданием на тонкость помола цементной шихты.
Автоматизированное рабочее место главного технолога цемен-
тного завода обеспечивает:
создание и ведение базы данных, характеризующих ход тех-
нологических процессов основных участков производства;
статистическую обработку технологической информации,
включая расчет средних и среднеквадратичных значений пере-
менных, построение полигонов частот, подсчет числа выходов
переменных за границы технологических допусков;
архивирование информации и выдачу сводок по различным
признакам;
прогнозирование изменения технологических переменных с
оценкой доверительных интервалов;
определение зависимостей между различными технологиче-
скими показателями на основе построения математических мо-
делей с оценкой их точности;
выполнение расчетов, связанных с оптимизацией и стабили-
зацией режимов технологических процессов на основе построен-
ных математических моделей;
представление информации и результатов расчетов в форме,
удобной для восприятия и принятия оперативных решений с вы-
418

водом на экран дисплея или печать текста, графиков, диаграмм,
таблиц, чертежей, планов и разрезов.
На предприятиях, где функционируют АРМ персонала отдель-
ных технологических участков, информационная база АРМ глав-
ного технолога формируется путем межмашинного обмена или
путем перенесения данных на гибких магнитных дисках.
9.7 СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ВВОДА
В ДЕЙСТВИЕ АСУТП
Процесс проектирования и ввода в действие АСУТП слагается
из нескольких стадий, каждая из которых подразделяется на эта-
пы, которые в свою очередь состоят из набора работ. В таблице
9.1 приводится перечень всех стадий и этапов, а также основных
Таблица 9.1
Стадии, этапы и основное содержание работ по проектированию
и вводу в действие АСУТП
Стадии
Этапы
Основное содержание работ
Технико-эконо-
мическое
обоснование
(ТЭО)
Техническое
задание (ТЗ)
Технический
проект (ТП)
Выполнение технико-
экономических иссле-
дований целесооб-
разности создания
АСУТП.
Подготовка ТЭО и ис-
ходных технических
требований к АСУТП
Выполнение предпроект-
ных научно-исследова-
тельских работ (при не-
обходимости). Эскизная
разработка АСУТП
(при необходимости).
Разработка и утвержде-
ние ТЗ на АСУТП.
Общесистемная докумен-
тация.
Документация техниче-
ского обеспечения.
Перечень основных разделов ТЭО.
Характеристика объекта и сущест-
вующей системы управления.
Цели, критерии и ограничения созда-
ния АСУТП. Функции и задачи со-
здаваемой АСУТП. Ожидаемые
технико-экономические результаты
создания АСУ.
Рекомендации по созданию АСУТП.
Перечень основных разделов ТЗ. Ха-
рактеристика объекта управления.
Назначение АСУТП. Основные
требования к АСУТП. Технико-
экономические показатели АСУТП.
Состав, содержание и организация
работ по созданию АСУТП.
Пояснительная записка к проекту.
Расчет экономической эффективно-
сти. Патентный обзор. План мероп-
риятий по подготовке объекта к
вводу АСУТП в эксплуатацию.
Структурная схема комплекса техни-
ческих средств. Схема автоматиза-
ции. Обоснование оценки надежно-
сти комплекса технических средств.
Перечень заданий генпроектиров-
щику на проектирование смежных
частей проекта. Смета затрат. Ведо-
мость оборудования и материалов.
419

Продолжение табл. 9.1
Стадии
Этапы
Основное содержание работ
Рабочий проект
(РП)
Ввод в дейст-
вие
Промышленная
эксплуатация
Документация функцио-
нальной части
Документация информа-
ционного обеспечения
Документация организа-
ционного обеспечения
Общесистемная докумен-
тация
Документация техниче-
ского обеспечения
Документация организа-
ционного обеспечения.
Документация программ-
ного обеспечения
Подготовка объекта к
внедрению
Наладка и опытная экс-
плуатация.
Приемно-сдаточные ис-
пытания и ввод в про-
мышленную эксплуа-
тацию
Освоение
Первый и второй годы
эксплуатации
Схема функциональной структуры.
Описание организации информаци-
онной базы. Описание массива
информации. Формы документов
(видеограммы). Перечень вход-
ных сигналов и данных. Пере-
чень выходных сигналов и доку-
ментов.
Схема организационной структуры.
Общее описание АСУТП. Формуляр
системы. Ведомость эксплуатацион-
ных документов.
Принципиальная схема. Схема соеди-
нений внешних проводок. Чертежи
общего вида комплекса техниче-
ских средств. Планы расположения
комплекса технических средств.
Смета затрат. Таблица соединений
и подключений. Заказная специфи-
кация.
Инструкции обслуживающему персо-
налу по эксплуатации.
Описание программы. Руководство
программиста. Описание контроль-
ного примера.
Комплектация АСУТП. Проведение
работ по модернизации технологи-
ческого оборудования. Проведение
комплекса строительно-монтажных
работ. Создание и обучение группы
обслуживания АСУТП.
Наладка комплекса средств АСУТП.
Наладка программных средств
АСУТП. Комлексная наладка, ис-
пытания и опытная эксплуатация
АСУТП
Разработка программы испытаний.
Производственные испытания.
Оформление и анализ результатов
испытаний. Уточнение затрат на
создание АСУТП и показателей ее
эффективности.
Освоение проектных возможностей и
режимов эксплуатации АСУТП.
Доработка документации.
Определение фактической экономи-
ческой эффективности. Анализ
функционирования АСУТП.
420

работ по созданию АСУТП. Состав работ понятен из перечня.
Документация на конкретную АСУТП включает в себя технико-
экономическое обоснование (ТЭО), техническое задание (ТЗ),
технический и рабочий проекты (ТП) и (РП). Проектирование
может осуществляться также в одну стадию — техно-рабочий
проект. Документация на техническое и рабочее проектирование
в свою очередь включает техническое, информационное, програм-
мное, организационное обеспечение и общесистемную докумен-
тацию. После рассмотрения, согласования и утверждения техни-
ческого (техно-рабочего) проекта АСУТП проводятся работы по
его реализации. Основанием для начала проектирования являют-
ся утвержденные ТЭО, ТЗ, а также исходные технические тре-
бования на проектирование, которые представляет проектиров-
щику заказчик. Для вновь строящихся предприятий или
технологических линий заказчиком АСУТП является генпроек-
тировщик, а для действующих объектов — промышленное пред-
приятие.
За прошедшие годы накоплен достаточно большой опыт со-
здания АСУТП как на действующих, так и на строящихся пред-
приятиях. Он свидетельствует о возможности и целесообразности
проектирования АСУТП одновременно с проектированием тех-
нологических процессов и оборудования современных высокоэф-
фективных технологических линий. Таким образом, речь идет о
разработке автоматизированного технологического комплекса
(АТК), который затем вводится одновременно с пуском оборудо-
вания или технологической линии. Одновременное проектирова-
ние технологического комплекса и АСУТП (будь то новая линия
или действующее реконструируемое производство) позволяет осу-
ществлять более тесную взаимосвязь частей АТК, что обеспечи-
вает единство функциональной, технологической, технической и
организационной структур, подчинение единому критерию. Кроме
того, совместная работа всех специалистов, занятых разработкой
АТК, взаимно обогащает друг друга, позволяет подобрать более
рациональный вариант АТК, в более сжатые сроки выполнить
проектные работы.
Совместная работа специалистов по технологии и автомати-
зации должна начинаться уже на начальной стадии — с разра-
ботки технико-экономического обоснования (ТЭО) и технического
задания (ТЗ) на создание АСУТП производства цемента в составе
АТК новой или реконструируемой технологической линии.
Одновременное проектирование позволяет централизовать уп-
равление технологическим процессом, сократить до минимума
число вторичных приборов, устанавливаемых на щитах и пуль-
тах, благодаря применению средств вычислительной техники —
видеотерминальных и печатающих устройств представления ин-
формации оператору. Подготовка кадров для АТК также должна
421

