TR NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N IƯỜ Ạ Ọ Ộ
VI N K THU T HÓA H CỆ Ỹ Ậ Ọ
B MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THI T B TRONG CNHH&TPỘ Ế Ị
BÀI T P L NẬ Ớ
Môn h c: K thu t h th ng trong Công ngh hóa h cọ ỹ ậ ệ ố ệ ọ
Đ tài:ề Phân tích và t ng h p h th ng công ngh hóa h c trên c sổ ợ ệ ố ệ ọ ơ ở
nhi t đ ng h c (Exergy)ệ ộ ọ
Gi ng viên h ngả ướ
d n:ẫTS. Vũ Ph ng Anhươ
L p:ớQTTB – K54
Sinh viên th c hi n:ự ệ Đào Th Oanhị
Hoàng Sum
Nguy n Th Thuễ ị
Ph m Minh Dũngạ
Nguy n Công Hoàngễ
Hà N i, tháng 12 – 2013ộ
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)ổ ợ ệ ố ệ ọ ơ ở ệ ộ ọ
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)ổ ợ ệ ố ệ ọ ơ ở ệ ộ ọ
1. Gi i thi uớ ệ
Ngành công nghi p xi măng là m t ngành tiêu hao r t nhi u năng l ng. Đ s n xu tệ ộ ấ ề ượ ể ả ấ
ra m t t n clinker theo công ngh lò nung tiên ti n ph i tiêu t n 730.000-800.000 kcalộ ấ ệ ế ả ố
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 ớ ẩ ồ ờ ả ươ
th i r t l n, kho ng 2500-2800 mả ấ ớ ả 3 nhi t đ t 350-380ở ệ ộ ừ oC v i n ng đ b i trung bìnhớ ồ ộ ụ
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 cệ ứ ễ ườ ậ ầ ả ố ư ặ
thi t k l i quá trình này đ nâng cao hi u qu c a nó.ế ế ạ ể ệ ả ủ
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 ớ ệ ế
exergy là m t quá trình quan tr ng. Theo đánh giá c a OECD năm 2000 thì giá tr th cộ ọ ủ ị ự
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.ệ ố ấ ả ớ ị ượ ợ
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 chiầ ế ơ ị ả ấ ượ ế ơ ổ
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 iả ấ ệ ề ấ ữ ệ ị ệ ả
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 ấ ệ ố ể ạ ỏ ừ ạ ằ ể ở
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 cộ ướ ủ ệ ố ể ầ ế ể ả ấ ể 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 nử ụ ể ể ổ ử ụ ượ ệ ố ả ấ ề
kinh t qu c gia.ế ố
2. Mô t h th ngả ệ ố
H th ng công ngh có các operator công ngh chính nh operator công ngh tr n đệ ố ệ ệ ư ệ ộ ể
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 cácộ ệ ấ ạ ụ ế ổ ọ ư
thi t b nung clinker…và nhi u operator công ngh khác. ế ị ề ệ
S n xu t xi măng bao g m các giai đo n sau:ả ấ ồ ạ
Khai thác và v n chuy n đá vôi:ậ ể
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 ắ ầ ằ ổ ủ ạ
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 xíchớ ủ ố ướ ấ ớ ả ả
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 băngể ề ậ ậ ướ ự ạ ỡ ệ ố
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).ả ậ ể ầ ả ầ ả ả ị ế ồ ờ ọ
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 .ồ ờ ớ ượ ậ ể ề ồ ấ ơ ộ
Công đo n d p và v n chuy n đá sétạ ậ ậ ể
Cũng nh đá vôi đá sét có kích th c nh h n 1000mm đ c máy xúc đ lên xeư ướ ỏ ơ ượ ổ
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 pự ổ ậ ể ễ ế ệ ờ ả ậ
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 caoể ậ ồ ậ ơ ộ ố ỡ ỏ ơ ượ ả
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.ậ ể ớ ụ ể ậ ầ ố ướ ỏ 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 ệ ố ả ậ ể ề ồ ấ ơ ộ
Kho đ ng nh t s bồ ấ ơ ộ
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 ố ỗ ạ ổ ằ ầ
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). đâyả ầ ẽ ả ệ ừ ố ở ả ượ ượ ề ừ ế ố ở
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 hệ ố ầ ả ầ ể ệ ừ ồ ấ ệ
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)ổ ợ ệ ố ệ ọ ơ ở ệ ộ ọ
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 tố ị ượ ự ộ ị ố ượ ầ ế ỉ ệ ừ
