Исследование, разработка аспирационных систем и устройств трубных шаровых мельниц

Наращивая темпы промышленного и жилищного строительства в целях улучшения благосостояния советских людей, партии и правительство ставят все более сложные задачи перед промышленностью строительных материалов (ПСМ) и в частности перед одной из основных её отраслей — цементной.

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981;1985 годы и на период до 1990 года предусмотрено произвести в 1985 году 140−142 млн. тонн цемента, расширить выпуск высокомарочных, многокомпонентных и специальных цементов /2.3/.

В Отчетном докладе ЦК КПСС ХХУТ съезду КПСС отмечено, что Советский Союз по производству многих важных видов продукции вышел на первое место в мире, в том числе и по производству цемента /2.2/.

На июньском (1983 г.) Пленуме ЦК КПСС Генеральный секретарь ЦК КПСС товарищ Ю. В. Андропов сказал: «Нас ждет огромная работа по созданию машин, механизмов и технологий как сегодняшнего, так и завтрашнего дня. Предстоит осуществить автоматизацию производства, обеспечить широкое применение компьютеров и роботов, внедрение гибкой технологии, позволяющей быстро и эффективно перестраивать производство на изготовление новой продукции» /2.1/.

На Всесоюзных научно-технических совещаниях по химии и технологии цемента намечены пути увеличения выпуска цемента за счет перехода заводов на сухой способ производства и наращивания мощностей основного технологического оборудования за счет интенсификации работы сырьевых и цементных мельниц, сокращения безвозвратного пылеуноса, улучшения качества цемента /3.1, 3.2, 4.1, 5.1/.

Решал эти задачи нельзя забывать об охране окружающей среды, так как цементная промышленности относится к числу отраслей народного хозяйства, существенно загрязнующих атмосферу /2.6/. При выпуске одной тонны цемента из основных технологических агрегатов при мокром способе производства выделяется 20−25 тыс. м3 аэрозолей, содержащих до 700 кг пыли, при сухом — 13−15 тыс. м3, содержащих около 500 кг пыли. Согласно проведенным исследованиям выброс в атмосферу каждой тонны пыли и осаждения ее влечет за собой большой народнохозяйственный ущерб, составляющий 68−105 руб. /4.5/.

Предупреждение загрязнения атмосферного воздуха — одна из главных задач, стоящих перед работниками ряда отраслей промышленности, в том числе и цементной.

Вопросу сохранения окружающей человека среды посвящена ст. 18 Конституции СССР /2.4/,.

Верховный Совет СССР на основе Конституции СССР принял закон «Об охране атмосферного воздуха». В законе записано: «Советское государство проводит комплекс научно-обоснованных технических, экономических, социальных и иных мероприятий, направленных на предупреждение и устранение загрязнения атмосферного воздуха, других вредных воздействий на него.» /2.5/.

К этим мероприятиям относится: — установление нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК), загрязняющих воздух веществ, утверждение предельно допустимых выбросов (ПДВ) этих веществ /4.12, 5.7, 9.4/.

На методическом семинаре — по установлению ПДК и ПДВ вредных веществ в атмосферу на предприятиях промышленности строительных материалов (ПСМ), проводимом в феврале 1981 года в НИПИОТстроме отмечалось, что кратность превращения ПДК по цементной пыли увеличена по сравнению с нормой 5 мг/м3 /СН 245−71/ для мельниц в 5−6 раз, для сушильных барабанов в 2 раза, для вращающихся печей в 1,5 раза.

Безвозвратный пылеунос (ЕПУ) цемента при помоле достигает 115 000 тонн в год. Фактически потери на I тонну вырабатываемого цемента составляют 14,620 кг при минимальном достигаемом уровне ЕПУ — 0,200 кг.

Основные причины такого положения — несовершенство конструкций вспомогательного оборудования (аспирационных шахт, циклонов, фильтров), нарушение технологической дисциплины, слабая изученность теоретических и практических вопросов рациональной аспирации мельниц.

Вопросам аспирации мельниц и обеспыливанию технологических газов посвящены работы С. Ф. Карякина, В. Ф. Журавлева, Ю. С. Лурьев, М. А. Вердияна, М. М. Зайцева, А. Д. Каминского, В. И. Сатарина, С. Б. Перли, П. В. Сидякова, Ю. И. Дешко, Б. А. Петрова, Г. В. Пиневича, Б. И. Мягкова, Г. С. Крыхтина, В. Н. Ужова, М. Б. Креймера, Г. М. Гордона, В. И. Жарко, Ф. Г. Банита, А. Д. Мальгина, Н. Е. Идельчика, А. И. Пирумова и других.

Исследования показали, что рациональный режим аспирации интенсифицирует работу мельницы, а правильный подбор аспирационных и обеспыливающих агрегатов уменьшает Б0У. Эти исследования не носят завершенного характера.

В настоящее время не существует единого подхода к расчету аспирационных систем и подбору аспирационных и обеспыливающих устройств, отсутствуют единые критерии в оценке их работы.

В связи с усовершенствованием технологии изготовления цемента применением интенсификаторов помола изменился дисперсный и* гранулометрический состав цементной пыли, между тем при расчете систем аспирации новых технологических линий используют справочные данные и методики расчета, разработанные до 1966 года.

