АСУ помола клинкера в трубной мельнице

 

 

 

АСУ помола клинкера в  трубной мельнице

 

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

« Автоматика и автоматизация производственных процессов »

 

 

 

Выполнил:

.

 

                                                                  Проверил:

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение	3
Общее описание технологического процесса	6
Описание  АСУ в статике	12
Описание  работы АСУ	17
Техника безопасности	22
Заключение	26
Список  литературы	27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В цементной промышленности сырье  и клинкер измельчают в трубных  шаровых мельницах непрерывного действия. Трубными называют шаровые  мельницы, у которых длина барабана в 3—6 раз больше их диаметра. Их подразделяют на однокамерные и многокамерные. Материал в трубных мельницах измельчается за сравнительно длительное время, чем  обеспечивается его равномерный  помол.

Рис. 1 Продольные разрезы шаровых мельниц 3,2 X 15 
а — проходная мельница: 1 — загрузочная часть; 2 — подшипник; 3 — корпус мельницы; 4 — крышка; 5 — приемная камера; 6 — сито; 7 — установка для подачи воды; 8 и 9 — приводы; 10 — электродвигатель; 11 — перегородка с отверстиями; б — сепараторная мельница: 1 — загрузочная часть; 2 — корпус (барабан); 3 — кожух периферийного загрузочно-разгрузочного устройства; 4 — разгрузочная часть; 5 — подшипник; 6 — приемная камера; 7 — сито; 8 — установка для подачи воды; 9 — вал привода

 

На  рис. 1 представлены продольные разрезы  двухкамерной трубной шаровой мельницы 3,2 X 15. Их внутреннее пространство разделено  специальной решетчатой перегородкой на две камеры, сообщающиеся через  отверстия в перегородке. Корпус трубной шаровой мельницы представляет собой полый сварной цилиндр, закрытый днищами (крышками), отлитыми заодно с полыми цапфами, которыми мельница опирается на два подшипника. Через  одну из цапф подается сырье или  клинкер, а через другую выходит  измельченный материал. В ряде конструкций  в середине мельницы (см. рис. 1, б) смонтировано устройство для промежуточного отбора материала, классификации его в  сепараторах и возврата крупной  фракции (крупки) на домол.

В первой (по ходу материала) камере для  измельчения применяют шары (стальные или из отбеленного чугуна), а  во второй — цильпебсы (более мелкие цилиндрики). Материал входит в загрузочную  цапфу и проходит первую камеру с  шарами, затем он поступает во вторую камеру с цильпебсами и выдается в качестве готового продукта через  выходную цапфу. Такой цикл работы называется открытым, а сама мельница называется проходной. При вращении мельницы мелющие  тела, прижимаемые центробежной силой  инерции к стенкам барабана, поднимаются  на некоторую высоту. Под действием  силы тяжести, преодолевающей вертикальную составляющую силы инерции, и вызываемой ею силы трения мелющие тела падают на слой материала, дробят его и частично истирают. Цильпебсы продолжают измельчение  мелкораздробленного материала  истиранием.

Внутренняя  полость барабана футерована броневыми  плитами. Мельницы имеют центральный  привод, ведущий вал которого присоединен  к выходной цапфе. Электродвигатель и редуктор вынесены в отдельное  помещение, чтобы свести к минимуму попадание в них пыли.

При сухом способе применяют сепараторные мельницы, работающие по замкнутому циклу  с циркуляционными сепараторами. В этом случае в середине корпуса  мельницы рядом с разделительной перегородкой смонтировано специальное  устройство для периферийной разгрузки  — загрузки. Материал, обработанный в первой камере, направляется в  циркуляционный сепаратор для отделения  достаточно измельченной фракции. Через  загрузочную часть периферийного  устройства недостаточно измельченная фракция, возвращается во вторую камеру с цильпебсами, где дополнительно  измельчается, а затем снова проходит через сепаратор (второй по отношению  к упомянутому). Продукт, отсортированный  двумя сепараторами, подается на склад

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее описание технологического процесса.

