Đề tài Hệ lò quay phương pháp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm

LỜI MỞ ĐẦU Nhằm phát huy thế mạnh của đất nước về tài nguyên khoáng sản thì bên cạnh sự phát triển của những ngành công nghiệp khác, ngành công nghiệp silicát đã ra đời từ lâu và đang ngày càng khẳng định vị thế của nó qua các giai đoạn. Ngành công nghệ Silicat là ngành công nghiệp tương đối rộng sản xuất các loại vật liệu gốm sứ xây dựng, sành sứ, vật liệu chịu lửa, các loại xi măng, chất kết dính… Công nghiệp silicát đã và đang giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế đất nước, nhất là trong giai đoạn hiện nay, giai đoạn nước ta trở thành thành viên thứ 150 của tổ chức thương mại lớn nhất thế giới (WTO). Nền kinh tế hàng hóa nhiều thành phần thì việc gia nhập WTO đã tạo cho thị trường hàng hoá nói chung và thị trường vật liệu xây dựng nói riêng ở Việt Nam phát triển mạnh mẽ, mức sống của người dân cũng ngày càng được nâng cao, kéo theo nhu cầu nhu cầu xây dựng nhà cửa, đường sá, thuỷ lợi, nhà máy, các công trình đô thị hoá…ngày càng tăng nhanh. Qua thực tế, tôi nhận thấy ở miền Trung nước ta có nhiều nhà máy xi măng nhưng thật sự chưa có nhà máy nào có quy mô để phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản và xuất khẩu. Tôi chọn Quảng Bình là nơi tôi đặt nhà máy vì nơi đây có trữ lượng đá vôi lớn, chất lượng đá vôi khá tốt phù hợp cho việc xây dựng nhà máy sản xuất xi măng tầm cỡ. Vậy nên tôi chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất PCB40- Hệ lò quay bằng phương pháp khô- Năng suất 1.6 triệu tấn/năm”. Địa điểm nhà máy đặt tại Quảng Bình, huyện Tuyên Hóa, xã Tiến Hóa. Với tầm hiểu biết còn hạn hẹp và chưa có kiến thức về thực tế nên trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi những vướng mắc. Mong được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên và chỉ bảo thêm của các bạn để tôi hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Minh Chương I: LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1. Biện luận đề tài Nhu cầu xi măng của Việt Nam dự đoán đến năm 2020 là 69 ÷ 70 triệu tấn, trong khi đó đến năm 2015 ngành xi măng mới sản xuất được 64.8 triệu tấn. Cùng với sự phát triển của cả nước thì ở khu vực miền trung nói chung và Quảng Bình nói riêng nhu cầu về xây dựng…ngày càng tăng. Vì thế nhu cầu phải xây dựng một nhà máy xi măng năng suất 1.6 triệu tấn/năm ở Quảng Bình là tất yếu. Vào thời điểm hiện nay lượng xi măng trên thị trường đang thiếu hụt nghiêm trọng, các nhà máy sản xuất ra không đủ đáp ứng hàng năm phải nhập khẩu lượng khá lớn xi măng từ nước ngoài. Chính điều này sẽ là động lực thúc đẩy việc xây dựng thêm nhà máy xi măng năng suất lớn. Địa điểm được chọn xây dựng nhà máy là tại xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình gần cuối phía bắc của tỉnh Quảng Bình. Việc lựa chọn địa điểm đặt nhà máy ở đây vì các lý do sau: 1.1.1. Điều kiện kinh tế xã hội Quảng Bình là một tỉnh đang trên đà phát triển, đang từng bước đẩy mạnh công nghiệp hóa, có tiềm năng lớn về du lịch. Chính vì vậy mà nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng khá lớn nên đòi hỏi phải cung cấp một lượng lớn xi măng phục vụ cho xây dựng. 1.1.2. Điều kiện giao thông vận tải Nhà máy đặt tại xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa gần cuối phía Bắc của tỉnh Quảng Bình cách quốc lộ 1A khoảng 20 km nên cũng khá thuận lợi cho việc vận chuyển clinker, thạch cao, phụ gia cũng như xuất xi măng rời, xi măng bao. 1.1.3. Điều kiện điện nước Nhà máy được xây dựng gần khu công nghiệp Cảng Hòn La- Quảng Bình nên vấn đề về cơ sở vật chất được ưu tiên đảm bảo cho nhà máy hoạt động ổn định. 1.1.4. Điều kiện địa lý Khu vực Quảng Bình chịu ảnh hưởng nhiệt đới gió mùa, từ tháng hai đến tháng tám là mùa khô, mùa mưa kéo dài từ tháng chín đến tháng mười hai và tháng giêng, lượng mưa chiếm 75% cả năm. Mỗi năm có hai mùa rõ rệt, vào mùa mưa thường có lũ lụt nhưng do vị trí nhà máy không gần biển nên không ảnh hưởng nhiều. Đặt điểm nền đất có nguồn gốc phong hóa lâu đời nên các lớp đất có khả năng chịu lực tốt tạo thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy. 1.1.5. Nguồn vốn xây dựng Việc xây dựng một nhà máy sản xuất xi măng công suất lớn nguồn vốn được đầu tư chủ yếu bởi Tổng Công Ty Xây Dựng Miền Trung. Ngoài ra, có thể sử dụng nguồn vốn đóng góp của tỉnh vì lợi ích xủa nhà máy trước mắt là tạo công ăn việc làm cho những người dân địa phương. Quảng Bình có du lịch phát triển mạnh, công nghiệp đang trên đà phát triển, để đáp ứng nhu cầu phát triển xây dựng của tỉnh thì tỉnh có khả năng tham gia đóng góp vốn cho nhà máy. 1.1.6. Nguồn lao động, đội ngũ cán bộ kỹ thuật cho nhà máy Dân cư sống chủ yếu ở thành phố, thị trấn và ven các đường quốc lộ, lực lượng này sẽ là nguồn lao động cho nhà máy. Nhà máy hoạt động sẽ tạo công ăn việc làm cho người dân ở khu vực, góp phần phát triển đời sống, văn hóa xã hội và kinh tế của địa phương. Đội ngũ cán bộ kỹ thuật được cung cấp từ Đại học Huế và Đại học Bách khoa Đà Nẵng. 1.1.7. Nguồn nguyên liệu Mỏ đá vôi và đất sét ở Quảng Bình với trữ lượng lớn và chất lượng tốt, đảm bảo cho nhà máy hoạt động lâu dài. Chúng ở gần nhà máy, nằm lộ thiên nên dễ khai thác, vận chuyển. Đá vôi: khai thác tại mỏ đá Tiến Hóa, xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình, cách nhà máy 1 đến 2 km. Đất sét: khai thác tại mỏ đá sét Mai Hóa, xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình. Mỏ cách nhà máy 8 đến 10 km. Quặng sắt: khai thác tại mỏ quặng sắt Vạn Ninh, xã Vạn Ninh, huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình, cách nhà máy 70 đến 80 km. Đá Cao silíc: Khai thác tại mỏ đá cao si líc Lý Hòa, xã Thanh Trạch, huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình, cách nhà máy 35 đến 40 km. Thạch cao được nhập về từ Lào bằng giao thông đường bộ. Nhà máy sử dụng phụ gia thủy hoạt tính là đá bazan lấy ở Quỳ Hợp, Nghệ An và vận chuyển về nhà máy bằng đường bộ hoặc đường thủy. 1.1.8. Tiêu thụ sản phẩm Thị trường tiêu thụ xi măng tại Quảng Bình tương đối lớn nên chỉ có xây dựng tại địa bàn tỉnh mới chủ động, giảm chi phí vận chuyển và hạ giá thành sản phẩm, phục vụ kịp thời nhu cầu của nhân dân địa phương nói riêng và nhu cầu miền trung nói chung. Như vậy, từ những điều như đã phân tích ở trên việc xây dựng một nhà máy xi măng ở Quảng Bình là phù hợp với chủ trương và nhu cầu cấp thiết cho thị trường trong tỉnh, các tỉnh, thành phố trong nước và các nước lân cận. Nhà máy xi măng gần khu công nghiệp Cảng Hòn La - Quảng Bình có ưu điểm sau: * Đáp ứng nhu cầu xi măng cấp thiết cho thị trường trong tỉnh, các tỉnh, thành phố trong nước và các nước lân cận. * Cung cấp kịp thời xi măng cho xây dựng các công trình của tỉnh Quảng Bình. * Tạo công ăn việc làm, cải thiện đời sống văn hóa xã hội đồng thời góp phần thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Chương II: SƠ ĐỒ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ W 8% Lọc bụi túi Lọc bụi điện Ống khói Quạt Lọc bụi túi Băng tải xích cào tháo liệu Máy kẹp hàm Sàng Băng tải cao su Băng tải xích chuyển động cóc Xe tải Phễu chứa Máy đập búa Băng tải cao su Kho đồng nhất theo p2 Conshell Băng tải cao su Quạt Ống khói Silo đá cao silic Silo quặng sắt Silo thạch cao Silo đá Bazan Quạt Ống khói Hạtnhỏ Đá cao silic, đá Bazan, quặng sắt, thạch cao. Cân băng định lượng điện từ Lọc bụi túi Ống khói Quạt Lọc bụi điện Băng tải cao su Băng tải xích cào tháo liệu Kho đồng nhất theo pp Chevron Băng tải cao su Băng tải cao su Máy đập búa Băng tải xích chuyển động cóc Đá vôi Tiến Hóa Xe tải Băng tải cao su Silô đá vôi Lọc bụi túi Lọc bụi túi Ống khói Quạt Lọc bụi điện Băng tải cao su Băng tải xích cào tháo liệu Kho đồng nhất theo p2 Windraw Băng tải cao su Băng tải cao su Máy cán trục Băng tải xích tấm Đất sét Mai Hóa Xe tải Phễu chứa Băng tải cao su Silô đất sét Quạt Ống khói Cân băng định lượng điện từ Lọc bụi túi Quạt Ống khói d1200 (mm) Phễu chứa 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy Vít tải Ống khói Lọc bụi túi Xe tải chở xi măng bao Hệ thống đồng nhất bằng máng trượt khí động Lọc bụi túi Máng trượt khí động Lọc bụi túi Xe chở xi măng rời Máng trượt khí động Bunke xi măng Máng trượt khí động Phễu phân phối Gầu nâng 3 Hệ thống đồng nhất bằng máng trượt khí động Silo xi măng 3 Máng trượt khí động 3 Máng trượt khí động Gầu nâng Phễu phân phối Quạt Ống khói Lọc bụi túi Máng trượt khí động (1+2) Silo xi măng (1+2) Gầu nâng (1+2) Sàng (1+2+3) Bunke xi măng (1+2+3) Máy đóng bao (1+2+3) Băng tải cao su Bến cảng của nhà máy Ống khói Quạt Quạt Ống khói Quạt Cảng Quạt Rotary Bình bơm Máng trượt khí động vít tải Ống khói Quạt vít tải Hạt thô Quạt Lọc bụi túi Quạt Phân li tĩnh Hệ cyclon Phân li động Máng trượt khí động Gầu nâng Máng trượt khí động Máy nghiền bi Băng tải cao su Băng tải cao su Băng tải cao su Cân băng định lượng điện tử Xe tải Gầu nâng Lọc bụi túi Băng tải cao su Băng tải cao su Băng tải cao su Lọc bụi túi Phễu phân phối Băng tải cao su Bunke chứa Silo clinker Lọc bụi túi Silo thạch cao Silo đá bazan Silo clinker Quạt Ống khói Lọc bụi túi Quạt Ống khói Lọc bụi điện Băng tải xích chuyển động cóc Vít tải Ống khói Quạt Lọc bụi túi Silo than Vít tải Lọc bụi điện Quạt Bunke chứa Băng tải xích cào tháo liệu Kho đồng nhất Băng tải cao su Phễu rót Gầu múc Tàu Than cám Băng tải cao su Cân băng định lượng Máy nghiền con lăn Cân băng định lượng Tháp trao đổi nhiệt Máng trượt khí động Máng trượt khí động Máng trượt khí động Máng trượt khí động Băng tải chung Cân băng định lượng điện từ Lọc bụi túi Quạt Ống khói Máy nghiền con lăn Hệ cyclon Gầu nâng Băng tải cao su Gầu nâng Lọc bụi túi Quạt Ống khói Silo đồng nhất Máng trượt khí động Lọc bụi điện Quạt Ống khói Tháp tăng ẩm Lò nung Giàn làm lạnh clinker Khí thải Lọc bụi điện Quạt Ống khói Cyclon Ống khói Lọc bụi túi Quạt Ống khói Băng tải gầu Lọc bụi điện Gió 3 Gió 2 Nước Quạt Vít tải Ống khói Lọc bụi túi Xe tải chở xi măng bao Hệ thống đồng nhất bằng máng trượt khí động Lọc bụi túi Máng trượt khí động Lọc bụi túi Xe chở xi măng rời Máng trượt khí động Bunke xi măng Máng trượt khí động Phễu phân phối Gầu nâng 3 Hệ thống đồng nhất bằng máng trượt khí động Silo xi măng 3 Máng trượt khí động 3 Máng trượt khí động Gầu nâng Phễu phân phối Quạt Ống khói Lọc bụi túi Máng trượt khí động (1+2) Silo xi măng (1+2) Gầu nâng (1+2) Sàng (1+2+3) Bunke xi măng (1+2+3) Máy đóng bao (1+2+3) Băng tải cao su Bến cảng của nhà máy Ống khói Quạt Quạt Ống khói Quạt 2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy Đá vôi khai thác bằng phương pháp khoan nổ cắt tầng, theo quy trình và quy hoạch đảm bảo cho chất lượng ổn định lâu dài. Tại các bãi xúc, đá vôi được xe xúc xúc lên ô tô tải vận chuyển về trạm đập đổ vào phễu cấp liệu, được cấp liệu tấm chuyển vào máy đập xung lực kiểu thanh. Tại đây, đá vôi đập đạt kích thước rơi xuống cấp liệu rung, băng tải vận chuyển đá vôi vào kho đồng nhất sơ bộ theo phương pháp chevron, sức chứa thực tế của các kho vào khoảng 25.000 tấn, mức độ đồng nhất của kho ≥ 8/1. Đá sét khai thác tại mỏ bằng phương pháp đào, ủi, rồi được xe xúc xúc lên ô tô vận chuyển về trạm đập, rồi đổ vào phễu cấp liệu, được cấp liệu tấm đưa vào máy cán hai trục có răng (năng suất 200 tấn/giờ). Băng tải vận chuyển đá sét tới kho chứa, được thiết bị đánh đống rải thành hai đống riêng biệt, mỗi đống khoảng 7.000 tấn. Đá sét được đồng nhất sơ bộ theo phương pháp Windrow, mức độ đồng nhất của kho ≥ 5/1. Quặng sắt khai thác tại mỏ được xe xúc xúc lên ô tô tải vận chuyển về trạm đập đổ vào phễu cấp liệu và được cấp liệu tấm chuyển vào máy kẹp hàm ( đập sơ cấp, năng suất 200 tấn/giờ). Quặng sắt sau kẹp hàm có kích thước ≤ 200 mm được băng tải vận chuyển tới sang rung. Những hạt có kích thước lớn (>25 mm) thì đi vào máy đập xung lực kiểu thanh( đập thứ cấp, năng suất 200 tấn/ giờ). Còn các hạt lọt qua sang rung và qua đập búa có kích thước ≤ 25 mm đổ xuống băng tải vận chuyển đến kho và rải vào ngăn chứa Quặng sắt, sức chứa khoảng 2.500 tấn. Sau đó, quặng sắt được rải theo phương pháp Coneshell. Đá Cao silíc đổ vào máy đập hàm (công suất 200T/giờ) qua phễu cấp liệu và cấp liệu tấm, Đá Cao Silíc sau khi đập sơ bộ được băng tải vận chuyển vào máy đập búa xung lực (công suất 200 tấn/giờ). Các