Tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuất PC40 theo phương pháp ướt lò quay với năng suất 1.000.000 tấn/năm

Chia sẻ: Doannguyenhongnhan Nhan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

538
lượt xem 61
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xi măng là một trong những vật liệu quan trọng nhất trong ngành xây dựng, là loại chất kết dính không thể thiếu trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Để đáp ứng nhu cầu phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, ngành công nghiệp xi măng phải ngày càng phát triển hoàn thiện về tính năng kỹ thuật và công nghệ sản xuất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuất PC40 theo phương pháp ướt lò quay với năng suất 1.000.000 tấn/năm

Bài Luận Đề Tài: Tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuất PC40 theo phương pháp ướt lò quay với năng suất 1.000.000 tấn/năm
LỜI MỞ ĐẦU Xi măng là một trong những vật liệu quan trọng nhất trong ngành xây dựng, là loại chất kết dính không thể thiếu trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Để đáp ứng nhu cầu phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, ngành công nghiệp xi măng phải ngày càng phát triển hoàn thiện về tính năng kỹ thuật và công nghệ sản xuất. Hiện nay ở nước ta, ngành công nghiệp sản xuất xi măng portland đóng vai trò đặc biệt quan trọng, và chiếm tỷ trọng lớn nhất về giá trị sản lượng. Nhận rõ vai trò quan trọng của ngành trong sự phát triển của ngành kinh tế quốc dân. Nhà nước ta đã có đề án quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam từ năm 2010 và định hướng đến năm 2020. Mục tiêu của quy hoạch phát triển ngành công nghiệp xi măng Việt Nam, là đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng xi măng trong nước cả về số lượng và chất lượng, có thể xuất khẩu khi có điều kiện. Đưa ngành công nghiệp xi măng thành một ngành công nghiệp mạnh, có dây chuyền và thiết bị hiện đại. Quá trình sản xuất xi măng portland bao gồm hai giai đoạn chính. Là sản xuất clinker xi măng và nghiền clinker xi măng với thạch cao, và có thể nghiền chung với các loại phụ gia khác. Trên thế giới hiện nay tồn tại hai phương pháp phổ biến chính, là phương pháp ướt và phương pháp khô. Việc phân loại phương pháp ướt hoặc khô chủ yếu dựa vào khâu chuẩn bị phối liệu sản xuất clinker xi măng. Với những yêu cầu như trên thì em được giao nhiệm vụ “Tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuất PC40 theo phương pháp ướt lò quay với năng suất 1.000.000 tấn/năm”. Tuy nhiên đây là một lĩnh vực lớn và phức tạp, khả năng của em còn hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế, cho nên đồ án này vẫn còn nhiều những hạn chế và thiếu sót trong quá trình tính toán và thiết kế. Em mong được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo chuyên ngành trong bộ môn và các bạn đọc để đồ án này được hoàn thiện hơn. Em chân thành cảm ơn thầy Th.S-GVC Nguyễn Dân đã có những hướng dẫn và góp ý trong quá trình tính toán và thiết kế đồ án này. Tuy Hòa, ngày tháng năm 2012. SVTH Đoàn Nguyễn Hồng Nhân
CHƯƠNG 1: SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.1–Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng lò quay-phương pháp ướt: Khí thải Đá đỏ Đá vôi Đất sét Quạt Băng tải xích Băng tải xích Băng tải Lọc bụi túi Máy đập búa Máy đập búa Bể bừa bùn Băng tải cao su Băng tải cao su Bơm Bunker chứa Bunker chứa Bể chứa bùn Băng tải cao su Băng tải cao su Bơm Bể tồn trữ bùn Gàu múc Phễu Nước Máy nghiền bi ướt Sàng phân loại 1