вестись целенаправленно и в плановом порядке с учетом срока
ввода объекта. Выбор средств АТК, структурной и функциональ-
ной схемы АСУТП является одним из самых ответственных эта-
пов проектирования. Поэтому в обсуждении касающихся этого
вопросов должны участвовать специалисты по технологии, обо-
рудованию, атвоматизации, а также компетентные представители
заказчика, способные оценить результаты, которые могут быть
получены при реализации того или иного варианта АТК.
9.8. Интегрированное автоматизированное управление
цементным производством
Имеющийся опыт разработки и внедрения АСУ ТП в отече-
ственной цементной промышленности позволяет определить ис-
текший этап автоматизации как этап первого поколения авто-
матизированных систем управления. Характерной особенностью
этого этапа являлось независимое рассмотрение наиболее важных
технологических участков и построение соответствующих одно-
функциональных (в технологическом смысле) систем управления.
В то же время известно, что для эффективного управления
сложными системами, к которым относятся все крупные произ-
водственные комплексы, необходим переход к многофункцио-
нальным иерархическим системам управления с обязательным
согласованием целей управления между уровнями иерархии. Ука-
занное согласование целесообразно осуществлять путем интегра-
ции информационного, математического, организационного и тех-
нического обеспечений отдельных подсистем в рамках единой
системы, исходя из целостного представления о производствен-
ной, финансовой, организационной и т. д. деятельности предпри-
ятия. Такие системы принято называть интегрированными авто-
матизированными системами управления (ИАСУ). В общем
случае целью функционирования ИАСУ является организация
согласованного многоуровневого и многофункционального управ-
ления производственными и организационно-экономическими
процессами предприятия, направленного на выполнение установ-
ленной производственной программы и достижение наилучших
технико-экономических показателей производства в целом.
Современное промышленное предприятие как объект управ-
ления представляет собой сложную систему с большим числом
переменных и ограничений, для которой построение единого ал-
горитма оптимального поведения практически неосуществимо.
Отсюда следует необходимость разделения такого объекта управ-
ления на ряд менее сложных объектов, имеющих свои системы
управления более локального характера как по автоматизируе-
мым функциям, так и по критерию оптимизации поведения. В
каждой такой подсистеме при выработке управляющих воздей-
422

ствий должны приниматься в расчет не только параметры состо-
яния объекта, но и взаимодействие с другими подсистемами и
влияние внешних возмущений. При этом за счет согласования
локальных целей и критериев эффективности отдельных подси-
стем можно добиться совокупного (интегрального) эффекта фун-
кционирования ИАСУ, превышающего сумму эффектов автоном-
ных систем.
Децентрализованное управление с помощью локальных систем
управления первого (нижнего) уровня иерархии должно коорди-
нироваться управляющими системами второго уровня, определя-
ющими целевые установки, задания, ограничения и любые другие
способы влияния на управление первым уровнем.
Такая двухуровневая иерархия может быть расширена до лю-
бого числа уровней, где каждый уровень управления должен под-
держивать значения агрегированных переменных, задаваемые вы-
шестоящим уровнем, и, в свою очередь, устанавливать критерии
и ограничения для подчиненных уровней управления.
Рассмотрим представленную на рис. 9.5. укрупненную функци-
ональную структуру ИАСУ основным производством цементного
завода. Данная схема является обобщением ряда перспективных
разработок, предназначенных для вновь строящихся или реконст-
руируемых отечественных цементных заводов. В большой степени
она соответствует также техническим решениям, положенным в
основу действующих автоматизированных систем, разработанных
в последние годы передовыми зарубежными фирмами.
В соответствии с представленной схемой ИАСУ современного
цементного завода имеет трехуровневую функциональную струк-
туру, причем нижний уровень образуют системы автоматизации
(СА) отдельных технологических процессов, средний уровень —
автоматизированная система оперативно-диспетчерского управ-
ления (АСОДУ) и верхний уровень — автоматизированная систе-
ма управления производством (АСУП).
К общим функциям СА нижнего уровня, реализуемых на ос-
нове программируемых контроллеров и (или) микропроцессорных
комплексов, относятся:
автоматический контроль состояния оборудования и хода тех-
нологического процесса (сбор и первичная обработка информа-
ции);
автоматическое программно-логическое управление группами
взаимосвязанных механизмов агрегатов (сблокированный про-
граммный пуск и останов);
автоматическое регулирование (стабилизация) режимных па-
раметров технологического процесса как в установившихся, так
и в переходных режимах;
автоматическая диагностика состояния технологического про-
цесса и оборудования по данным автоматического контроля.
423

¦g л
as
IS
II
H't*r
slg
в ч
S g я!
2i BE I
ii
А О
м \5
я s
o. a * о
< о SS
О
2
I
о
55
В- л
13 a,
б3
>
и
w
s
я
u
a
s
?
1
I
I
e
ши.
424

Система среднего уровня, АСОДУ, представляет собой сово-
купность АРМ персонала основных технологических служб це-
ментного завода. Автоматизированные рабочие места создаются
на основе персональных компьютеров общего назначения или
предназначенных специально для АСУ ТП вычислительных ком-
плексов, оснащенных, как и ПЭВМ, дисплеем, клавиатурой и
принтером.
АРМ технологов-операторов участков подготовки сырья, об-
жига и помола цементной шихты функционируют в тесном вза-
имодействии с СА соответствующих технологических процессов,
реализуя функции выработки заданий и уставок контурам регу-
лирования систем автоматизации. Кроме того, они осуществляют
расчеты и логические процедуры, связанные с:
оптимизацией режимов работы и выработкой рекомендаций
технологам-операторам;
длительным хранением информации (смена, сутки, декада), не-
обходимой для работы оператора и ее представления на видео-
терминалах и устройствах печати в виде динамических мнемос-
хем, диаграмм, графиков, таблиц, отчетных сводок;
организацией диалога оператора с техническими средствами
АСУ ТП с помощью универсальной или функциональной клави-
атуры и видеотерминала.
АРМ начальника смены (диспетчера производства) предназна-
чено для:
контроля и учета работы основного оборудования, расходов и
запасов материальных и энергетических ресурсов по цехам и
агрегатам;
общей сменной отчетности по производству;
оперативного управления производством в виде согласования
нагрузок и режимов работы отдельных цехов и агрегатов.
АРМ персонала заводской лаборатории реализует функции ар-
хивирования и статистического анализа качества исходного сырья
полуфабрикатов и цемента; ведения документации о характеристи-
ках материалов, производимых отдельными цехами и агрегатами,
и в целом способствует принятию рациональных оперативных ре-
шений по стабилизации и улучшению качества продукции.
АРМ персонала горного цеха предназначено для ведения баз
данных геолого-маркшейдерской информации; построения моде-
лей месторождения и проведения расчетов, связанных с опреде-
лением качества и запасов материалов; планирования разработки
карьеров и оперативного управления добычными работами.
АРМ персонала отделения отгрузки цемента осуществляет:
регистрацию данных, полученных при взвешивании отгружа-
емого цемента;
заполнение и печать сопроводительных документов (наклад-
ные на отгрузку и доставку, накладные возврата, грузовые счета);
425