Химический  состав цемента определяется всем ходом  его производства, начиная с карьера, приготовления и корректировки сырьевой смеси, обжига сырьевой смеси и кончая завершающей стадией — процессом измельчения и смешивания клинкера с добавками,

Клинкер — это продукт обжига сырьевой смеси в печах. В качестве добавок  применяют гипс, песок, опоку и  др. Добавки подаются в мельницу в определенном соотношении с  клинкером, которое рассчитывается и подбирается в зависимости  от марки выпускаемого цемента.

Измельчение и смешивание клинкера и добавок  осуществляется в трубных шаровых мельницах. Широкое распространение на действующих цементных заводах получили цементные мельницы 2,2x13 и 2,6X13 (диаметр барабана 2,2 м, длина 13 м). На новых цементных заводах применяются цементные мельницы 3x14, 3,2x15 и др. Мельницы — многокамерные со встроенными решетками. Первая камера загружается шарами, последующие — цильпебсами.

Цементные мельницы могут работать по открытому  и замкнутому циклам. Помол по открытому циклу характеризуется однократным прохождением материала через мельницу при измельчении его до заданной конечной тонкости помола. Технологическая схема цементной мельницы открытого цикла показана на рис. 2

Рис. 2 Технологическая схема цементной мельницы открытого цикла

Схемой  предусматривается подача в мельницу исходных материалов: клинкера, гипса, добавок в определенном соотношении. Из бункеров 1 тарельчатыми питателями 2 через загрузочную воронку исходные материалы подаются в шаровую трубную мельницу 3, где измельчаются и смешиваются. При измельчении материалов образуется цементная пыль. Для того чтобы исключить проникание пыли в помещение цеха, на каждой мельнице устанавливается система аспирации (5- аспирационная коробка, 7 — фильтр). Вращение мельницы осуществляется электроприводом 6.

Полученный  в результате измельчения и смешивания клинкера и добавок цемент попадает в приемный бункер пневмовинтового насоса 4, с помощью которого направляется далее на склад продукции.

В процессе помола материалов в мельнице возможны изменения и  отклонения режима помола, которые  происходят как действия внешних (изменение  гранулометрического состава материалов, влажности и др.), так и внутренних факторов (изменение шаровой загрузки мельниц, по причине истирания шаров несоблюдение загрузки шарами заданных размеров и т. п.).

Устранение этих причин частично осуществляется путем соблюдения технологической дисциплины и технологической наладки агрегатов. Технологическими нормами установлено, что крупность материалов, подаваемых в цементную мельницу, не должна превышать заданных размеров: для твердых материалов (активных или инертных) размеры кусков должны быть не более 10, для мягких (гипс, трепел, опока) - не более 30 мм.

Влажность материалов, подаваемых в мельницу, также не должна превышать  следующих величин: для клинкера — 0,5, гипса—10, шлака гранулометрического и природных пуццолановых добавок — 2, известняков, мергеля (пластичного)-1%.

Изменение физико-механических характеристик исходных компонентов (гранулометрического состава, влажности, размолоспособности и др. приводит к отклонению режима помола от номинального значения. Технологическая наладка каждого агрегата, т. е. загрузка агрегата и догрузка его таким количеством мелющих тел, при котором выполнялось бы условие максимальной производительности при заданной тонкости помола, должна выполняться регулярно.

Характеристики многокамерной  шаровой трубной мельницы могут  изменяться также из-за перераспределения  в процессе помола материала между камерами.

В шаровой трубной мельнице обеспечивается поддержание уровня в начале первой камеры мельницы. Однако при наличии двух и более камер в цементной мельнице поддержание уровня загрузки первой камеры не учитывает возможности измельчения материала

 

в последующих камерах. Так с увеличением крупности подаваемого в мельницу материала для удержания заданного уровня загрузки первой камеры подача исходных материалов на вход в мельницу снижается, что приводит к уменьшению поступления материала в последующие камеры и к его переизмельчению.

