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 t

Bài LuậnĐề 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... CHƯƠNG 2: TÍNH BÀI PHỐI LIỆUChất lượng c

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, làloại chất kết dính không thể thiếu trong xây dựng dân dụng và công nghiệp Để đápứng nhu cầu phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, ngành công nghiệp xi măng phảingày 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 tròđặc biệt quan trọng, và chiếm tỷ trọng lớn nhất về giá trị sản lượng Nhận rõ vai tròquan 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 địnhhướng đến năm 2020 Mục tiêu của quy hoạch phát triển ngành công nghiệp xi măngViệt Nam, là đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng xi măng trong nước cả về số lượng và chấtlượng, có thể xuất khẩu khi có điều kiện Đưa ngành công nghiệp xi măng thành mộtngành 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 xuấtclinker xi măng và nghiền clinker xi măng với thạch cao, và có thể nghiền chung vớicác loại phụ gia khác

Trên thế giới hiện nay tồn tại hai phương pháp phổ biến chính, là phương phápướt và phương pháp khô Việc phân loại phương pháp ướt hoặc khô chủ yếu dựa vàokhâu chuẩn bị phối liệu sản xuất clinker xi măng Với những yêu cầu như trên thì emđược giao nhiệm vụ “Tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuấtPC40 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 nhưkinh nghiệm thực tế, cho nên đồ án này vẫn còn nhiều những hạn chế và thiếu sóttrong quá trình tính toán và thiết kế Em mong được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáochuyên 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 vàgóp 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:

Bể chứa1

Bơm

Bể đồng nhất phối liệu

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, ủixuống, và được máy xúc múc lên xe ô tô vận chuyển về kho chứa Đối với đá quá cỡđược vận chuyển về phễu tiếp liệu của máy đập búa sau đó nhờ băng tải xích chuyểnlên 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 lọcbụi túi để thu hồi bụi, còn ở kho chứa thì đá vôi đựợc máy rải liệu rải thành đống dàitheo 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 đãđịnh lượng xong thì được băng tải cao su vận chuyển vào phễu chứa để vào máynghiền 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 đếnphễu 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 vàobunker chứa có băng tải định lượng để định lượng đá đỏ Đá đỏ được băng tải cao suđưa đến phễu chứa rồi đưa đến máy nghiền bi ướt để nghiền chung với đá vôi và bùnđất sét

Đất sét: Trong thiên nhiên đất sét có độ ẩm khoảng 18% được bơm nước áp lực caobơm trực tiếp vào để tạo thành hỗn hợp bùn đất sét Hỗn hợp này sẽ được bơm theoống dẫn về bể chứa bùn Trong bể chứa bùn có lắp các cánh khuấy để đánh tơi một lầnnữa Các tạp chất hữu cơ như rác, gỗ, củi sẽ nổi lên và được vớt ra, còn cát sạn sẽ bịlắng 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 độnhớt linh động và giảm độ ẩm sau này ta cho vào một lượng thủy tinh lỏng, từ bể chứabùn được bơm qua bể tồn trữ bùn Tại các bể chứa bùn đều có cánh khuấy để bùnkhông 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 rakhỏi máy nghiền có độ ẩm W = 32%, độ mịn đặt trưng bằng lượng sót sàng 0.08mm là

<12% Hỗn hợp bùn qua máy phân loại đạt yêu cầu sẽ được các bơm lần lượt bơm qua các bể chứa (kiểm tra và điều chỉnh độ ẩm, thành phần hóa học, và tít phối liệu),

bể dự trữ, đến gầu đong định hướng để vào lò nung Tại các bể này cũng dùng hệthống khí nén và khuấy cơ học để bùn không bị lắng, sau đó tiến hành nung phối liệu

CHƯƠNG 2: TÍNH BÀI PHỐI LIỆU

Chất lượng của Clinker xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng mà thành phầnkhoáng lại phụ thuộc vào thành phần hóa của phối liệu Vì thế tính bài phối liệu làcông 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 cómột 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:

Đá đỏ: K 3 = 1.087 Tro than: K 4 = 1.129

Bảng 2.2- Thành phần hóa của nguyên nhiên liệu quy về 100%

kho áng C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF g Tổn

% 6053 2.232 8.915 25 100,0015Tính các hệ số cơ bản theo công thức thực nghiệm của BUT:

88 0 S C 3250 1 S C

S C 8838 0 S C KH

2 3

2 3

A 1.4341.C

S 1.3250.C +

S C

=

n

4 3

2 3

1.31

= 0.6383 +

AF C

A C 1.1501.