статистическую обработку данных; промежуточное накопление
сопроводительных документов.
Система верхнего уровня, АСУП, предназначена для органи-
зационно-экономического управления производством в целом.
Она должна быть реализована в виде отдельных взаимосвязан-
ных информационными потоками АРМ, установленных непосред-
ственно в отделах и подразделениях заводоуправления. В состав
АСУТП входят автоматизированные рабочие места технического
директора (главного инженера); персонала производственно-тех-
нического отдела (ПТО) и, в частности, главного технолога пред-
приятия; персонала отдела главного механика (ОГМ); персонала
отдела главного энергетика (ОГЭ); персонала планового отдела
(ПО); персонала отделов снабжения (ОСН) и сбыта (ОСБ); пер-
сонала бухгалтерии.
Создание каждого из перечисленных АРМ преследует цели
автоматизации рутинных работ, облегчения и ускорения выпол-
нения стандартных функций конкретного пользователя, реализа-
ции новых функций с использованием широких возможностей
компьютерной техники.
В целом, АСУП, как головной компонент ИАСУ, обеспечивает
решение комплекса задач:
планирования производственной программы на год, квартал,
месяц;
формирования нормативных и плановых показателей по рас-
ходу материальных и энергетических ресурсов, по производи-
тельности труда, по заработной плате, по себестоимости продук-
ции;
управления материально-техническим обеспечением производ-
ственного процесса;
сбыта и финансов, включая расчет плановых, фактических и
прогнозных показателей по поставкам готовой продукции и рас-
четам с потребителями;
бухгалтерского учета производственно-хозяйственной деятель-
ности предприятия.
В рамках концепции интегрированной АСУ все подсистемы
АСУ и ТП АСУП должны быть реализованы на базе распре-
деленных локальных сетей, связывающих между собой отдель-
ные контроллеры, ЭВМ, АРМ, пульты контроля и управления.
Все сети должны быть, в свою очередь, связаны между собой
информационными потоками. Подобная техническая структура
является основой централизованной системы обмена информа-
цией, обеспечивающей каждого пользователя необходимыми дан-
ными работы смежных подсистем. Специальная обработка дан-
ных при их обмене обеспечивает требуемый уровень
агрегирования информации, отвечающий конкретному иерархи-
ческому уровню.
426

Так, например, технолог-оператор постоянно получает теку-
щую информацию о состоянии управляемого им технологического
процесса, а при необходимости — данные о характеристиках
предшествующих и последующих процессов технологической це-
почки. Диспетчер предприятия получает данные о среднесменных
показателях со всех участков производства. Техническому ди-
ректору по запросу предоставляются сводки показателей за сут-
ки, неделю, месяц. Вместе с тем централизованная информаци-
онная система должна обладать достаточной гибкостью, чтобы
при необходимости предоставить руководителю предприятия или
диспетчеру текущие данные о работе любого производственного
участка или агрегата.
Необходимо заметить, что в ближайшей перспективе интег-
рация управления производственным процессом будет обеспечи-
ваться, главным образом, за счет широких возможностей обмена
информацией и представления ее различным службам в форме,
удобной для принятия рациональных решений по планированию
и оперативному управлению. Можно, однако, ожидать, что в
дальнейшем будет неуклонно повышаться доля участия вычис-
лительной техники в выработке и реализации таких решений.
Речь может идти, в частности, о решении задач комплексной
оптимизации режимов всей последовательности технологических
процессов от добычи сырья до отгрузки цемента; оперативного
управления пуском-остановом агрегатов с учетом запасов в бу-
ферных емкостях и состояния всего парка технологического обо-
рудования; составления графиков ремонта оборудования с учетом
индивидуальных показателей работы каждого агрегата; опти-
мального перспективного планирования производства с учетом
состояния сырьевой базы, возможностей технологического обору-
дования, региональных потребностей в продукции и рыночной
конъюнктуры и т. д.
Завершая раздел, относящийся к разработке ИАСУ, следует
обратить внимание на несколько технических проблем, от реше-
ния которых существенным образом зависят реальные успехи в
деле комплексной автоматизации современного цементного про-
изводства на основе средств вычислительной техники.
Во-первых, необходимо оснастить отрасль достаточно полным
набором требуемых датчиков, имеющих соответствующие характе-
ристики достоверности, оперативности, точности, надежности. Кро-
ме распространенных стандартных датчиков температуры, давле-
ния (разрежения), расхода газовых потоков и т. д., необходимо
уделить особое внимание таким специфическим приборам, как ана-
лизаторы химического состава, газоанализаторы, анализаторы
влажности, качества клинкера, тонкости помола, расходомеры
жидких и сыпучих веществ. Только наличие названных средств
автоматического контроля, несмотря на их относительно высокую
427

стоимость и существенные затраты на эксплуатацию, позволит
получить значительный экономический эффект от АСУ ТП.
Во-вторых, важно разработать для всех подсистем АСУ ТП
базовый комплекс однотипных микропроцессорных средств вы-
числительной техники, обладающих полным набором программ-
ных модулей контроля и регулирования; наличием языка логи-
ческого управления для реализации блокировочных зави-
симостей, используемых при управлении- пуском-остановом меха-
низмов; наличием развитых типовых средств проектирования ди-
алога пользователя с ЭВМ, позволяющих формировать на экране
дисплея мнемосхемы, графики, таблицы, аварийные сигналы и
сообщения.
В-третьих, целесообразно разработать базовые структуры
АСУП с использованием однотипных (например, IBM-совмести-
мых) персональных ПЭВМ и стандартных программных продук-
тов (электронные таблицы, стандартные средства организации
диалога, формирования отчетов, построения графических изобра-
жений).
В-четвертых, необходимо разработать типовые технические и
программные средства межмашинного обмена, позволяющие
стандартным путем объединять различные компоненты подсистем
АСУ ТП и АСУП в единую информационную сеть.
Учитывая, что все перечисленные проблемы в основном ре-
шены передовыми зарубежными фирмами и находятся в той или
иной стадии решения отечественными специализированными ор-
ганизациями, можно рассчитывать на быстрый прогресс в области
ИАСУ цементного производства в нашей стране.
10. ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ
Развитие производства неизбежно связано с вредным воздей-
ствием на природу, приводящим к загрязнению атмосферы и во-
ды, а также ухудшению условий жизни людей. В 1991 году введен
в действие новый Закон РФ «Об охране окружающей природной
среды».
Принятый закон практически является комплексным норма-
тивным актом. В нем отражены «экологические требования при
размещении, проектировании, строительстве, реконструкции, вво-
де в эксплуатацию предприятий», а также вопросы нормирования
природопользования, экологической экспертизы и экономического
механизма охраны окружающей природной среды.
Нормативными и методическими документами Госстроя, Мин-
здрава и Минэкологии определяются требования к проектной до-
428