hạt có kích thước nhỏ hơn 25mm lọt qua sàng rung đổ trực tiếp xuống băng tải vận chuyển vào kho, các hạt có kích cỡ lớn hơn tiếp tục qua máy đập búa xung lực. Vật liệu sau khi đập xong được băng tải vận chuyển vào kho rải vào ngăn chứa quặng sắt sức chứa ngăn khoảng 2.500T, liệu rải đồng nhất theo phương pháp rãi Chevron (hoặc Coneshell). Máy nghiền nguyên liệu là máy nghiền đứng 2 con lăn kép (công suất 320 tấn/giờ), sấy nghiền và phân ly liên hợp. Đá vôi, đất sét được rút từ kho đồng nhất sơ bộ, các loại phụ gia được rút từ kho chứa, tất cả được vận chuyển qua két chứa riêng biệt tại nhà cân đong định lượng. Các nguyên liệu được định lượng bằng cân băng theo tỉ lệ do phòng công nghệ quy định. Sau khi cân định lượng xong liệu đổ xuống băng tải vận chuyển cấp cho máy nghiền. Nguyên liệu cấp cho máy nghiền qua van cấp liệu thô đổ vào giữa bàn nghiền. Bàn nghiền chuyển động xoay tròn liệu từ giữa bàn nghiền di chuyển ra bên ngoài được nghiền mịn nhờ lực tác dụng giữa con lăn và bàn nghiền. Bột liệu được nghiền mịn trào qua mép bàn nghiền và theo dòng khí nóng vận chuyển đến buồng phân ly hiệu suất cao SEPOL, tại đây liệu được tách ra thành nguyên liệu mịn, nguyên liệu dạng hạt. Những hạt quay trở lại tâm bàn nghiền và được nghiền lại. Thành phẩm được vận chuyển theo dòng khí nóng đến 4 cyclone hiệu suất cao, các máng khí động vận chuyển đến gầu nâng cấp vào silô chứa và đồng nhất. Các lớp bột liệu có thành phần hoá học không đều trong silô sẽ được đảo trộn liên tục trong silô và buồng trộn. Sức chứa của silô đồng nhất là 20.000 tấn. Mức độ đồng nhất của silô phối liệu là 10/1. Bột liệu từ silô đồng nhất tháo vào buồng trộn, tới thiết bị định lượng (flowmeter) nhờ các máng khí động vận chuyển tới gầu nâng, gầu nâng nâng bột liệu lên đỉnh tháp trao đổi nhiệt. Hệ thống máng khí vận chuyển cấp liệu vào các ống khí Cyclon giữa các tầng Cyclon 4 và tầng Cyclon 5. Bột liệu cấp vào Cyclone trao đổi nhiệt với dòng khí nóng đi lên, sau đó bột liệu được chuyển tới tầng Cyclone kế tiếp (cao hơn). Nhiệt lượng được truyền từ khí nóng tới bột liệu, bột liệu được tách ra khỏi Cyclone chuyển xuống ống khí của các tầng Cyclone thấp hơn. Hiện tượng này được lặp lại ở các tầng riêng cho đến khi lưu lượng liệu từ tầng Cyclone thứ 2 đạt nhiệt độ khoảng 7600C trước khi vào canxiner. Trong canxiner, bột liệu tiếp tục khử cacbon (khoảng 90÷95%). Từ canxiner, bột liệu được vận chuyển vào tầng Cyclone thấp nhất, bột liệu lắng lại và vận chuyển tiếp vào trong lò quay, nhiệt độ khoảng 840oC. Hỗn hợp nguyên liệu trong lò được gia nhiệt đến khoảng 1450oC tại đây xuất hiện phản ứng giữa các pha, tạo thành các khoáng của Clinker. Clinker thu được sau quá trình nung và làm lạnh trong hệ thống làm nguội, đảm bảo nhiệt độ clinker khi ra khỏi dàn ghi khoảng (60oC + nhiệt độ môi trường). Những tảng, cục clinker kích thước lớn được đập nhỏ bởi máy đập búa đặt ở cuối ghi làm lạnh. Clinker sau khi ra khỏi giàn ghi đổ vào băng tải xích vận chuyển tới silô chứa chính phẩm (sức chứa 40.000 tấn) hoặc đổ vào silô thứ phẩm (sức chứa 2.000 tấn), silô này chủ yếu dùng rút bột tả, clinker thứ phẩm ra bãi chứa (phế phẩm trong quá trình khởi động hoặc lò bị sự cố). Trước đó, than vận chuyển bằng đường thuỷ về cảng nhà máy, bốc dỡ vận chuyển rải vào kho tròn (sức chứa kho khoảng 8.500 tấn), than cám đồng nhất theo phương pháp Chevron. Mức độ đồng nhất 5/1. Than cấp cho máy nghiền rút từ kho, băng tải vận chuyển than tới két trung gian (sức chứa khoảng 100m3), than định lượng bằng cân băng cấp vào máy nghiền. Máy nghiền than là loại máy nghiền đứng, 2 con lăn kép, sấy, nghiền, phân ly liên hợp hoạt động theo chu trình kín, (năng suất 30 tấn /giờ). Than mịn sau khi nghiền đạt yêu cầu thì được chứa vào két than mịn (sức chứa khoảng 100m3). Than mịn sau khi định lượng được vận chuyển cấp cho vòi đốt lò và vòi đốt của canxiner bởi hệ thống khí nén. Clinker và phụ gia được chuyển đến các két chứa riêng biệt trên nhà cân đong nghiền xi măng. Nguyên liệu được định lượng bằng cân băng theo tỉ lệ do phòng công nghệ quy định, băng tải vận chuyển liệu sau khi định lượng cấp vào máy máy nghiền bi. Hệ thống máy nghiền bi làm việc theo chu trình kín có phân ly hiệu suất cao SEPOL. Máy nghiền bi được trang bị hệ thống phun nước tạo mù làm mát ở phía đầu cấp liệu và ngăn giữa đặt theo chiều dòng liệu, nhằm khống chế nhiệt độ xi măng ra khỏi máy nghiền vào khoảng 105 ÷1250C (công suất máy nghiền 210 tấn/giờ). Từ cửa tháo của máy nghiền hai ngăn, bột xi măng nghiền mịn được vận chuyển bằng máng khí động, gầu nâng vào máy phân ly SEPOL hiệu suất cao. Bột xi măng rơi vào phân ly ở dạng hạt phân phối ở tâm máy phân ly hiệu suất cao SEPLOÒ và phân phối đều ở buồng phân ly. Dưới tác dụng lực trọng trường và lực dòng khí, bột xi măng được tách thành hạt mịn và hạt thô ở buồng phân ly. Bột mịn được vận chuyển cùng với khí tách từ máy phân ly vào 2 cyclone để tách bột mịn ra khỏi khí. Xi măng bột lắng trong các cyclone được tháo ra cùng với xi măng tách ra trong lọc bụi tĩnh điện, rồi được vận chuyển đến máng khí động, gầu nâng chuyển xi măng bột lên cao cấp vào silô xi măng. Hệ thống silô xi măng của nhà máy gồm có 3 silô tổng sức chứa 36.000 tấn xi măng bột. Xi măng bột rút ra khỏi silô nhờ hệ thống máng khí động cấp cho 1 bunke trung gian (sức chứa 60 tấn) để xuất xi măng rời cho xe xitec và 3 bunke chứa cấp cho ba máy đóng bao, năng suất mỗi máy là 100 tấn/giờ. Máy đóng bao tự động của Haver & Booker kiểu quay 8 vòi. Xi măng bao đóng xong được xuất thẳng lên phương tiện của khách hàng (ô tô hoặc tàu thuỷ). Chương 3: TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU Trên cơ sở lý thuyết, tình hình thực tế sản xuất của một số nhà máy xi măng hiện nay: Hà Tiên II, Sao Mai, Luskvaxi, Sông Gianh… để sản xuất xi măng Portland theo phương pháp khô ta chọn thành phần khoáng của Clinker để sản xuất xi măng PCB40 như sau: C3S* = 58 C3S* = 58.52% C2S* = 21 C2S* = 21.19% C3A* = 8.6 Chuyển sang 100%: C3A* = 8.69% C4AF* = 11.5 C4AF* = 11.60% Tổng = 99.1 Tổng = 100% Từ hàm lượng các khoáng chính trên, áp dụng công thức thực nghiệm của Bút để tính phối liệu với các hệ số KH, n, p như sau: KH*= (C3S + 0.8838*C2S)/(C3S + 1.3250*C2S) n* = (C3S + 1.3250*C2S)/(1.4314*C3A + 2.0464*C4AF) p* = (1.1501*C3A)/C4AF + 0.6383 ( Trang 21- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”- Ths.GVC Nguyễn Dân- Đại học Bách khoa Đà nẵng- 2007). Thay số liệu vào ta tính được: KH* = 0.89 n * = 2.39 p* = 1.50 Nhận xét: Các số liệu tính được phù hợp với giới hạn cho phép (Trang 78- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”- Ths.GVC Nguyễn Dân- Đại học Bách Khoa Đà nẵng- 2007). Dựa theo số liệu phân tích thành phần hóa nguyên liệu, nhiên liệu của nhà máy xi măng Sông Gianh do hảng Polisius thực hiện, ta có bảng thành phần hóa sau: Bảng 3.1: Thành phần hóa của nguyên liệu Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TPK MKN Tổng Đá vôi 0.2 0.04 0.07 55.62 0.29 0.15 43.3 99.67 Đất sét 56.73 20.23 10.54 0.19 0.54 4.32 7.21 99.76 Quặng sắt 29.97 11.25 50.04 0.13 0.35 2.21 7.93 101.88 Đá cao si líc 90.26 4.76 1.28 0.21 0.14 1.53 1.33 99.51 Bảng 3.2: Thành phần hóa của nguyên liệu quy về 100% Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TPK MKN Tổng Đá vôi 0.2007 0.0401 0.0702 55.804 0.291 0.1505 43.443 100.00 Đất sét 56.866 20.279 10.565 0.1905 0.5413 4.3304 7.2273 100.00 Quặng sắt 29.417 11.042 49.117 0.1276 0.3435 2.1692 7.7837 100.00 Đá cao si líc 90.704 4.7834 1.2863 0.211 0.1407 1.5375 1.3365 100.00 Chuyển thành phần hóa học ban đầu của nguyên nhiên liệu chưa nung sang thành phần hóa học đã nung bằng cách trừ đi phần mất khi nung. Ta có bảng sau: Bảng 3.3: Thành phần hóa học của nguyên liệu, nhiên liệu sau khi nung Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TPK MKN Tổng Đá vôi 0.3548 0.071 0.1242 98.67 0.5145 0.2661 0.00 100.00 Đất sét 61.297 21.858 11.388 0.2053 0.5835 4.6677 0.00 100.00 Quặng sắt 31.9 11.974 53.262 0.1384 0.3725 2.3523 0.00 100.00 Đá cao si líc 91.933 4.8482 1.3037 0.2139 0.1426 1.5584 0.00 100.00 Tro than 59.66 26.4 5.744 0.481 1.125 6.59 0.00 100.0 Với yêu cầu nhiên liệu rắn dùng cho lò quay phương pháp khô có dùng tháp trao đổi nhiệt: Nhiệt năng: ≥ 5500 Kcal/Kg nhiên liệu Chất bốc: (15÷30)% Hàm lượng chất bốc: (10 ÷ 20)% Hàm lượng lưu huỳnh: < 1% Từ yêu cầu đó, chọn loại than cám 4A- Quảng Ninh có thành phần sử dụng như sau: (Phân tích chất lượng than cám theo Hướng dẫn KCS-TCCS.01PH, KCS.HD.06PH và KCS.HD.07PH. Lấy mẫu theo TCVN và Hướng dẫn KCS-TCCS.09LM). Bảng 3.4: Thành phần sử dụng của nhiên liệu sau khi sấy Cd Hd Od Nd Sd Ad Wd Tổng Vd 81.18 1.67 1.25 0.94 1.46 12.5 1.00 100 8 Nhiệt trị thấp của than: Qt = 81*Cd + 300*Hd - 26* ( Od - Sd ) - 6 * ( Wd + 9 * Hd ) Qt = 2692.32 (Kcal/kg nhiên liệu) (Theo công thực nghiệm MENDELELEP- Trang 8-[2.1]- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Năm 1985). Lượng tro nhiên liệu lẫn vào clinker xi măng được xác định theo công thức: t = P.A.n/(100.100) (%) Trong đó: P: là lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng ( kg nhiên liệu/kg clinker) A: là hàm lượng tro có trong nhiên liệu (%) n: là lượng tro lẫn vào clinker xi măng so với tổng hàm lượng tro có trong nhiên liệu, phụ thuộc vào loại lò và phương pháp sản xuất. Với: P = q/Qt q: Lượng nhiệt tiêu tốn riêng ( kcal/kg clinker ) Nhà máy Sông Gianh sử dụng công nghệ của Đức chạy lò với hiệu suất khá cao với: q ≤ 730 (Kcal/kg clinker) Ta chọn: q = 730 (Kcal/kg clinker) ( dựa vào thực tế của các nhà máy để chọn ). Do đó: P = 730/6986 = 0.104 (kg nhiên liệu/kg clinker) Vì lò quay có thiết bị tận dụng nhiệt khí thải nên: n = 100% Lượng tro lẫn vào clinker xi măng: t = 0.104*12.50*100/(100*100) = 1.3062(%) Bảng 3.5: Bảng các thông số của nhiên liệu: q Qt Alv n %t 730 6986 12.50 100 1.3062 Cứ 100 phần clinker (phối liệu đã nung ) thì ta có: x: là cấu tử thứ nhất (đá vôi đã nung) y: là cấu tử thứ hai (đất sét đã nung) z: là cấu tử thứ ba (quặng sắt đã nung) m: là cấu tử thứ tư (đá cao silíc đã nung) Lập hệ phương trình để tìm x, y, z, m có trong clinker đã nung: x + y + z + m + t = 100 a1*x + b1*y + c1*z + d1*m = e1 a2*x + b2*y + c2*z + d2*m = e2 a3*x + b3*y + c3*z + d3*m = e3 a4*x + b4*y + c4*z + d4*m = e4 Bảng 3.6: Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 Cao MgO Đá vôi S1 A1 F1 C1 M1 Đất sét S2 A2 F2 C2 M2 Quặng sắt S3 A3 F3 C3 M3 Đá cao si líc S4 A4 F4 C4 M4 Tro than S5 A5 F5 C5 M5 Clinker S0 A0 F0 C0 M0 Phối liệu S A F C M Các công thức tính thành phần khoáng như sau (Trang 80- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”-Tập 1- Ths.GVC Nguyễn Dân): C0 = (x*C1+y*C2+z*C3+m*C4+t*C5)/(x+y+z+m+t) S0 = (x*S1+y*S2+z*S3+m*S4+t*S5)/(x+y+z+m+t) A0 = (x*A1+y*A2+z*A3+m*A4+t*A5)/(x+y+z+m+t) F0 = (x*F1+y*F2+z*F3+m*F4+t*F5)/(x+y+z+m+t) KH = (Co – (1.65*Ao+0.35*Fo))/(2.8*So) p = Ao/Fo n = So/(Ao+Fo) Tính các hệ số của hệ phương trình: a1 = 1.0 b1 = 1.0 c1 = 1.0 d1 = 1.0 e1 = 100 – t = 100 – 1.29 = 98.694 a2 = (2.8*KH*S1 + 1.65*A1 + 0.35*F1) - C1 = -97.6 b2 = (2.8*KH*S2 + 1.65*A2 + 0.35*F2) - C2 = 192.93 c2 = (2.8*KH*S3 + 1.65*A3 + 0.35*F3) - C3 = 117.93 d2 = (2.8*KH*S4 + 1.65*A4 + 0.35*F4) – C4 = 237.84 e2 = [C5-(2.8*KH*S5+1.65*A5+ 0.35*F5)]*C5 = -93.74 a3 = n(A1+ F1)- S1 = 0.1122 b3 = n(A2+ F2)- S2 = 18.267 c3 = n(A3+ F3)- S3 = 124.22 d3 = n(A4+ F4)- S4 = -77.21 e3 = [S4- n(A4+ F4)]*t = -22.56 a4 = p*F1-A1 = 0.1151 b4 = p*F2-A2 = -4.794 c4 = p*F3-A3 = 67.833 d4 = p*F4-A4 = -2.895 e4 = A5 -p*F5 = 17.79 Từ đó, ta lập được hệ phương trình: x + 1.0 y + 1.0 z + 1.0m = 98.694 -97.6 x + 198 y + 120.6 z + 2452m = -93.74 0.079x +12.69 y + 113.3 z – 78.2m = -22.56 0.115x - 4.79 y + 67.83 z – 2.89m = 17.79 Áp dụng chương trình Solver giải hệ phương trình ta được các nghiệm sau: TT Các hệ số của phương trình Nghiệm của hệ ai bi ci di ei 1 1 1 1 1 98.694 x = 66.866 2 -97.6 192.9 117.9 237.8 -93.74 y = 21.69 3 0.1122 18.267 124.22 -77.21 -22.56 z = 2.0262 4 0.1151 -4.794 67.83 -2.895 17.79 m = 8.1029 Đưa sang dạng chưa nung: = 118.23(Phần trọng lượng) = 23.385(Phần trọng lượng) = 2.1972(Phần trọng lượng) = 8.2126 (Phần trọng lượng) Vậy, ta có thành phần nguyên liệu chưa nung: ∑ = xo + yo + zo + mo = 152.02% = 77.77 (%Khối lượng đá vôi) = 