TR NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N IƯỜ
VI N K THU T HÓA H C
B MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THI T B TRONG CNHH&TP
BÀI T P L N
Môn h c: K thu t h th ng trong Công ngh hóa h c
Đ tài: Phân tích và t ng h p h th ng công ngh hóa h c trên c s ơ
nhi t đ ng h c (Exergy)
Gi ng viên h ng ướ
d n:TS. Vũ Ph ng Anhươ
L p:QTTB – K54
Sinh viên th c hi n: Đào Th Oanh
Hoàng Sum
Nguy n Th Thu
Ph m Minh Dũng
Nguy n Công Hoàng
Hà N i, tháng 12 – 2013
Phân tích và t ng h p h th ng công ngh hóa h c trên c s nhi t đ ng h c (Exergy) ơ
Phân tích và t ng h p h th ng công ngh hóa h c trên c s nhi t đ ng h c (Exergy) ơ
1. Gi i thi u
Ngành công nghi p xi măng là m t ngành tiêu hao r t nhi u năng l ng. Đ s n xu t ượ
ra m t t n clinker theo công ngh lò nung tiên ti n ph i tiêu t n 730.000-800.000 kcal ế
t ng đ ng v i 110-120kg than tiêu chu n, đ ng th i th i ra ngoài không khí l ng khíươ ươ ươ
th i r t l n, kho ng 2500-2800 m 3 nhi t đ t 350-380 oC v i n ng đ b i trung bình
50mg/Nm3 gây hi u ng nhà kính, ô nhi m môi tr ng. Vì v y c n ph i t i u hóa ho c ườ ư
thi t k l i quá trình này đ ng cao hi u qu c a nó.ế ế
Năng l ng đ a vào quá trình khá cao, lên t i 3.22GJ/t nên vi c ti n hành phân tíchượ ư ế
exergy là m t quá trình quan tr ng. Theo đánh giá c a OECD năm 2000 thì giá tr th c
nghi m t t nh t trong kho ng 2.9-3.2 GJ/t. So v i giá tr tính toán đ c thì khá là phù h p. ượ
Trong h u h t các đ n v s n xu t xi măng, chi phí năng l ng chi m h n 25 % t ng chi ế ơ ượ ế ơ
phí s n xu t. Các khái ni m v exergy là r t h u ích trong vi c xác đ nh công vi c mà ph i
đ c cung c p cho h th ng đ lo i b nó t tr ng thái cân b ng. Exergy cũng có th trượ
thành m t th c đo c a công vi c t i thi u c n thi t đ s n xu t hàng hóa và có th đ c ướ ế ượ
s d ng đ đánh giá chuy n đ i và s d ng năng l ng cho các h th ng s n xu t và n n ượ
kinh t qu c gia.ế
2. Mô t h th ng
H th ng công ngh có các operator công ngh chính nh operator công ngh tr n đ ư
tr n nguyên li u than và đ t sét, th ch cao và ph gia. Operator bi n đ i hóa h c nh các ế ư
thi t b nung clinker…và nhi u operator công ngh khác. ế
S n xu t xi măng bao g m các giai đo n sau:
Khai thác và v n chuy n đá vôi:
Đá vôi đ c khai thác theo ph ng pháp c t t ng b ng n mìn sau đó dùng xe i h ngượ ươ
l n i xu ng chân núi, d i chân núi máy xúc công su t l n xúc đá lên xe t i, băng t i xích ướ
chuy n v máy đ p đá. Đá sau đ p có kích th c c c đ i c 15 mm, Qua h th ng băng ướ
t i cao su v n chuy n vào c u r i (c u r i có kh năng t nh ti n đ ng th i ngang và d c). ế
Đ ng th i v i quá trình này thì đá vôi đ c v n chuy n v kho đ ng nh t s b . ượ ơ
Công đo n d p và v n chuy n đá sét
Cũng nh đá vôi đá sét có kích th c nh h n 1000mm đ c máy xúc đ lên xeư ướ ơ ượ
Koockum t đ v n chuy n vào ph u ti p li u, nh băng t i xích đá sét đi vào máy đ p ế
ki u va đ p đàn h i, đ p s b xu ng c nh h n 75mm. Sau đó đá sét đ c băng t i cao ơ ơ ượ
su v n chuy n t i máy cán hai tr c đ đ p l n 2 xu ng kích th c còn nh h n 25mm. ướ ơ
Sau khi cán đá sét đ c h th ng băng t i cao su v n chuy n v kho đ ng nh t s b .ượ ơ
Kho đ ng nh t s b ơ
Đá vôi và đá sét đ c x p vào kho thành 2 đ ng m i lo i, và đ vào kho b ng 4 c uượ ế
r i. C u s r i li u thành t ng lu ng c l t đi và l t v (có t 8 đ n 29 lu ng). đây ượ ượ ế
cũng có 2 h th ng g u xúc, kho ng 20 g u, dùng đ xúc li u t kho đ ng nh t lên h
Phân tích và t ng h p h th ng công ngh hóa h c trên c s nhi t đ ng h c (Exergy) ơ
th ng cân đ nh l ng t đ ng Đôsimat, đ nh đúng kh i l ng c n thi t theo t l cân t ượ ượ ế