кументации и рекомендации при разработке материалов по ох-
ране природы.
В соответствии с СНиП 1.02.01—85 в состав проектной доку-
ментации входит раздел «Охрана окружающей природной среды».
Раздел состоит из следующих подразделов: «Охрана атмосфер-
ного воздуха от загрязнения»; «Охрана поверхностных и подзем-
ных вод от загрязнения и истощения»; «Восстановление (рекуль-
тивация) земельного участка, охрана недр». В разделе также
необходимо отразить редеения по снижению шума.
Состав и содержание раздела изложены в Пособии по состав-
лению раздела к СНиП 1.02.01—85.
Раздел по охране окружающей среды должен выполняться на
всех стадиях разработки проектной и предпроектной документа-
ции: выбор площади для строительства нового предприятия, ТЭО
(ТЭР), проект (рабочий проект).
На каждой стадии материалы проходят согласование в орга-
нах системы Минздрава РФ и экологическую экспертизу в ор-
ганах Минэкологии.
Верховный Совет 27 ноября 1989 г. принял постановление «О
неотложных мерах экологического оздоровления страны», в ко-
тором определил, что, начиная с 1990 г., финансирование работ
по всем проектам и программам открывается только при наличии
положительного заключения государственной экологической экс-
пертизы.
Первоначально вопросы охраны окружающей среды рассмат-
риваются на первой предпроектной стадии — выбора площадки
для строительства нового предприятия (или расширения).
При выборе места размещения объекта необходимо всесторон-
не проработать вопросы воздействия предприятия на окружаю-
щую территорию и средства защиты вод, земель, воздуха, насе-
ления, животного и растительного мира. При этом учитывается
существующее фоновое загрязнение атмосферы и водоемов от
соседних предприятий.
При разработке раздела необходимо привести характеристики
состояния природной среды до строительства проектируемого пред-
приятия и после. Перечень рассматриваемых вопросов практически
одинаков для каждой стадии проектирования, разница лишь в сте-
пени проработки исходных данных. На предпроектной стадии ис-
ходные данные принимаются на основе заводов — аналогов по
мощности, способу производства цемента и другим параметрам.
Основная предпроектная стадия, на которой производится раз-
работка и согласование материалов по охране окружающей сре-
ды,— технико-экономическое обоснование строительства (рекон-
струкции) предприятия (ТЭО). Только в случае положительного
заключения экологической экспертизы можно приступать к раз-
работке проекта.
429

Проекты, не удовлетворяющие экологическим требованиям, не
подлежат утверждению, а работы по их реализации не финан-
сируются учреждениями соответствующих банков.
Рассмотрим состав подразделов.
1. Охрана атмосферного воздуха от загрязнения.
В этом подразделе кратко освещаются следующие вопросы:
— характеристика физико-географических и климатических
условий района;
— уровень существующего загрязнения атмосферы;
— характеристика источников выбросов загрязняющих ве-
ществ в атмосферу (в случае реконструкции приводятся также
данные по действующему производству);
— оценка ожидаемых приземных концентраций путем прове-
дения расчета рассеивания, сравнение их с существующими и
нормативными (ПДК);
— комплекс атмосфероохранных мероприятий;
— мероприятия на периоды особо неблагоприятных метеоро-
логических условий (НМУ);
— размер санитарно-защитной зоны, с учетом результатов
расчета рассеивания;
— предложения по нормативам предельно допустимых выбро-
сов (ПДВ);
— экономическая оценка воздухоохранных мероприятий.
Подраздел разрабатывается, как правило, генпроектировщи-
ком на основе природоохранительных стандартов и методик по
нормированию выбросов (ГОСТ 17.2.3.02—78, ОНД 1—84,
ОНД — 86).
Исходные данные по климатическим характеристикам, суще-
ствующему уровню загрязнения, ситуационный план местности
(при реконструкции — генплан действующего производства) за-
прашиваются через заказчика.
Исходные данные по перечню источников выделения вредных
веществ, параметрам и составу выбросов в атмосферу, выбору
систем обеспыливания и очистки отходящих газов и запыленного
воздуха выдают технологи — разработчики проекта (предпроект-
ной документации).
В расчетах учитываются организованные и неорганизованные
выбросы, твердые и газообразные. Кроме непосредственно цем-
завода, в качестве загрязнителей атмосферы, рассматриваются:
карьеры, котельные, авто- и железнодорожный транспорт. Рас-
четы производятся по отраслевым методикам, согласованным с
Госкомприроды РФ.
Основными вредными веществами, учитываемыми в выбросах
цемзавода, являются: пыль неорганическая, окислы азота, серы,
углерода. При работе автотранспорта кроме этих компонентов
отмечаются еще углеводороды, формальдегид, бензпирен, сажа.
430

Количество загрязняющих веществ (г/с), содержащихся в вы-
бросах в атмосферу, рассчитывается по формуле:
M = V.q-(l-Ti), A0.1)
где М — количество загрязняющего вещества, г/сек); V — объем
отходящих газов, м3/с; q — концентрация веществ в газе до очи-
стки, г/м; т] — степень очистки пылеулавливающей установки, (в
долях).
Валовые (годовые) вгабросы (т/год) определяются по формуле:
G = 3,6M-t10~3, A0.2)
где G — валовый выброс за год, т/год; т — период времени в
течение года, за который производится выброс в атмосферу,
час/год.
Продолжительность валовых выбросов за год определяется
по времени работы источника выделения загрязняющих веществ,
т. е. технологического оборудования. В случае нового строитель-
ства — по нормативному коэффициенту использования оборудо-
вания.
Объем отходящих газов (аспирационного воздуха) задается
технологами, исходя из технологических расчетов и параметров
устанавливаемого технологического оборудования.
Расчет выбросов пыли в атмосферу производится на основа-
нии рекомендаций в ведомственных нормах по проектированию —
ВНТП 06—91, по концентрациям выделяющейся пыли от раз-
личного технологического оборудования и по способам очистки.
На предпроектной стадии также можно принимать отдельные
параметры по аналогам ранее выпущенной проектной докумен-
тации или с учетом работы аналогичных переделов на действу-
ющих заводах.
В расчетах необходимо принимать среднеэксплуатационные
степени очистки газов, а не паспортные. Например, для рукавных
фильтров и электрофильтров — 99,0, в то время как паспортные
данные —99,5—99,9 %.
При выборе системы очистки газов необходимо учитывать
концентрацию пыли, дисперсность, удельное электрическое со-
противление, абразивность.
При большой начальной концентрации пыли (более 15—
20 г/м3) применяется двух- и трехступенчатая очистка. На пер-
вой ступени обычно предусматриваются шахты, циклоны, а да-
лее тканевые или электрические фильтры. Критерием
эффективности очистки является расчетная концентрация газов
на выходе в атмосферу, которая не должна превышать величины
50-И00 мг/м3.
Неорганизованные выбросы пыли, образуемые, в основном, в
узлах перегрузки и хранения материалов в незакрытых складах,
431