1 Bể chứa Kho than Bơm Băng tải Máy sấy Bể đồng nhất phối liệu nghiền Bơm Ống khói Than mịn Bể chứa Quạt Vít tải Định lượng Định lượng Lọc bụi điện Béc đốt Lò nung Buồng lắng Làm lạnh kiểu ống chùm Máng hứng Clinker
1.2–Thuyết minh dây chuyền công nghệ: Đá vôi: Được khai thác từ núi bằng cách khoan nổ mìn, sau đó dùng máy ủi, ủi xuống, và được máy xúc múc lên xe ô tô vận chuyển về kho chứa. Đối với đá quá cỡ được vận chuyển về phễu tiếp liệu của máy đập búa sau đó nhờ băng tải xích chuyển lên máy đập búa, ở đây đá quá cỡ được đập đến kích thước yêu cầu sau đó vận chuyển về kho chứa đá vôi. Tại máy đập búa khi đập đá quá cỡ thì có bụi nên ta đặt thiết bị lọc bụi túi để thu hồi bụi, còn ở kho chứa thì đá vôi đựợc máy rải liệu rải thành đống dài theo phương pháp Chevron. Đá từ đống này được máy rút liệu rút liệu qua băng tải cao su về bunker chứa. Dưới bunker chứa có hệ thống cân băng định lượng, sau khi đã định lượng xong thì được băng tải cao su vận chuyển vào phễu chứa để vào máy nghiền bi ướt cùng với đá đỏ và bùn. Đá đỏ: Được chứa ở kho chứa có mái che có W=5%. Được ben ngoặm đưa đến phễu đổ và đổ vào bunker chứa và được băng tải xích đưa đến máy đập búa. Tại đây đá đỏ bị đập đến kích thước < 25mm, rồi được băng tải cao su đưa đến gầu nâng vào bunker chứa có băng tải định lượng để định lượng đá đỏ. Đá đỏ được băng tải cao su đưa đến phễu chứa rồi đưa đến máy nghiền bi ướt để nghiền chung với đá vôi và bùn đất sét. Đất sét: Trong thiên nhiên đất sét có độ ẩm khoảng 18% được bơm nước áp lực cao bơm trực tiếp vào để tạo thành hỗn hợp bùn đất sét. Hỗn hợp này sẽ được bơm theo ống dẫn về bể chứa bùn. Trong bể chứa bùn có lắp các cánh khuấy để đánh tơi một lần nữa. Các tạp chất hữu cơ như rác, gỗ, củi sẽ nổi lên và được vớt ra, còn cát sạn sẽ bị lắng xuống. Để đảm bảo độ nhớt của bùn làm việc ta dùng bơm để bơm nước vào. Bùn ra khỏi bể có độ ẩm W= 60÷70% được bơm qua bể chứa bùn. Tại đây để đảm bảo độ nhớt linh động và giảm độ ẩm sau này ta cho vào một lượng thủy tinh lỏng, từ bể chứa bùn được bơm qua bể tồn trữ bùn. Tại các bể chứa bùn đều có cánh khuấy để bùn không bị lắng. Bùn chuẩn bị được bơm vào gàu múc định mức và đưa vào máy nghiền bi ướt để nghiền chung với hai nguyên liệu trên. Đá vôi, đất sét, đá đỏ được nghiền chung trong máy nghiền bi ướt. Hỗn hợp bùn ra khỏi máy nghiền có độ ẩm W = 32%, độ mịn đặt trưng bằng lượng sót sàng 0.08mm là
CHƯƠNG 2: TÍNH BÀI PHỐI LIỆU Chất lượng của Clinker xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng mà thành phần khoáng lại phụ thuộc vào thành phần hóa của phối liệu. Vì thế tính bài phối liệu là công việc quan trọng. Hiện nay các nhà máy xi măng dùng 2 nguồn nguyên liệu chính là đá vôi và đất sét, ngoài ra cần bổ xung thêm các cấu tử phụ như đá đỏ. Vì dùng nhiên liệu than nên sẽ có một lượng tro than lẫn vào clinker vì thế ở đây ta tính bài phối liệu 3 cấu tử có lẫn tro. Bảng 2.1- Thành phần hóa của nguyên nhiên liệu: Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN Tổng 1.10 0.12 0.15 50.70 1.02 39.92 93.01 Đá vôi 52.15 18.20 6.56 1.50 0.30 7.35 86.06 Đất sét 25.00 4.96 50.65 1.35 1.45 8.62 92.03 Đá đỏ 69.31 15.53 3.75 0,00 0,00 0,00 88.59 Tro than Quy đổi về 100% với