băng t i chung chuy n đá t i c ti p li u cho máy s y nghi n nguyên li u. ế
Nguyên t c làm vi c c a kho là khi đ ng này đ c đ thì đ ng kia đang đ c xúc. ượ ượ
Công đo n nghi n li u
Li u sau khi đ ng nh t s b đ c đ a vào máy nghi n nguyên li u, đ ng th i v i ơ ượ ư
quá trình này, x cũng đ c tháo ra t các k t qu cân đ nh l ng đ vào băng t i chung và ượ ế ượ
cùng đ vào c ti p li u và vào máy s y nghi n. Li u đ c nghi n b ng máy nghi n bi. ế ượ
Li u t máy nghi n, qua g u nâng lên h th ng phân ly đ sàng, nh ng h t không đ t yêu
c u đ a tr v máy nghi n qua cân h i l u. Còn nh ng h t qua sàng có đ m n đ t yêu ư ư
c u thì đ c không khí th i lên silô l ng. ượ
Công đo n đ ng nh t li u
Li u cyclone l ng đ c tháo vào si lô theo ki u tháo chéo (đây cũng là m t b c s ượ ướ ơ
b n a). Silô g m 2 t ng, đáy silô có h th ng máy nén khí – s c khí vào trong silô đ
đ ng nh t ph i li u và t o s linh đ ng cho ph i li u khi tháo s d dàng. Khi kh i đ ng
công đo n này m t trong hai silô đã đ c n p đ n m t n a. Sau đó li u đ c n p vào ượ ế ượ
Phân tích và t ng h p h th ng công ngh hóa h c trên c s nhi t đ ng h c (Exergy) ơ
t ng silô theo nh ng kho ng th i gian đ t tr c. Khi li u đã đ c đi n đ y m t trong hai ướ ượ
silô thì tháo t silô đ y xu ng silô ch a bên d i theo nguyên t c silô đang tháo s không ướ
đ c n p còn silô đang n p s không đ c tháo. M i silô đ u có các thi t b đo m c vàượ ượ ế
báo m c đ y đên trung tâm đi u khi n v tình tr ng c a t ng silô.
Công đo n nung Clinker
Tr c khi li u đ a vào lò nung, ph i qua tháp s y 5 t ng. V i tháp s y 5 t ng g m 5ướ ư
silô đ ng nh t, m i sillo đ c chia thành 2 t ng: t ng 1 dùng đ đ ng nh t t ng 2 dùng đ ượ
ch a b t li u. Li u có th đ c tháo t t ng1 c a Silo th nh t sang t ng 2 c a Silo th 2 ượ
ho c có th tháo tr c ti p xu ng t ng 1 c a silô đó. Li u đ c s y s b đ n g n 1000C ế ượ ơ ế
tr c khi đi vào lò nung.ướ
Nhiên li u đ nung là b t than đ oc phun áp su t cao d i d ng mù. ướ Dòng khí nóng
đi ng c t đáy lò đ n đ nh lò. Li u t két ch a đ c đi xu ng, li u đi vào lò nhi t đượ ế ượ
tăng d n làm các ph n ng pha r n x y ra và đ c k t kh i 1300C đ n 1450C t o thành ượ ế ế
Clinker.
Công đo n v n chuy n Clinker
Clinker ra kh i lò có nhi t đ khá cao đ c làm ngu i qua h th ng làm mát đ n nhi t ượ ế
đ kho ng 120C.
Đ i v i dây truy n 1: H th ng làm mát là các h th ng lò quay con
Đ i v i dây truy n 2 : H th ng làm mát là b ng h th ng giàn ghi.
Clinker đ c t 7 đ n 15 ngày tr c khi tháo cùng ph gia + th ch cao vào máyượ ế ướ
nghi n xi măng.
Công đo n nghi n xi măng
Clinker, th ch cao và ph gia sau khi đ ng nh t đ c cho vào máy nghi n xi măng đ ượ
t o ra s n ph m xi măng. Thành ph n Clinker , th ch cao, ph gia đ c đi u ch nh đ đ t ượ
đ c ch t l ng xi măng theo yêu c u. ượ ượ Máy nghi n xi măng là máy nghi n ki u bi đ n.
Đ đ m b o nhi t đ c a xi măng, trong khi nghi n n c đ c phun vào d i d ng ướ ượ ướ
s ng mù áp su t cao.ươ
Xi măng ra kh i máy nghi n đ c đ a qua h th ng phân ly. ượ ư T i đây có s sàng l c.
N u h t xi măng quá to thì đ c thu h i tr l i đ u máy nghi n. N u xi măng đ t tiêuế ượ ế
chu n thì đ c đ a v kho ch a. N u xi măng quá nh thì đ c thu h i b i h th ng l c ượ ư ế ượ
b i.
Công đo n đóng bao
Xi măng t Silô ch a đ c v n chuy n b ng vít t i, g u xúc và băng t i t i phân ượ
x ng đóng bao. T i đây có 5 Silô ch a, các Silô ch a này xi măng đ c s c liên t cưở ượ
nh các máy nén khí đ đ ng nh t l n cu i tr c khi đ a đ n các máy đóng bao ho c đ a ướ ư ế ư
đ n c u c ng đ xu t xi măng r i.ế