а также в карьерах при добыче и переработке пород, рассчиты-
ваются по методике НИПИОТстрома.
Расчет газообразных выбросов от тепловых агрегатов цемен-
тного производства (вращающиеся печи, сушильные барабаны,
сырьевые мельницы с подсушкой) выполняется в соответствии с
методическими указаниями НИПИОТстрома.
Наибольшее значение среди этих компонентов имеют оксиды
азота. На основе проведенных натурных исследований выясни-
лось, что при сжигании топлива образуются и далее выходят из
труб с отходящими газами соединения азота в виде монооксида
азота (N0). При этом в атмосферном воздухе монооксид азота
окисляется до диоксида азота (NO2), который является более ток-
сичным веществом. Коэффициент трансформации монооксида
азота в диоксид для технологических установок цементной про-
мышленности принимается равным 0,8. Коэффициент этот сильно
зависит от природных условий и поэтому в дальнейшем будет
уточняться отдельно для каждого региона России.
Суммарное содержание NOX в отходящих газах вращающихся
печей в значительной степени зависит от содержания азота в
топливе, температуры сжигания топлива, коэффициента избытка
воздуха, способа утилизации отходящих газов.
Обследование большой группы заводов, с разными типами
печей, показало, что наибольшие концентрации оксидов азота
(NOX) в отходящих газах наблюдаются у вращающихся печей
мокрого способа производства — 0,5—0,7 г/нм . Наименьшее со-
держание оксидов азота отмечается у печей сухого способа про-
изводства, оборудованных декарбонизаторами — 0,1—0,2 г/нм .
Вопросы снижения концентрации оксидов азота в выбросах
вращающихся печей являются наиважнейшими на сегодняшний
день. Учитывая, что большое влияние имеет режим сгорания
топлива, основными первичными мероприятиями будут работы
по стабилизации режима печи, уменьшению величины сжигаемо-
го топлива, оснащению приборами контроля параметров отходя-
щих газов.
Оксиды серы в отходящих газах имеются в очень незначи-
тельных количествах или полностью отсутствуют, т. е. связыва-
ются карбонатом кальция, содержащимся в сырьевой смеси и
продуктах пылевыноса.
Монооксид углерода также практически отсутствует при нор-
мальном режиме работы печи при жидком и газообразном топ-
ливе; при твердом топливе (уголь, сланцы) концентрация моно-
оксида углерода в выбросах вращающихся печей обычно не
превышает 1 г/нм3.
Для оценки распространения загрязняющих веществ в при-
земном слое атмосферы (на уровне дыхания) необходимо выпол-
нение расчета рассеивания на ЭВМ по одной из согласованных
432

в Минэкологии программ. Результаты расчетов, представляющие
собой поле приземных концентраций определенного вещества в
окрестностях предприятия, сравниваются с санитарными норма-
тивами — ПДК (предельно допустимые концентрации).
Под ПДК понимают такую концентрацию вредных веществ,
которая при ежедневном воздействии на человека в течение дли-
тельного времени не вызывает в его организме каких-либо па-
тологических изменений или заболеваний. Регламентированы
ПДК для большинства применяемых в промышленности веществ.
Имеются различные виды ПДК: в воздухе рабочей зоны —
ПДКр.з., в воздухе населенного пункта — максимально-разовая
концентрация ПДКм.р. и среднесуточная концентрация ПДКс.с-
При расчетах рассеивания, в соответствии с ОНД — 86, в
качестве нормативной рассматривается максимально-разовая
концентрация — ПДКм.р.
Перечень ПДК загрязняющих веществ определяется списком,
утвержденными Минздравом РФ и Минэкологии РФ, который
периодически корректируется и дополняется.
В таблице 10.1 приведены величины максимально-разовых и
среднесуточных ПДК для наиболее распространенных в выбросах
цементного производства веществ.
Таблица 10.1
Код
ОНО
0194
0203
0301
0304
0328
0330
0337
0703
2902
2903
2904
2907
2908
Наименование веществ
Ванадия пятиоксид
Угольная зола теплоэлектростанций (с содер-
жанием оксида кальция 35—40%, дисперсно-
стью до 3 мкм и ниже не менее 97%)
Хром шестивалентный (в пересчете на триоксид
хрома)
Азота диоксид
Азота монооксид
Сажа
Сернистый ангидрид
Углерода монооксид
Бензпирен
Взвешенные вещества
Зола сланцевая
Мазутная зола (теплоэлектространций в пере-
счете на ванадий)
Пыль неорганическая, содержащая диоксид
кремния в %: выше 70 (динас и др.)
70—20 (шамот, цемент и др.)
Класс
опас-
ности
1
2
1
2
3
3
3
4
1
3
3
2
3 .
3
ПДК,
макси-
мально-
разовая
—
0,050
0,015
0,085
0,400
0,150
0,500
5,000
—
0,500
0,300
—
0,150
0,300
мг/м3
среднесу-
точная
0,0020
0,020
0,0015
0,040
0,060
0,050
0,050
3,000
0,1
мкг/
100 м3
0,1500
0,100
0,0020
0,050
0,100
433

Продолжение табл. 10.1
Код
2909
2918
Наименование веществ
Ниже 20 (доломит и др.)
Пыль цементного производства (с содержанием
оксида кальция более 60% и диоксида крем-
ния более 20%)
Класс
опас-
ности
3
3
ПДК, мг/м3
макси-
мально-
разовая
0,500
среднесу-
точная
0,150
0,020
Анализ расчетных концентраций проводится по точкам, харак-
теризуемым границы нормативной санитарно-защитной зоны, гра-
ницы селитебной территории и особо охраняемых объектов (запо-
ведники, санатории, больницы, школы и т. д.). В этих точках
концентрации всех веществ, присутствующих в выбросах, не дол-
жны превышать ПДК, а для особо значимых объектов — 0,8 ПДК.
В расчетах при этом учитываются фоновые концентрации для
этой местности, исходные данные по которым получают в орга-
нах Гидрометслужбы.
Если расчетные концентрации в вышеуказанных точках не
превысили санитарных нормативов, то принятые в проекте вы-
бросы в атмосферу удовлетворяют понятию предельно допусти-
мых выбросов (ПДВ).
ПДВ — это норматив выбросов в атмосферу, отдельно по ис-
точникам выбросов (а также в сумме от всего предприятия), при
рассеивании которых приземные концентрации не превышают
ПДК.
Величины ПДВ согласовываются с органами Комэкологии и
утверждаются в качестве нормативов. На основе установленных
нормативов выбросов назначается оплата за загрязнение атмос-
феры и осуществляется контроль за всеми источниками выбросов
в атмосферу.
В случае, если расчет рассеивания по каким-нибудь вещест-
вам покажет превышение ПДК, необходимо определить, какие
источники вносят основной вклад в приземные концентрации и
предусмотреть комплекс мероприятий по снижению выбросов от
этих источников. Расчет рассеивания выполняется повторно.
Если на данном этапе развития науки и техники невозможно
достижение ПДК на границе нормативной санитарно-защитной
зоны A000 м), то перед местной СЭС ставится вопрос увеличения
размера СЗЗ, но не более, чем в 2—3 раза. В таком случае
выбросы, не достигшие санитарных нормативов по приземным
концентрациям, будут устанавливаться как временно-согласован-
ные (ВСВ). Оплата этого вида нормативов производится по по-
вышенным тарифам.
434