các hệ số chuyển đổi như sau: Đá vôi: K1 = 1.075 Đất sét: K2 = 1.162 Đá đỏ: K3 = 1.087 Tro than: K4 = 1.129 Bảng 2.2- Thành phần hóa của nguyên nhiên liệu quy về 100% Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN Tổng 1.18 0.13 0.16 54.51 1.10 42.92 100,00 Đá vôi 60.60 21.15 7.62 1.74 0,35 8.54 100,00 Đất sét 27.17 5.39 55.04 1.47 1.58 9.37 100,00 Đá đỏ Tro than 78.24 17.53 4.23 0,00 0,00 0,00 100,00 Chọn thành phần khoáng: C3S C2S C3A C4AF 45 -60% 18 -30% 5 -15% 10 -18% Vậy thành phần khoáng của Clinker để sản xuất xi măng PC40 là: khoáng C3S C2S C3A C4AF Tổng % 53.100 22.020 8.831 15.107 99.058
Quy đổi về 100%: kho Tổn áng C3S C2S C3A C4AF g 53 2 8.9 15 % .60 2.23 15 .25 100,00 Tính các hệ số cơ bản theo công thức thực nghiệm của BUT: C 3S + 0.8838.C 2 S KH = = 0.88 C 3S + 1.3250.C 2 S C 3S + 1.3250.C 2 S n= = 1.89 1.4341.C 3 A + 2.0464.C 4 AF 1.1501. C 3 A p= + 0.6383 = 1.31 C 4 AF Ta có các hệ số cơ bản như sau: KH p n 0,85÷0,95 1÷3 1,7÷3,5 Đối với bài phối liệu này ta sử dụng 2 hệ số cơ bản là KH và p: Chuyển thành phần hóa học ban đầu của nguyên liệu chưa nung sang thành phần hóa học đã nung bằng cách trừ đi phần mất khi nung (MKN) ta có bảng sau: Bảng 2.3- Thành phần hóa của nguyên liệu đã nung: Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN Tổng 2.07 0.23 0.28 95.50 1.92 0.00 100.00 Đá vôi 66.26 23.12 8.33 1.91 0.38 0.00 100.00 Đất sét 29.97 5.95 60.72 1.62 1.74 0.00 100.00 Đá đỏ 0.00 100.00 78.24 17.53 4.23 0.00 0.00 Tro than Đá vôi: K1 = 1.752 Đất sét: K2 = 1.093 Đá đỏ: K3 = 1.103 Tro than: K4 = 1.000 Cứ 100 phần Clinker (phối liệu đã nung) thì ta có: x phần trăm cấu tử 1(đá vôi) đã nung y phần trăm cấu tử 2(đất sét) đã nung z phần trăm cấu tử 3(đá đỏ) đã nung t phần trăm tro than lẫn vào. Ta có phương trình : x +y + z + t = 100% Lượng tro nhiên liệu lẫn vào clinker được xác định theo công thức: P.A.n t= 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, nó phụ thuộc vào loại lò và phương pháp sản xuất. Bảng 2.4-Thành phần của than như sau: Cd Hd Od Nd Sd Wd Ad Tổng Vd 79.00 2.94 1.25 1.42 0.80 3.17 11.42 100,00 8.00 q P= Qt Trong đó: q: là lượng nhiệt tiêu tốn riêng (kcal/kg clinker) Qt: là nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kcal/kg nhiên liệu) (Dựa vào bảng 2.6 trang 40 - Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ - Nguyễn Dân) Ta chọn q= 1350 (kcal/kg clinker) Áp dụng công thức tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu ta có: Qt = 81C d + 246 H d − 26(O d − S D ) − 6W d = 7091.520 (kcal/kg clinker) q P= = 0.190 (kg nhiên liệu/kg clinker) Qt P.A.n = 0.020 t= 100.100 Suy ra: t = 2.0% Bảng 2.5-Bảng ký hiệu các ôxyt: Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO S1 A1 F1 C1 M1 Đá vôi S2 A2 F2 C2 M2 Đất sét S3 A3 F3 C3 M3 Đá đỏ Tro than S4 A4 F4 C4 M4 S0 A0 F0 C0 M0 Phối liệu S A F C M Clinker Công thức tính thành phần khoáng như sau: C0 = ( x.C1 + y.C2+ z.C3 + t.C4)/(x + y + z + t) S0 = ( x.S1 + y.S2+ z.S3 + t.S4)/(x + y + z + t) A0 = ( x.A1 + y.A2+ z.A3 + t.A4)/(x + y + z + t) F0 = ( x.F1 + y.F2+ z.F3 + t.F4)/(x + y + z + t) KH = C0 – (1.65.A0 + 0.35.F0/(2.8.S0) n = S0/(A0 + F0) p = A0/F0
