Розрахунок матеріального балансу

Матеріальний баланс визначає потребу цеху на рік, на добу, на годину в сировинних матеріалах в перерахунку на суху речовину, а також в стані природної вологості і з врахуванням виробничих втрат. Крім цього, в матеріальному балансі визначають отриману в процесі виробництва кількість напівфабрикатів-шламів, сировинної муки, клінкеру, мінеральних додатків, води і т.д.

Вихідними даними для складання матеріального балансу є:

- продуктивність пічного агрегату;

- витрата сировинних матеріалів, прийнята на основі проведених розрахунків сировинної шихти;

- річна продуктивність цеху;

- режим цехів;

- втрати сировинних матеріалів, додатків та напівфабрикатів в процесі виробництва.

Втрати сировини враховуються сумарно по всіх ділянках виробництва, крім кар’єру. Втрати сировини в кар’єрі і на шляху його транспортування в дробильне відділення враховуються при розрахунку продуктивності кар’єру.

При проектуванні цеху з виробництва в’яжучих речовин матеріальний баланс є початковим пунктом для вибору і розрахунку обладнання.

Потребу в сировинних матеріалах на годину і на добу визначають за продуктивністю печей, виходячи з їх експлуатаційної продуктивності (табл. 7.1.1).

Річна витрата матеріалів розраховується за продуктивністю печей, враховуючи коефіцієнт їх використання.

Визначаємо витрату сировинних матеріалів (компонентів) за рік, за добу, за годину. Річну витрату матеріалів розраховуємо, помноживши питому витрату матеріалів на річну продуктивність заводу, цеху. Знаючи річну потребу заводу в матеріалах, розраховуємо добову і годинну потребу.

Після цього розраховуємо річну потребу в сухих матеріалах і з врахуванням їх природної вологості, без втрат і з врахуванням втрат.

Якщо при приготуванні сировинної суміші вводяться додатки, то розраховують також кількість додатків, необхідних для виконання заданої виробничої програми, як в сухому стані, так і в стані їх середньої вологості, з втратами і без втрат. Завершується матеріальний баланс розрахунком кількості цементу в цілому і по окремих його видах, згідно з завданням.

Отримані дані зводимо в таблицю матеріального балансу (табл. 7.1.2).

Режим роботи заводу

Режим роботи цехів та відділень цементного заводу проектується з врахуванням максимального використання основного обладнання і визначається режимом роботи пічного цеху. Режим роботи цехів та відділень, безпосередньо пов’язаних з ним, встановлюється по пічному цеху. До таких відділень відносяться відділення шлам басейнів і силосів сировинної муки.

Пічний цех цементних заводів звичайно працює безперервно, тобто 24 години на добу без вихідних днів. Печі можуть бути зупинені для футерування, на планово-попереджувальний ремонт.

Для кар’єрів рекомендується наступний режим роботи: перерваний тиждень при однозмінній або двозмінній роботі по 8 годин із загальними вихідними – субота та неділя.

Дробильне відділення повинно працювати за режимом кар’єру. Це забезпечить безперервний потік сировини.

Сировинне відділення і відділення розмелювання цементу працює безперервно, тобто 24 години на добу без вихідних днів. При безперервній роботі із загального часу виключаються простої, тобто час, необхідний для проведення оглядів та ремонтів за графіком ППР. Для млинів в планові простої включаються також час для проведення довантажень і перевантажень мелючих тіл. Це враховується коефіцієнтом використання відповідного обладнання. Силосно-пакувальне відділення працює безперервно 365 діб на рік.

Розрахунок продуктивності заводу по клінкеру та цементу

Потужність (продуктивність) заводу встановлюється за кількістю технологічних ліній (печей), виходячи з гарантованої годинної продуктивності печей і нормативного коефіцієнта їх використання протягом року.

Продуктивність заводу по клінкеру розраховують за формулою:

Р_кл = n∙g· 8760∙ K_в (7.1)

де n – число технологічних ліній (печей) для випалу клінкеру;

g – експлуатаційна продуктивність однієї печі в т/год (табл. 7.2);

8760 – річний календарний час в годинах;

K_в – коефіцієнт використання річного календарного часу (табл. 7.2).

Коефіцієнт використання річного календарного часу роботи печей визначається за формулою:

К_в = 870-В /8760 (7.2)

де В – кількість годин простою печі при ремонті за 1 рік (в середньому).

Годинна продуктивність заводу становить:

Р ^год _кл = n∙g (7.3)

Добова продуктивність, відповідно, дорівнює:

Р ^год _кл = 24·Р ^год _кл (7.4)

Продуктивність печей, яка наведена в табл.6.1 визначена для “типових” сировинних матеріалів – вапняку і глини при втраті при прожарюванні сировинної суміші 36-37%.