В случае обнаружения нарушения установленных для каждого
источника нормативов выбросов (ПДВ или ВСВ) предприятие
платит штраф.
Каждое предприятие обязано осуществлять ведомственный
контроль за выбросами в атмосферу и уровнем загрязнения воз-
духа в жилой зоне, а также на рабочих местах. Для этого на
заводе организуется санитарно-промышленная лаборатория, в со-
ставе 3—5 человек, оборудованная всеми приборами контроля.
Ответственность за соблюдение нормативов выбросов возлагается
на главного инженера завода.
2. Охрана поверхностных и подземных вод от загрязнения.
В этом подразделе освещаются следующие вопросы:
— характеристика современного состояния водного объекта;
— баланс водопотребления и водоотведения рассматриваемого
предприятия и соседних предприятий;
— мероприятия по охране и рациональному использованию
водных ресурсов:
— контроль водопотребления и водоотведения;
— затраты на осуществление мероприятий.
Исходные данные через заказчика получают в местных СЭС,
органах водного надзора, гидрологических справочниках, местной
администрации и др. В перечень исходных данных входят:
— характеристика современного состояния водоемов (характе-
ристика гидрологического режима, фоновые значения качества во-
ды, рыбохозяйственная характеристика, категория использования);
— ситуационный план района, с указанием промпредприятий,
мест водозаборов и выпусков сточных вод.
Качественные и количественные показатели состояния повер-
хностных вод приводятся в створе водозабора и выше выпуска
сточных вод.
При разработке подраздела обязательным является составле-
ние баланса водопотребления и водоотведения предприятия. Схе-
мы водопотребления разделяются по требованиям к качеству во-
ды. Указываются также источники водоснабжения (водные
объекты, система оборотного водоснабжения, городской водопро-
вод и т. д.), общая потребность предприятия в воде, в том числе
расход свежей воды, забираемой из водного объекта, расход обо-
ротной и повторно-последовательно используемой.
Применение свежей воды из источника питьевого водоснаб-
жения для технических нужд разрешается только в исключитель-
ных случаях при подтверждении технико-экономическими расче-
тами невозможности использования для этих целей очищенных
производственных, атмосферных, бытовых и поверхностных сточ-
ных вод.
Водоотведение необходимо рассматривать по отдельным пото-
кам с указанием состава, концентрации загрязнений и наличия
435

предусмотренных проектом очистных сооружений. При этом да-
ется подробное описание очистных сооружений и установок, ос-
новные расчетные параметры, ожидаемая техническая эффектив-
ность очистки (в процентах, абсолютных концентрациях).
Следует показать категорию сточных вод, образующихся на
данном предприятии (производственные, бытовые), качественные
и количественные показатели состава сточных вод.
Технико-экономическое сравнение и оценку проектных реше-
ний различных систем водоснабжения необходимо производить с
учетом платы за потребление свежей воды в соответствии с Ин-
струкцией о порядке исчисления и сроках внесения в бюджет
платы за воду, забираемую промышленными предприятиями из
водохозяйственных систем.
При отведении сточных вод в водный объект производится
расчет предельно допустимого сброса (ПДС) загрязняющих ве-
ществ.
ПДС — это масса вещества в сточных водах, максимально
допустимая к отведению, с установленным режимом в данном
пункте водного объекта в единицу времени, с целью обеспечения
норм качества воды в контрольном пункте.
Расчет ПДС производится с целью обеспечения норм качества
воды водного объекта в контрольном створе при сбросе загряз-
няющих веществ со сточными водами. Расчет выполняется на
основе уравнения водного баланса с учетом фоновой концентра-
ции загрязняющих веществ, гидрологических и гидрохимических
особенностей водного объекта, а также возможной степени раз-
бавления сточных вод и самоочищающей особенности водоема.
При расчетах ПДС в расчетном створе должна быть обеспечена
определенная концентрация контролируемых веществ, не превы-
шающая нормативных требований к составу и свойствам вод
данного водного объекта.
Требования по условиям сброса сточных вод определены в
«Санитарных правилах и нормах охраны поверхностных вод от
загрязнения» (Сан Пи Н 4630—88). В этом документе приводится
список предельно допустимых концентраций вредных веществ в
воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бы-
тового водопользования.
Отведение сточных вод в водные объекты осуществляется на
основании разрешений на специальное водопользование, выдава-
емых в установленном порядке после согласования условий от-
ведения с органами государственного санитарного надзора.
В проекте необходимо предусмотреть систематический лабо-
раторный контроль за работой очистных сооружений, за качест-
вом воды водоема или водотока ниже спуска сточных вод и у
ближайшего пункта водопользования населения. Порядок конт-
роля (выбор пунктов контроля, перечень анализируемых показа-
436

телей, частота исследований) согласовывается с органами и уч-
реждениями санэпидемслужбы.
В проекте также рассматриваются вопросы охраны подземных
вод. Материалы по использованию подземных вод и возможному
загрязнению согласовываются с территориальными органами
Мингео СССР.
Также проектные решения согласовываются с органами ры-
боохраны, в случае если водный объект имеет рыбохозяйственное
значение.
3. Охрана недр, рекультивация.
В этом подразделе должны быть рассмотрены следующие воп-
росы:
— геологическая, гидрогеологическая и гидрологическая ха-
рактеристики нарушенных земель;
— почвенно-грунтовая характеристика;
— форма и параметры нарушений;
— характеристика рекультивационных работ.
Плодородный почвенный слой является ценным, медленно
возобновляющимся природным ресурсом, поэтому при ведении
строительных и геологоразведочных работ, при добыче полезных
ископаемых открытым способом, приводящих к нарушению или
снижению свойств почвенного слоя, последний подлежит снятию,
перемещению в резерв и последующему использованию в народ-
ном хозяйстве. Охрана плодородного почвенного слоя произво-
дится в соответствии с действующими ГОСТами: 17.4.3.02—85 и
17.4.2.02—83.
Технология работ по рекультивации зависит от вида нарушений
принятого направления рекультивации и используемой на восста-
новительных работах техники. В соответствии с характером даль-
нейшего использования восстановленной территории различают
следующие основные направления рекультивации нарушенных зе-
мель: сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рыбохозяйствен-
ное, водохозяйственное, рекреационное, строительное.
Технический этап рекультивации является составной частью
общего технологического процесса вскрышных и отвальных ра-
бот. Ряд работ технического этапа (селективное снятие почвы и
потенциально плодородных пород, формирование отвалов, стро-
ительство водоемов, подъездных путей и мелиоративных соору-
жений) должен выполняться в процессе ведения горных работ
основным технологическим оборудованием по добыче полезных
ископаемых.
Для предупреждения затопления промплощадки ливневыми и
талыми водами должна быть предусмотрена проектом система
ливневой канализации и водоотвода.
Для предотвращения или снижения негативных последствий
нарушения гидрогеологического режима при рекультивации зе-
437