В связи с уменьшением  крупности подаваемого в мельницу материала подача исходных материалов увеличивается, кто приводит к более грубому помолу. Как видно из описания работы цементной мельницы и факторов, влияющих на изменение режима измельчения, для поддержания выбранного технологического режима требуется технологический контроль и автоматическое регулирование ряда параметров (в том числе контроль тонкости помола цемента на выходе из мельницы).

При помоле по замкнутому циклу  не требуется, чтобы за одно прохождение  материала в мельнице заканчивалось  полное его измельчение. Полученный в этом случае грубый продукт направляется в сепараторы, где и происходит выделение частиц заданного размера с образованием готового продукта и отделение грубой фракции, которая снова направляется в мельницу. Таким образом, помол по замкнутому циклу характеризуется многократным прохождением материала через мельницу.

На цементных заводах  применяются различные технологические схемы помола цемента в замкнутом цикле с сепараторами (рис. 3):

 

Рис. 3 Технологические схемы помола цемента в замкнутом цикле с сепараторами

• Помол на «проход», когда материал проходит все камеры мельницы и в виде «грубого» продукта с помощью элеватора направляется в сепаратор, в котором осуществляется разделение измельченного материала на готовый продукт — цемент и крупку. Готовый цемент направляется на склад, крупка возвращается на домол в первую (схема «а») или во вторую камеры мельницы (схема «б»), или же распределяется между ними (схема «в»);
• помол с одновременной выгрузкой «грубого» продукта из первой и второй камер мельницы и подачей в одни и те же сепараторы — осуществляется в случае, когда крупка возвращается во вторую камеру (схема «г») или распределяется между первой и второй камерами мельницы (схема «д»).

Мельницы замкнутого цикла  имеют преимущества, которые заключаются  в повышении производительности по сравнению с такими же агрегатами открытого цикла, стабилизации качества готового продукта и пр.

Как видно из приведенного выше описания, имеется большое число вариантов технологических схем процессов помола в замкнутом цикле. Общим для всех этих систем является установка сепараторов и циркуляционных схем, отличие в распределении материальных потоков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание АСУ в статике

Рассмотрим  условия автоматизации трубной  цементной мельницы, в которой помол осуществляется «на проход» с подачей грубого продукта элеватором в сепаратор и возвратом крупки во вторую камеру

Рис. 4 Схема помола «на проход»

При определении схемы автоматического  регулирования загрузки цементной мельницы следует учитывать статические и динамические характеристики оборудования (помольного агрегата, сепаратора и циркуляционной системы).

Статические свойства мельницы характеризуются зависимостью ее производительности от загрузки материалом (рис. 5). Как видно из графика, с увеличением количества материала в мельницу G (массовая загрузка мельницы материалом) производительность ее В растет до определенного предела В_тах; при этом имеет место оптимальная загрузка мельницы материалом Gопт

Рис. 5 График зависимости производительности мельницы от загрузки её материалом

Дальнейшее  увеличение количества материала в  мельнице приводит к снижению ее производительности. Причем, если подачу материала в мельницу не уменьшить, то может наступить ее «завал». Для рассматриваемой технологической схемы дополнительным возмущающим фактором при измельчении материалов в мельнице является изменение количества возвращаемой в мельницу крупки, которая должна учитываться системой регулирования.

Характеристика  центробежного сепаратора показана на рис. 6.

Рис.6 Характеристика центробежного сепаратора

  На графике отражена зависимость  производительности сепаратора по готовому продукту Q_Г.П. от расхода циркулирующего продукта Q _Ц.П.

Как видно из графика, с ростом циркулирующей нагрузки производительность сепаратора увеличивается лишь до определенного предела и сепаратор переходит в режим насыщения. При этом увеличение расхода поступающего на сепарацию материала сопровождается ростом возврата грубого продукта на домол в мельницу, а также возрастанием циркулирующей нагрузки, что может привести к аварийной перегрузке элеватора. Для того чтобы это исключить, необходимо ограничить рост циркулирующей нагрузки. Однако снижение ее величины связано с другими изменениями: уменьшением производительности сепараторов, а также загрублением готового продукта (рис.6 а)