băng t i chung chuy n đá t i c ti p li u cho máy s y nghi n nguyên li u.ả ể ớ ổ ế ệ ấ ề ệ
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.ắ ệ ủ ố ượ ổ ố ượ
Công đo n nghi n li uạ ề ệ
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 iệ ồ ấ ơ ộ ượ ư ề ệ ồ ờ ớ
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 vàỉ ượ ừ ế ả ị ượ ổ ả
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.ổ ổ ế ệ ấ ề ệ ượ ề ằ ề
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 yêuệ ừ ề ầ ệ ố ể ữ ạ ạ
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 yêuầ ư ở ề ề ồ ư ữ ạ ộ ị ạ
c u thì đ c không khí th i lên silô l ng.ầ ượ ổ ắ
Công đo n đ ng nh t li uạ ồ ấ ệ
Li u cyclone l ng đ c tháo vào si lô theo ki u tháo chéo (đây cũng là m t b c sệ ở ắ ượ ể ộ 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 độ ữ ồ ầ ệ ố ụ ể
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 ngồ ấ ố ệ ạ ự ộ ố ệ ẽ ễ ở ộ
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 vàoạ ộ ượ ạ ế ộ ử ệ ượ ạ
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)ổ ợ ệ ố ệ ọ ơ ở ệ ộ ọ
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 haiừ ữ ả ờ ặ ướ ệ ượ ề ầ ộ
silô thì tháo t silô đ y xu ng silô ch a bên d i theo nguyên t c silô đang tháo s khôngừ ầ ố ứ ướ ắ ẽ
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 ạ ạ ẽ ượ ỗ ề ế ị ứ
báo m c đ y đên trung tâm đi u khi n v tình tr ng c a t ng silô.ứ ầ ề ể ề ạ ủ ầ
Công đo n nung Clinkerạ
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 ệ ư ả ấ ầ ớ ấ ầ ồ
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 đồ ấ ỗ ượ ầ ầ ể ồ ấ ầ ể
ch a b t li u. ứ ộ ệ Li u có th đ c tháo t t ng1 c a Silo th nh t sang t ng 2 c a Silo th 2ệ ể ượ ừ ầ ủ ứ ấ ầ ủ ứ
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 1000Cặ ể ự ế ố ầ ủ ệ ượ ấ ơ ộ ế ầ
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. ệ ể ộ ự ở ấ ướ ạ 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 ừ ế ỉ ệ ừ ứ ượ ố ệ ệ ộ
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 thànhầ ả ứ ắ ả ượ ế ố ở ế ạ
Clinker.
Công đo n v n chuy n Clinkerạ ậ ể
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 tỏ ệ ộ ượ ộ ệ ố ế ệ
đ kho ng 120C. ộ ả
Đ i v i dây truy n 1: H th ng làm mát là các h th ng lò quay conố ớ ề ệ ố ệ ố
Đ i v i dây truy n 2 : H th ng làm mát là b ng h th ng giàn ghi.ố ớ ề ệ ố ằ ệ ố
Clinker đ c t 7 đ n 15 ngày tr c khi tháo cùng ph gia + th ch cao vào máyượ ủ ừ ế ướ ụ ạ
nghi n xi măng.ề
Công đo n nghi n xi măngạ ề
Clinker, th ch cao và ph gia sau khi đ ng nh t đ c cho vào máy nghi n xi măng đạ ụ ồ ấ ượ ề ể
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 tạ ả ẩ ầ ạ ụ ượ ề ỉ ể ạ
đ c ch t l ng xi măng theo yêu c u. ượ ấ ượ ầ Máy nghi n xi măng là máy nghi n ki u bi đ n.ề ề ể ạ
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 ngể ả ả ệ ộ ủ ề ướ ượ ướ ạ
s ng mù áp su t cao.ươ ở ấ
Xi măng ra kh i máy nghi n đ c đ a qua h th ng phân ly. ỏ ề ượ ư ệ ố T i đây có s sàng l c.ạ ự ọ
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 ạ ượ ồ ở ạ ầ ề ế ạ
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 cẩ ượ ư ề ứ ế ỏ ượ ồ ở ệ ố ọ
b i.ụ
Công đo n đóng baoạ
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 phânừ ứ ượ ậ ể ằ ả ầ ả ớ
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 ạ ứ ở ứ ượ ụ ụ
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 aờ ể ồ ấ ầ ố ướ ư ế ặ ư
đ n c u c ng đ xu t xi măng r i.ế ầ ả ể ấ ờ