Ta có hệ phương trình 3 ẩn: { a1x + b1y + c1z = d1 a2x + b2y + c2z = d2 a3x + b3y + c3z = d3 a1 = b1 = c1 = 100.00 d1 = 100 – t = 98.00 Trong đó: a2 = (2.8.S1.KH + 1.65A1 + 0.35F1) – C1 = -89.910 b2 = (2.8.S2.KH + 1.65A2 + 0.35F2) – C2 = 202.775 c2 = (2.8.S3.KH + 1.65A3 + 0.35F3) – C3 = 103.460 d2 = (C4 – (2.8KH.S4 + 1.65A4 + 0.35F4)).t = -514.286 a3 = pF1 – A1 = 0.144 b3 = pF2 – A2 = -12.212 c3 = pF3 – A3 = 73.548 d3 = (A4 - pF4).t = 23.457 Từ đó ta có hệ phương trình: { 1 x+ 1 y+ 1 z= 98.000 -89.910 x + 202.775 y + 103.460 z = -514.286 0.144 x + -12.212 y + 73.548 z = 23.457 1.000 1.000 1.000 D= -89.910 202.775 103.460 = 23923.4856 0.144 -12.212 73.548 1.000 1.000 98.000 Dx = 202.775 103.460 -514.286 = 1627136.16 -12.212 73.548 23.457 1.000 98.000 1.000 Dy = -89.910 -514.286 103.460 = 607179.6257 0.144 23.457 73.548 1.000 1.000 98.000 Dz = -89.910 202.775 -514.286 = 105251.56 0.144 -12.212 23.457
Giải hệ phương trình ta được: x = Dx/D = 68.01% y = Dy/D = 25.38% z = Dz/D = 4.40% Đá vôi đã nung: 68.01 % Đất sét đã nung: 25.38 % Đá đỏ đã nung: 4.40 % Tro lẫn vào: 2.0 % Tổng: 100.000 % Từ thành phần hóa của nguyên liệu đã nung chuyển sang thành phần hóa của nguyên liệu chưa nung ta có: 119.15 x0 = 1 (phần trọng lượng) y0 = 27.749 (phần trọng lượng) z0 = 4.854 (phần trọng lượng) Đổi sang thành phần phần trăm ta được: %x0 = 78.516 (%) %y0 = 18.285 (%) %z0 = 3.199 (%) 100.00 Tổng: 0 (%) Bảng 2.6: Thành phần hóa trước khi nung: Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN Tổng 0.93 0.10 0.13 42.80 0.86 33.70 78.52 Đá vôi 11.08 3.87 1.39 0.32 0.06 1.56 18.29 Đất sét 0.87 0.17 1.76 0.05 0.05 0.05 3.20 Đá đỏ phối liệu 12.88 4.14 3.28 43.16 0.98 35.56 100.00 Bảng 2.7: Thành phần hóa của Clinker: Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Tổng 1.41 0.15 0.19 64.95 1.31 68.01 Đá vôi 16.82 5.87 2.12 0.48 0.10 25.38 Đất sét 1.32 0.26 2.67 0.07 0.08 4.40 Đá đỏ 2.21 1.73 0.39 0.09 0.00 0.00 Tro than 100.00 21.27 6.67 5.07 65.50 1.48 Clinker
Tính kiểm tra lại các hệ số: KH = (C − (1.65 A + 0.35F )) / 2.8S = 0.88 5 Sai số: ∆KH = 0.367% (thỏa mãn) n = S/(A+F) = 1.811 Sai số: ∆n = 4.054% (thỏa mãn) p = A/F = 1.315 Sai số: ∆p = 0.469% (thỏa mãn) Kiểm tra lại thành phần khoáng: % C3 S = 3.8.(3KH − 2).S = 52.199 % C 2 S = 8.6.(1 − KH ).S = 21.602 % C3 A = 2.65.( A − 0.64 F ) = 9.076 % C 4 AF = 3.04 F = 15.419 Các khoáng Tính (%) Chọn (%) Sai số (%) 52.199 53.100 2.623 C3S 21.602 22.020 2.825 C2S 9.076 8.831 1.808 C3A C4AF 15.419 15.107 1.106 Tổng hàm lượng các khoáng chính có trong Clinker: Tổng: %C3S + %C2S + %C3A + %C4AF = 98.296% Hàm lượng các khoáng khác: 100 – 98.296 = 1.704% Kiểm tra hàm lượng pha lỏng trong Clinker: L = 1.12 * C 3 A + 1.35 * C 4 AF = 29.98% Nằm trong giới hạn: 25÷30% Kiểm tra tít phối liệu: T = 1.785C + 2.09 M = 79.087 Nằm trong giới hạn (79 ± 1)
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1–Chọn lò và thông số kỹ thuật: 3.1.1–Hệ số sử dụng lò: - Chọn kế hoạch tu sửa lò: + Thời gian đại tu: 20 ngày + Thời gian trùng tu, kiểm tra kỹ thuật: 10 ngày + Tổng ngày nghĩ: 30 ngày - Hệ số thời gian sử dụng của lò: 365 − 30 K= = 0.918 365 3.1.2–Thời gian làm việc của lò: T = 365 – 30 = 335 (ngày/năm) Số giờ làm việc thực tế trong năm: H = 335*24 = 8040 (giờ) Năng suất của nhà máy theo xi măng: M = 1.000.000 (tấn/năm) Để sản xuất PC 40, ta nghiền (90 ÷ 95%) clinker với (3 ÷ 5%) thạch cao thiên nhiên và có thể sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia cải thiện công nghệ khác. Chọn tổng tỉ lệ thạch cao và các loại phụ gia: 10% Tính quy đổi