15.382 (% Khối lượng đất sét) = 1.4453 (% Khối lượng quặng sắt) = 5.4022 (% Khối lượng Đá cao silíc) ∑ = %xo + %yo + %zo +%mo = 77.77+15.382+1.4453+5.4022 = 100% Bảng 3.7: Thành phần hóa trước khi nung Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TPK MKN Tổng Đá vôi 0.1561 0.0312 0.0546 43.399 0.2263 0.117 33.786 77.77 Đất sét 8.7474 3.1193 1.6252 0.0293 0.0833 0.6661 1.1117 15.382 Quặng sắt 0.4252 0.1596 0.7099 0.0018 0.005 0.0314 0.1125 1.4453 Đá cao silíc 4.9 0.2584 0.0695 0.0114 0.0076 0.0831 0.0722 5.4022 Phối liệu 14.229 3.5686 2.4592 43.441 0.3221 0.8976 35.082 100.00 Bảng 3.8: Thành phần hóa clinker Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TPK MKN Tổng Đá vôi 0.2372 0.0474 0.083 65.977 0.344 0.1779 0.00 66.866 Đất sét 13.298 4.7421 2.4707 0.0445 0.1266 1.0127 0.00 21.695 Quặng sắt 0.6463 0.2426 1.0792 0.0028 0.0075 0.0477 0.00 2.0262 Đá cao silíc 7.4492 0.3928 0.1056 0.0173 0.0116 0.1263 0.00 8.1029 Tro than 0.7793 0.3448 0.0751 0.0063 0.0147 0.0861 0.00 1.3063 Clinker 22.41 5.7699 3.8136 66.048 0.5044 1.4506 0.00 100.00 Kiểm tra lại các hệ số KH, n, p (Trang 82- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”- Tập 1-Ths.GVC Nguyễn Dân- Đại học Bách khoa Đà nẵng ): KH = (C–(1.65*A+0.35*F))/2.8*S = 0.8879 Sai số: = 0.5% n = S/(A + F) = 2.3384 Sai số: = 2.2855% p = A/F = 1.513 Sai số: = 0.9743% Kiểm tra hàm lượng các khoáng sau khi tính toán phối liệu: %C3S = 4.07*C-7.6*S-6.72*A-1.42*F = 56.509 Sai số: = 2.57 % %C2S = 8.6* S+5.07*A+1.07*F-3.07*C = 21.613 Sai số: = 2.84% %C4AF = 3.04* F = 11.593 Sai số: = 0.8119% %C3A = 2.65*(A - 0.64*F) = 8.8223 Sai số: = 2.59% Hàm lượng pha lỏng: L = (25÷30)% L = 1.12*%C3A + 1.35*%C4AF = 25.53% Tít phối liệu: T = 79 ± 1 T = 1.785*CaO + 2.09*MgO = 78.216% Kiểm tra lại các hệ số KH, n, p và hàm lượng các khoáng ta thấy đạt yêu cầu để sản xuất xi măng PCB40. CHƯƠNG IV: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO TOÀN NHÀ MÁY 4.1. Xác định hệ số sử dụng thời gian của lò Thời gian lò không hoạt động trong năm như sau: Thời gian đại tu: 20 ngày/năm Thời gian trung tu: 10 ngày/năm Thời gian tiểu tu và sửa chữa đột xuất: 6 ngày/năm Vậy thời gian nghỉ lò trong năm: 36 ngày/năm Hệ số sử dụng thời gian của lò nung: = 0.9 Thời gian thực tế làm việc trong một năm: T = 365 – 36 = 329(ngày) = 7896 (giờ/năm) Từ năng suất của nhà máy: 1 600 000 tấn/năm Gọi A là tổng lượng phụ gia có trong xi măng, bao gồm: Thạch cao: 5% Đá bazan (phụ gia thủy hoạt tính): 20% A = 5% + 20% = 25% Năng suất nhà máy tính theo clinker: M = 1 600 000 – 1 600 000*25% = 1.2 triệu tấn/năm Năng suất phân xưởng lò nung: = 153.5 tấn clinker/giờ Trong đó: là hệ số tổn thất trong sản xuất (với công nghệ lò quay của Đức): 1% Dự trữ công suất lò theo kế hoạch sửa chữa: p1 = 100 - 95 = 5% Do G = 153.5 tấn/giờ, ta chọn lò: 4000 tấn/ngày = 166.67 tấn/giờ Hệ số dự trữ công suất tổng là: = 7.9% Hệ số dự trữ công suất dư tổng là: p2 = p – p1 = 1.33%<5% Vậy, ta chọn lò có công suất: 166.67 tấn/giờ = 4000 tấn/ngày. Theo đơn chào hàng của hãng Krupp Polisius, ta chọn lò quay nung luyện clinker sản xuất xi măng theo phương pháp khô có thiết bị trao đổi nhiệt hai nhánh, năm bậc, có canxiner, dùng nhiên liệu là than cám để đốt. Lò có năng suất 4000 tấn clinker/ngày, sẽ có kích thước như sau (tài liệu nhà máy xi măng Sông Gianh- Quảng Bình): Chiều dài lò: L = 70 (m) Đường kính lò: D = 4.6 (m). 4.2. Xác định lượng nguyên liệu cần thiết để tạo thành một tấn Clinker 4.2.1. Lượng nguyên liệu khô lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker Từ bài phối liệu, ta nhận thấy: để sản xuất một tấn Clinker thì cần một lượng nguyên liệu khô là: Đá vôi ( khô) = 1.1823 Tấn Đất sét ( khô) = 0.2338 Tấn Quặng sắt (khô) = 0.022 Tấn Đá cao silíc ( khô) = 0.0821 Tấn Tổng lượng nguyên liệu cần để sản xuất một tấn Clinker là: 1.5202 Tấn 4.2.2. Lượng nguyên liệu khô thực tế để sản xuất một tấn Clinker Do quá trình gia công luôn có sự tổn thất nguyên liệu khoảng 1%, cho nên lượng nguyên liệu khô thực tế để sản xuất 1 tấn clinker là: (4.2.2) Trong đó: p là tổn thất nguyên liệu khi gia công và vận chuyển ( p = 1%) Dựa vào công thức (4.2.2) ta tính được: Đá vôi ( khô thực tế) = 1.1942 Tấn Đất sét ( khô thực tế ) = 0.2362 Tấn Quặng sắt( khô thực tế) = 0.0222 Tấn. Đá cao si líc ( khô thực tế) = 0.083 Tấn Vậy, tổng lượng nguyên liệu khô thực tế để sản xuất một tấn Clinker là: 1.5356 Tấn 4.2.3. Lượng nguyên liệu ẩm lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker Trong tự nhiên nguyên liệu luôn luôn tồn tại một lượng ẩm nhất định Dựa vào số liệu thực tế tại nhà máy và số liệu trang 80- “Thiết kế nhà máy xi măng”- Bùi Văn Chén- Năm 1984, ta chọn: Độ ẩm Đá vôi = 5% Độ ẩm Đất sét = 8% Độ ẩm Quặng sắt = 5% Độ ẩm Đá cao si líc = 2% Vậy, lượng nguyên liệu ẩm lý thuyết là: (4.2.3) Trong đó: W: là độ ẩm của nguyên liệu (%) Dựa vào công thức (4.2.3) ta tính được: Đá vôi ( ẩm) = 1.2414 Tấn Đất sét (ẩm ) = 0.2526 Tấn Quặng sắt( ẩm) = 0.0231 Tấn. Đá cao si líc ( ẩm) = 0.0838 Tấn Vậy, tổng lượng nguyên liệu ẩm lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker là: 1.6008 Tấn 4.2.4. Lượng nguyên liệu ẩm thực tế để sản xuất một tấn Clinker Trong quá trình gia công nguyên liệu luôn có sự tổn thất, với trình độ và công nghệ hiện nay lượng tổn thất trong quá trình gia công khoảng: 1% Vậy lượng nguyên liệu ẩm thực tế để sản xuất một tấn Clinker là: (4.2.4) Trong đó: p là tổn thất nguyên liệu khi gia công và vận chuyển: p = 1% Dựa vào công thức (4.2.3) ta tính được: Đá vôi ( ẩm thực tế ) = 1.2539 Tấn Đất sét (ẩm thực tế) = 0.2551 Tấn Quặng sắt( ẩm thực tế) = 0.0233 Tấn. Đá cao si líc ( ẩm thực tế) = 0.0846 Tấn Vậy, tổng lượng nguyên liệu ẩm lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker là: 1.617 Tấn Bảng 4.1: Lượng nguyên liệu cần thiết để sản xuất 1 tấn Clinker Nguyên liệu Lý thuyết Thực tế Khô(T) Ẩm(T) Khô(T) Ẩm(T) Đá vôi 1.1823 1.2414 1.1942 1.2539 Đất sét 0.2338 0.2526 0.2362 0.2551 Quặng sắt 0.022 0.0231 0.0222 0.0233 Đá cao si líc 0.0821 0.0838 0.083 0.0846 Tổng 1.5202 1.6008 1.5356 1.617 4.3. Lượng nguyên liệu cần cung cấp cho nhà máy để sản xuất xi măng Theo thành phần xi măng thì cứ 75% clinker, 20% phụ gia thủy là đá bazan và 5% thạch cao phối trộn với nhau sẽ được một đơn vị xi măng (căn cứ vào thành phần khoáng hóa ở bài phối liệu và thực tế của nhà máy). Vì vậy, ta cần phải tính lượng phụ gia để cung cấp cho sản xuất. 4.3.1. Lượng phụ gia khô theo lý thuyết để phối trộn với một tấn clinker Phụ gia đá bazan = (1/75)*20 = 0.2667 Tấn Phụ gia thạch cao = (1/75)*5 = 0.05 Tấn Tổng lượng phụ gia khô theo lý thuyết để phối trộn với một tấn clinker: 0.3167 Tấn 4.3.2. Lượng phụ gia ẩm theo lý thuyết để phối trộn với một tấn clinker Ở trong kho, phụ gia luôn tồn tại một lượng ẩm khoảng: 5% Vậy, lượng phụ gia ẩm theo lý thuyết: Với: W là độ ẩm của nguyên liệu(%) Phụ gia Đá bazan = 0.267*(1+0.05) = 0.28 Tấn Phụ gia Thạch cao = 0.05*(1+0.05) = 0.525Tấn Tổng lượng phụ gia ẩm theo lý thuyết = 0.3325 Tấn 4.3.3. Lượng phụ gia khô thực tế để phối trộn với một tấn clinker Trong vận chuyển phụ gia có sự hao hụt khoảng: p = 1% Lượng phụ gia khô thực tế là: Phụ gia Đá bazan = 0.28*100/(100-1) = 0.2828 Tấn Phụ gia Thạch cao = 0.053*100/(100-1) = 0.053 Tấn Tổng lượng phụ gia khô thực tế = 0.3359 Tấn 4.3.4. Lượng phụ gia ẩm thực tế để phối trộn với một tấn clinker Trong quá trình vận chuyển phụ gia có sự hao hụt khoảng: p= 2% Do đó, cần phải tính lượng thực tế của chúng: Phụ gia Đá bazan = 0.28*100/(100-2) = 0.2857 Tấn Phụ gia Thạch cao = 0.053*100/(100-2) = 0.0536 Tấn Tổng lượng phụ gia ẩm thực tế = 0.3393Tấn 4.4. Lượng nhiên liệu (than) cần thiết để sản xuất một tấn Clinker 4.4.1. Lượng nhiên liệu khô lý thuyết Ở phần tính phối liệu ta tính được lượng nhiên liệu (than) cần thiết để sản xuất một kg clinker là: P = 0.1045 (kg nhiên liệu/kgclinker) Vậy để sản xuất một tấn Clinker thì cần một lượng nhiên liệu là: Than = 0.1045 Tấn 4.4.2. Lượng nhiên liệu khô theo thực tế để sản xuất một tấn Clinker Trong quá trình vận chuyển, gia công nhiên liệu, qua các công đoạn sản xuất có mất mát và tổn thất khoảng 1% Vậy lượng nhiên liệu khô thực tế là: Than = = 0.1056 Tấn 4.4.3. Lượng nhiên liệu ẩm theo lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker Trong kho chứa nhiên liệu luôn có một lượng ẩm khoảng: 5% Vậy lượng nhiên liệu ẩm lý thuyết là: Than = = 0.1097 Tấn 4.4.4. Lượng nhiên liệu ẩm theo thực tế để sản xuất một tấn Clinker Trong quá trình vận chuyển, gia công nhiên liệu, qua các công đoạn sản xuất có mất mát và tổn thất khoảng: 2% Vậy lượng nhiên liệu ẩm thực tế là: Than = = 0.1077 Tấn Bảng 4.2: Bảng tiêu tốn nhiên liệu và phụ gia ứng với một tấn Clinker Nguyên liệu Lý thuyết Thực tế Khô(Tấn) Ẩm(Tấn) Khô(Tấn) Ẩm(Tấn) Đá bazan 0.2667 0.28 0.2828 0.2857 Thạch cao 0.05 0.0525 0.053 0.0536 Than 0.1045 0.1097 0.1056 0.1077 Bảng 4.3: Tổng kết cân bằng vật chất cho toàn nhà máy: Nguyên liệu Lượng nguyên liệu cần thiết dùng T/năm T/ngày T/giờ % Đá vôi 1,562,914.631 4,665.417 194.392 55.013 Đất sét 986,037.110 2,943.394 122.641 34.707 Đá đỏ 26,782.130 79.947 3.331 0.943 PG thuỷ 212,652.844 634.785 26.449 7.485 Thạch cao 52,609.428 157.043 6.543 1.852 Tổng 2,840,996.142 8,480.585 353.358 100.00 Than 129,304.543 385.984 16.083 0.107 CHƯƠNG V: CHUẨN BỊ VÀ GIA CÔNG NGUYÊN LIỆU 5.1. Đá vôi 5.1.1. Tính băng tải xích chuyển động cóc dưới phễu Vì đá từ phểu xuống là những tảng lớn, nặng nên phải dùng băng tải xích. Mục đích của băng tải xích là vận chuyển và định lượng đá vôi từ phễu vào máy đập búa năng suất là: 225.5 (t/h) Chiều rộng băng tải xích được tính theo công thức sau: = 1.7 (m) Với: c: hệ số chú ý đến độ nghiêng, chọn c = 0.9 (Trang 223- Bảng 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: vận tốc của băng tải xích v = 0.2 ÷ 0.6 (m/s).Ta chọn : v = 0.2(m/s) B: chiều rộng của băng tải (m) trọng lượng thể tích góc chảy tự nhiên 35o. Công suất trên trục chuyển động của băng: = 0.94 (KW) (Trang 224- Bảng 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) Hệ số chuyển đổi đơn vị từ Mã lực sang KW = 0.7355 (KW) Để cho băng tải hoạt động tốt, phải tính thêm công suất khắc phục trở lực(Trang 218- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) Nkp = 0.275*No + 0.007*Q + 0.4 = 0.72 (KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện: = (1.119 + 0.81)/0.85 = 3.13(KW) Trong đó: W’: hệ số trở lực chuyển động : W’ = 0.03 (Bảng 217- “Thiết bị các nhà máy siliat”- Tập 2) v: tốc độ di chuyển Q: năng suất . L: chiều dài băng, chọn L = 5 (m) H: chiều cao nâng, chọn H = 1 (m) q0: trọng lượng một mét chiều dài băng, q0 = 400 (kg/m) : hệ số chuyển động hữu ích 0.85 5.1.2. Tính chọn máy đập đá vôi Theo đơn chào hàng của hãng F.L.SMIDTH với máy đập búa E.V.Hammer Inpact Crusher, tra biểu đồ ( Năng suất _ Công suất _ kích thước liệu ), ta chọn máy đập búa EV 150*150-1, với các thông số sau: + Máy đập búa: 1 roto, 1 inlet roller + Năng suất: 250 (T/h) + Tốc độ roto: 30÷39 (m/s) + Tốc độ inlet roller: 1(m/s) + Công suất động cơ: 400(KW) + Khối lượng máy: 71 (tấn) + Chiều cao: 6.688 (m) + Chiều rộng: 2.8 (m) + Chiều dài : 3.634(m) + Kích thước liệu ra: 90(mm) 5.1.3. Tính băng tải cao su nằm ngang vận chuyển đá tới kho đồng nhất Với năng suất của máy đập búa: Q, = 225.5 (T/h). Để đảm bảo cho dây chuyền làm việc liên tục thì thiết bị bố trí sau phải có năng suất lớn hơn, do đó ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải cao su là: k = 1.2 Vậy năng suất thực tế của băng tải là: Q = 225.5*1.2 = 270.6 (T/h) Chiều rộng băng tải được tính theo công thức (Trang 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2): Trong đó: v: tốc độ của băng tải (m/s) v = 1.5 ÷ 1.75, chọn v = 1.5(m/s) (Trang 207- Bảng 209- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) : trọng lượng thể tích sau khi đập, 1.5 (T/m3) Do đó: B = [ 270.6/(155*1.5*1.5)] 1/2 = 0.9 (m) Công suất trên trục của trống quay được xác định theo công thức : (Trang 217- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) Trong đó: K1: hệ số phụ thuộc vào chiều rộng băng tải (Trang 218- Bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990), K1 = 45 L: tổng chiều dài phần nằm ngang và nghiêng của băng (m), L = 10 (m) H: chiều cao nâng tải