= p

4 3

Ta có các hệ số cơ bản như sau:

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 phầnhóa 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:

Đá đỏ: K 3 = 1.103 Tro than: K 4 = 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:

t = 100P.A.n.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 nhiênliệu, nó phụ thuộc vào loại lò và phương pháp sản xuất.

Bảng 2.4-Thành phần của than như sau:

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:

520 7091 6

) (

26 246

Dy = -89.910 -514.286 103.460 = 607179.6257

0.144 23.457 73.5481.000 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:

%x0 = 78.516 (%)

%y0 = 18.285 (%)

%z0 = 3.199 (%)Tổng:

Bảng 2.7: Thành phần hóa của Clinker:

Clinker 21.27 6.67 5.07 65.50 1.48 100.00

Tính kiểm tra lại các hệ số:

88 0 8 2 / )) 35 0 65 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:

918 0 365

30 365

Chọn tổng tỉ lệ thạch cao và các loại phụ gia: 10%

Tính quy đổi về sản lượng clinker/năm:

M = M'*(100100 A) = 1000000100*(100 10) = 900.000 (tấn clinker/năm) 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:

909000 100

) 1 100 (

* 900000

Với năng suất trên dựa vào bảng đặc tính kỹ thuật lò quay xi măng theo phươngpháp 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:

% 5522 , 9 100

* 125

0597 , 113 125

% 100

* ) 918 0 1 (

% 100

* ) 1 (

p

+ 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:

% 5 3522 1 ) 0 20 8 ( 5522 9 ) ( 1 2

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:

- Tỉ lệ chiều dài trên đường kính trung bình (L/Dtb)

- Công suất động cơ chính (KW)

- Lượng nhiệt tiêu hao riêng

2 x 6301405võng415than cám125

m

%vòng/phútcái

%

cáikcal/kgclinker

tấntấn clinker/h

( 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:

d

t

t Q

Vì độ ẩm của than là 1%, mà trong công thức tính Qtd đã tính đến độ ẩm này tức làtrong công thức tính Gt cũng đã kể đến độ ẩm 1% của than Vậy nên khi tính lượngthan khô tuyệt đối phải trừ đi lượng ẩm này.

1881 , 0

% 1

* ) 190 , 0 190 , 0 (

* )

 t t d

t

- Độ ẩm ban đầu của than khi mua về là 5%, vậy lượng than ẩm lý thuyết là:

198 , 0 5 100

100

* 1881 , 0 5 100

100

* 198 , 0 1 100

At

G

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:

Ðá vôi 78.516 % Ðất sét 18.285%

3.2.2.1–Lượng nguyên liệu lý thuyết để sản xuất 1 tấn clinker:

a–Lượng nguyên liệu khô lý thuyết:

552 1 56 35 100

100 100

552 1

* 516 78 100

* 516 78

lt C

A

-Đất sét:

2838 0 100

552 1

* 285 18 100

* 285 18

lt C

A

-Đá đỏ:

050 0 100

552 1

* 199 3 100

* 199 3

lt C

A

Vậy tổng lượng nguyên liệu khô lý thuyết tiêu tốn là

5523 1 050 0 2838 0 2185 1

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:

2826 1 5 100

100

* 2185 1 100

lt C lt

-Đất sét:

7095 0 60 100

100

* 2838 0 100

lt C lt

-Đá đỏ:

0526 0 5 100

100

* 050 0 100

lt C lt

Tổng:

0447 2 0526 0 7095 0 2826 1

3 2

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:

2308 1 1 100

100

* 2185 1 100

100

*

1 '

lt C

- Đất sét:

2866 0 1 100

100

* 2838 0 100

100

*

2 '

lt C

- Đá đỏ:

0505 0 1 100

100

* 050 0 100

100

*

3 '

lt C

* Vậy tổng lượng nguyên liệu khô thực tế tiêu tốn là:

5679 1 0505 0 2866 0 2308 1

' 3

' 2

100

* 2826 1 100

lt C tt

- Đất sét:

7166 0 1 100

100

* 7095 0 100

lt C tt

- Đá đỏ:

0531 0 1 100

100

* 0526 0 100

lt C tt

* Vậy tổng lượng nguyên liệu ẩm tiêu tốn thực tế là:

0652 2 0531 0 7166 0 2955 1

3 2

Ðất sét 0.2838 0.7095 0.2866 0.7166

3.2.3–Lượng nước cần thiết để chuẩn bị phối liệu:

Độ ẩm tự nhiên trung bình của phối liệu:

G p A C tt* 100 / 100  32  1 5679 * 100 /( 100  32 )  2 3057 (tấn/tấn clinker)Lượng nước có trong bùn khi Wp = 32%

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 PG TC

L  = M*10% = 1000000*10% = 100000 (tấn/năm)Lượng thạch cao và phụ gia khô thực tế:

101 , 101010 1

100

100

* 10000 1

PG TC

L

Lượng thạch cao và phụ gia ẩm thực tế:

111 , 111000 9

100

100

* 101 , 101010 100

PG TC

W L

3.2.4.3–Lượng nước cung cấp hàng năm:

Lượng nước lý thuyết:

3.2.4.4–Lượng nhiên liệu tiêu tốn hàng năm:

Lượng nhiên liệu theo lý thuyết:

Lượng nguyên liệu cần thiết dùng

Bảng 3.6-Bảng tổng kết lượng nước và than tiêu tốn:

Thành phần Tấn/năm Tấn/ngày Tấn/giờ Tấn/tấn clinker

Than 181800.0 498.0822 20.7534 0.2000

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO LÒ NUNG

G

 100

G 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%

4 , 0 100

100

* 5523 , 1

100

* (kg/kg clinker) (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%)

Vậy: W

c

32 100

100

* 5585 , 1



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)*L k0 ; (m3/kg)

(Công thức 1.10–Trang 11–Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp tập 1)Với:

k

L0 là lượng không khí khô lý thuyết (m3/kg)

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:

hh

hh kk

P P

P d

*

*

* 622 , 0

* 83 , 0 1 , 100908

115 , 3539

* 83 , 0

* 622 , 0

(Công thức 1.9–Trang 11–Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp tập 1)

4.2.1–Lượng clinker ra khỏi lò nung: 1kg

4.2.2–Lượng khí CO 2 của phối liệu:

* 100

2

2

T C C

T C

C C

CaO

C CO

C

M

MgO M

M

CaO M

(Công thức 7.15–Trang 103–Thiết kế nhà máy xi măng)

% 988 , 34 40

98 , 0

* 44 56

16 , 43

* 44

988 , 34

544 , 0

CO

G V

(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:

7335 , 0 5585 , 1 292 ,

7335 , 0 805 ,



f W f

* 102

14 , 4

* 18

* 2

* 5585 , 1 100

*

*

*

3 2

2 2 3 2

C O

H C

h

W

M

O Al M

G

 0 , 0282

805 , 0

0227 , 0 805 ,



h W h

Al2O3C là phần trăm oxyt nhôm có trong phối liệu

4.2.4–Lượng bụi của phối liệu bay ra:

*

C C

C C tt

MKN A

* 4 , 0 1

* 5523 , 1 5585 ,

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)

= 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)