мель, затопления или подтопления в результате повышения уров-
ня грунтовых вод необходимо предусматривать выполнение сле-
дующих мероприятий:
— инженерную защиту территории и народнохозяйственных
объектов от затопления и подтопления;
— строительство водоотводящих сооружений и дамб обвало-
вания;
— устройство дренажей для понижения уровня грунтовых вод;
— создание водоемов для аккумуляции поверхностных вод;
— засыпку отрицательных форм рельефа с покрытием поверх-
ности потенциально плодородными породами и плодородным по-
чвенным слоем.
Мероприятия по охране недр должны разрабатываться с уче-
том требований Единых правил охраны недр при разработке ме-
сторождений твердых полезных ископаемых.
Таким образом следует отметить, что современное состояние
природной среды и возрастающие требования к контролю за де-
ятельностью предприятий требуют комплексного решения вопро-
сов по нейтрализации воздействия промышленности на окружа-
ющую среду.
Все предпроектные и проектные материалы подлежат рассмот-
рению в государственной экологической экспертизе. На экспер-
тизу представляются: общая пояснительная записка, раздел по
охране окружающей природной среды, записка по оценке воздей-
ствия на окружающую среду (комплексный анализ последствий).
В настоящее время раздел по охране окружающей среды тре-
бует подключения специалистов разных специальностей и про-
ведения специальных научных работ по выявлению воздействия
промышленности на природу (растительность, животный мир, по-
чву и т. д.).

ЛИТЕРАТУРА
1. Справочник по проектированию цементных заводов. Под ред. С. И. Даню-
шевского.—Л.: Изд-во литературы по строительству, 1969.—237 с.
2. Крашенинников М. Н. и др. Проектирование цементных и асбесто-
цементных заводов.— М.: Стройиздат, 1966.- с.
3. Ведомственные нормы технологического проектирования цементных заводов.
ВНТП-06-91.-СПб.:Концерн «Цемент», 1991.—178 с.
4. Б у т т Ю. М., Сычев М. М., Т и м а ш е в В. В. Химическая технология
вяжущих веществ.— М.: Высшая школа, 1980.—471 с.
5. ВолженскийА. В. Минеральные вяжущие вещества.—М.: 1986.-е.
6. Пащенко А. А., Сербии В. П., Старчевская Е. А. Вяжущие
материалы.-Киев: Высша школа, 1985.-е.
г 7. Алексеев Б.В., БарбашевГ. К. Производство цемента.— М.: 1985.—
250 с.
8. Labahn Otto. Ratgeber fur Zementingemeure, Berlin, VEB Verlag fur
Bauwesen, 1982, 756 с
9. Дуда В. Цемент.—М.: Стройиздат, 1981.—463 с.
10. Контроль цементного производства. Т. И. Технологический контроль. Под
ред. А. Ф. Семендяева.— Л.: Стройиздат, 1974.—303 с.
11. Таранухин Н. А., Алексеев Б. В. Справочник молодого рабочего
цементного производства. М.: Высшая школа, 1990. 175 с.
12. Дуда В. Цемент, электрооборудование, автоматизация, хранение, транс-
портирование. Справочное пособие.— М.: Стройиздат, 1987.—373 с.
13. Д р е в и ц к и й Е. Г., Д о б р о в о л ь с к и й А. Г., К о р о б ок А. А. Повы-
шение эффективности работы вращающихся печей. М.: Стройиздат, 225 с.
14. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы.— М.: Недра,
1982.—278 с.
15. Лоскутов Ю. А., Максимове. И., Веселовский В. В. Механи-
ческое оборудование предприятий по производству вяжущих строительных мате-
риалов.— М.: Стройиздат, 1986.—278 с.
16. С м о л д ы р е в А. Е. Гидро- и пневмотранспорт в металлургии.— М.: Ме-
таллургиздат, 1985.—384 с.
17. Золотарев А. Н., СамойловичД. А. Насосы для перекачки абра-
зивных гидросмесей.— М.: 1988.—55 с.
18. Каганович Ю. Я., Злобинский А. Г. Промышленные установки
для сушки в кипящем слое,—Л.: Химия, 1970.—174 с.
439

19. Мазуров Д. Я. Теплотехническое оборудование заводов вяжущих мате-
риалов.— М.: Стройиздат, 1975.—287 с.
20. Во р о б ь е в А. А. и др. Пневмотраиспортные установки. Справочник.— Л.:
Машиностроение, 1969.—200 с.
21. С м о л д ы р е в А. Е. Трубопроводный транспорт (элементы теории и ос-
новы расчета).— М.: Наука, 1980.—271 с.
22. Руководство по проектированию систем гидротранспорта предприятий обо-
гащения цветной металлургии. ВНИ и Проектный институт Механобр.—Л.:
1986.—111 с.
23. Гинзбург И. Б., С м о л я н с к и й А. Б. Автоматизация цементного
производства.—Л.: Стройиздат, 1986.—191 с.
24. СНиП 1.02.01—85. «Инструкция о составе, порядке разработки, согласова-
ния и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий,
зданий и сооружений».— М.: Госстрой СССР, 1988.
25. ОНД — 86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе
вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий».— Л.: Гидрометеоиз-
дат, 1987.
26. Перечень и коды веществ загрязняющих атмосферный воздух.— Л.: Экот-
рон, 1992.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
1. Развитие и состояние цементной промышленности России {Никифо-
ров Ю. В.) 4
2. Проектирование в системе подготовки инженера по химической техно-
логии вяжущих материалов (Корнеев В. И.) 9
2.1. Общие положения- 9
2.2. Курсовой проект 9
2.2.1. Состав и содержание курсового проекта 12
2.2.2. Оформление и защита курсового проекта 16
2.3. Дипломное проектирование 17
2.4. Основные требования к оформлению чертежей 28
3. Этапы проектирования цементных заводов (Радуда П. М., РезябкинА. И.) 31
3.1. Схема развития и размещения отрасли 31
3.2. Технико-экономическое обоснование строительства (ТЭО). Техни-
ко-экономические расчеты (ТЭР) 33
3.3. Проект и рабочий проект. Основные разделы 36
4. Проектные решения цементных заводов (Радуда П. М., Рёзябкин А. И.) 38
4.1. Заводы, работающие по мокрому способу производства 38
4.2. Заводы, работающие по сухому способу производства 39
4.3. Перспективные цементные заводы 40
5. Система автоматизированного проектирования цементных заводов
(Яковис Л. М.) 43
5.1. Цели системы автоматизированного проектирования (САПР) ... 43
5.2. Состав САПР 47
5.3. Функционирование САПР 52
5.4. Основные пакеты прокладных программ (ППП) технологической
подсистемы САПР-цемент 54
5.4.1. ППП Сырье 54
5.4.2. ППП Баланс 57
441

