Введение к работе
Актуальность работы. Дробление и измельчение являются одними из самых распространенных и одновременно наиболее энергоемких процессов при производстве строительных материалов, на долю которых приходится до 60 - 70 % всех энергозатрат.
Одним из основных строительных материалов является цемент. В последние годы производство цемента в России имело постоянный рост и к 2007 г. его выпуск приблизился к 60 млн т. Следует отметить, что с началом всемирного экономического кризиса потребность в цементе несколько сократилась, а его производство в 2008 г. сократилось по отношению к данным 2007 г. на 10,6 %, однако в 2010 г. ожидается восстановление экономики страны и рост потребности в строительных материалах.
Помол цементного клинкера осуществляется преимущественно в трубных мельницах (ТМ), которые получили широкое распространение в мировой цементной промышленности, а в РФ являются основным агрегатом для тонкого помола материалов. Повышенный удельный расход электроэнергии, достигающий 40...60 кВт-ч/т, является основным недостатком ТМ. Их низкая энергетическая эффективность работы обусловлена нерациональной организацией процесса измельчения материала внутри барабана мельницы. Повышение эффективности работы данного агрегата является одной из задач, решение которой может привести к повышению производительности и снижению удельного расхода электроэнергии.
Одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности работы ТМ является совершенствование конструкций устройств, обеспечивающих виутримельничнуго классификацию материала.
Цель работы - разработка рациональной конструкции внутримельничного классифицирующего устройства (ЦВКУ) трубной мельницы, обеспечивающего повышение эффективности процесса измельчения материала, и математического аппарата для расчета его конструктивно-технологических параметров.
Задачи исследований.
-
Разработать рациональную конструкцию цилиндрического внутримельничного классифицирующего устройства для ТМ.
-
Установить теоретические зависимости конструктивно-технологических и кинематических параметров цилиндрического внутримельничного классифицирующего устройства ТМ.
-
Разработать теоретические основы расчета усилий, действующих на элементы конструкции цилиндрического внутримельничного классифицирующего устройства.
-
Установить теоретические зависимости пропускной способности цилиндрического внутримельничного классифицирующего устройства в зависимости от эксплуатационных параметров.
-
Разработать методику расчета эксплуатационных параметров винтового внутримельничного транспортирующего устройства.
-
Исследовать влияние основных факторов на эффективность процесса грубого помола материала в ТМ с ЦВКУ.
-
Определить рациональные конструктивно-технологические параметры камеры грубого помола мельницы, оснащенной цилиндрическим внутримельничным классифицирующим устройством.
-
Разработать рекомендации для промышленной реализации результатов исследований.
Научная новизна заключается в следующем:
-
Получены математические выражения для расчета усилий, действующих на элементы конструкции ЦВКУ, учитывающие его геометрические параметры и относительную частоту вращения.
-
В аналитическом виде получено выражение для определения пропускной способности цилиндрического внутримельничного классифицирующего устройства с учетом его конструктивно-технологических параметров.
-
Получены математические выражения для расчета геометрических параметров винтового внутримельничного транспортирующего устройства, учитывающие геометрические параметры кольцевой камеры и требуемую производительность ТМ по готовому продукту.
-
Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие изменение производительности и мощности, потребляемой электродвигателем, и позволяющие определить рациональные конструктивно-технолопиеские параметры ЦВКУ трубной мельницы.
Практическая значимость работы.
Получены инженерные методики расчета конструктивно-технологических параметров ЦВКУ для мельниц различных типоразмеров. Разработана патентно-защищенная конструкция цилиндрического внутримельничного классифвдирующего устройства, обеспечивающего повышение производительности при производстве цемента на 8 - 10 %, снижение удельного расхода электроэнергии на 12 - 14 %.
Автор защищает.
-
Математические выражения для расчета усилий, действующих на элементы конструкции ЦВКУ.
-
Аналитические выражения для определения пропускной способности цилиндрического внутримельничного классифицирующего устройства в зависимости от его конструктивных параметров.
-
Математические выражения для расчета эксплуатационных параметров винтового внутримельничного транспортирующего устройства.
-
Уравнения регрессии, описывающие изменение производительности и мощности, потребляемой электродвигателем, и позволяющие определить рациональные конструктивно-технологические параметры ЦВКУ трубной мельницы.
-
Патентно-защищенную конструкцию цилиндрического внутримельничного классифицирующего устройства трубной мельницы.
-
Результаты экспериментальных исследований по определению производительности, потребляемой мощности и удельного расхода электроэнергии ТМ с ЦВКУ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях; - на Международном конгрессе «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» (Белгород, 2003 г.); «Образование, наука, производство» (Белгород, 2004 г.); Международной интернет-конференции «Технологические комплексы, оборудование предприятий строительных материалов и стройиндустрии» (Белгород, 2004 г.); Международном форуме по проблемам науки, техники и образования в академии наук о Земле (Москва, 2004 г.); пятой межрегиональной научно-технической конференции с международным участием (Братск, 2006 г.).
Реализация работы.
Разработанные рекомендации приняты для внедрения на ЗАО «Катавский цемент» и используются для разработки технической документации на конструкцию ЦВКУ для цементной мельницы. Результаты работы используются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных работ на кафедре механического оборудования БГГУ им. В.Г. Шухова.
Публикации.
По результатам диссертационной работы получен патент РФ на изобретение, опубликовано девять печатных работ, в том числе одна в ведущем рецензируемом издании, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по результатам работы, списка литературы из 128 наименований. Работа изложена на 185 страницах, в том числе содержит 60 рисунков, 10 таблиц, 23 страницы приложений.
