3. Экономика

Получение клинкера — наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Доля клинкера в стоимости портландцемента достигает 70-80%. Производство клинкера состоит из добычи сырьевых материалов, дробления, помола и смешивания их в определенном соотношении, обжига сырьевой смеси и магазинирования клинкера.

Комплекс операций по получению из клинкера портландцемента включает следующие технологические процессы: дробление клинкера, сушку минеральных добавок, дробление гипсового камня, тонкое измельчение клинкера совместно с активными минеральными добавками и гипсом, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю.

Даже в пределах одного месторождения химико-минералогический состав сырья меняется в широких пределах. Поэтому получение сырьевой смеси постоянного состава — сложная задача. С другой стороны, перерабатываемое цементной промышленностью сырье отличается не только составом, но и физико-техническими свойствами (влажностью, прочностью и т. д.). Для каждого вида сырья должен быть выбран такой способ подготовки, который обеспечивал бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов шихты с минимальными энергетическими затратами. Это послужило причиной появления в цементной промышленности трех способов производства, отличающихся технологическими приемами подготовки сырьевых смесей: мокрого, сухого и комбинированного.

Рассмотри сухой способ производства. Последовательность технологических операций производства портландцемента сухим способом такая же, как и при мокром, однако при подготовке сырьевых смесей имеются существенные отличия, зависящие от влажности и твердости сырья. При переработке сырья повышенной твердости и умеренной влажности принципиальная технологическая схема имеет вид. Высокая твердость измельчаемых материалов требует предварительного их дробления. Тонкое измельчение материалов может производиться при влажности не более 1 %. В природе такое сырье практически не встречается, поэтому обязательная операция сухого способа производства — сушка.Желательно совмещать ее с размолом сырьевых компонентов. На большинстве новых предприятий, работающих по сухому способу производства, в шаровой трубной мельнице совмещаются процессы сушки, тонкого измельчения и перемешивания всех компонентов сырьевой смеси. Из мельницы сырьевая смесь выходит в виде тонкодисперсного порошка — сырьевой муки. В железобетонных силосах производятся корректировка ее состава до заданных параметров и гомогенизация перемешиванием сжатым воздухом. Готовая сырьевая смесь поступает на обжиг. Вращающиеся печи сухого способа производства оборудованы запечными теплообменными устройствами (циклонными теплообменниками). В них за несколько десятков секунд сырьевая смесь нагревается до 700-800°С, дегидратируется и частично декарбонизируется. Завершается обжиг клинкера во вращающейся печи. Необходимость экономии расхода топлива вынуждает перерабатывать по сухому способу материалы со все более высокой влажностью. Технологическая схема производства портландцемента из такого сырья выглядит следующим образом. Предварительное измельчение материалов повышенной влажности при сухом способе целесообразно осуществлять в мельницах самоизмельчения типа «Аэро-фол», позволяющих перерабатывать сырье с влажностью до 25%. Однако полностью высушиться сырье при этом не успевает и в шаровой мельнице одновременно с доизмельчением крупных частиц и получением однородной сырьевой смеси производится ее досушка. Приготовление сырьевой смеси в виде порошка усложняет технологическую схему. Увеличивается число энергоемкого оборудования, более «капризного» при эксплуатации. Сложнее при сухом способе обеспечить санитарные условия и охрану окружающей среды. Но решающим его преимуществом является снижение расхода теплоты на обжиг клинкера до 3,4-4,2 МДж/кг. Кроме того, на 35—40 % уменьшается объем печных газов, что соответственно снижает стоимость обеспыливания и дает больше возможностей по использованию теплоты отходящих газов для сушки сырья. Важнейшее преимущество сухого способа - более высокий съем клинкера с 1 м3 печного агрегата. Это позволяет проектировать и строить печи по сухому способу в 2-3 раза более мощные, чем по мокрому. В целом по технико-экономическим показателям сухой способ превосходит мокрый. При использовании мощных печей он обеспечивает снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера примерно вдвое, рост годовой выработки на одного рабочего примерно на 40%, уменьшение себестоимости продукции на 10 % и сокращение капиталовложений при строительстве предприятий на 50%. Это обусловило интенсивное его распространение в мировой цементной промышленности. Однако надо учитывать, что возможности применения сухого способа ограничены влажностью перерабатываемого сырья. Переработка сырья с влажностью более 20—25 % по сухому способу связана с высокими расходами теплоты на сушку, и этот способ становится неэкономичным.