= (2,901 + 0,744 + 0,015 + 0,239 + 8,628)*0,019

= 2,4 (kg/kg clinker)

h W

f W

C CO

t

= 9,5209*0,190 + 0,277 + 0,911 + 0,0282 = 3,02 (kg/kg clinker)

Tổng lượng vật chất ra khỏi lò:

t kt

C tt

h W

f W

C CO

= 4,7055 (kg/kg clinker)

Sai số giữa lượng vật chất ra và vào lò nung là:

7055 , 4

638 , 4 7055 , 4 100

G

G G

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG NHIỆT

5.1–Cân bằng nhiệt cho lò nung:

5.1.1–Nhiệm vụ và yêu cầu của phân xưởng lò nung:

Phân xưởng lò nung là phân xưởng trọng tâm của nhà máy (xí nghiệp), vì toàn

bộ các phân xưởng khác như khai thác, chuẩn bị nguyên liệu để nung, nghiền tháo ximăng đều phải lấy cơ sở những chỉ tiêu cơ bản từ phân xưởng lò nung phải dự trữnăng suất đảm bảo cho phân xưởng lò nung làm việc liên tục

Phân xưởng lò nung đóng vai trò quan trọng, đảm bảo cho nhà máy xí nghiệpsản xuất ra xi măng chất lượng cao và ổn định, vì chất lượng xi măng thì phụ thuộcvào chất lượng của clinker do phân xưởng lò nung sản xuất ra Nếu clinker chín tốt, có

tỷ trọng cao, kết khối tốt và chín thấu đồng đều toàn viên clinker, thì lúc nghiền ra ximăng chắc chắn có chất lượng cao

Clinker ra khỏi lò phải đạt các yêu cầu kỹ thuật sau:

Clinker chín đều, không bị tả

Chế độ làm việc của phân xưởng như sau:

Thời gian đại tu: 20 ngày

Thời gian trùng tu, và kiểm tra kỹ thuật: 10 ngày

Thời gian làm việc của lò: 365 – 30 = 335 ngày

5.2–Nung luyện clinker trong lò quay theo phương pháp ướt:

5.2.1–Zôn sấy:

Tại đây xảy ra quá trình mất nước lý học, phối liệu vào zôn sấy dưới dạng bùnlỏng, nhờ xích trao đổi nhiệt mà cường độ sấy tăng lên, độ ẩm phối liệu giảm dần, độnhớt tăng lên, vật liệu vón thành cục Do tác động va đập của xích và sự quay của lò

mà vật liệu được tạo viên, và có kích thước khác nhau Cuối zôn nhiệt độ vật liệu đạtkhoảng 2000C, khi đó đất sét mất một phần tính dẻo, hạt vật liệu có kích thước tươngđối nhỏ

Chiều dài zôn sấy chiếm khoảng 25÷35% tổng chiều dài lò

5.2.2–Zôn đốt nóng:

Nhiệt độ vật liệu đạt 200÷6500C, ở nhiệt độ 450÷5000C chủ yếu là mất nướchóa học của đất sét, khi đó đất sét mất hoàn toàn tính dẻo cường độ hạt phối liệu giảm,đồng thời các chất hữu cơ bị cháy

Chiều dài zôn đốt nóng chiếm khoảng 20÷30% tổng chiều dài lò

5.2.3–Zôn thu nhiệt (zôn phân hủy cacbonat):

Nhiệt độ vật liệu đạt 650÷11000C, ở zôn này CaCO3 và MgCO3 được phân hủyhoàn toàn, đồng thời các khoáng của đất sét cũng bị phân hủy thành các oxyt hoạt tínhnhư: SiO2; Al2O3; Fe2O3; khi đó CaO sẽ kết hợp với các khoáng này tạo thành cáckhoáng C2F; CA; C2S

Chiều dài zôn phân hủy chiếm khoảng 20÷23% tổng chiều dài lò

5.2.4–Zôn tỏa nhiệt (zôn phản ứng pha rắn):

Nhiệt độ vật liệu đạt 1200÷13500C, các khoáng tạo thành ở zôn này là C3A;

