Іванов Анатолій Миколайович. Наукове обгрунтування та створення високоефективних процесів подрібнення в помольному агрегаті з трубним млином на принципі селективності

Краткое описание

Іванов Анатолій Миколайович. Наукове обгрунтування та створення високоефективних процесів подрібнення в помольному агрегаті з трубним млином на принципі селективності : дис... д-ра техн. наук: 05.17.08 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2006

Іванов А.М. Наукове обґрунтування та створення високоефективних процесів подрібнення в помольному агрегаті з трубним млином на принципі селективності.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.17.08 процеси та обладнання хімічної технології. Національний технічний університет Харківський політехнічний інститут”. Харків, 2006.
Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-практичної проблеми підвищення ефективності роботи помольного агрегату з ТМ за рахунок теоретичного обґрунтування і створення високоефективних процесів на основі вивчення трьох головних комплексних факторів: раціонального попереднього подрібнення у різних його видах , енергоадаптованого і пульсуючого режимів роботи молольних тіл та ізошвидкісній структурі потоку матеріалу, що подрібнюється, з використанням принципу селективності. Обґрунтовано максимальний розмір часток матеріалу, що подається в млин. Науково обґрунтована доцільність подачі крупки після сепаратора на визначені ділянки усередині першої камери млина. Удосконалена теорія спадковості” стосовно до одержання цементів різних марок без зниження продуктивності млина. Розроблено наукові основи процесу помелу багатокомпонентних цементів, які дозволяють визначити ступінь попереднього здрібнювання важкоподрібнюваного компонента. Вперше створені теоретичні основи енергоадаптованого в подовжньому та пульсуючого в поперечному перерізах млина режиму роботи молольного завантаження, що дозволяє вибирати раціональні схеми футерівок і форму корпуса млинів. Одержала подальший розвиток математична модель ковзання кульового завантаження по футерівкам різного профілю з урахуванням ступеня заповнення корпуса млина кулями, Науково обґрунтовані ізошвидкісна структура потоку матеріалу, що подрібнюється, і застосування ПАР для її реалізації.