5.4.3. ППП Выбор 62
5.4.4. ППП Анализ 64
5.4.5. ППП Транспорт 69
5.4.6. ППП Задание 70
6. Современные технологические решения основных переделов цементного
производства 71
6.1. Сырьевые материалы для производства портландцементного клин-
кера и цемента (Зозуля П. В.) 71
6.2. Технология добычи сырья (Резябкин А. И., Радуда П. М.) .... 73
6.2.1. Исходные материалы для проектирования карьеров цемент-
ного сырья 73
6.2.2. Добыча и транспортирование сырья 75
6.3. Дробление и помол сырьевых материалов (Сизоненко А. П.) ... 79
6.3.1. Примеры технологических схем дробления 85
6.3.2. Помол сырьевых материалов 88
6.4. Системное проектирование технологических схем приготовления
сырьевой смеси (Егоров Г. Б., Никифоров Ю. В.) 106
6.4.1. Технология приготовления сырьевой смеси заданного состава 115
6.5. Обжиг портландцементных сырьевых смесей (Крашенинни-
ков Н. Н.) 119
6.6. Подготовка технологического топлива к сжиганию (Крашенинников Н. Н.) 134
6.6.1. Твердое топливо 135
6.6.2. Газообразное топливо 146
6.6.3. Жидкое топливо 148
6.7. Помол цементной шихты (Зозуля ГГ. В.) 150
6.8. Хранение, отгрузка и упаковка цемента 152
6.9. Технологический контроль (Егоров Г. Б.) 159
7. Оборудование цементных заводов 174
7.1. Дробильное оборудование. (Сизоненко А. Л.) 174
7.2. Оборудование для сушки сырьевых материалов 187
7.3. Оборудование для помола сырья 189
7.4. Печные агрегаты (Крашенинников Н. Н., Шлионский Ю. С.) ... 200
7.4.1. Вращающиеся печи мокрого способа производства 201
7.4.2. Вращающиеся печи сухого способа производства 202
7.4.3. Печные агрегаты комбинированного способа производства . 210
7.4.4. Проектирование цехов обжига 211
7.5. Оборудование для помола цементной шихты (Сизоненко А. П.) . 221
7.5.1. Цементные мельницы 221
7.5.2. Сепараторы 223
7.6. Приемные устройства и склады (Зозуля П. В.) 225
7.6.1. Типы складов и приемных устройств 225
7.6.2. Проектные решения складов 232
7.7. Оборудование для аспирации и обеспыливания технологических
процессов (Зозуля П. В.) 233
442

8. Инженерные расчеты в технологии портландцемента 249
8.1. Расчет портландцементной сырьевой шихты (Корнеев В. И., Его-
ров Г. Б.) 249
8.2. Материальный баланс (Корнеев В. И.) 256
8.2.1. Расчет мощности завода по клинкеру и цементу 257
8.2.2. Определение удельного расхода сырьевых материалов, топ-
лива и вспомогательных материалов 259
8.2.3. Режим работы производственных отделений и годовой фонд
рабочего времени 260
8.2.4. Основные условия расчета материального баланса завода . 261
8.2.5. Примеры расчета некоторых статей материального баланса 262
8.2.6. Определение количества и производительности основного
технологического оборудования 264
8.3. Поверочные расчеты производительности оборудования 266
8.4. Расчет складов кусковых и сыпучих материалов (Зозуля П. В.) . 268
8.4.1. Расчет складов кусковых материалов 268
8.4.2. Расчет и проектирование бункерных складов 274
8.4.3. Расчет смесительных силосов сырьевой муки 275
8.4.4. Расчет силосных складов цемента 277
8.4.5. Расчет отделения приготовления и хранения сырьевого
шлама 277
8.5. Выбор и расчет транспорта, питателей и дозаторов кусковых и
порошкообразных материалов (Зозуля П. В.) 280
8.5.1. Расчет ленточных конвейеров 280
8.5.2. Расчет пластинчатых конвейеров 282
8.5.3. Расчет ковшовых элеваторов 283
8.5.4. Расчет скребковых конвейеров 285
8.5.5. Расчет винтовых конвейеров 286
8.5.6. Расчет аэрожелобов ,. . . 287
8.5.7. Питатели и дозаторы 287
8.6. Расчет и проектирование систем гидротранспорта сырья (Зозуля П. В.) 292
8.7. Расчеты дробильного и помольного оборудования (Сизоненко А. П.) 300
8.7.1. Щековые дробилки 300
8.7.2. Конусные дробилки 302
8.7.3. Валковые дробилки 303
8.7.4. Молотковые дробилки 303
8.7.5. Шаровые мельницы 304
8.8. Расчеты сушильного оборудования (Шлионский Ю. С, Зозуля П. В.) 307
8.8.1. Расчет сушильных барабанов 307
8.8.2. Расчет сушильно-размольных агрегатов 310
8.9. Расчет вращающихся печей мокрого способа производства цемен-
тного клинкера (Крашенинников Н. Н.) 315
8.9.1. Методика расчета 315
8.9.2. Пример теплового расчета установки пылеуглеприготовления
для вращающейся печи 0 5X185 м 317
443
1

8.9.3. Пример теплового расчета вращающейся печи 0 5X185 м с
колосниковым холодильником при использовании в качестве технологи-
ческого топлива природного газа 333
8.10. Расчет вращающихся печей сухого способа производства (Краше-
нинников Н. Н.) 339
8.10.1. Методика расчета 339
8.10.2. Пример теплового расчета печной установки с циклонным
теплообменником, декарбонизатором и холодильником клинкера . . . 343
8.10.3. Пример теплового расчета печной установки с циклонными
теплообменниками и декарбонизатором 348
8.11. Вентиляторы и дымососы (Зозуля П. В.) 364
8.12. Расчет систем пневмотранспорта (Дмитриев П. Н.) 368
8.12.1. Классификация пневмотранспортных установок 369
8.12.2. Транспортные трубопроводы, отводы (колена) и переключа-
тели 373
8.12.3. Воздуходувные машины 374
8.12.4. Предварительный выбор типа установки и загрузочного ус-
тройства (питателя) 374
8.12.5. Расчет основных параметров установки 375
8.12.6. Окончательный выбор оборудования 383
8.13. Расчет систем аэрации и пневмоперемешивания (Дмит-
риев П. Н.) 388
8.13.1. Системы аэрации силосов для хранения порошкообразных
материалов 388
8.13.2. Системы пневмоперемешивания цементной сырьевой муки 391
9. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
(Яковис Л. М.) 396
9.1. Общие понятия об АСУ ТП и АТК 397
9.1.1. Основные определения 397
9.1.2. Типовые функции АСУ ТП и режимы ее функционирования 397
9.1.3. Состав АСУ ТП 398
9.2. Типовая функциональная структура АСУ ТП 399
9.2.1. Централизованный контроль 399
9.2.2. Диагностика 401
9.2.3. Управление технологическим процессом в номинальном ре-
жиме 401
9.2.4. Ситуационное управление 402
9.2.5. Представление информации оператору 402
9.3. Комплекс технических средств АСУ ТП 403
9.4. Средства вычислительной техники 406
9.4.1. Мини-ЭВМ 406
9.4.2. Микропроцессоры и микро-ЭВМ 407
9.4.3. Микропроцессорные контроллеры 408
9.4.4. Техническая структура АСУ ТП 409
9.5. АСУ основных технологических процессов цементного производства 412
444

9.6. Автоматизированные рабочие места (АРМ) персонала цементных
заводов 416
9.7. Стадии проектирования и ввода в действие АСУТП 419
9.8. Интегрированное автоматизированное управление цементным про-
изводством 422
10. Вопросы экологии при проектировании цементных заводов (Ки-
селева А. Г.) 428
Литература 439