C4AF; C5A3, sản phẩm ra khỏi zôn này là các khoáng C2S; C2F; C3A; C4AF; MgO vàmột lượng CaO tự do, hạt vật liệu đạt kích thước 2÷10mm

Chiều dài zôn tỏa nhiệt chiếm khoảng 5÷7% tổng chiều dài lò

5.2.5–Zôn nung (zôn kết khối):

Nhiệt độ vật liệu đạt 1350÷14500C, ở nhiệt độ 13500C một phần vật liệu bịnóng chảy tạo chất lỏng Sản phẩm đi vào khu vực kết khối gồm C3A; C4AF; C2S; C2F;MgO; và một lượng CaO tự do, khoáng chủ yếu được tạo thành ở zôn kết khối là C3S

do sự tác dụng của C2S và CaO tự do khi xuất hiện pha lỏng trong clinker

Chiều dài zôn kết khối chiếm khoảng 11÷15% tổng chiều dài lò

5.2.6–Zôn làm lạnh:

Nhiệt độ vật liệu đạt 1000÷13000C, một phần pha lỏng được kết tinh còn C2S;

C3A; C4AF; MgO; CaO tự do và một lượng nhỏ C3S tách ra khỏi pha lỏng ở dạng tinhthể một phần pha lỏng đóng cứng lại tạo thành thủy tinh clinker

Chiều dài zôn lam lạnh chiếm khoảng 2÷4% tổng chiều dài lò

Clinker ra khỏi zôn làm lạnh có nhiệt độ khoảng 8000C sau đó đi vào thiết bị làm lạnhkiểu ống chùm

5.3–Thiết bị làm lạnh clinker:

Ta sử dụng thiết bị kiểu ống chùm, thiết bị này ngoài việc làm lạnh clinkerxuống đến giới hạn an toàn còn tận dụng được dòng khí nóng đưa vào lò

5.4–Gạch chịu lửa trong lò:

Gạch chịu lửa trong lò có nhiệm vụ bảo vệ lò chống lại tác động nhiệt độ cao và

sự bào mòn của vật liệu, đồng thời giảm bớt tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh

Vì các zôn khác nhau có các điều kiện làm việc khác nhau, nên ta phải căn cứ vào tínhchất của từng loại gạch chịu lửa để lựa chọn cho phù hợp

Khi lựa chọn gạch chịu lửa phải căn cứ vào những tiêu chuẩn sau:

- Độ chịu lửa của gạch

- Độ bền cơ học, nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng 2kg/cm2

- Độ bền nhiệt của gạch

- Độ bền hóa của gạch

- Độ giãn nở nhiệt của gạch

- Độ xốp của gạch và các đặc tính khác

- Điều kiện làm việc của gạch chịu lửa trong lò ở zôn kết khối là quan trọng nhất

5.5–Lượng không khí cần cung cấp cho lò:

V G0*L k *p* 1000



Trong đó:

k

L là lượng không khí khô thực tế cần cung cấp để đốt cháy hoàn toàn 1kgnhiên liệu

58 , 8 8 , 7

* 1 , 1

* 0  

 k

G0 là năng suất lò (G0 = 113,0597 tấn clinker/h)

p là lượng than tiêu tốn cho 1kg clinker (p = 0,2 kg than ẩm/kg clinker)

 V = 113,0597*8,58*0,2*1000 = 194010,44 (m3/h)

Lượng không khí cần sử dụng ở điều kiện làm việc 26,90C

V’ = V*[1 + (26,9/273)] = 194010*[1 + (26,9/273)] = 213127,2 (m3/h).Chọn hệ số dự trữ trong lò (k = 1,1).