về sản lượng clinker/năm: M '*(100 − A) 1000000 * (100 − 10) M= = = 900.000 (tấn clinker/năm) 100 100 Trong đó: M là sản lượng clinker/năm. M’ là sản lượng xi măng/năm theo yêu cầu thiết kế. A là tỷ lệ thạch cao và phụ gia có trong xi măng. Lượng hao hụt khi sản xuất là 1% Năng suất thực tế tại nhà máy tính theo clinker: 900000 * (100 + 1) N= = 909000 (tấn clinker/năm) 100 Năng suất giờ của phân xưởng lò nung: 909000 G0 = = 2713,4328 (tấn/ngày) 335 2713,4328 Suy ra: G0 = = 113,0597 (tấn/giờ) 24 Với năng suất trên dựa vào bảng đặc tính kỹ thuật lò quay xi măng theo phương pháp ướt – Trang 153 – Hướng dẫn thiết kế đồ án tốt nghiệp ta chọn lò kích thước 7 x 230m với năng suất lò là 3000 (tấn/ngày) hay 125 (tấn/giờ) với w = 32%. + Tổng lượng dự trữ công suất phân xưởng lò nung: 125 − 113,0597 p= * 100 = 9,5522% 125 + Dự trữ công suất lò để sữa chữa:
p1 = (1 − k ) * 100% = (1 − 0.918) * 100% = 8.20% + Hệ số dự trữ công suất cho phân xưởng lò làm việc liên tục p2, p2 = 0% + Lượng dự trữ do chọn dư công suất máy là: p3 = p − ( p1 + p 2 ) = 9.5522 − (8.20 + 0) = 1.3522 < 5% (chấp nhận được) Kết quả trên phù hợp và cho phép tính toán tiếp tục. Bảng 3.1-Tính kỹ thuật lò quay xi măng theo phương pháp ướt: THÔNG SỐ CƠ BẢN SỐ LIỆU ĐƠN VỊ - Tỉ lệ chiều dài trên đường kính trung bình (L/Dtb) 35 m - Chiều dài lò (L) 230 % - Độ ẩm bùn (Wb) 32 vòng/phút - Số vòng quay 0,7 ÷ 0,93 cái - Số bệ đỡ 8 % - Góc nghiêng của lò 4 - Kiểu thiết bị làm lạnh Dàn làm lạnh cái - Công suất động cơ chính (KW) 2 x 630 kcal/kg - Lượng nhiệt tiêu hao riêng 1405 clinker - Cách mắc xích võng - Trọng lượng xích 415 tấn - Nhiên liệu than cám tấn clinker/h - Năng suất 125 ( Số liệu tra từ Bảng 11 – Trang 153 - Thiết kế nhà máy xi măng) 3.2–Tính cân bằng vật chất cho toàn nhà máy: Các thông số của nguyên liệu: Độ ẩm tự nhiên của đá vôi w1 = 5% Độ ẩm tự nhiên của đất sét w2 = 60% (do khai thác bằng phương pháp thủy lực) Độ ẩm tự nhiên của đá đỏ w3 = 5% Độ ẩm của bùn w = 32% Độ ẩm tự nhiên của thạch cao w=5% và phụ gia w = 4% Hệ số sử dụng thời gian của lò k = 0.918 3.2.1–Lượng nhiên liệu dùng để sản xuất 1kg clinker: q Gt = Qtd -Trong đó: q: Nhiệt tiêu tốn riêng cho 1 kg clinker theo lò quay phương pháp ướt là 1350 kcal/kg clinker Qtd: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, Qtd = 7091,520 kcal/kg clinker (theo phần tính cháy nhiên liệu) Suy ra 1350 Gt = = 0,190 7091,520 -Lượng than khô tuyệt đối tiêu tốn cho 1kg clinker:
Vì độ ẩm của than là 1%, mà trong công thức tính Qtd đã tính đến độ ẩm này tức là trong công thức tính Gt cũng đã kể đến độ ẩm 1% của than. Vậy nên khi tính lượng than khô tuyệt đối phải trừ đi lượng ẩm này. Gkt = (G t − G t ) * W d = (0,190 − 0,190) *1% = 0,1881 (kg than khô/kg clinker) - Độ ẩm ban đầu của than khi mua về là 5%, vậy lượng than ẩm lý thuyết là: Gkt * 100 0,1881 * 100 G Alt = = = 0,198 (kg than ẩm/kg clinker) t 100 − 5 100 − 5 -Thực tế than khi mua về qua quá trình sấy nghiền và các khâu trung gian thì lượng hao hụt là 1% nên lượng than ẩm thực tế mà nhà máy mua về là: t G Alt * 100 0,198 * 100 G At 2 = = = 0,2 (kg than ẩm/kg clinker) t 100 − 1 100 − 1 3.2.2–Xác định lượng nguyên liệu tiêu hao để tạo thành 1 tấn clinker: Bảng 3.2 Tỷ lệ các cấu tử trong phối liệu: 78.516 % Ðá vôi 18.285% Ðất sét 3.199 % Ðá đỏ Bảng 3.3 Độ ẩm tự nhiên của nhiên liệu: W1 = 5% Ðá vôi W2 = 