khi nằm ngang, H = 0 (m) K2: hệ số phụ thuộc vào chiều dài của băng (Trang 218- Bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990), K2 = 1 Thay vào ta tính được No: No = (7.4*45*10*1.5)/10000 + (2*270.6*10)/10000 + (37*270.6*0*1)/10000 = 1.5(KW) Công suất để khắc phục trở lực: Nkp = 0.275*No + 0.007*Q + 0.4 = 2.1(KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện : = (1.5 + 2.1)/0.85 = 4.8 (KW) 5.1.4. Tính kho đồng nhất đá vôi: G = 20000 (Tấn) Mục đích của việc thiết kế kho đồng nhất đá vôi là: làm cho đá vôi được đồng nhất về thành phần hoá trước khi đổ vào silô chứa tiếp liệu cho máy nghiền con lăn, cũng là nơi dự trữ đá vôi trong thời gian dừng máy đập búa và trong điều kiện khai thác gặp khó khăn. Đá vôi được đồng nhất theo phương pháp chevron, dùng hệ thống băng tải rải đá theo chiều dài kho và hệ thống tháo liệu dùng thiết bị làm vỡ loại cầu nối có bừa gạt. Mặt cắt ngang của kho (hình vẽ): Thể tích kho chứa đá vôi được tính theo công thức: V = G/=7576 (m3) h b b: chiều rộng kho chứa, b = 34 (m) h: chiều cao kho chứa, h = 10 (m) Chiều dài kho chứa được tính theo công thức : = 96 (m) 5.1.6. Tính băng tải cao su nằm ngang vận chuyển đá tới kho đồng nhất 5.1.6.1. Băng tải cao su nâng đá đổ xuống băng tải ngang đổ vào silô Tương tự ta tính được: B = 0.6 (m) Silô chứa 500 tấn đá vôi, với trọng lượng riêng là: 2.64 (T/m3) Vậy ta tính được thể tích của silô chứa là : V = 500 / 2.64 = 189.39 (m3) Chọn silô có đường kính là: D = 6 (m) L H 18o Chiều cao của silô là : h1 = 6.7 (m) Với góc ở đáy = 450, suy ra h2 = 2.5/tg(22.50) = 3.6(m) Vậy chiều cao của silô là: H = h1 + h2 = 10.3 (m) Với vật liệu vận chuyển là đá đã đập tra bảng 206- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2, ta chọn góc nghiêng của băng là 180 . Chiều dài băng tải cao su nâng đá đổ xuống băng tải ngang là : L = H/sin(180) = 33.4 (m) Chiều dài băng tải ngang đổ vào silô: L = 60 (m), tra bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2, ta tìm được K2 = 1 Vậy công suất trên trục của trống quay là : = 10.2 (KW) Công suất để khắc phục trở lực: Nkp = 0.275 *No + 0.007* Q + 0.4 = 4.5 (KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện : = 17.24 (KW) : hệ số chuyển động hữu ích = 0.85 5.1.6.2. Tính băng tải cao su nằm ngang vận chuyển đá tới silô. Với năng suất của máy đập búa là: Q = 225.5 (t/h). Để đảm bảo cho dây chuyền làm việc liên tục thì thiết bị bố trí sau phải có năng suất lớn hơn, do đó ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải cao su là: k = 1.2 Vậy năng suất thực tế của băng tải là : Q’ = Q*1.2 = 270.6 (t/h) Chiều rộng băng tải được tính theo công thức: = 0.9 (m) Với : v: tốc độ của băng tải (m/s), v = 1.5 ÷1.75 (Bảng 209- “Thiết bị các nhà máy silica”t- Tập 2), chọn v = 1.5 (m/s) Công suất trên trục của trống quay được xác định theo công thức : = 8.4 (KW) K1: hệ số phụ thuộc vào chiều rộng băng tải (bảng 210- “Thiết bị các nhà máy sicilca”t- Tập 2), K1 = 45 L: tổng chiều dài phần nằm ngang và nghiêng của băng (m), L =100 (m) H: chiều cao nâng tải khi nằm ngang, H = 0 K2: hệ số phụ thuộc vào chiều dài của băng (Bảng 21- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2), K2 = 1 Công suất để khắc phục trở lực: Nkp = 0.275*No + 0.007* Q + 0.4 = 4.0 (KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện : = 14.6(KW) : hệ số chuyển động hữu ích, = 0.85 5.2. Đất sét 5.2.1. Tính băng tải xích tấm vận chuyển đất sét (có độ ẩm 8%) . Băng tải xích tấm có tác dụng vận chuyển đất sét từ phễu vào máy đập trục Với năng suất của băng tải là: Q = 44.05(T/h) Chiều rộng băng tải xích được tính theo công thức sau: = 0.7 (m) Trong đó: c: hệ số chú ý đến độ nghiêng, chọn c = 0.9 (trang 223- Bảng 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: vận tốc của băng tải xích v = 0.2÷0.6 (m/s), ta chọn: v = 0.2 (m/s) B: chiều rộng của băng tải (m) : trọng lượng riêng của đất sét, = 2.62 (T/m3) góc chảy tự nhiên 35o Công suất trên trục chuyển động của băng 0.25 (KW). Để cho băng tải hoạt động tốt ta phải tính thêm công suất khắc phục trở lực: Nkp= 0.275*No + 0.007*Q + 0.4 = 0.59 (KW). Tổng công suất trên trục động cơ điện : = 0.99 (KW). Trong đó : w’: hệ số trở lực chuyển động, w’ = 0.03 (Trang 224- Bảng 217- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: tốc độ di chuyển Q: năng suất . L: chiều dài băng, chọn L = 5 (m). H: chiều cao nâng, chọn H = 0 (m). q0: trọng lượng một mét chiều dài băng, q0 = 400 (kg/m). : hệ số chuyển động hữu ích, = 0.85 5.2.2. Tính chọn máy cán trục cán đất sét Để cán nhỏ đất sét, ta dùng máy cán hai trục có răng Tra bảng 79- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 1- ĐHBKHN- Năm 1990, với năng suất máy đập là: Q = 44.05(T/h), ta có các thông số sau: + Máy đập búa hai trục có răng của hãng Krupp Polisius + Năng suất: 35÷50 (T/h) . + Đường kính trục: 1100 (mm) + Chiều dài trục: 1000 (mm) . + Kích thước cục vật liệu nạp vào máy: 600 (mm) . + Số vòng quay trục: 15 (v/ph) . + Công suất yêu cầu: 40 (KW) . + Khe hở ứng với năng suất trên : ≤ 100(mm) + Kích thước toàn bộ: chiều dài: 5670 (mm), chiều rộng: 3200 (mm), chiều cao: 1400 (mm) . + Trọng lượng máy: 20 (tấn) Tính băng tải cao su vận chuyển đất sét tới kho đồng nhất 5.2.3.1. Tính băng tải cao su (1) nằm ngang vận chuyển đất sét tới băng tải (2) Lượng đất sét (tấn) cần vận chuyển trong một giờ là: Q = 36.71 (tấn), ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải là : k = 20% Vậy năng suất thưc của băng tải là : Q = 36.71*(1+0.2) = 44.052 (t/h) Chọn chiều rộng của băng tải là : B = 0.6 (m) Chiều dài của băng tải là : L =10 (m) Vận tốc của băng tải được tính theo công thức : = 0.3 (m/s) Công suất trục của băng là : = 0.5 (KW) B = 600 (mm), tra bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K1 = 36 L = 4 (m), tra bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K2 = 1.25 H = 0 (m) Công suất khắc phục trở lực: Nkp = ( 0.275*No + 0.007*Q + 0.4) *0.736 = 0.6 (KW) Công suất trên trục động cơ là: = 1.32 (KW) : hệ số truyền động, = 0.85 5.2.3.2. Tính băng tải cao su(2) vận chuyển đất sét tới kho đồng nhất . Lượng đất sét (tấn) cần cần vận chuyển trong một giờ là : Q = 36.71 (tấn). Ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải là: k = 20% Vậy năng suất thưc của băng tải là: Q = 36.71*(1+0.2 ) = 44.05 (t/h) Chọn chiều rộng của băng tải là: B = 0.6 (m) Chiều dài của băng tải là: L = 30 (m) Vận tốc của băng tải được tính theo công thức: = 0.3(m/s) Công suất trục của băng là: = 0.05 (KW) B = 600 (mm), tra bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K1 = 36 L = 4 (m), tra bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K2 = 1.25 H = 0 (m) Công suất khắc phục trở lực: Nkp = ( 0.275*No + 0.007*Q + 0.4) *0.736 = 0.53 (KW) Công suất trên trục động cơ là: = 0.7 (KW) : hệ số truyền động, = 0.85 5.2.4. Tính kho đồng nhất đất sét có sức chứa: G =10000 tấn . Kho đồng nhất đất sét: Với sức chứa này sẽ đảm bảo cho đất sét được đồng nhất tốt trước khi được đưa vào silô chứa, đồng thời là nơi dự trữ đất sét cho nhà máy trong mùa mưa và trong thời gian dừng máy sửa chửa, thay thế thiết bị, bảo dưỡng máy. Chọn chiều rộng là: l = 25 (m) Chiều cao là : h = 10 (m) a h b 60o Ta có : b = h/tg60o = 6 (m) = 3817 (m3) = 66 (m) Vậy chiều dài kho chứa là: L = a + b = 72 (m) 5.2.5. Tính chọn máy xúc nhiều gầu loại xích mang gầu Năng suất thực tế cần xúc trong một giờ là: 36.71(t/h). Chọn hệ số dự trữ năng suất cho máy xúc là: k = 20% Năng suất máy cần xúc là: Q = 36.71*(1+0.2) = 44.05 (t/h) = 16.814 (m3/h) Tra bảng 27-“Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta chọn máy xúc nhiều gầu với các thông số sau : Dung tích gầu: 18 (lit) Chiều sâu xúc lớn nhất: 6 (m) Số gầu đổ liệu trong một phút: 20 Chiều cao xúc cực đại: 6 (m) Năng suất kỹ thuật: 20 (m3/h) Tốc độ xích mang gầu: 0.3 (m/s) Bước gầu trên xích: 0.25 (m) Công suất đặt của động cơ điện: 11.8 (KW) Áp lực lớn nhất của bánh xe lên đường ray: 3(T) 5.2.6. Tính băng tải cao su vận chuyển đất sét tới cân băng định lượng . Lượng đất sét (tấn) cần vận chuyển trong một giờ là: Q = 36.71 (tấn). Ta chọn hệ số dự trữ năng suấtcho băng tải là: k = 20% Vậy năng suất thưc của băng tải là: Q = 36.71*(1+0.2 ) = 44.05 (t/h) Chọn chiều rộng của băng tải là: B = 0.6 (m) Chiều dài của băng tải là: L = 30 (m) Vận tốc của băng tải được tính theo công thức: = 0.3(m/s) Công suất trục của băng là : = 0.05 (KW) Với : B = 600 (mm), tra bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K1 = 36, L = 4 (m), tra bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K2 = 1.25, H = 0 (m) Công suất khắc phục trở lực: Nkp = ( 0.275*No + 0.007*Q + 0.4) *0.736 = 0.53 (KW) Công suất trên trục động cơ là: = 0.7 (KW) : hệ số truyền động, = 0.85 5.3. Phân xưởng gia công nguyên liệu phụ 5.3.1. Tính băng tải xích vận chuyển nguyên liệu vào máy đập hàm Băng tải xích có tác dụng vận chuyển nguyên liệu từ phễu vào máy đập hàm Với năng suất của băng tải là: Q’= 61(T/h). Ta có hệ số dự trữ: k = 20% Vậy, năng suất cần vận chuyển: Q = 61*(1+0.2) = 73.2 (t/h) Chiều rộng băng tải xích được tính theo công thức sau: = 0.98(m) Trong đó: c: hệ số chú ý đến độ nghiêng, chọn c = 0.9 (Trang 223- Bảng 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: vận tốc của băng tải xích v = 0.2÷0.6 (m/s).Ta chọn: v = 0.2(m/s) B: chiều rộng của băng tải (m) : trọng lượng riêng của nguyên liệu, = 2.62(T/m3) góc chảy tự nhiên 35o Công suất trên trục chuyển động của băng : = 0.24 (KW). Để cho băng tải hoạt động tốt ta phải tính thêm công suất khắc phục trở lực: Nkp = 0.275*No + 0.007*Q + 0.4 = 0.36(KW). Tổng công suất trên trục động cơ điện : = 0.70 (KW). Trong đó : w,: hệ số trở lực chuyển động: w, = 0.03 (Trang 224- Bảng 217- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: tốc độ di chuyển Q: năng suất . L: chiều dài băng, chọn L = 5 (m). H: chiều cao nâng, chọn H = 1 (m). q0: trọng lượng một mét chiều dài băng, q0 = 400(kg/m). : hệ số chuyển động hữu ích, = 0.85 5.3. Phân xưởng nghiền phối liệu 5.3.1.Tính băng tải chung vận chuyển nguyên liệu vào máy nghiền con lăn Với năng suất của vận chuyển là : G = 232.685 (t/h) . Để cho dây chuyền làm việc liên tục thì thiết bị bố trí sau phải có năng suất lớn hơn do đó ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải cao su là : k = 30% Vậy năng suất thực tế của băng tải là : Q’ = 232.685(1+0.3) = 302.49 (t/h) Chiều rộng băng tải được tính theo công thức : = 0.7 (m) Với: v: tốc độ của băng tải (m/s), v = 1.5÷ 2.5 (Bảng 209- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990), chọn: v = 1.5 (m/s) Công suất trên trục của trống quay được xác định theo công thức: = 2.4 (KW) Công suất để khắc phục trở lực: Nkp = 0.275* No + 0.007*Q + 0.4 = 2.5 (KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện: = 5.8 (KW) Trong đó: K1: hệ số phụ thuộc vào chiều rộng băng tải (Trang 218- Bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990), K1 = 45 L: chiều dài phần nằm ngang của băng, L = 30 (m) H: chiều cao nâng tải khi nằm ngang, H = 0 (m) : hệ số chuyển động hữu ích, = 0.85 K2: hệ số phụ thuộc vào chiều dài của băng (Trang 218- Bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) : trọng lượng riêng, = 2.624 (t/m3) 5.3.2. Tính chọn máy nghiền con lăn Từ bảng cân bằng vật chất ta có khối lượng nguyên liệu cần nghiền trong một giờ là: Q = Đá vôi + Đất sét + Đá cao silic + Quặng sắt = 232.685 (T/h) Để cho dây chuyền làm việc liên tục ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho máy nghiền là: k = 20% Ta cần chọn máy nghiền có năng suất là: Q' = 232.685*(1+0.2) = 279.222 (T/h) Theo đơn chào hàng của hãng F.L.SMIDTH, ta chọn máy nghiền con lăn Atoxmill – 42.5 với các thông số đặc trưng sau: Năng suất: 295 (T/h) Năng lượng điện cung cấp: 2200 (KW) Tốc độ bàn nghiền: 27.1 (v/ph) Tốc độ động cơ: 82 (v/ph) Năng lượng tiêu hao cho động cơ: 162 (KW) Chiều cao: 19 (m) Chiều rộng: 7.5 (m) Chiều dài toàn bộ: 9 (m) Khối lượng máy: 110 (Tấn) Lưu lượng khí: 95 (m3/s) 5.3.3. Hệ cyclon lắng bụi sau máy nghiền Với lưu lượng khí là: 95 (m3/s) = 342000 (m3/h) Tra bảng 166- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta chọn hệ cyclon lắng bụi với các thông số sau: Hệ cyclon tổ hợp: Đường kính trong của cyclon: 2900 (mm) Năng suất mỗi