Выполнять монтаж оборудования будет бригада из 3 человек с окладом 15000.00 руб./мес. и сроками в 2 недели. Следовательно, коэффициент для монтажа 4.29=3(человека)*0.5(2-недели или пол месяца)/0.35(фонд оплаты труда),тогда сумма монтажа оборудования составит 64 285.00руб. Настройка и пуско-наладка должны быть произведены в течение 3 недель в составе 2-х человек с окладом 35000руб. Коэффициент для пуско-наладки (здесь оплата труда повременная за месяц) 4.29=2(человека)*0.75 (3-недели или 0.75 месяца)/0.35(фонд оплаты труда). И в итоге составит 150 000 руб. Данную систему сможет обслуживать 1 оператор с заработной платой 26500 руб. Коэффициент для согласования в госгортехнадзоре (здесь оплата труда сдельная за результат) 2.86=1/0.35(фонд оплаты труда). Сдача Госгортехнадзору 85 714.00 руб. В общей сложности вся автоматизация составит 400600 руб. +/- 5%

4. Раздел автоматизации

4.1. Идентификация объекта автоматизации

Все расчеты здесь и далее произведены с помощью MAHTLAB и заимоствованы из курсовой работы Мироненко А. В. «Автоматизация процесса сухого помола цементного клинкера в трубной шаровой мельнице»

Под идентификацией динамических объектов понимают процедуру определения структуры и параметров их математических моделей, которые при одинаковом входном сигнале объекта и модели обеспечивают близость выхода модели к выходу объекта при наличие какого-то критерия качества.

В результате проведенного эксперимента был получен массив данных состоящий из 2 тысяч значений входного параметра и 2 тысяч значений выходного параметра. Интервал дискретизации равен 3 с (ts=3). Для загрузки в рабочую область MATLAB массива данных необходимо выполнить команду:

После выполнения команды в рабочей области появились массив входных переменных u и массив выходного параметра y.

Интервал дискретизации указывается дополнительно:

Сформированный файл указывает, что он содержит результаты 100 измерений с интервалом дискретизации 3 с. Входными переменными является массив u, а выходным параметром y. Для наглядности сформированного файла необходимо в его структуру ввести обозначения входных и выходных данных:

>>set(dan41,’InputName’,'Тонкоcть помола клинкера’,'OutputName’,'Влажноcть клинкера’)

Для просмотра полной информации о полученном файле воспользуемся командой: >> get(dan41)

ans =

Domain: ‘Time’

Name: []

OutputData: [100×1 double]

y: [1×18 char]

OutputName: {[1×18 char]}

OutputUnit: {'’}

InputData: [100×1 double]

u: [1×17 char]

InputName: {[1×24 char]}

InputUnit: {'’}

Period: Inf

InterSample: ‘zoh’

Ts: 3

Tstart: []

SamplingInstants: [100×0 double]

TimeUnit: ‘’

ExperimentName: ‘Exp1′

Notes: []

UserData: []

Для графического представления данных воспользуемся командой:

plot(dan41) (рис.10):

Для дальнейшего использования полученных исходных данных необходимо провести предварительную обработку этих данных с целью удаления тренда из набора данных и если необходимо отфильтровать данные с помощью имеющихся средств в пакете System Identification Toolbox. Данные операции проведем в графическом интерфейсе System Identification Toolbox, который запускается из командной строки командой:

>> ident

Opening ident ……. done.

Импортируем файл данных в среду интерфейса с помощью команды data – import (рис.11):

Запустим режим быстрого старта, для чего в падающем меню Operations выберем Quick Start. При выборе этого режима производится:

 удаление тренда из массива экспериментальных данных;

 формирование усеченных массивов данных с именами dande и dandv для построения моделей (рис. 12)