60% Ðất sét W3= 5% Ð á đỏ 3.2.2.1–Lượng nguyên liệu lý thuyết để sản xuất 1 tấn clinker: a–Lượng nguyên liệu khô lý thuyết: 100 100 AC = = = 1.552 (tấn/tấn clinker) 100 − MKN 100 − 35.56 -Đá vôi: 78.516 * AC 78.516 * 1.552 AC1 = = = 1.2185 (tấn/tấn clinker) lt 100 100 -Đất sét: 18.285 * AC 18.285 * 1.552 AC 2 = = = 0.2838 (tấn/tấn clinker) lt 100 100 -Đá đỏ: 3.199 * AC 3.199 * 1.552 AC 3 = = = 0.050 (tấn/tấn clinker) lt 100 100 Vậy tổng lượng nguyên liệu khô lý thuyết tiêu tốn là AC = ACl + AC 2 + AC 3 = 1.2185 + 0.2838 + 0.050 = 1.5523 (tấn/tấn clinker) lt lt lt lt Tất cả các số liệu trên là lý thuyết chưa kể đến tổn thất trong sản xuất b–Lượng nguyên liệu ẩm tự nhiên: - Đá vôi: lt AC1 * 100 1.2185 * 100 BC1 = = = 1.2826 (tấn/tấn clinker) lt 100 − w1 100 − 5 -Đất sét:
lt AC 2 * 100 0.2838 * 100 BC 2 = = = 0.7095 (tấn/tấn clinker) lt 100 − w2 100 − 60 -Đá đỏ: lt AC 3 * 100 0.050 * 100 = = = 0.0526 (tấn/tấn Clinker) lt BC3 100 − w3 100 − 5 Tổng: B = BC1 + BC 2 + BC 3 = 1.2826 + 0.7095 + 0.0526 = 2.0447 (tấn/tấn Clinker) lt lt lt lt C 3.2.2.2–Lượng nguyên liệu thực tế để sản xuất 1 tấn clinker: a–Lượng nguyên liệu khô thực tế: Do có một lượng bụi cuốn ra ngoài ống khói; chọn 0.4% Ngoài ra còn tổn thất do vận chuyển; chọn 0.6% Tổng tổn thất là; T=1% - Đá vôi: lt AC1 * 100 1.2185 * 100 AC1 = = = 1.2308 (tấn/tấn clinker) ' 100 − T 100 − 1 - Đất sét: lt AC 2 * 100 0.2838 * 100 AC 2 = = = 0.2866 (tấn/tấn clinker) ' 100 − T 100 − 1 - Đá đỏ: lt AC 3 * 100 0.050 * 100 AC 3 = = = 0.0505 (tấn/tấn clinker) ' 100 − T 100 − 1 * Vậy tổng lượng nguyên liệu khô thực tế tiêu tốn là: AC = AC1 + AC 2 + AC 3 = 1.2308 + 0.2866 + 0.0505 = 1.5679 (tấn/tấn clinker) tt ' ' ' b–Lượng nguyên liệu ẩm thực tế: - Đá vôi: lt BC1 * 100 1.2826 * 100 BC1 = = = 1.2955 (tấn/tấn clinker) tt 100 − T 100 − 1 - Đất sét: lt BC 2 * 100 0.7095 * 100 BC 2 = = = 0.7166 (tấn/tấn clinker) tt 100 − T 100 − 1 - Đá đỏ: lt BC 3 * 100 0.0526 * 100 BC 3 = = = 0.0531 (tấn/tấn clinker) tt 100 − T 100 − 1 * Vậy tổng lượng nguyên liệu ẩm tiêu tốn thực tế là: BC = BC1 + BC 2 + BC 3 = 1.2955 + 0.7166 + 0.0531 = 2.0652 (tấn/tấn clinker) tt tt tt tt Bảng 3.4-Bảng tổng kết lượng nguyên liệu tiêu tốn cho 1 tấn clinker: Lý thuyết Thực tế Nguyên Khô (T) Ẩm (T) Khô (T) Ẩm (T) liệu 1.2185 1.2826 1.2308 1.2955 Ðá vôi
0.2838 0.7095 0.2866 0.7166 Ðất sét 0.0500 0.0526 0.0505 0.0531 Ðá đỏ 1.5523 2.0447 1.5679 2.0652 Phối liệu 3.2.3–Lượng nước cần thiết để chuẩn bị phối liệu: Độ ẩm tự nhiên trung bình của phối liệu: Wtb = (x. W1 + y. W2 + z. W3)/100 Với x,y,z ta tính được ở bài phối liệu có kết quả sau; Đá vôi 68.010% Đất sét 25.380% Đá đỏ 4.4000% tb Vậy W = 18.8485% Lượng nước có trong nguyên liệu ẩm: gnước = Wtb. BC /100 = 18.8485*2.0652/100 = 0.3892% tt lượng bùn ứng với độ ẩm w = 32% G p = AC * 100 / 100 − 32 = 1.5679 * 100 /(100 − 32) = 2.3057 (tấn/tấn clinker) tt Lượng nước có trong bùn khi Wp = 32% L p = G p * 32 / 100 = 2.3057 * 32 / 100 = 0.7380 (tấn/tấn clinker) Lượng nước lý thuyết tiêu tốn cho 1 kg clinker là: Với K là hệ số dự trữ (K = 1,05 ÷ 1,2) chọn K = 1,1 Llt = (Lp - gnước )*k = (0.7380 – 0.3892)*1.1 = 0.4642 (tấn/tấn clinker) Lượng nước thực tế tiêu tốn cho 1kg clinker (hao hụt 2%) là: Ltt = (Llt.*100)/(100 - 2) = (0.4642*100)/ (100 - 2) = 0.4736 (tấn/tấn clinker) 3.2.4–Lượng nguyên, nhiên liệu thực tế cần thiết cho hoạt động nhà máy trong 1 năm: Về lý thuyết nhà máy sản xuất 1000000 tấn xi măng trong năm với lượng phụ gia và thạch cao là 10%. 