cyclon là: 46400 (m3/h) Góc nghiêng của nắp và ống dẫn khí: 15o Chiều cao của ống đi vào cyclôn: 1914 (mm) Chiều rộng của ống đi vào trên đường đi của khí: 754 (mm) Chiều rộng của ống đi vào cyclon: 580 (mm) Chiều dài ống đi vào: 1740 (mm) Chiều cao của ống khí thải tính từ mặt bích: 5046 (mm) Chiều cao phần ngoài của ống khí thải: 870 (mm) Chiều cao phần hình trụ của vỏ cyclon: 6554 (mm) Chiều cao phần hình nón của cyclon: 5800 (mm) Tổng chiều cao của cyclon:16124 (mm) Trở lực của cyclon: 200 (mmH2O) Đường kính trong của lỗ tháo bụi: 400 (mm) 5.3.4. Tính và chọn thiết bị lọc bụi điện Với lưu lượng khí là: 95 (m3/s) = 342 (103m3/h) Tra bảng 14- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta chọn lọc bụi tĩnh điện với các thông số sau: Thiết diện hữu ích: 50 (m2) Số ngăn của máy lọc bụi điện: 1 (ngăn) Số trường của máy lọc bụi điện: 4 (trường) Nhiệt độ khí vào máy cho phép: 250oC Độ chân không cho phép trong máy lọc bụi điện : 200 (mmH2O) Năng suất máy lọc bụi điện: 360 (nghìn m3/h) Tốc độ khí đi trong lọc bụi điện: 2 (m/s) Trở lực của máy lọc bụi điện: 30 (mmH2O) Nồng độ bụi của dòng khí trước khi vào máy: 30 g/m3 Hệ số lọc sạch: 98 % Trọng lượng máy: 310 (Tấn) Cực lắng bụi loại tấm Kích thước toàn bộ: 23 x 17 x 19 (m) 5.3.5. Tính đường kính ống dẫn khí từ máy nghiền tới hệ cyclon và từ cyclon đến lọc bụi điện Đường kính ống dẫn được tính theo công thức: 2.3 (m) Trong đó : V: lưu lượng khí: V = 95 (m3/s) v: vận tốc khí đi trong ống dẫn: v = 23 (m/s) 5.3.6. Tính chọn máng trượt khí động vận chuyển bột liệu. 5.3.6.1 Tính máng trượt khí động từ hệ cyclon tới gầu nâng Với năng suất cần vận chuyển là: 262.52 (tấn), tra bảng 230- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta chọn loại máng trượt khí động có các chỉ tiêu sau: Chiều rộng máng: 600 (mm) Chiều cao máng: 400 (mm) Chiều dài máng: 30 (m) Năng suất: 230 (T/h) Đường kính ống dẫn khí: 250 (mm) Lượng không khí: 1080 (m3/h) Áp lực quạt: 280 (mmH2O) Công suất động cơ điện: 2.8 (kW) 5.3.6.2. Máng trượt khí động từ silô đồng nhất tới gầu nâng Với năng suất cần vận chuyển là: 218.76 (tấn), tra bảng 230- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta chọn loại máng trượt khí động có các chỉ tiêu sau: Chiều rộng máng: 600 (mm) Chiều cao máng: 400 (mm) Chiều dài máng: 5 (m) Năng suất: 230 (T/h) Đường kính ống dẫn khí: 100 (mm) Lượng không khí: 180 (m3/h) Áp lực quạt: 220 (mmH2O) Công suất động cơ điện: 1 (KW) 5.3.6.3. Máng trượt khí động từ gầu nâng tới tháp trao đổi nhiệt. Với năng suất cần vận chuyển là: 182.3 (tấn), tra bảng 230- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta chọn loại máng trượt khí động có các chỉ tiêu sau: Chiều rộng máng: 600 (mm) Chiều cao máng: 400 (mm) Chiều dài máng: 20 (m) Năng suất: 230 (T/h) Đường kính ống dẫnkhí: 200 (mm) Lượng không khí: 720 (m3/h) Áp lực quạt: 260 (mmH2O) Công suất động cơ điện: 1.7 (KW) 5.3.7. Tính gầu nâng bột liệu từ silô lên máng trượt khí động tiếp liệu vào tháp. Để nâng bột từ silô đồng nhất lên máng trượt khí động, với năng suất yêu cầu của gầu nâng là: Q = 232.68 (t/h), chọn hệ số dự trữ năng suất là: k = 20% Năng suất gầu được tính theo công thức: = 279.22 (t/h) Trong đó: v: vận tốc chuyển động của gầu, v = 0.85 (m/s) io: dung tích gầu (lít) a: bước gầu : hệ số đổ đầy, = 0.85 : trọng lượng riêng, = 2.624 (T/m3) Dung tích gầu trên một mét chiều dài là: = 40.914 (l/m) Với số liệu trên tra bảng 220- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta chọn gầu nâng loại xích mang gầu có các thông số sau: Chiều rộng của gầu: 450 (mm) Bước gầu: 320 (mm) Dung tích gầu: 16 (lit) Dung tích gầu theo chiều dài: 50 (l/m) Số lượng xích: 2 Bước xích: 160 (mm) Công suất trên trục chuyển động của trục trống quay là: = 85.11 (KW) Công suất của động cơ điện: = 100.13 (KW) Trong đó: Q: năng suất gầu nâng. H: chiều cao gầu nâng, chọn H = 80 (m) hệ số chuyển động hữu ích, = 0.85 : Hệ số phụ thuộc vào loại gầu nâng và năng suất, =0.65 5.3.8. Tính silô đồng nhất bột liệu liên tục: G = 20000 (tấn) Tác dụng của silô đồng nhất là: đồng nhất bột liệu về thành phần hoá, thành phần hạt trước khi cung cấp cho tháp trao đổi nhiệt, đồng thời là nơi dự trữ bột liệu. Silô có khả năng chứa: 20000 (tấn). Với trọng lượng riêng của bột liệu là: = 2.6 (T/m3) Thể tích của silô là : = 7692.307 (m3) Chọn silô đồng nhất dạng hìng trụ, có đường kính là: D = 16 (m) Vậy chiều cao hữu ích của silô là: H1 = 38 (m) Chọn chiều cao phía dưới của đáy silô là: H2 = 10 (m), chiều cao này nhằm mục đích để bố trí các thiết bị tháo liệu, sục khí nén, máng trượt khí động. Chiều cao thực tế của silô là: H = 48 (m) 5.3.9. Xác định lượng khí nén đồng nhất trong silô . Lượng không khí cần khuấy trộn xác định theo công thức . = 0.4823 (m3/ph) Trong đó: B: thiết diện sống của đáy silo, B = 60% PK: lượng khí nén tiêu tốn, PK = 0.4 (m3/ph) n: số silô n = 1 Lượng khí nén cần để tháo liệu: Trong đó: G: lượng bột cần tháo, G = 232.68 (t/h) Pt: chỉ tiêu không khí tháo bột liệu: Pt = 2.7 (m3/t) Chọn máy nén khí nắp vít để cung cấp không khí cho silô trộn và tháo liệu : V = Vk + Vt =10.953 (m3/ph) 5.3.10. Tính lọc bụi túi cho silô đồng nhất Theo trang 345- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, để chọn lọc bụi túi ta dùng các công thức sau: *Diện lọc: F = Q / P (m2) Trong đó: Q: lượng không khí thoát ra từ các thiết bị cần lọc(m3/h). Để dự trữ ta tăng khoảng 15÷25%. P: ứng suất vải lọc, chọn P = 180 (m3/h.m2) *Trở lực của vải lọc: tra bảng 172- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990. *Khả năng lắng bụi của vải: I = i*h*n (g/m2) Trong đó: i: nồng độ bụi trong không khí: i = 20 ÷60 (g/m3) n: chu kỳ rung ống: n = 5 (phút) h: hiệu ứng vải: h = 2 ÷ 2.5 (m3/m2h) *Trở lực vỏ máy: 15 ÷20 (mmH2O) *Tổng trở lực thuỷ tĩnh: 80 ÷120 (mmH2O) *Độ chân không của không khí: 150 ÷ 175 (mmH2O) *Đường kình ống dẫn khí: Với : q: lượng không khí qua ống . : tốc độ khí, (m/s) Với thứ tự tính toán trên ta có các đặc trưng kỹ thuật của lọc bụi túi: +Lượng khí yêu cầu: 657.19 (m3/h) + Diện lọc: 4.38 (m2) + Khả năng lắng bụi: 460 (g/m3) + Trở lực vỏ máy: 15 (mmH2O) + Trở lực thuỷ tĩnh: 80 (mmH2O) + Độ chân không của không khí: 150(mmH2O) + Đường kính tay áo: 107.83 (mm) + Động cơ: - Vít tải bụi: 1.1 (KW) - Quạt rũ bụi: 5.5 ÷3000(KW) - Bộ phận điều khiển: 0.37 ÷750(KW) - Máy ép hơi: 2.2÷1500(KW) + Công suất động cơ: 15 ÷1500(KW) + Trọng lượng máy: 2.5 (tấn) 5.3.11. Tính ống khói Chọn: Nhiệt độ của khí thải vào chân ống khói là: t = 140 oC Chiều cao của ống khói là: H = 125 (m) Nhiệt độ của không khí là: t = 38oC Tốc độ khí ra khỏi miệng ống khói là: vm = 6 (m/s) Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn là: gkk = 1.294 (kg/m3) Ta có: Lưu lượng khí thải vào ống khói là: V = 342000 ( m3/h) Khối lượng riêng của khí thải ở điều kiện chuẩn là: kt = 1.3645(kg/m3) Nhiệt độ khí thải ở miệng ống khói xác địng theo công thức: tm = t1 – H * t = 15oC Với: t = 1: độ giảm nhiệt độ theo chiều cao ống khói (với ống khói bê tông) Nhiệt độ trung bình trong ống khói: = 77.5 oC Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện làm việc: = 1.136 (kg/m3) Khối lượng riêng của khí thải ở điều kiện làm việc: = 1.063 (kg/m3) Đường kính miệng ống khói được tính theo công thức: = 4.5 (m) Đường kính chân ống khói: Dc = 1.5 * Dm= 6.7 (m) Đường kính trung bình của ống khói: = 5.6 (m) Vận tốc khí trung bình trong ống khói: = 3.84 (m/s) Vận tốc khí tại chân ống khói: = 2.667 (m/s) Với chiều cao ống khói là: H = 125 (m), tra biểu đồ [1-11]- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985. Ta có tổng trở lực của ống khói theo chiều cao và nhiệt độ: Htt = 265 (N/m2) : hệ số ma sát vào thành ống, = 0.035 Vậy chiều cao ống khói cần thiết kế là: = 130 (m) Sai số: = 4.41 (%) 5.3.12. Tính chọn quạt sau hệ cyclon lọc bụi Quạt hút đặt sau hệ cyclon lọc bụi có tác dụng hút khí thải từ cyclon ra đưa vào lọc bụi điện . Để thực hiện được chức năng này sức hút của quạt phải thắng được tổng trở lực của các thành phần sau: 5.3.12.1.Trở lực của hệ cyclon = 95.977 (mmH2O) = 941.54 (N/m2) Trong đó: t: trọng lượng riêng của khí ở 140oC. Tra trang 318- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1, ta có: t = 0.854 (kg/m3) : hệ số trở lực khí động học, đối với cyclon có đường kính d = 800 (mm) thì: =180 v: tốc độ của khí theo tiết diện ngang của cyclon: v = 3.5 (m/s) 5.3.12.2 Trở lực trên đường ống dẫn khí từ máy nghiền tới hệ cyclon Đường kính ống dẫn khí: d = 2.3 (m) Chiều dài ống dẫn khí: L = 30 (m) Nhiệt độ khí thải: t = 140oC. Tra trang 318- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1, ta có các thông số sau: Độ nhớt động: h = 27.8 (10-6m2/s) Khối lượng riêng: r = 0.854 (kg/m3) Với lưu lượng khí V = 342000(m3/h) ta tính được tốc độ khí trong ống = 23 (m/s) Chuẩn số Re: = 1.9 *106 (m/Ns2) Re > 10000: dòng khí ở chế độ chảy xoáy, với ống dẫn bằng thép, ta có hệ số ma sát l, l = 0.011 (Tra trang 378- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1). Trở lực ma sát trên ống dẫn: = 1.0832 (mmH2O) = 10.626 (N/m2) 5.3.12.3. Trở lực tại máy nghiền con lăn và tại bộ phận phân ly của máy nghiền = 220 (mmH2O) = 2158.2(N/m2) Trong đó: H31: trở lực tại máy nghiền con lăn: H31 = 120 (mmH2O) H32 : trở lực tại bộ phân ly của máy: H32 =100 (mmH2O) 5.3.12.4. Trở lực trên đường ống dẫn khí từ hệ cyclon tới quạt Đường kính ống dẫn khí: d = 2.3 (m) Chiều dài ống dẫn khí: L = 20 (m) Nhiệt độ khí thải: t =140oC. Tra trang 318- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1, ta có các thông số sau: Độ nhớt động: = 27.8 (10-6m2/s) Khối lượng riêng: = 0.854 (kg/m3) Với lưu lượng khí V = 342 000 (m3/h) ta tính được tốc độ khí trong ống = 23 (m/s) Chuẩn số Re: =1.9 triệu (m/Ns2) Re > 10000: dòng khí ở chế độ chảy xoáy, với ống dẫn bằng thép, ta có hệ số ma sát: = 0.011(Tra trang 378- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1) Trở lực ma sát trên ống dẫn: = 21.664 (mmH2O) = 212.53 (N/m2) Vậy tổng trở lực quạt cần khắc phục là : = 338.72 (mmH2O) = 3322.9 (N/m2) Năng suất quạt thực tế: Vt ≥ 1.1V Vt = 376.2 (103 m3/h) Áp suất quạt kể cả hệ số dự trữ 20% là: = 406.47 (mmH2O) = 3987.5 (N/m2) Dựa vào Trang 501- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1, ta chọn quạt có các đặc trưng kỹ thuật sau: Lưu lượng khí: 400.000 (m3/h) Áp suất quạt: 415 (mmH2O) Loại quạt: Số vòng quay của quạt: 735 (v/p) Nhiệt độ tối đa: 200 (oC) Động cơ loại: fAMCO157-8 Công suất động cơ: 320 (KW) 5.3.13. Tính chọn quạt sau lọc bụi điện 5.4.13.1. Trở lực của đường ống dẫn từ hệ cyclon tới lọc bụi điện Đường kính ống dẫn khí: d = 2.3 (m) Chiều dài ống dẫn khí: L = 40 (m) Nhiệt độ khí thải: t = 140oC. Trang 318- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1, ta có các thông số sau: Độ nhớt động: h= 27.8 (10-6m2/s) Khối lượng riêng: r= 0.854 (kg/m3) Với lưu lượng khí V = 342000 (m3/h) ta tính được tốc độ khí trong ống: = 23 (m/s) Chuẩn số Re: = 1.9 triệu (m/Ns2) Re > 10000: dòng khí ở chế độ chảy xoáy, với ống dẫn bằng thép, ta có hệ số ma sát : l= 0.011 (Trang 378- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1). Trở lực ma sát trên ống dẫn: = 43.33 (mmH2O) = 425.05 (N/m2) 5.3.13.2. Trở lực của lọc bụi điện . = 30 (mmH2O) = 294.3 (N/m2) 5.3.13.3. Trở lực của đường ống dẫn từ lọc bụi điện tới quạt . Đường kính ống dẫn khí: d = 2.3 (m) Chiều dài ống dẫn khí: L = 10 (m) Nhiệt độ khí thải: t = 140oC. Trang 318- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1, ta có các thông số sau : Độ nhớt động: h= 27.8 (10-6m2/s) Khối lượng riêng: r = 0.854 (kg/m3) Với lưu lượng khí V = 342000 (m3/h) ta tính được tốc độ khí trong ống: = 23 (m/s) Chuẩn số Re: = 1.9 triệu (m/Ns2) Re > 10000: dòng khí ở chế độ chảy xoáy, với ống dẫn bằng thép, ta có hệ số ma sát: l = 0.011 (Trang 378- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1). Trở lực ma sát trên ống dẫn: = 10.832(mmH2O) = 106.26 (N/m2) Vậy tổng trở lực quạt cần khắc phục là: = 84.161 (mmH2O) = 825.62 (N/m2) Năng suất quạt thực tế: Vt ≥1.1V V1 = 376.2(103m3/h) Áp suất quạt kể cả hệ số dự trữ 20% là: = 100.99 (mmH2O) = 990.74 (N/m2) Dựa vào trang 501- “Sổ Tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất”- Tập 1, ta chọn quạt có các đặc trưng kỹ thuật sau: Lưu lượng khí: 390.000 (m3/h) Áp