V” = V’*k = 213127,2*1,1 = 234439,92 (m3/h)

5.6–Cân bằng nhiệt cho lò nung:

Các thông số đối với lò quay:

- Độ ẩm của bùn: Wp = 32%

- Nhiệt độ của bùn: tp = 250C

- Nhiệt độ của khí thải: tkt = 2500C

- Nhiệt độ của clinker ra khỏi lò: tcl = 10000C

- Nhiệt độ của môi trường: 26,90C

- Nhiệt độ của than phun vào lò: tth = 600C

- Lượng không khí sơ cấp (gió 1): k = 0,25

- Lượng không khí thứ cấp (gió 2): 1 – k = 0,75

5.6.1–Phần thu:

5.6.1.1–Nhiệt hóa học của nhiên liệu:

p Q

p

q hh  * t  7091 , 520 * (kcal/kg clinker)

(Công thức 8.1–Trang 105–Thiết kế nhà máy xi măng)

Trong đó:

p là lượng than tiêu tốn cho 1kg clinker (kg than/kg clinker)

Qt là nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Qt = 7091,520 kcal/kg than)

5.6.1.2–Nhiệt lý học của nhiên liệu:

qlh = p*Cnl*tnl ; (kcal/kg clinker)

(Công thức 8.2–Trang 106–Thiết kế nhà máy xi măng)

Trong đó:

p là lượng than tiêu tốn cho 1kg clinker (kg than/kg clinker)

Cnl là nhiệt trị của nhiên liệu (kcal/kg độ)

tnl là nhiệt độ của than (tth = 600C)

Lượng không khí ẩm thực tế: Lα = α*L0 = 1,1*7,98 = 8,778 (m3/kg than)

4 , 22

29

* 778 , 8 4 , 22

 

kt O

H h w O H f w CO C

CO

N N O O SO SO O H O H CO CO

C G C

G C

G

p C G C G C G C

G C

2 2

2 2 2 2 2 2 2

2 2 2

2

N C

2 2 2 2

f w

h w

 qkt = [(2,901*0,441 + 0,744*0,365 + 0,015*0,461 + 0,239*0,322 + 8,682*0,312)*p + 0,544*0,441 + 0,7335*0,365 + 0,0227*0,365]*250

= 1085,8895*p + 128,979

5.6.2.4–Tổn thất nhiệt do bụi mang ra theo khí thải:

kt b

c tt

c

tt G C t

Q  * * (Công thức 8.12–Trang 107–Thiết kế nhà máy xi măng)

2765 , 0 250

* 2087 , 0

* 0053 ,

Cb là tỷ nhiệt của bụi ở 2500C, ta có Cb = 0,2087 (kcal/kg độ)

tkt = 2500C là nhiệt độ của khí thải

c

tt

G = 0,0053 là lượng bụi của khí thải bay ra

5.6.2.5–Tổn thất nhiệt do clinker ra khỏi lò nung:

cl cl

tt

cl C t

q  * (kcal/kg clinker)

(Công thức 8.10–Trang 107–Thiết kế nhà máy xi măng)

Ccl là nhiệt dung riêng của clinker ở tcl = 11000C

5.6.2.8–Tổn thất nhiệt theo vỏ lò ra môi trường xung quanh:

Để tính nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh ta tính nhiệt tổn thất ở các zôn sau đó lấy tổng lại:

tt ll tt kk tt tn tt ph tt đn tt s tt

f là bề mặt ngoài của từng zôn (m2)

α là hệ số cấp nhiệt từ bên ngoài của tường ra môi trường xung quanh

α = 1,163*[8 + (0,058*tbm)]

(Công thức 5.63–trang 39–Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp tập 2)

tbm là nhiệt độ bề mặt từng zôn của lò

tmt là nhiệt độ môi trường (tmt = 26,90C)

t = 60 – 26,9 = 33,10C

Chiều dài zôn sấy chiếm khoảng 25 ÷ 35% tổng chiều dài lò

Do đó chiều dài zôn sấy là: ls = 30%*L = 0,3*230 = 69 (m)

Với k = 1,25 là hệ số kể đến tăng diện tích bề mặt do thêm đai; con lăn; bánh răng

fs = k*Фn*π*ls = 1,25*6,85*3,14*69 = 1855,1512 (m2)

αs = 1,163*[8 + (0,05*60)] = 12,793 (kcal/m2.h.độ)

7 , 113059

1 , 33

* 1512 , 1855

* 793 , 12





tt s

t = 120 – 26,9 = 93,10C

Chiều dài zôn đốt nóng chiếm khoảng 20 ÷ 30% tổng chiều dài lò

Do đó chiều dài zôn đốt nóng là: lđn = 27%*L = 0,27*230 = 62,1 (m).Với k = 1,25 là hệ số kể đến tăng diện tích bề mặt do thêm đai; con lăn; bánh răng.