3.2.4.1–Lượng nguyên liệu cần thiết cung cấp hàng năm tính theo nguyên liệu ẩm thực tế: - Đá vôi: BC1 * N = 1.2955 * 909000 = 1177609.5 (tấn/năm) tt - Đất sét: BC 2 * N = 0.7166 * 909000 = 651389.4 (tấn/năm) tt - Đá đỏ: BC 3 * N = 0.0531 * 909000 = 48267.9 (tấn/năm) tt Tổng lượng nguyên liệu ẩm thực tế cung cấp hàng năm: 1877266.8 (tấn/năm) 3.2.4.2–Lượng thạch cao và phụ gia cung cấp hàng năm: Lượng thạch cao và phụ gia khô lý thuyết: lt LTC + PG = M*10% = 1000000*10% = 100000 (tấn/năm) Lượng thạch cao và phụ gia khô thực tế: Llt * 100 10000 * 100 Ltt + PG = = = 101010,101 (tấn/năm) tc TC 100 − 1 100 − 1 Lượng thạch cao và phụ gia ẩm thực tế: Ltt * 100 101010,101 * 100 LTC + PG = = = 111000,111 (tấn/năm) Alt tc 100 − Wtc 100 − 9
3.2.4.3–Lượng nước cung cấp hàng năm: Lượng nước lý thuyết: G H 2O = Llt * N = 0.4642 * 909000 = 421957.8 (tấn/năm) lt Lượng nước thực tế: G H 2O = Ltt * N = 0.4736 * 909000 = 430502.4 (tấn/năm) tt 3.2.4.4–Lượng nhiên liệu tiêu tốn hàng năm: Lượng nhiên liệu theo lý thuyết: Dlt= GAd.N =0.198*909000 = 179982 (tấn/năm) Lượng nhiên liệu thực tế: Dtt = GAttd.N = 0.200*909000 = 181800 (tấn/năm) Bảng 3.5-Bảng tổng kết lượng nguyên liệu ẩm thực tế tiêu tốn: Lượng nguyên liệu cần thiết dùng % Nguyên liệu T/năm T/ngày T/giờ 3226.32 134.430 Đá vôi 1177609.5 59.22809182 1784.63 75.360 Đất sét 651389.40 32.76203904 132.240 5.510 Đá đỏ 48267.900 2.427633608 111000.11 304.109 12.670 T cao&p gia 5.582235538 1988266.9 5447.29 226.97 100.00 Tổng Bảng 3.6-Bảng tổng kết lượng nước và than tiêu tốn: Thành phần Tấn/năm Tấn/ngày Tấn/giờ Tấn/tấn clinker Nước 430502.4 1179.45863 49.1441 0.4736 181800.0 Than 498.0822 20.7534 0.2000
CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO LÒ NUNG 4.1–Lượng vật chất vào lò: 4.1.1–Lượng nhiên liệu tiêu tốn để nung 1kg clinker: Gt = 0,190 (kg than/kg clinker) 4.1.2–Lượng nguyên liệu vào lò có kể đến lượng bụi tổn thất do khí thải cuốn ra khỏi lò: 4.1.2.1–Lượng nguyên liệu khô: Gct * 100 GC = (kg/kg clinker) 100 − att (Công thức 7.1–Trang 101–Thiết kế nhà máy xi măng) Trong đó: Gct là lượng nguyên liệu khô lý thuyết. att là lượng tổn thất nguyên liệu theo bụi ra ngoài. Với phương pháp ướt ta chọn att = 0,4%. 1,5523 * 100 Vậy: Gc = = 1,5585 (kg/kg clinker). 100 − 0,4 4.1.2.2–Lượng nguyên liệu ẩm vào lò: Gc * 100 W Gc = (kg/kg clinker) 100 − WC (Công thức 7.2–Trang 101–Thiết kế nhà máy xi măng). WC là độ ẩm của phối liệu (vì đây là phương pháp ướt nên ta chọn độ ẩm là 32%). 1,5585 * 100 = 2,292 (kg/kg clinker). W Vậy: Gc = 100 − 32 4.1.3–Lượng không khí ẩm thực tế vào lò nung: Gk = rk*Lα*Gt (kg/kg clinker) Trong đó: rk là khối lượng riêng của không khí (rk = 1,293 kg/m3không khí). Lα là lượng không khí ẩm thực tế (m3/kg than). Gt là lượng nhiên liệu tiêu tốn để nung 1kg clinker (Gt = 0,190 kg than/kg clinker). Mà L0 = (1+0,00124*dkk)* Lk ; (m3/kg). 0 (Công thức 1.10–Trang 11–Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp tập 1) Với: Lk là lượng không khí khô lý thuyết (m3/kg). 0 L0 là lượng không khí ẩm lý thuyết (m3/kg). dkk là hàm ẩm của không khí ẩm (kg ẩm/kg kkk). Xác định hàm ẩm của không khí: 0,622 * ϕ * Phh d kk = (kg ẩm/kg kkk). P − ϕ * Phh (Công thức 7.11–Trang 95–Sổ tay quá trình thiết bị tập 2).