suất quạt: 105(mmH2O) Loại quạt: L 500d Số vòng quay của quạt: 750 (v/p) Nhiệt độ tối đa: 200 (oC) Động cơ loại: fAMCO157-8 Công suất động cơ: 100 (KW) CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG 6.1. Tính toán sự cháy nhiên liệu Tính toán quá trình cháy nhiên liệu là việc xác định lượng không khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu, lượng sản phẩm cháy, thành phần và nhiệt độ cháy. Nếu nhiệt độ cháy của nhiên liệu đã chọn không đạt được nhiệt độ nung luyện thì ta cần phải nâng hàm nhiệt của không khí bằng cách nung nóng sơ bộ không khí trước khi đốt cháy hay phải chọn lại nhiên liệu. Trên cơ sở dùng loại nhiên liệu đốt mà ta lựa chọn thiết bị đốt cho phù hợp . Nhiên liệu dùng để đốt thường ở ba dạng: rắn, lỏng, khí. Xét về tính kinh tế thì ta nên sử dụng nhiên liệu rắn so với hai loại nhiên liệu kia nó có ưu, nhược điểm sau : * Ưu điểm: có thể dùng các nguồn than đá tại địa phương hoặc trong nước để đốt vì nguồn nhiên liệu này ở nước ta rất dồi dào, việc vận chuyển dễ dàng.Vậy, về mặt kinh tế dùng than là có lợi nhất, đây là yếu tố quyết định cho sự cạnh tranh về giá thành sản phẩm của nhà máy trên thị trường . * Khuyết điểm: dùng than thì tốn diện tích kho bãi, ô nhiễm môi trường, thiết bị đốt phức tạp và chất lượng than ít ổn định. Tuy vậy, với kỹ thuật hiện nay thì những vấn đề trên hoàn toàn có thể khắc phục được. Đối với vấn đề ô nhiễm thì sử dụng các thiết bị lọc bụi hiện đại, chọn béc đốt nhiều khoang và dùng khí nén để phân tán than bụi, đồng thời điều chỉnh ngọn lửa cũng như sự cháy nhiên liệu là tối ưu nhất. Đối với chất lượng than dao động thì ta dùng các phương pháp đồng nhất, hoặc dùng thiết bị phân tích để quản lý chất lượng than cũng như chế độ đốt lò. Ở phần tính phối liệu ta đã chọn loại than cám ở 4A- Quảng Ninh có thành phần sử dụng như sau: Bảng 6.1: thành phần sử dụng Wd Ad Sd Cd Hd Nd Od Tổng Vd 1.00 12.50 1.46 81.18 1.67 0.94 1.25 100 8.00 6.1.1. Nhiệt trị thấp của nhiên liệu Qt = 6986 (Kcal/kg nhiên liệu) (Tính toán ở Phần 3- Trang 20: “Tính toán bài phối liệu”) 6.1.2. Lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy 6.1.2.1. Lượng không khí khô lý thuyết Lo = 0.0889*Cd + 0.2667*Hd+ 0.0333*(Od - Sd) = 0.0889*81.18 + 0.2667*1.67 + 0.0333*(1.25 – 1.46) = 7.5924 [m3/kgnhiên liệu] ([1.9]- Trang 11- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) 6.1.2.2. Lượng không khí khô thực tế La = a*Lo Với : a: Hệ số không khí dư, với lò quay phương pháp khô, than đốt dạng bụi thì : a = 1.2÷1.3, chọn: a = 1.2 ( bảng 1.4- Trang 10- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) La = 1.2*7.5924 = 9.1108 (m3/kg nhiên liệu) ([1.11]- Trang 11- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) 6.1.2.3. Lượng không khí ẩm lý thuyết Lo' = Lo*(1 + 0.00124*dkk) ([1.10]- Trang 11- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) Với: dkk: Hàm ẩm của không khí [kg ẩm/kgkkkhô], phụ thuộc vào điều kiện môi trường nhà máy đặt tại Tuyên Hóa- Quảng Bình, các thông số về khí hậu tại đây là: Nhiệt độ trung bình: to = 24.4oC Độ ẩm tương đối: j = 84%(Trang 99- “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất” - Tập II) Áp suất làm việc: P = 750 mmHg = 99975 N/m2 Với hệ số chuyển đổi áp suất tra được = 133.30 ( Trang 357- “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất” - Tập II ). Từ nhiệt độ ta tra ( bảng [1.253]- trang 317- “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất”- Tập II), bằng phương pháp nội suy, ta tính được: Pbh = 3732 N/m2 Tính hàm ẩm d theo công thức sau: = 0.02 (kg ẩm/kgkkkhô) = 20.14 (g/m3kkk) (công thức VII.11- Trang 95- “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất”- Tập 2) Lo' = Lo*(1 + 0.00124*dkk) = 7.5924*(1 + 0.00124*20.14) = 7.7819 (m3/kg nhiên liệu) 6.1.2.4. Lượng không khí ẩm thực tế L’a = La(1+0.00124dkk) = 9.1108*(1 + 0.00124*20.14) = 9.3383 (m3/kgnhiên liệu) 6.1.3. Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của chúng Các công thức sử dụng theo [1.14]- Trang 12- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985 Vco2 = 0.0187*Cd = 0.0187*81.18 = 1.5181 (m3/kgnhiên liệu) Vo2 = 0.21*( a- 1)*Lo = 0.21*(1.2 - 1)*7.5924 = 0.3189(m3/kgnhiên liệu) VH2O = 0.112*Hd + 0.0124*Wd + 0.00124*dkk*L’a = 0.112*1.67+0.0124*1+0.00124*20.14*9.3383=0.4248(m3/kgnhiênliệu) VN2 = 0.008*Nd + 0.79*L’a = 0.008*0.94 + 0.79*9.3383 = 7.3848 (m3/kgnhiên liệu) Vso2 = 0.007*Sd = 0.007*1.46 = 0.1022(m3/kgnhiên liệu) Tổng thể tích sản phẩm cháy: Va = ∑Vi = 1.5181 +0.3189 + 0.4248 + 7.3848 + 0.1022 = 9.7487(m3/kgnhiên liệu) 6.1.4. Thành phần thể tích sản phẩm cháy Các công thức sử dụng theo [1.15]- Trang 12- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985 %CO2 = Vco2/Vi*100 = 1.5181/9.7487*100 = 15.572% %N2 = VN2/Vi*100 = 7.3848 /9.7487*100 = 75.752% %O2 = Vo2/Vi*100 = 0.3189/9.7487*100 = 3.271% %SO2 = Vso2/Vi*100 = 0.1022/9.7487*100 = 1.0483 % %H2O = VH2O/Vi*100 = 0.4248/9.7487*100 = 4.3571% 6.1.5. Khối lượng riêng của sản phẩm cháy = (44*15.572% + 18*4.3571% + 28*75.752% + 32*3.271% + 64*1.0483%)/22.4 = 1.3645(kg/m3) (Công thức sử dụng theo [1.25]- Trang 14- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Hoàng Kim Cơ- Tập 1- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) Bảng 6.2: Cân bằng vật chất khi đốt cháy 1kg nhiên liệu với a = 1.2 TT Các chất tham gia Kg Các chất tạo thành Kg 1 Than đá 1 2.9819 2 Không khí ∑ 2.8015 0.3413 9.2216 0.292 0.188 0.4555 9.231 Tro 0.125 13.211 13.427 Sai số = (│13.211 – 13.427│)/13.211*100 = 1.61 % 6.1.6. Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu 6.1.6.1. Tính nhiệt độ cháy lý thuyết Theo công [1.26]- Trang 15- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985 Cspc*tlt = i∑ = [Qt + Cn*tn +La( K*tk1*Ck1 + (1-K )*tk2*Ck2 )]/Va Với : Cspc, Cn, Ck1, Ck2: nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy, nhiên liệu, gió1, gió2. i∑: hàm nhiệt tổng của sản phẩm cháy K: tỷ lệ giữa gió 1 và gió 2. Theo (Trang 186- Thiết kế nhà máy xi măng- Bùi Văn Chén ), ta chọn: k = 0.1 tn: nhiệt độ của nhiên liệu, chọn: tn = 40oC Vd: hàm lượng của chất bốc Cn = 837 + 3.7*tn + 625*Vd (J/kgđộ) Cn = 837 + 3.7*40 + 625*8 = 5985(J/kg độ) = 1.429(kcal/kg độ) tk1 , tk2: nhiệt độ của gió 1, gió 2 chọn: tk1 = 24.4oC tk2 = 800oC Theo phụ lục II- Trang 206- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985 và bằng phương pháp nội suy ta có: Ck1 = 0.3107 (Kcal/m3 độ) Ck2 = 0.3301 (Kcal/m3 độ) Vậy hàm nhiệt tổng: i∑ = 945.29 (Kcal/m3 ) Giả thiết hàm nhiệt tổng i∑ nằm trong giới hạn i1 (ứng với t1) và i2 (ứng với t2) nghĩa là i1 < i∑< i2 sao cho: t1 +100 = t2 và tlt xác định theo công thức: ([1.22] Trang 15- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) Giả thiết: t1=2300oC < tlt< t2 =2400 oC Tra bảng phụ lục II và bảng [1.10]- Trang 208- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985), ta có bảng số liệu sau: Bảng 6.3: Hàm nhiệt của các khí ở nhiệt độ khác nhau i(Kcal/m3) 2400(oC) 2300(oC) ico2 224.01 213.6 iso2 14.52 13.859 iN2 655.04 625.48 io2 29.981 28.611 iH2O 50.319 47.831 i∑ 973.87 929.39 Ta nhận thấy: i1∑ = 929.4 < i∑ = 945.31<i2∑ = 973.9 Dùng công thức nội suy xác định nhiệt độ cháy lý thuyết ta tính được: tlt = 2335.8oC Vậy giả thiết trên là đúng: tlt = 2336oC 6.1.6.2. Nhiệt độ cháy thực tế Nhiệt độ thực tế được tính theo công thức: ttt = htt*tlt ([1.28]- Trang 16- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985) Trong đó: hlt: là hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy, với lò quay sử dụng than bụi, tra bảng [1.9]- Trang 16- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT- Hà Nội 1985 htt = (0.7÷0.75), chọn: htt = 0.7 ttt = 0.70*2336 = 1635oC Với nhiệt độ thực tế này của dòng khí sẽ đảm bảo tốt cho quá trình nung luyện tạo clinker kết khối tốt. 6.2. Tính toán nhiệt cho tháp trao đổi nhiệt Với năng suất lò như đã tính ở trên, ta chọn hệ cyclone gồm có: 2 nhánh, 2 dòng, 5 bậc và canxiner . Theo tài liệu về cải tiến tiết kiệm năng lượng trong công nghệ sản xuất xi măng - Lò khô, ta chọn Canxiner có kích thước: 5.2x8(m) 6.2.1. Xác định lượng khí từ nguyên liệu thoát ra tính cho 1 kg Clinker * Xác định tổng lượng khí tách ra từ hỗn hợp phối liệu Gp(CO2) = (Gpk*MKN)/100 (kg/kgcl) Với Gpk là lượng nguyên liệu khô thực tế, MKN là lượng mất khi nung. Vậy, ta có: Gp(CO2) = (1.536*35.08)/100 = 0.5387 (kg/kgCl) Thể tích CO2:Vp(CO2) = 0.5387/1.9768 = 0.2725 (m3/kgCl) Với gCO2 = 1.9768(kg/m3) * Xác định lượng khí CO2 tách ra khỏi cyclone bậc I Gp1(CO2) = (Gp(CO2)*y)/100 (kg/kgCl) Mức độ phân giải cacbonat trong cyclone bậc1 theo thực tế tại các nhà máy khoảng: 15÷25%, ta chọn y = 18 % Vậy: Gp1(CO2) = 0.097(kg/kgCl) Vp1(CO2)= 0.049(m3/kgCl) * Xác định lượng khí CO2 thoát ra khỏi lò quay và đầu lò do đá vôi phân giải. Mức độ phân giải cacbonat tại canxiner là mãnh liệt nhất. Nên theo thực tế, ta chọn mức độ phân giải tại canxiner là: 80% * Lượng CO2 thoát ra khỏi canxiner là: Gc(CO2) = Gp(CO2)*0.8 = 0.431(kg/kgCl) Vậy lượng cacbonat bị phân giải ở trong lò là: 100% – 80% – 18% = 2.00% * Vậy Lượng CO2 thoát ra khỏi đầu lò là : Gpo(CO2) = (Gp(CO2)*%CO2)/100 = 0.431(kg/kgCl) Vpo(CO2) = 0.431/1.9768 = 0.218 (m3/kgCl) * Lượng khí CO2 tách ra khỏi lò quay là : Gp01(CO2) = 0.0108 (kg/kgCl) Suy ra: Vp01 (CO2)= 0.0055(m3/kgCl) Vậy lượng khí CO2 thoát ra khỏ lò quay và đầu lò: Gp (CO2) = Gp0 (CO2) + Gp01(CO2) = 0.4418 (kg/kgCl) Thể tích CO2 Vp(CO2) = Vp0 (CO2)+ Vp01 (CO2) = 0.2235 (m3/kgCl) * Lượng hơi nước mà vật liệu mang theo bị tách ra khỏi cyclon bậc V là: Gp1(H2O) = (Gpk*W)/100 = 0.0002(kg/kgCl) Với W là độ ẩm của phối liệu trước khi vào cyclon bậc: W = 1% Suy ra thể tích: Vp1(H2O) = 0.0002(m3/kgCl) GCO2tổng = GCO2pl = 0.5387 (Kg/KgCl) GCO2tổng(tt) = GCO2canxiner + GCO2bậcI +GCO2lò = 0.539(kg/kgCl) Sai số: ((0.539 – 0.5387)/0.539)*100 = 0.000% (thoã mãn ) 6.2.2. Xác định lượng bụi phối liệu đi qua các cyclon tính cho 1 kg Clinker. Tháp trao đổi nhiệt ở đây là tháp có hai nhánh, hai dòng hoàn toàn như nhau. Do đó, ta chỉ tính cho một nhánh. 6.2.2.1. Tính cho cyclon bậc I. Gọi z là mức độ hao tổn bụi phối liệu từ cyclon bậc I đi vào đầu lò do bị khí nóng lò cuốn ra, dựa theo thực tế nhà máy ta chọn: z =15% Vậy, cứ 100 kg bột liệu khô từ cyclon bậc I đưa vào lò thì có 15 kg bụi hay 85 kg bột liệu vào lò. Muốn nung được1 kg Clinker thì phối liệu khô đi vào lò từ cyclon bậc I là: 1 + Gco2 (kg) Gv Gb G1 * Lượng bụi bay theo khói lò vào cyclon bậc I Gb1 = (1+Gp(CO2)).z/(1-z) = 0.2544 (Kg/KgCl) * Lượng bụi lắng trong cyclon bậc I Là tổng lượng hỗn hợp phối liệu khô với lượng bụi theo khói ra khỏi đầu lò vào cyclon bậc I: G1I = 1+ Gp1(CO2) +Gb1 = 1.6962 (Kg/KgCl) Tuy nhiên khi vào cyclon bậc I hỗn hợp phối liệu sẽ được đề cacbonat một phần tạo ra lượng khí CO2 là: Gp1(CO2) = 0.097 (Kg/KgCl) * Vậy tổng lượng khí và bụi trong cyclon bậc I là: 1.7931 (Kg/KgCl) Lượng khí và bụi này sẽ chiếm một thể tích hữu ích của cyclon bậc I Gọi ai là hệ số làm việc hữu ích của cyclon I, với ai = 0.90 * Như vậy tổng lượng bụi phối liệu đưa vào cyclon bậc I là GvI = (G1I +Gp1(CO2) )/ai =1.9924 (Kg/KgCl) * Lượng bụi bị cuốn theo dòng khí ra khỏi cyclon bậc I đi vào gazoxog của cyclon bậc II là: GbI = GvI - (Gp1(CO2) +G1I) = 0.1992 (Kg/KgCl) 6.2.2.2. Tính cho cyclon bậc II * Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc II. GI II = GI V - GI b = 1.738 (kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc II . Là lượng bột liệu từ cyclon bậc III đi xuống bậc I bị cuốn vào cyclon bậc II. Ở cyclon bậc II coi như không có sự phân giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc II là: Gọi a2 là hệ số làm việc hữu ích của cyclon II, với a2 = 0.91 GvII = GIII /a2 = 1.9311(kg/kgCl) Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc II đi lên phía trên là GbII = GvII –GIII = 0.1931(kg/kgCl) 6.2.2.3. Tính cho cyclon bậc III * Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc III Đó chính là hiệu số giữa tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc II và lượng bụi ra khỏi cyclon bậc I: GIIII = GvII - GbI =1.7318(kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc III Là lượng bột liệu từ cyclon bậc IV xuống II bị cuốn vào cyclon bậc III . Ở cyclon bậc III coi như không có sự phân giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc III là: Gọi a3 là hệ số làm việc hữu ích của cyclon II, với a3 = 0.9 GvIII = GblIII /a3 = 1.9243(kg/kgCl) Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc III đi lên phía trên là: GbIII = GvIII - GIIII = 0.1924(kg/kgCl) 6.2.2.4. Tính cho cyclon bậc IV * Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc IV Đó chính là hiệu số giữa tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc III và lượng bụi ra khỏi cyclon bậc II: GIIV= GvIII - GbII = 1.7311(kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc IV Là lượng liệu từ cyclon bậc V xuống III bị cuốn vào cyclon bậc IV. Ở cyclon bậc IV coi như không có sự phân giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc IV là: Gọi a4 là hệ số làm việc hữu ích của cyclon II, với a4 = 0.9 GvIV = GIIV /a4 = 1.9235(kg/kgCl) Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc IV đi lên phía trên là: GbIV = GvIV - GblIV = 0.1923(kg/kgCl) 6.2.2.5. Tính cho cyclon bậc V Riêng bậc V ta bố trí hai cyclon để tăng hiệu quả lắng trước khi đưa qua lọc bụi. * Lượng bột liệu lắng trong một cyclon bậc V. Đó chính là hiệu số giữa tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc IV và lượng bụi ra khỏi cyclon bậc III: GblV = GvIV- GbIII = 1.7311(kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc V: là lượng liệu từ phễu cấp liệu xuống cyclon bậc IV bị cuốn vào cyclon bậc V. Ở cyclon bậc IV coi như không có sự phân giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc IV là: Gọi a5 là hệ số làm việc hữu ích của cyclon V, với a5 = 0.95 GvV = (GIV + GH2Opl )/a5 = 1.8223(kg/kgCl) * Lượng bụi bay ra khỏi một cyclon bậc V theo khói: là hiệu số giữa lượng bụi đưa vào và lượng bụi lắng trong cyclon bậcV. GbV = GvV - ( G1V + GH2Opl) = 0.0911(kg/kgCl) * Lượng bột liệu từ bình bơm cấp cho lò nung ( tính cho một cyclon bậc V ): là hiệu số giữa tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc V với phần bụi từ cyclon bậc IV vào cyclon bậc V: G2V = GvV - GbIV = 1.63(kg/kgCl) * Kiểm tra lại lượng bột liệu từ bình bơm theo công thức: G2V(kt) = (1kg clinker + Gp(CO2) +Gpl(H2O)+ GbV = 1.63(kg/kgCl) Sai số: ((1.63 1.63)/1.63)*100 = 0.000% (thoã mãn ) Bảng 6.3: Dòng vật liệu trong các cyclon (cho một nhánh ) Dòng vật liệu (kg/kgCl) 1 Cyclon 1 Cyclon 1 Cyclon 1 Cyclon 2Cyclon I II III IV V Lượng bụi theo khói thải cyclon phía dưới vào cyclon phía trên. 0.2544 0.1992 0.1931 0.1924 0.1923 Lượng bụi đưa vào các cyclon. 1.7380 1.7318 1.7311 1.7311 1.6300 Lượng bụi lắng trong cyclon 1.6962 1.7380 1.7318 1.7311 1.7311 Lượng bụi ra khỏi cyclon theo kênh dẫn đi lên phía trên 0.1992 0.1931 0.1924 0.1923 0.0911 6.3. Tính lượng không khí tiêu tốn đưa vào cho 1 kg clinker. * Chọn hệ số dư không khí ở: + Trong lò: a = 1.1 + Sau canxiner: ao = 1.2 + Sau Cyclone bậc I: aI = 1.3 + Sau Cyclonebậc II: aII = 1.4 + Sau Cyclonebậc III: aIII = 1.5 + Sau Cyclonebậc IV: aIV = 1.6 + Sau Cyclonebậc V: aV = 1.7 + Nhiệt độ của môi trường: to = 24.4oC + Hàm ẩm của không khí: dkk = 0.02(kg ẩm/kgkkk) +Tỷ lệ giữa gió 1 và gió 2 cấp vào để đốt cháy nhiên liệu là: 10% + Lượng không khí bên ngoài lọt vào khớp đầu lò là: 5% + Lượng không khí đưa vào làm lạnh Clinker tính cho 1kg Clinker là: Vll = 1.5 (m3/KgCl) * Gọi X (kg) là lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng để nung 1 kg Clinker, ta có: + Tiêu tốn không khí khô thực tế cho việc đốt nhiên liệu trong lò VB = La*X = 9.3383*X (m3/kgCl) + Lượng không khí lọt qua khe hở đầu lò Vo = 0.05*VB = 0.05 * La * X = 0.4669*X (m3/kgCl) + Lượng không khí bị hút vào phía sau lò dọc kênh dẫn của các Cyclon là: VBk = Lo (aV-a)*X = 4.6692*X (m3/kgCl) Vậy, tổng lượng không khí khô được đưa vào lò là: VT = Vo + VBK + Vll = 1.5 + 3.5583*X +0.3914*X = 1.5 + 6.6361X (m3/kgCl) Lượng không khí ẩm đưa vào lò: Va = VT*(1+ dkk) = (1.5 + 6.6361X )*(1+0.2) = 1.51 + 7.13X (m3/kgCl) 6.4. Cân bằng nhiệt lò quay Dựa vào trang 105- “Thiết kế nhà máy xi măng” – Bùi Văn Chén (1984) * Các số liệu ban đầu: + Nhiệt độ gió 1: tkk1 = 24.4 oC + Nhiệt độ nhiên liệu: tn = 40 oC + Nhiệt độ gió 2: tkk2 = 800 oC + Nhiệt độ phối liệu vào tháp phân giải: 40 oC + Nhiệt dung riêng của nhiên liệu: Cn = 0.4152(kcal/kgđộ) + Nhiệt độ khí thải ra khỏi tháp phân giải: tkl = 310 oC + Nhiệt độ clinker từ lò vào giàn làm lạnh: 1200 oC + Nhiệt độ clinker ra khỏi giàn làm lạnh: 100oC Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh tính cho 1kg clinker theo số liệu thực tế là: + Qua lò quay: 80 (kcal/kgCl) + Qua giàn làm lạnh: 20 (kcal/kgCl) + Qua đầu lò: 5 (kcal/kgCl) + Qua cyclon bậc I đến bậc V lần lượt: 10 + 8 + 6 + 4 + 2 = 30 (kcal/kgCl) Vậy tổng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: Qtt = 80 + 20 + 5 + 30 = 135 (kcal/kgCl) 6.4.1. Phần nhiệt thu 6.4.1.1. Nhiệt cháy nhiên liệu Q1a = Qt*X = 6985.9*X (kcal/kgCl) 6.4.1.2. Nhiệt lý học của nhiên liệu Q2a = Cn*tn*X = 16.608*X (kcal/kgCl) 6.4.1.3. Hàm nhiệt của không khí ở 24.4oC Q3a = (Va*Ck + dkk*VT*C(H2O))*Tkk1 Ở 27oC theo “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT(1985) Nhiệt dung riêng của không khí: Ckk1 = 0.311(kcal/m3 độ) Nhiệt dung riêng của hơi nước: C(H2O) = 0.3568 (kcal/m3 độ) Vậy : Q3a = 11.646 + 39.875*X (kcal/kgCl) 6.4.1.4. Hàm nhiệt của hỗn hợp phối liệu ở 40 oC Q4a = ( G2V*Cp1 + Gp1(H2O) )*tp1 Với : Cpl = 0.22 (kcal/kg.độ): là tỷ nhiệt của phối liệu Vậy : Q4a = 14.35 (kcal/kgCl) Như vậy ta có tổng nhiệt thu sẽ là: Qa = Q1a + Q2a + Q3a + Q4a = 25.996 + 7042.3*X (kcal/kgCl) 6.4.2. Phần nhiêt chi. 6.4.2.1. Hiệu ứng nhiệt tạo thành Clinker Theo Mazupob, ta có: Q1b = Gpk*(1.08*Al2O3 + 7.08*CaO + 4.06*MgO ) - 68 Với Al2O3, CaO, MgO: là phần trăm các oxyt lấy ở phối liệu Gpk: là lượng tiêu hao nguyên liệu khô theo thực tế: 1.5356 (T) Vậy: Q1b = 432.61 (kcal/kgCl) 6.4.2.2. Nhiệt tiêu tốn để làm bay hơi ẩm phối liệu Q2b = 597* Gp1(H2O) Với: 597 là nhiệt bốc hơi ẩm ở 100oC (Kcal/Kg ẩm), theo trang186- “Thiết kế nhà máy xi măng”- Bùi Văn Chén- Năm 1984 Vậy : Q2b = 0.0926 (kcal/kgCl) 6.4.2.3. Nhiệt mất mát theo khói lò ra ngoài Q3b = [(V(CO2)*C(CO2) + V(SO2)*C(SO2) + V(N2)*C(N2) + V(O2)*C(O2) + V(H2O)*C(H2O))*X +Vp(CO2)*C(CO2) +Vp1(H2O)*C(H2O)]*tkl Với V(CO2), V(SO2), V(H2O), V(N2), V(O2): là thể tích khí thải, ở nhiệt độ khí thải là 310oC theo [Phụ lục II]- Trang 208- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Hoàng Kim Cơ- NXBKH và KT(1985), ta có nhiệt dung riêng các khí như sau: C(CO2) = 0.2535(kcal/m3độ) C(O2) = 0.238 (kcal/m3độ) C(SO2) = 0.438(kcal/m3độ) C(H2O) = 0.481 (kcal/m3độ) C(N2) = 0.2556(kcal/m3độ) Ckk = 0.25 (kcal/m3độ) Vậy: Q3b = 1167*X + 21.445 (kcal/kgCl) 6.4.2.4. Nhiệt tiêu hao do bụi khói thải ra Q4b = GbV *tkt*Cb = 7.152 (kcal/kgCl) Với Cb: là nhiệt dung riêng của bụi, Cb = 0.2532 (kcal/kgđộ) 6.4.2.5. Nhiệt hao tổn do Clinker mang ra Q5b = Cc*tc = 18.8 (kcal/kgCl) Với Cc: nhiệt dung riêng của clinker, Cc = 0.188 (kcal/kg.độ) 6.4.2.6. Nhiệt tổn thất ra môi trường Q6b = 135 (kcal/kgCl) Vậy tổng nhiệt chi sẽ là: Qb = Q1b + Q2b + Q3b + Q4b + Q5b + Q6b Qb = 615.1 + 1167*X (kcal/kgCl) Và : Qa = 25.996 + 7042.3*X (kcal/kgCl) Ta có tổng nhiệt thu vào sẽ bằng tổng nhiệt chi vậy ta có phương trình: Qa = Qb Giải phương trình trên ta sẽ có được lượng nhiên liệu tiêu tốn cho 1kg clinker X = 0.1003 (kg than/kgCl) Sai số: 4.05% (chấp nhận) Vậy nhiệt tiêu hao riêng tính cho 1 Kg Clinker là: q = Qt*X = 700.46 (kcal/kgCl) Tiêu hao nhiên liệu tính cho hệ thống lò trong 1 giờ: B = Go*1000*X = 16711(kg/h) Theo (bảng [2.6]- Trang 20- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”- Ths.GVC Nguyễn Dân 2007), thì nhiệt tiêu tốn riêng của lò quay phương pháp khô <800 (Kcal/kgCl). Đối với lò đã chọn thì nhiệt tiêu tốn riêng là: 730 ( Kcal/kgCl) là phù hợp với thực tế nên ta chấp nhận các phép tính trên (Với sai số: 4.05% ) Như vậy ta có bảng cân bằng nhiệt cho hệ thống lò như sau: Bảng 6.5: Bảng cân bằng nhiệt cho hệ thống lò Nhiệt thu kcal/kgCl % Nhiệt chi kcal/kgCl % Nhiệt cháy nhiên liệu 700.46 95.68 Nhiệt tạo Clinker 432.61 59.09 Nhiệt lý học của nhiên liệu 1.67 0.23 Nhiệt bốc hơi ẩm 0.0926 0.01 Hàm nhiệt của không khí ở 24.4oC 15.64 2.14 Nhiệt theo khí thải 138.5 18.91 Nhiệt theo bụi 7.1520 0.98 Hàm nhiệt của phối liệu 14.35 1.96 Nhiệt theo Clinker ra 18.80 2.57 Nhiệt tổn thất ra mt 135.0 18.44 Tổng 732.12 100.00 Tổng 732.1 100.00 6.5. Tiêu hao không khí do đốt cháy nhiên liệu và dòng khí các cyclon với 1 kg clinker. 6.5.1. Tiêu hao không khí 6.5.1.1. Để đốt cháy nhiên liệu VB = La*X = 0.95(m3/KgCl) 6.5.1.2. Không khí sơ cấp VB1 = k*VB = 10%*0.95 = 0.095(m3/KgCl) 6.5.1.3. Không khí lọt qua đầu lò VBo = 0.05*VB = 0.05*0.95 = 0.0475(m3/KgCl) 6.5.1.4. Không khí lọt qua các khe dẫn của cyclon VBk = Lo(aV-a)*X = 0.475(m3/KgCl ) 6.5.1.5. Không khí thứ cấp cấp cho béc đốt . VB2 = VB -VB1-VBo = 0.8075(m3/KgCl) 6.5.1.6. Trị số lọt khí trong mỗi thiết bị cyclon Là số lượng khí giống nhau bị hút vào mỗi bậc cyclon và vào phòng khói Vp = (VBk*(aV - aIV)) / (aV - a ) = 0.0792(m3/KgCl) 6.5.1.7. Không khí làm nguội clinker được lấy ra Vd = Vll - VB2 = 0.5975 (m3/KgCl) 6.5.2. Dòng khí ra khỏi cyclon, canxiner và thoát khỏi lò quay 6.5.2.1. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc V V5 (CO2) = V(CO2)*X + Vp(CO2) = 0.427(m3/KgCl) V5(N2) = V(N2)*X = 0.7512(m3/KgCl) Lượng không khí khô dư là: Vkk5 = Lo*X(a*V – 1) = 0.5542(m3/KgCl) V5(H2O) = V(H2O)*X +Vpl(H2O) + Vkk5 *dkk = 0.0736(m3/KgCl) V5(SO2) = V(SO2)* X = 0.0104(m3/KgCl) * Tổng lượng khói sau cyclon bậc V: V5 = V5(CO2) + V5(N2) + V5(H2O) + V5(SO2) +V5kk = 1.8164 (m3/KgCl) 6.5.2.2. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc IV * Lượng CO2, SO2, N2, cũng như cyclon bậc V. * Lượng không khí khô dư: V4kk = V5kk -V p = 0.475(m3/KgCl) * Lượng hơi nước: V4(H2O) = V5(H2O)-Vp1(H2O)- Vp*dkk = 0.0528(m3/KgCl) * Tổng lượng khói sau cyclon bậc IV: V4 = 1.7164 (m3/KgCl) 6.5.2.3. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc III * Lượng CO2, SO2, N2, như cyclon bậc V * Lượng không khí khô dư: V3kk = V4kk -V p = 0.3958 (m3/KgCl) * Lượng hơi nước: V3(H2O) = V4(H2O) - Vp*dkk = 0.0512 (m3/KgCl) * Tổng lượng khói sau cyclon bậc III: V3 = 1.6356 (m3/KgCl) 6.5.2.4. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc II * Lượng CO2, SO2, H2O, N2, cũng như cyclon bậc V * Tổng lượng khói sau cyclon bậc II V2 = 1.5548(m3/KgCl) 6.5.2.5. Dòng khí ra khỏi cyclon bậc I * Lượng CO2, SO2, H2O, N2, cũng như cyclon bậc V * Tổng lượng khói sau cyclon bậc I V1 = 1.4741 (m3/KgCl) 6.5.2.6. Dòng khí ra khỏi canxiner Tại canxiner, ta bố trí hệ thống béc đốt phụ. Theo kinh nghiệm thực tế thì lượng than tiêu tốn ở béc đốt phụ là: 50÷60% + béc đốt phụ là: 55.0% + béc đốt chính là: 45.0% * Lượng than tiêu hao ở béc đốt phụ: Suy ra: X2 = (55/100)*0.104 = 0.057(kg than/KgCl) Vo(CO2) = V1(CO2) - 0.18*Vp1(CO2) = 0.4181 (m3/KgCl) Với Vp1(CO2) là lượng CO2 thoát ra ở cyclon bậc I do sự phân giải cacbonat với mức độ phân giải là: 18% * Lượng không khí khô dư: Vokk = V1kk - Vp = 0.1583(m3/KgCl) * Lượng hơi nước: Vo(H2O) = V1(H2O) - Vp.dkk = 0.0464(m3/KgCl) * Lượng SO2 và N2 như cyclon bậc V * Tổng lượng khói sau Canxiner V0 = V0(CO2) + V0(N2) + V0(H2O) + V0(SO2) +V0kk V0 = 1.3845 (m3/KgCl) 6.5.2.7. Dòng khí thoát ra khỏi lò * Lượng than tiêu hao ở béc đốt chính: Suy ra : X1 = 45/100*0.104 = 0.047(kg than/KgCl) V lCO2 = 0.45VCO2*X1 + 0.02V p CO2= 0.0739(m3/KgCl) Vlkk = Vd + Lo*X(a-1)0.45 = 0.972(m3/KgCl) V l SO2 = 0.45VSO2*X1 = 0.1021*0.03969 = 0.0046(m3/KgCl) VlN2 = 0.45VN2*X1 = 0.3332(m3/KgCl) VlH2O = 0.45VH2O*X1 + (Vll- Vd)dkk = 0.0376(m3/KgCl) Tổng: Vl = 1.4214 (m3/KgCl) Bảng 6.5: Các dòng khí thoát ra khỏi lò quay và cyclon bậc I, II, III, IV,V (trong cả hai nhánh của tháp trao đổi nhiệt ) Lượng khí ra khỏi Lò quay Canxiner Cyclon Cyclon Cyclon Cyclon Cyclon I II III IV V CO2 0.074 0.4181 0.4270 0.4270 0.4270 0.4270 0.4270 SO2 0.00 0.0104 0.0104 0.0104 0.0104 0.0104 0.0104 H2O 0.04 0.0464 0.0480 0.0496 0.0512 0.0528 0.0736 N2 0.33 0.7512 0.7512 0.7512 0.7512 0.7512 0.7512 Không khí dư 0.97 0.1583 0.2375 0.3167 0.3958 0.4750 0.5542 Tổng 1.42 1.3845 1.4741 1.5548 1.6356 1.7164 1.8164 CHƯƠNG 7: CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG THÁP PHÂN GIẢI Mục đích: nhằm xác định nhiệt độ của khói thoát ra khỏi các cyclon trao đổi nhiệt, buồng khói và lò quay. Tháp trao đổi nhiệt ở đây là tháp gồm có hai nhánh, hai dòng, có canxiner 7.1. Cân bằng nhiệt cho hệ cyclon bậc V (gồm bốn cyclon). Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cyclon bậc IV. 7.1.1. Nhiệt chi. 7.1.1.1. Nhiệt bay hơi ẩm: q51c = Q2b = 0.0926 (kcal/kgCl) 7.1.1.2. Nhiệt mất mát ra môi trường q52c = 2 (kcal/kgCl) 7.1.1.3. Nhiệt do khói và bụi mang ra: q53c = Q3b + Q4b = 145.61(kcal/kgCl) 7.1.1.4.Nhiệt cấp cho liệu lắng trong cyclon bậcV từ nhiệt độ ban đầu đến khí thải Nhiệt độ của bụi phối liệu trong cyclon bậc V lấy bằng khí thải: tkt = 310oC([6.4]- Cân bằng nhiệt lò quay- Phần 6: “Tính toán phân xưởng lò nung” ) Vậy: q54c = GV1*Cp1*tkt = 135.88 (kcal/kgCl) Cpl = 0.253 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi: q5c = q51c + q52c + q53c + q54c = 283.58 (kcal/kgCl) 7.1.2. Nhiệt thu. 7.1.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclone bậc V q51t=C(H2O)*tkk*(V5kk- V4kk)+Vp*dkk *C(H2O)*tkk = 0.60 (kcal/kgCl) 7.1.2.2. Nhiệt của phối liệu và bụi quay trở lại q52t = Q4a + GVb*Cpl*t5pl = 15.27 (kcal/kgCl) 7.1.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclon bậc IV đi lên vào cyclon bậc V là: q53t (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt thu: q5t = q51t + q52t + q53t = 15.88 +q53t (kcal/kgCl) -Theo cân bằng nhiệt ta có tổng nhiệt thu bằng tổng nhiệt chi: q5c = q5t Vậy : q53t = 267.71(kcal/kgCl) - Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc IV và vào bậc V bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi đó có nhiệt độ 300oC÷400oC. Ta có tỷ nhiệt của các khí và bụi như bảng sau: Bảng 7.1: Bảng tỷ nhiệt của các khí và bụi. t (oC) CO2 SO2 H2O N2 O2 Phối liệu 300 0.4469 0.468 0.3684 0.3122 0.324 0.2532 400 0.4628 0.482 0.3739 0.3146 0.3291 0.2532 500 0.4769 0.495 0.3796 0.3173 0.3207 0.2532 600 0.4895 0.505 0.3856 0.3203 0.3241 0.2532 700 0.5008 0.514 0.392 0.3235 0.3275 0.238 800 0.511 0.522 0.3985 0.3266 0.3307 0.238 900 0.5204 0.529 0.405 0.3297 0.336 0.238 1000 0.5288 0.535 0.4115 0.3325 0.3367 0.246 1100 0.5363 0.54 0.418 0.3354 0.3396 0.246 1200 0.5433 0.544 0.4244 0.338 0.342 0.246 Trong đó: C: của chất khí tính theo (kcal/m3độ), tra ở phụ lục II- Trang 206- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập1, riêng C của phối liệu thì ta tính theo (kcal/kg độ). Với: Cpl = (753.5 +0.25*(9 / 5tpl + 32)/4186.8) (kcal/kg độ) ([1.49]- Trang 153- “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất”- Tập 1) Mà: q3t = (V(CO2)*C(CO2)+V(SO2)*C(SO2)+V(H2O)*C(H2O)+V(N2)*C(N2)+V(O2)*C(O2) +GbIv*Cpl)*t Vậy : q3t1 = 205.68 (kcal/kgCl) q3t2 = 279.02 (kcal/kgCl) Dùng công thức nội suy, ta có: t4k = (t2 - t1)/ (q3t2 – q3t1)* (q33t – q3t1) + t1 Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc IV là: t4k = 305 oC 7.2. Cân bằng nhiệt lượng cho cyclone bậc IV Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cyclon bậc III 7.2.1. Nhiệt chi 7.2.1.1. Nhiệt của khói và bụi thoát khỏi cyclon bậc IV q41c = q53t = 267.71(kcal/kgCl) 7.2.1.2. Nhiệt mất mát ra môi trường q42c = 4 (kcal/kgCl) 7.2.1.3. Nhiệt lượng của bụi lắng trong cyclon bậc IV q43c = G1IV*Cpl *t4k = 133.8 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi: q4c = q41c + q42c + q43c = 405.58 (kcal/kgCl) 7.2.2. Nhiệt thu 7.2.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclon bậc IV q41t = Vp *tkk *(Ckk +dkk*C(H2O)) q41t = 0.6146 (kcal/kgCl) 7.2.2.2. Nhiệt của bụi phối liệu lắng trong cyclon bậc V bị cuốn vào cyclon bậc IV q42t = (GvIV- GbIII) *Cpl* t4kl = 135.88 (kcal/kgCl) 7.2.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclon bậc III đi lên và vào cyclon bậc IV là : q43t * Tổng nhiệt thu: q4t = q41t + q42t + q43t = 136.49 + q43t (cal/kgCl) Lập cân bằng nhiệt: q4c = q4t Ta có: q43t = 269.1 (kcal/kgCl) Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc III và vào cyclon bậc IV bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi có nhiệt độ 400oC ÷500oC, theo bảng 7.1, ta có: q3t1 = 265.49 (kcal/kgCl) q3t2 = 334.11 (kcal/kgCl) t3k = (q3t - q3t1).(t2 -t1)/(q3t2 -q3t1) + t1 Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc III là: t3k = 485.25 oC 7.3. Cân bằng nhiệt cho cyclon bậc III Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cyclon bậc II 7.3.1.Nhiệt chi 7.3.1.1. Nhiệt của khói bụi ra khỏi cyclon bậc III q31c = q43t = 269.1 (kcal/kgCl) 7.3.1.2. Nhiệt tổn thất ra môi trường q32c = 6 (kcal/kgCl) 7.3.1.3. Nhiệt lượng của bụi lắng trong cyclon bậc III q33c = G1III* C3pl*t3k = 212.78 (kcal/kgCl) C3pl = 0.26 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi: q3c = q31c + q32c + q33c = 487.9 (kcal/kgCl) 7.3.2. Nhiệt thu 7.3.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclon bậc III q31t = Vp* tkk* (Ckk +dkk*C(H2O)) = 0.6146 (kcal/kgCl) 7.3.2.2. Nhiệt của bụi phối liệu lắng trong cyclon bậc IV đi xuống bị cuốn vào cyclon bậc III. q32t = (GVIII – GbIII) Cpl * t3kl =186.75 (kcal/kgCl) 7.3.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclon bậc II vào đi lên và vào cyclon bậc III là: q33t * Tổng nhiệt thu: q3t = q31t + q32t + q33t = 187.37 + q33t (kcal/kgCl) Lập cân bằng nhiệt: q3c = q3t Ta có: q33t = 300.51 (kcal/kgCl) Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc II và vào cyclon bậc III bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi có nhiệt độ 500oC ÷600oC, theo bảng 7.1, ta có: q3t1 = 321.2 (kcal/kgCl) q3t2 = 391.07 (kcal/kgCl) t2k = (q3t - q3t1)*(t2 -t1) / (q3t2 - q3t1) + t1 Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc II là: t2k = 729.6oC 7.4. Cân bằng nhiệt cho cyclone bậc II. Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi cyclon bậc I. 7.4.1. Nhiệt chi. 7.4.1.1. Nhiệt của khói bụi ra khỏi cyclon bậc II q21c = q33t = 300.5 (kcal/kgCl) 7.4.1.2. Nhiệt tổn thất ra môi trường q22c = 8 (kcal/kgCl) 7.4.1.3. Nhiệt lượng của bụi lắng trong cyclon bậc II. q23 = GblII *C2pl *t2k = 321.06 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi q3c = q31c + q32c + q33c = 629.6 (kcal/kgCl) 7.4.2. Nhiệt thu. 7.4.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclon bậc II q21t = Vp* tkk* (Ckk +dkk*C(H2O)) q21t = 0.6146 (kcal/kgCl) 7.4.2.2. Nhiệt của bụi phối liệu lắng trong cyclon bậc III theo khói vào cyclon bậc II. q22t = (GVII – GbI) Cpl * t2kl = 252.71 (kcal/kgCl) 7.4.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclon bậc I đi lên vàocyclon bậc II là: q23t * Tổng nhiệt thu: q2t = q21t + q22t + q23t = 253.32 + q23t (kcal/kgCl) Lập cân bằng nhiệt: q2c = q2t Ta có : q33t = 376.3 (kcal/kgCl) Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc I đi lên và vào cyclon bậc II bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi có nhiệt độ 600oC ÷700oC theo bảng 7.1, ta có : q2t1 = 313.53 (kcal/kgCl) q2t2 = 379.65 (kcal/kgCl) t1k = (q3t - q3t1)*(t2 - t1) / (q3t2 - q3t1) + t1 Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclone bậc I là: t1k = 825.42 oC 7.5. Cân bằng nhiệt cho cyclon bậc I và canxiner Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi lò. 7.5.1. Nhiệt chi. 7.5.1.1. Nhiệt của khói bụi ra khỏi cyclon bậc I q11c = q23t = 376.3 (kcal/kgCl) 7.5.1.2. Nhiệt tổn thất ra môi trường q12c = 10 (kcal/kgCl) 7.5.1.3. Nhiệt lượng của bụi lắng trong cyclon bậc I q13c= GlI*C1pl*t1k = 333.22 (kcal/kgCl) 7.5.1.4. Nhiệt phân giải cacbonat với mức độ phân giải: y = 18 % q14c = Gkp*y(7.08CaO – 4.06MgO) = 88.246 (kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi: q1c = q11c + q12c + q13c = 807.7 (kcal/kgCl) 7.5.2. Nhiệt thu. 7.5.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào trong cyclon bậc I. q11t = Vp*tkk*(Ckk +dkk*C(H2O)) q11t = 0.6146 (kcal/kgCl) 7.5.2.2.Nhiệt của bụi phối liệu lắng trong cyclone bậc II theo khói vào cyclon bậc I q12t = 315.6 (kcal/kgCl) 7.5.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ cyclone bậc I vào cyclone bậc II là: q13t * Tổng nhiệt thu: q1t = q11t + q12t + q13t = 316.2 + q13t (kcal/kgCl) Lập cân bằng nhiệt: q1c = q1t Ta có: q13t = 491.5 (kcal/kgCl) Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc I vào cyclon bậc II bằng pháp nội suy Giả sử khói bụi có nhiệt độ 900oC÷1000oC theo bảng 7.1, ta có: q1t1 = 501.74 (kcal/kgCl) q1t2 = 635.16 (kcal/kgCl) t0k = (q3t - q3t1)*(t2 -t1)/(q3t2 -q3t1) + t1 Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi cyclon bậc I là: t0k = 908oC 7.6.Cân bằng nhiệt cho Canxiner Nhằm xác định nhiệt độ khói ra khỏi canxiner trao đổi nhiệt 7.6.1. Nhiệt chi 7.6.1.1. Nhiệt của khói bụi ra khỏi Canxiner q01c = q13t = 491.5 (kcal/kgCl) 7.6.1.2. Nhiệt tổn thất ra môi trường q12c = 10 (kcal/kgCl) 7.6.1.3. Nhiệt đốt nóng trong canxiner ở nhiệt độ t0k q03c = (1 + Gp(CO2))*Cpl*t0kb = 307.27 (kcal/kgCl) 7.6.1.4. Nhiệt phân giải cacbonat với mức độ phân giải: x = 80% q04c = Gpk*x(7.08CaO – 4.06MgO) q04c = 372.47(kcal/kgCl) * Tổng nhiệt chi: q0c = q01c + q02c + q03c = 1181(kcal/kgCl) 7.6.2. Nhiệt thu 7.6.2.1. Nhiệt của không khí dư lọt vào q01t = Vp*tkk*(Ckk +dkk*C(H2O)) q01t = 0.6146 (kcal/kgCl) 7.6.2.2. Hàm nhiệt của vật liệu khô từ cyclon bậc I rơi xuống q02t = GI1*Cpl*t1k = 109.39(kcal/kgCl ) 7.6.2.3. Nhiệt theo khói bụi từ lò vào canxiner: q03t (kcal/kgCl) 7.6.2.4. Nhiệt do béc đốt phụ cung cấp q04t = 0.55*q = 385.3(kcal/kgCl) * Tổng nhiệt thu: q0t = q01t + q02t + q03t = 495.26 + qo4t (kcal/kgCl) Lập cân bằng nhiệt: q0c = q0t Ta có : q04t = 686 (kcal/kgCl) Xác định nhiệt độ khói bụi ra khỏi canxiner vào cyclon bậc I bằng phương pháp nội suy. Giả sử khói bụi có nhiệt độ 1000oC÷1100oC theo bảng 7.1, ta có: q0t1 = 905.38 (kcal/kgCl) q0t2 = 657.6 (kcal/KgCl) tlk = (q0t - q0t1)*(t2 -t1)/(q0t2 -q0t1) + t1 (oC) Ta có nhiệt độ khói bụi ra khỏi canxiner là: t0k = 1108.6 oC Bảng 7.6: Nhiệt độ dòng khí di chuyển trong lò quay và tới các cyclon Nhiệt độ Canxiner Cyclon Cyclon Cyclon Cyclon Cyclon I II III IV V R 1108.6 907.7 825.42 729.6 485.25 305 7.7. Cân bằng nhiệt cho thiết bị làm lạnh Tính lại nhiệt độ không khí thứ cấp 7.7.1. Nhiệt thu 7.7.1.1. Hàm nhiệt của clinker mang vào thiết bị làm lạnh q1t = Ccl*tcl = 298.8 (kcal/kgCl) Với Ccl là tỷ nhiệt của clinker ở 1200oC theo trang 269- “Thiết kế nhà máy xi măng”- Bùi Văn Chén- Năm 1984, ta có: Ccl = 0.249 (kcal/kg.độ) 7.7.1.2. Nhiệt lượng của không khí đưa vào làm lạnh q2a = Vll (Ckk + dkk*C(H2O)) tkk = 11.646 (kcal/kgCl) Tổng nhiệt thu: qt = q1t + q2t = 310.4 (kcal/kgCl) . 7.7.2. Nhiệt chi 7.7.2.1. Nhiệt tổn thất do clinker mang ra khỏi dàn làm lạnh q1c = Cc*tc = 19.3 (kcal/kgCl) . Với Cc: là tỷ nhiệt của Clinker ở 120oC, Cc = 0.193 (kcal/kg.độ). 7.7.2.2. Nhiệt tổn thất ra môi trường q2c = 20 (kcal/kgCl) . 7.7.2.3. Nhiệt của không khí dư lấy ra khỏi dàn làm lạnh Lượng không khí dư lấy ra khỏi dàn làm lạnh chính là hiệu số giữa lượng không khí làm lạnh và lượng không khí tiêu tốn thực tế để cháy nhiên liệu. Ta có: VBd = Vll - VB = 0.531 (m3/kgCl). Xem nhiệt độ của không khí dư hút ra khỏi dàn làm lạnh lớn hơn nhiệt độ ra của clinker, ta chọn: tkkd = 200oC Vậy : Q3c = VBd (CB + dkk*CH2O) tKKd = 33.9 (kcal/kgCl) . 7.7.2.4. Nhiệt do gió 3 mang đi Ta chọn lượng gió 3 hút ra ngoài bằng 1/6 lượng không khí cần tiêu tốn thực tế để cháy nhiên liệu. Vậy : V3 = 0.55*VB = 0.1615 (m3/kgCl). Q4c = VG3*CG3* tG3 = 39.018 (kcal/kgCl) . Với: Cg3: là tỷ nhiệt của gió 3 ở 8000C, Cg3 = 0.302(kcal/kg.độ) 7.7.2.5. Nhiệt của không khí thứ cấp vào lò quay q5c = VB2 (Ckk + dkk*CH2O) tTC (kcal/kgclinker). Với VB2: là thể tích gió thứ cấp, VB2 = 0.45*VB = 0.4275(m3/kgCl). * Tổng nhiệt chi: qc = 112.22+ q5c (kcal/kgCl) . Lập cân bằng nhiệt cho dàn làm lạnh, ta có: qt = qc Vậy : q5c = 198.2 (kcal/kgCl) . Để xác định nhiệt độ của không khí thứ cấp (gió 3) vào lò quay ta dùng phương pháp ngoại suy, giả sử nhiệt độ của không khí thứ cấp là: t1 = 720oC t2 = 820oC Qt1 = 195.54 (kcal/kgCl). Qt2 = 222.7(kcal/kgCl). ttc = 799.17 oC Sai số: 0.1032% (chấp nhận). CHƯƠNG 8: TÍNH KÍCH THƯỚC CÁC CYCLON VÀ LÒ QUAY 8.1. Xác định khối lượng riêng của khói và không khí ẩm. 8.1.1. Khối lượng riêng của khói ở điều kiện tiêu chuẩn. Ta có công thức xác định như sau: Theo ( Trang 13- “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất”- Tập 1 ), ta có: r (CO2) = 1.9768 (kg/m3) ; r (N2) = 1.2507 (kg/m3) r (SO2) = 2.9268 (kg/m3) ; r (O2) = 1.2989 (kg/m3) r (H2O) = 0.8036 (kg/m3) 8.1.1.