<<
>>

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день цементная промышленность остается одной из наиболее динамичных отраслей экономики Российской Федерации. Обновление историче­ского максимума потребления цемента в России произошло в 2014 году, но вве­денные экономические санкции существенно замедлили развитие отрасли, и в 2015 году потребление снизилось на 11% и составило 63 млн т.

Несмотря на такие показатели, ведущие аналитические агентства прогнозируют увеличение потреби­тельского спроса к 2020 году, который будет стимулироваться дальнейшей реали­зацией государственных программ строительства жилья, строительства дорог и крупных инфраструктурных проектов.

Ведущие производители признают, что проблема экономических санкций яв­ляется не менее значимой, чем традиционный рост тарифов на энергоносители. В связи с текущими показателями потребления цемента, еще больше усилилась конкуренция в отрасли. Более 70% опрошенных компаний-производителей це­мента уделяют внимание повышению энергоэффективности использования име­ющихся производственных мощностей и их модернизации [80].

Таким образом, в условиях постоянного роста тарифов на энергоносители ак­туальной задачей является разработка научно-обоснованных энергоэффективных решений, способных улучшить показатели при производстве цемента.

Производство цемента является очень энергоемким процессом. Известно, что на измельчение расходуется более 60% электроэнергии, затрачиваемой для про­изводства 1 т цемента (на долю помола приходится до 45% энергии). При этом наиболее энергоемким процессом является тонкий помол клинкера и минераль­ных добавок. Наибольшее распространение при помоле цемента и в России, и за рубежом получили шаровые барабанные (трубные) мельницы (ШБМ) [ 87].

К недостаткам ШБМ следует отнести - высокий удельный расход энергии на помол, большой износ футеровки и мелющих тел. Однако простота конструкции и обслуживания, возможность регулирования в широких пределах тонины помола готового продукта без конструктивных изменений, возможность автоматизации измельчения предопределяют перспективы дальнейшего широкого использования
таких мельниц [87].

При применении шаровых барабанных мельниц для помола клинкера, затраты на футеровку и мелющие тела достигают 40% стоимости эксплуатационных рас­ходов на содержание мельницы. Это означает, более выгодно разработать рацио­нальный конструктивный профиль футеровки (при помощи численного модели­рования), обеспечивающий оптимальный помол, сбережение измельчающей сре­ды и снижение энергопотребления [92].

Степень разработанности темы исследования.

При выполнении диссертационной работы рассмотрены научные труды отече­ственных и зарубежных ученых, работы которых отражали вопросы изучения движения мелющей загрузки и проектирования футеровок шаровых мельниц, та­ких как: Д.К. Крюков, С.Е. Андреев, В.С. Богданов, М.А. Вердиян, Ю.И. Дешко, Н.П. Неронов, В.А. Олевский, В. Дуда, Э.В. Дэвис, П. Клири, Р.К. Раджамани, Б.К. Мишра, М.С. Пауелл и другие. Изучение трудов перечисленных ученых поз­волили расширить область знаний о процессе измельчения в шаровых мельницах, характере движения мелющей загрузки, численном моделировании процесса из­мельчения. Также было выявлено, что к настоящему времени недостаточно про­работан вопрос о влиянии геометрических размеров профиля футеровки на про­цесс измельчения.

Объектом исследования является шаровая барабанная мельница для помола клинкера.

Предметом исследования является процесс измельчения в шаровой барабан­ной мельнице при изменении ее конструктивно-технологических параметров.

Рабочая гипотеза:

проектирование поперечного и продольного профиля футеровки на стадии раз­работки проекта позволит выявить рациональный режим работы мелющих тел, тем самым обеспечить требуемую эффективность процесса измельчения.

Научная идея:

заключается в создании рационального поперечного и продольного профиля
футеровки, которая обеспечит требуемый режим движения мелющих тел и суще­ственно повысит эффективность процесса измельчения.

Цель работы:

повышение эффективности процесса измельчения клинкера за счет обеспече­ния рационального режима движения мелющих тел на основе совершенствования поперечного и продольного профиля футеровки в шаровой барабанной мельнице.

Задачи исследования:

1. Проанализировать существующие конструкции футеровок шаровых мель­ниц и пути их совершенствования, а также известные методики расчета и проек­тирования футеровок.

2. Выполнить анализ известных математических моделей, предназначенных для симуляции движения мелющих тел в шаровых мельницах.

3. Получить уравнения для расчета энергетических и кинематических пара­метров шаровой загрузки.

4. Провести экспериментальные исследования на лабораторной установке и численное моделирование, определить регрессионные зависимости величины ма­лоподвижного ядра, мощности, потребляемой приводом, и крупности готового продукта методом планирования многофакторного эксперимента.

5. Установить рациональные параметры работы шаровой барабанной мельни­цы для помола клинкера.

6. Разработать инженерную методику проектирования футеровки и общие ре­комендации для внедрения результатов работы в промышленности.

Соответствие диссертации паспорту специальности.

Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.02.13 «Машины, агрегаты и процессы» по следующим областям исследования:

3. Теоретические и экспериментальные исследования параметров машин и аг­регатов и их взаимосвязей при комплексной механизации основных вспомога­тельных процессов и операций.

6. Исследование технологических процессов, динамики машин, агрегатов, уз­
лов и их взаимодействия с окружающей средой.

Научная новизна:

1. Получены уравнения для расчета: скорости движения мелющих тел на лю­бом участке траектории движения, времени движения, угла отрыва от внутренней поверхности барабана мельницы, высоты подъема шара, кинетической и потенци­альной энергии шара.

2. Установлен параметр, характеризующий величину малоподвижного ядра шаровой загрузки и интенсивность движения мелющих тел.

3. Определены рациональные параметры режима работы мельницы, в зависи­мости от конфигурации футеровки в поперечном и продольном сечении барабана мельницы.

Практическая ценность работы:

заключается в разработке комплексного решения по созданию рациональной конструкции футеровки внутренней поверхности барабана мельницы в попереч­ном и продольном сечениях.

Работа выполнена в рамках программы развития опорного университета на ба­зе БГТУ им. В.Г. Шухова и в рамках федеральной целевой программы по теме «Разработка роботизированного комплекса для реализации полномасштабных ад­дитивных технологий инновационных материалов, композитов, конструкций и сооружений» (уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI57715X0193).

Автор защищает:

1. Теоретические зависимости для расчета энергетических и кинематических параметров шаровой загрузки.

2. Математическую модель движения мелющих тел внешнего слоя в шаровой барабанной мельнице со ступенчатой футеровкой.

3. Результаты проведенных лабораторных и численных экспериментов в виде уравнений регрессий, позволяющих определить влияние варьируемых факторов на функции отклика: параметр, характеризующий величину малоподвижного ядра загрузки, мощность, потребляемую приводом мельницы, и остаток на сите 008.

4. Рациональные параметры работы шаровой барабанной мельницы и кон­структивные параметры ступенчатой футеровки.

5. Конструкцию футеровки шаровой барабанной мельницы, защищенную па­тентом РФ №160708 на полезную модель, обеспечивающую повышение эффек­тивности процесса измельчения.

Реализация работы:

данная работа была выполнена на кафедре механического оборудования БГТУ им. В.Г. Шухова в рамках научно-исследовательских работ, результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в учебный процесс по направлению 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» и специ­альности 15.05.01 «Проектирование технологических машин и комплексов», при­няты к внедрению на ЗАО «Белгородский цемент» и на АО «Мальцовский порт­ландцемент», разработана методология проектирования футеровок и реализована на ЗАО «ТД «Кварц»».

Апробация работы:

основные положения и результаты исследовательской работы докладывались на конференциях в БГТУ им. В.Г. Шухова, были представлены на конференции «Оптимизация технологических процессов помола сырья и цемента. Ресурсосбе­режение и стабилизация требуемого качества. Современные комплексы для упа­ковки и отгрузки цемента потребителям» (г. Ст. Оскол, 2013 г.), конференции «Опыт строительства новых цементных заводов. Проблемы и пути их решения», (Тульская обл., 2014 г.), Международной научно-технической конференции «Ре- сурсо- и энергосберегающие технологии, и оборудование, экологически безопас­ные технологии» (г. Минск, Республика Беларусь, 2014 г.), конференции «Пер­спективные инновационные разработки молодых исследователей Белгородской области - развитию региона» (г. Белгород, 2014 г.), Международной конференции «Интерстроймех-2015» (г. Казань, Республика Татарстан, 2015 г.), Международ­ной конференции в Техническом Университете им. Агриколы (г. Бохум, Герма­ния, 2016 г.).

Публикации:

по результатам работы опубликовано 18 печатных работ, в том числе 4 науч­ные статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ и 4 статьи в международных журналах, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science. Получен па­тент РФ №160708 на полезную модель.

Структура и объем работы:

диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по результа­там работы, списка литературы из 160 наименований. Работа изложена на 192 страницах, в том числе 147 страниц основного текста, содержит 127 рисунков, 7 таблиц, 7 приложений.

1.

<< | >>
Источник: ХАХАЛЕВ ПАВЕЛ АНАТОЛЬЕВИЧ. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СТУПЕНЧАТОЙ ФУТЕРОВКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В ШАРОВОЙ БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЕ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Белгород - 2017. 2017

Еще по теме ВВЕДЕНИЕ:

  1. Статья 314. Незаконное введение в организм наркотических средств, психотропных веществ или их аналогов
  2. ВВЕДЕНИЕ История нашего государства и права — одна из важнейших дисциплин в системе
  3. ВВЕДЕНИЕ
  4. Мысли об организации немецкой военной экономикиВведение
  5.   ПРЕДИСЛОВИЕ [к работе К. Маркса «К критике гегелевской философии права. Введение»] 1887  
  6. Под редакцией доктора юридических наук, профессора А.П. СЕРГЕЕВА Введение
  7. ВВЕДЕНИЕ
  8. Введение
  9. Введение
  10. ВВЕДЕНИЕ