Tra STQTTB tập 2–trang 101 ta có: ttb = 26,90C φ = 83% p = 757 mmHg ≈ 1at. p = 757*133,3 = 100908,1 (N/m2). từ ttb = 26,90C (tra bảng I.253–Trang 317 STQTTB tập 1). ở 260C có p = 25,2 (mmHg) = 3359,16 (N/m2). ở 270C có p = 26,7 (mmHg) = 3559,11 (N/m2). Vậy ở 26,90C ta có p = 3539,115 (N/m2), bằng cách ta dùng phần mềm nội suy. 0,622 * 0,83 * 3539,115 d kk = = 0,01865 (kg ẩm/kg kkk). 100908,1 − 0,83 * 3539,115 = 18,65 (gam ẩm/kg kkk). Lượng không khí khô lý thuyết: Lk = 0,0889*Clv + 0,2667*Hlv + 0,0333*(Slv – Olv) 0 = 0,0889*79 + 0,2667*2,94 + 0,0333*(0,8 – 1,25) = 7,8 (m3/kg than). (Công thức 1.9–Trang 11–Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp tập 1) Vậy L0 = (1 + 0,00124*18,65)*7,8 = 7,98 (m3/kg than). ⇒ Lα = α*L0 = 1,1*7,98 = 8,778 (m3/kg than). Ta được Gk = 1,293*8,778*0,190 = 2,156 (kg/kg clinker). Tổng lượng vật chất vào lò: ∑Gvào = Gt + Gc + Gk = 0,190 + 2,292 + 2,156 = 4,638 (kg/kg clinker). W 4.2–Lượng vật chất ra khỏi lò: 4.2.1–Lượng clinker ra khỏi lò nung: 1kg 4.2.2–Lượng khí CO2 của phối liệu: [ ] C * GC + (GC − GC )* β ; (kg/kg clinker). CO2 GCO2 = C T T 100 (Công thức 7.14–Trang 103–Thiết kế nhà máy xi măng). Trong đó: C CO2 là lượng CO2 liên kết trong phối liệu % M CO2 * CaO C M CO2 * MgO C CO2 = + C % M CaO M MgO (Công thức 7.15–Trang 103–Thiết kế nhà máy xi măng). 44 * 43,16 44 * 0,98 CO2 = + = 34,988% C 56 40 β = 0,3 ÷ 0,6 là mức độ phân hủy hoàn toàn cacbonat của bụi không thu hồi lại chọn β = 0,4. 34,988 * [1,5523 + (1,5585 − 1,5523) * 0,4] = 0,544 (kg/kg clinker). GCO2 = C 100 C GCO2 0,544 = 0,277 (m3/kg clinker). VCO2 = = C γ CO2 1,964 (Công thức 7.16–Trang 103–Thiết kế nhà máy xi măng).
4.2.3–Ẩm của phối liệu thoát ra: 4.2.3.1–Ẩm lý học của phối liệu: GW = GC − GC = 2,292 − 1,5585 = 0,7335 (kg/kg clinker). f W (Công thức 7.17–Trang 103–Thiết kế nhà máy xi măng). f GW 0,7335 VWf = = = 0,911 (kg/kg clinker). 0,805 0,805 4.2.3.2–Ẩm hóa học của phối liệu: ⎡ M 2 H O * Al 2 O3 C ⎤ ⎡ 2 * 18 * 4,14 ⎤ G = GC * ⎢ ⎥ = 1,5585 * ⎢ ⎥ = 0,0227 (kg/kg clinker). h 2 W ⎢ M Al2O3 * 100 ⎥ ⎣ 102 * 100 ⎦ ⎣ ⎦ Gh 0,0227 ⇒ VW = W = = 0,0282 (kg/kg clinker). h 0,805 0,805 Trong đó: M2H2O; MAl2O3 là KLPT tương ứng cảu hai phân tử nước và một phân tử oxyt nhôm. Al2O3C là phần trăm oxyt nhôm có trong phối liệu. 4.2.4–Lượng bụi của phối liệu bay ra: ⎛ β * MKN C ⎞ Gtt = (GC − AC ) * ⎜1 − ⎟ ; (kg/kg clinker). C ⎜ ⎟ 100 ⎝ ⎠ (Công thức 7.19–Trang 104–Thiết kế nhà máy xi măng). Trong đó: β = 0,3 ÷ 0,6 là mức độ phân hủy hoàn toàn cacbonat của bụi không thu hồi lại chọn β = 0,4. ⎛ 0,4 * 35,56 ⎞ ⇒ Gtt = (1,5585 − 1,5523) * ⎜1 − ⎟ = 0,0053 (kg/kg clinker). C 100 ⎝ ⎠ 4.2.5–Lượng khí thải bay ra (sử dụng nhiên liệu rắn): (Sử dụng công thức 1.14–trang 102–tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp tập 1). VCO2 = 0,0187*Clv = 0,0187*79 = 1,4773 (m3/kg than). VH2O = 0,112*Hlv + 0,124*Wlv + 0,00124*dkk*Lα = 0,112*2,94 + 0,124*3,17 + 0,00124*18,65*8,778 = 0,925 (m3/kg than). VSO2 = 0,007*Slv = 0,007*0,80 = 0,0056 (m3/kg than). VO2 = 0,21*(α – 1)*L0 = 0,21*(1,1 – 1)*7,98 = 0,167 (m3/kg than). VN2 = 0,008*Nlv + 0,79*Lα = 0,008*1,42 + 0,79*8,778 = 6,946 (m3/kg than) Vậy: Vα = VCO2 +VH2O + VSO2 + VO2 + VN2 = 1,4773 + 0,925 + 0,0056 + 0,167 + 6,946 = 9,5209 (m3/kg than). Mà: GCO2 = VCO2*γCO2 = 1,4773*1,964 = 2,901 (kg/kg than). GH2O = VH2O*γH2O = 0,925*0,804 = 0,744 (kg/kg than). GSO2 = VSO2*γSO2 = 0,0056*2,714 = 0,015 (kg/kg than). GO2 = VO2*γO2 = 0,167*1,43 = 0,239 (kg/kg than). GN2 = VN2*γN2 = 6,946*1,25 = 8,682 (kg/kg than).