У випадку використання нетрадиційної сировини і частково промислових відходів (шлаків, шламів, золи) продуктивність печей, які працюють на нетрадиційній сировині може бути відкоригована, виходячи з умов випалу однакової кількості сухої сировинної суміші в одиницю часу. В цьому випадку зниження величини втрат при прожарюванні суміші перераховується на відповідне збільшення виходу клінкеру.

Таблиця 7.2.1 Продуктивність і коефіцієнт використання обертових печей

Спосіб виробництва	Розмір печі	Кв	Продуктивність, т/год
Мокрий	5,6 х 185 м	0,89
5,0 х 185 м	0,89
4,5 х 170 м	0,90
4,0 х 150 м	0,91
3,6 х 150 м	0,92
Сухий (печі з циклонами теплообмінниками)	7,0 х 6,4 х 95 м	0,80
5,0 х 75 м	0,875
4,0 х 60 м	0,90
3,6 х 56 м	0,91
Сухий (печі з циклонами теплообмінниками і декарбонізатором)	4,5 х 80 м	0,85
5,0 х 100 м	0,82
4,0 х 60 м	0,90
3,6 х 56 м	0,91

При мокрому способі виробництва клінкеру продуктивність печей повинна коригуватись також при вологості шламу, яка відрізняється від розрахункової (38%), а у випадку печей 5,6 х 185 м – 42%.

При розрахунку продуктивності заводу по цементу вміст гіпсу в ньому приймається рівним 5%. Продуктивність по цементу (Рцем т/рік) розраховується за формулою:

Р_цем = Р_кл ·100/М_сер· 0,95 (7.5)

де Р_кл –продуктивність заводу по клінкеру, т/рік;

0,95 – коефіцієнт, що враховує вміст гіпсу;

М_сер – середній вміст клінкеру, мас.%, в цементах всіх видів.

Мсер = N₁(100-D₁) + N₁(100-D₁) N₁(100-D₁)/ 100 (7.6)

D₁, D₂,_…. D_i - максимальний вміст додатків в цементі кожного виду, мас.%

N₁, N₂, …N_i - частка в загальному випуску цементу кожного виду при умові, що

N1 + N2….Ni = 100%.

Розрахунок продуктивності заводу по окремих видах цементу проводиться за формулою:

Р_{і цем} = Р_цем ·N/100 (7.7)

Теоретична потреба в мінеральних додатках і гіпсі для виробництва цементу кожного виду становить:

П_і = Р_{і цем} ·Д_і/100, (7.8)

Г_і = Р_{і цем} ·5/100, (7.9)

де П_і, Г_і – теоретична потреба в мінеральних додатках і гіпсі, т/рік

Д_і – вміст мінеральних додатків в цементі, %

5 – вміст гіпсу в цементі, %.

Одержані дані є вихідними даними для розрахунку матеріального балансу сушильного, розмелювального і силосно-пакувального відділення.

Таблиця 7.2.2 Матеріальний баланс заводу

Назва виробництва і матеріалу	Одиниця вимірювання	Витрата	Примітка
на годину	на добу	в рік	на 1 т клінкеру
1.Відділення розмелення сировини 1.1Теоретична витрата:						Втрати при мокрому способі виробництва становлять 1…3%, при сухому – 3…5%
Карбонатного компоненту	т
Глинистого компоненту	т
Коригуючого додатку	т
1.2- витрата в стані природної вологості:
Карбонатного компоненту	т
Глинистого компоненту	т
Коригуючого додатку	т
- витрата з врахуванням втрат:
Карбонатного компоненту	т
Глинистого компоненту	т
Коригуючого додатку	т
1.3 виробнича витрата:
Карбонатного компоненту	т
Глинистого компоненту	т
Коригуючого додатку	т
2.Кар’єр і дробильне відділення:						З врахуванням 1…2% втрат
Карбонатний компонент	т
Глинистий компонент	т
3.Цех випалу клінкеру:						З врахуванням 1% вологості і 0,5% втрат
3.1 Теоретична витрата сировинної суміші	т
3.2 Виробнича витрата сировинної суміші	т
- Сировинний шлам	м^3
- Клінкер	т
4. Сушильне відділення:
4.1 Теоретична витрата АМД	т					З врахуванням 0,5% втрат. АМД – активна мінеральна добавка
4.2 Витрата АМД в стані природної вологості	т
4.3 Виробнича витрата АМД	т
5.Склад клінкеру і добавок:						З врахуванням 0,5% втрат клінкеру,
5.1 Клінкер	т					АМД і гіпсу при зберіганні
5.2 АМД	т
5.3 Гіпс в стані природної вологості	т
6. Відділення розмелення цементу:						З врахуванням 0,5% втрат
- Клінкер	т
- АМД	т
- Гіпс	т
- Цемент	т