Исходя из вышеизложенного следует, что установление рациональных аспирационных режимов работы трубных шаровых мельниц (ТШМ), в целях повышения их производительности и создание эффективных обеспыливающих аппаратов в целях улучшения охраны воздушного бассейна от загрязнения являются задачами насущными, актуальными.

Целью диссертационной работы является интенсификация процесса измельчения в ИМ за счет установления рациональных режимов аспирации, усовершенствования аспирационных систем и пылеулавливающих устройств. Разработка методик их расчета.

Работа ведется по межвузовской комплексной целевой программе «Экономия материальных и энергетических ресурсов в строительстве», М-076 задание № 03.02.

Исследования направлены на решение следующих задач:

— изучить влияние различных режимов аспирации на процесс измельчения клинкера;

— предложить критерий оценки работы аспирационных систем.

ТШМ;

— разработать внутримельничные устройства, позволяющие повысить производительность и аспирационные качестваТШМ;

— разработать и реализовать на ЭВМ математическую модель расчета аэродинамического сопротивления мельницы с учетом теп-ловлажностных условий процесса измельчения и динамики работы ТШМ;

— разработать устройства и выработать рекомендации, позволяющие улучшить работу обеспыливающего оборудования;

— разработать методику инженерного расчета аспирационной системы ТШМ.

Предстоит подтвердить принятую гипотезу, что повышения эффективности работы ТШМ возможно за счет стабилизации аспирацион-ного режима на основе совершенствования внутримельничных устройств и методов регенерации фильтров.

Расчеты аэродинамического сопротивления аспирационной системы выполнены на основе теплового баланса при различных режимах работы мельницы.

Научная новизна работы — установлено: влияние температуры и влажности на условия процесса измельчениязагрузки мельницы, концентрации пыли, аэродинамического сопротивления внутримельничных устройств на режим аспирации помольного агрегата в целом.

Установлено влияние конструктивных параметров внутримельничных устройств, физико-механических свойств шихты, режимов работы мельницы и коэффициента загрузки на объем аспирационных газов и аэродинамическое сопротивление мельницы. Показано влияние решила регенерации рукавных фильтров на азпирацию ИМ.

Практическая ценность работы.

Разработана методика инженерного расчета аспирационной системы с учетом динамики работы мельницы и тепло-влажно с тных условий процесса измельчения.

Предложены конструктивные решения внутримельничных устройств и обеспыливающих аппаратов, использование которых повышет эффективность измельчения клинкера и уменьшает ЕПУ.

Предложен критерий оценки аспирационных качеств ТШМ.

В диссертационной работе защищаются:

— установленные автором зависимости аэродинамического сопротивления мельницы от режимов её работы;

— методики инженерного расчета аспирационных систем и обеспыливающих устройств;

— новые технические решения и рекомендации, позволяющие повысить эффективность процессов измельчения и пылеулавливания.

Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций проверено и подтверждено;

— экспериментальными исследованиями в лабораторных и промышленных условиях- .

— хорошей сходностью теоретических и экспериментальных данных;

— выдачей Госкомитетом по делам изобретений и открытий авторских свидетельств.

Практическая реализация результатов работы:

— разработана методика инженерного расчета аспирационных систем трубных шаровых мельниц;

— на основании предложений и рекомендаций произведена реконструкция системы аспирации на ТШМ № 3 Себряковского цементного завода с экономическим эффектом 9633 руб. в год на один помольный агрегат (Приложение У I). Произведена наладка и промышленные испытания аспирационной системы после. внедрения наклонной межкамерной перегородки на ТИМ № I ф 4×13,5 м на Карачаево-Черкесском цементном заводе. Экономический эффект за счет стабилизации режима аспирации составляет 46 000 руб. в год на один помольный агрегат (Приложение УШ, XI).

Основные положения и результаты работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава с участием представителей производства, научно-исследовательских и проектных организаций: в Харьковском инженерно-строительном институте в 1977;1982 г. г. ив Днепропетровском инженерно-строительном институте в 1981 г.- на заседаниях технического совета: Себряковского цементного завода, 1979, 1980 г.г., Балаклейского це-ментно-шиферного комбината, 1981 г., Белгородского цементного завода, 1982 г., Карачаево-Черкесского цементного завода, 1983 г., на Всесоюзном совещании по измельчению в цементной промышленности, проводимом НИИЦементом, на методическом семинаре по установлению ПДК и ПДВ вредных веществ на предприятиях ПСМ, проводимом в НИПИ-ОТстроме, 1981 г., на УП Всесоюзных Ленинских чтениях в Белгородском технологическом институте строительных материалов, 1982 г., а также на заседаниях кафедры строительных машин в 1979;1983 г. г. ХИСИ.

По результатам работы опубликовано 5 статей и получено 3 авторских свидетельства СССР на изобретение.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, предложений.

6. Результаты работы внедрены: на Себряковском цементном заводе в системе аспирации ТШМ № 3 2,6×13 м. Годовой экономический эффект от внедрения составил 9633 рубля в год на один помольный агрегатКарачаево-Черкесском цементном заводе ТШМ № I 4,0×13,5 м с экономическим эффектом 46 000 руб.- внедряются на Балаклейском цементно-шиферном комбинате.

7. Техническая документация на рукавные фильтры с комбинированным методом встряхивания передана на 22 заводана наклонную межкамерную перегородку — на 15 заводов.