Дисертація присвячена рішенню науково - практичної проблеми встановлення на принципі селективності закономірностей основних робочих процесів, що визначають ефективність здрібнювання в ПА з ТМ: раціональне попереднє подрібнення у різних його видах, високоефективні режими роботи молольних тіл у подовжньому і поперечному перерізах млина й оптимальна швидкість руху матеріалу. Створені і впроваджені в промисловість раціональні способи здрібнювання і пристрої, що є вирішенням важливої наукової і господарської проблеми, яка визначає прогрес у техніці і технології здрібнювання сотень мільйонів тонн різних матеріалів у багатьох галузях промисловості і забезпечує значну економію енергетичних і трудових ресурсів, поліпшує екологію.
1. По раціональному попередньому подрібненню у різних його видах і стадіях отримані такі результати.
Науково обґрунтовано максимальний розмір часток матеріалу, які подаються в ТМ, з умови встановлення постійної величини напружень, що руйнують матеріал. Так , для клінкеру середньої міцності цей розмір складає 7103м., при міцності часток 10 МПа. Максимальну міцність 100 МПа має фракція ( 0,5 - 1,0) 103м, при цьому ії абразивність є також максимальною.
Удосконалено теорію спадковості стосовно до одержання різних марок цементу без зменшення продуктивності цементних млинів при наявності в схемі холодильників перештовхуючого типу .
Науково обґрунтовано доцільність подачі крупки після циркуляційних сепараторів на визначені по діаграмі помелу ділянки першої камери ТМ з використанням нової конструкції пнемо - форсунки і нових конструкцій нахилених перегородок.
Розроблено і підтверджено експериментально наукові основи помелу багатокомпонентних цементів з урахуванням абразивності і розміру часток компонентів. Установлено , що дисперсність важкоподрібнюваного компонента складає (0,2 0,8) 103м, а легкоподрібнюваного (0,2 1) 103м., максимальна кількість компонентів цих фракцій при сумісному помелі повинна досягатися одночасно.
Використання способу здрібнювання в шарі матеріалу, який подрібнюється, дозволило створити нове помольне устаткування - барабанно - валковий подрібнювач.
2. Удосконалено математичну модель, що дозволяє визначити параметри ковзання молольних тіл з урахуванням ступеня заповнення та профілю футерівки при рівних інших умовах. При призначенні режиму роботи молольних тіл необхідно враховувати зниження кута підйому їх від ковзання завантаження по футерівці. Так , різниця в кутах відриву, які обчислені з урахуванням і без урахування ковзання, складає для водоспадного режиму з завантаженням на гладкій футерівці 54,96 і 41,7 на східчастій з кутом нахилу 12 . При водоспадному режимі роботи ковзання по східчастій футерівці починається на 20,20пізніше, ніж по гладкій, що пов'язано з більшим коефіцієнтом зчеплення східчастої футерівки.
3. Вперше теоретично встановлено закономірність зміни кута підйому молольних тіл уздовж барабана млина на основі енергоадаптованого режиму їх роботи за рахунок відповідності зміни кута підйому зміні діаграми помелу для критичного розміру часток, що вимагають здрібнювання стиранням. Так, для клінкеру цей критичний розмір складає в середньому 0,5103м. Запропоновано залежність для перерахунку залишків на ситі 008 на залишки на ситі 05 і розроблені варіанти реалізації енергоадаптованого режиму, один із яких використання конічного корпусу млина. Для такого млина розроблена технологічна футерівка, обґрунтовані оптимальний кут конусності (70- 140) і поточний ступінь заповнення молольним завантаженням корпуса уздовж млина.
4. Науково обґрунтовано і розроблено високоефективні пульсуючий і енергоадаптований режими роботи МТ у будь-якому поперечному перерізі уздовж млина на базі відповідності змін водоспадного і каскадного режимів кількості великих і дрібних часток пропорційно ординатам під і над діаграмою помелу, що побудована по залишках на ситі, розмір отворів якого дорівнює критичному розміру часток, які вимагають здрібнювання стиранням. Так, енергоадаптований режим роботи при постійній продуктивності дає зниження залишку на ситі 008 з 20 % до 13 %.
5. Науково обґрунтовано модель найбільш продуктивної ізошвидкісної структури потоку, критерієм оптимальності якої є сталість швидкості просування матеріалу, що подрібнюється, уздовж барабана. Для реалізації ізошвидкісної структури розроблена спіральна футерівка з кутом нахилу, що змінюється, а також технологія подачі ПАР на різні ділянки млина з метою вирівнювання рухомості потоку матеріалу уздовж млина.
6. ПАР знижують міцність часток усіх фракцій у різному ступені. Дія ПАР найбільше ефективна на частки фракцій (5 10)103м і частки менше (1 2)103м, що дає можливість зробити висновок про доцільність подачі ПАР в млин у зону з максимальною кількістю часток зазначених фракцій. При помелі клінкеру в звичайному режимі і розпилу ПАР усередину млина на задану ділянку залишок на ситі 008 знизився з 20 % до 14 % без зменшення продуктивності.
7. Розроблено методику і визначено величини транспортних характеристик ЛСТМ-1 (коефіцієнтаі коефіцієнт гідравлічного опору l), що відноситься до в’язких неньютонівских ПАР . В усіх випадках коефіцієнтабільше 1 і в середньому дорівнює 1,18. Отримані дані дозволяють розрахувати енергозберігаючу транспортну систему подачі ЛСТМ-1 до млинів.
8. Доведено доцільність подачі ПАР на визначені ділянки уздовж млина. Подача ПАР на ділянку 0,15 - 0,4 від діаметра барабана млина Dбпозитивно позначається на роботі млина і дає приріст продуктивності на 11,4 %, а при подачі ПАР на дві ділянки , тобто ще і на ділянку важкоподрібнюваної фракції ( 0,7 - 1.1)Dб, на 18,5 %. Кількість ПАР при подачі на зазначені зони можна скоротити на 15 20 % без істотного зниження ефективності помелу. Розроблена залежність для визначення еквівалентного діаметра поперечного перерізу млина, вільного від завантаження, необхідного для аеродинамічного розрахунку аспірації і польоту часток ПАР. Визначено значення границі поділу і параметри подачі ПАР на різні ділянки уздовж млина.
Найбільш ефективним є спільний вплив на матеріал, що подрібнюється, нового пульсуючого і енергоадаптованого режимів і подачі ПАР на визначені ділянки млина для досягнення ізошвидкісної структури потоку матеріалу. Подача ПАР одночасно з пульсуючим режимом знижує залишок на ситі 008 з 14 % до 9 %.
9. Результати досліджень реалізовані на цементних заводах Росії (Бєлгородському, Михайловському, Подольскому,Ульяновському, Себряковському) та України (Амвросіевському, Балаклійському, Харківському), у галузевих науково-дослідних і проектних інститутах (НДІЦемент, ПІВДЕНДіпроЦемент), використовуються в навчальному процесі при читанні лекцій, виконанні курсових і дипломних проектів (ХДТУБА, БГТУ ім.В.Г. Шухова,УІПА).
Упровадження пульсуючого енергоадаптованого режиму та подача ПАР усередину на задані ділянки цементного млина розміром 4х13,5 м дає річний економічний ефект не менше 2 млн. грн