Fđn = k*Фn*π*lđn = 1,25*6,85*3,14*62,1 = 1669,6361 (m2)

αđn = 1,163*[8 + (0,05*120)] = 16,282 (kcal/m2.h.độ)

7 , 113059

1 , 93

* 6361 , 1669

* 282 , 16





tt đn

t = 180 – 26,9 = 153,10C

Chiều dài zôn phân hủy chiếm khoảng 20 ÷ 23% tổng chiều dài lò

Do đó chiều dài zôn phân hủy là: lph = 21%*L = 0,21*230 = 48,3 (m).Với k = 1,25 là hệ số kể đến tăng diện tích bề mặt do thêm đai; con lăn; bánh răng

Fph = k*Фn*π*lph = 1,25*6,85*3,14*48,3 = 1298,6058 (m2)

αph = 1,163*[8 + (0,05*180)] = 19,771 (kcal/m2.h.độ)

7 , 113059

1 , 153

* 6058 , 1298

* 771 , 19





tt ph

t = 230 – 26,9 = 203,10C

Chiều dài zôn tỏa nhiệt chiếm khoảng 5 ÷ 7% tổng chiều dài lò

Do đó chiều dài zôn tỏa nhiệt là: ltn = 7%*L = 0,07*230 = 16,1 (m)

Với k = 1,25 là hệ số kể đến tăng diện tích bề mặt do thêm đai; con lăn; bánh răng

Ftn = k*Фn*π*ltn = 1,25*6,85*3,14*16,1 = 432,8686 (m2)

αtn = 1,163*[8 + (0,05*230)] = 22,68 (kcal/m2.h.độ)

7 , 113059

1 , 203

* 8686 , 432

* 68 , 22





tt tn

t = 260 – 26,9 = 233,10C

Chiều dài zôn kết khối chiếm khoảng 11 ÷ 15% tổng chiều dài lò

Do đó chiều dài zôn kết khối là: lkk = 13%*L = 0,13*230 = 29,9 (m)

Với k = 1,25 là hệ số kể đến tăng diện tích bề mặt do thêm đai; con lăn; bánh răng

Fkk = k*Фn*π*lkk = 1,25*6,85*3,14*29,9 = 803,9 (m2)

αkk = 1,163*[8 + (0,05*260)] = 24,423 (kcal/m2.h.độ)

7 , 113059

1 , 233

* 9 , 803

* 423 , 24





tt kk

t = 200 – 26,9 = 173,10C

Chiều dài zôn làm lạnh chiếm khoảng 2 ÷ 4% tổng chiều dài lò

Do đó chiều dài zôn làm lạnh là: lll = 2%*L = 0,02*230 = 4,6 (m)

Với k = 1,25 là hệ số kể đến tăng diện tích bề mặt do thêm đai; con lăn; bánh răng

Fll = k*Фn*π*lll = 1,25*6,85*3,14*4,6 = 123,6767 (m2).

αll = 1,163*[8 + (0,05*200)] = 20,934 (kcal/m2.h.độ)

7 , 113059

1 , 173

* 6767 , 123

* 934 , 20





tt ll

ll tt kk tt tn tt ph tt đn tt s tt

 8628,6888*p + 13,75 = 1085,8895*p + 1657,0812  p = 0,21 (kcal/kg clinker)





< 5% (chấp nhận)

Bảng 5.3–Cân bằng nhiệt của hệ thống lò:

Lượng nhiệt đi vào hệ thống lò Ký hiệu Kết quả (kcal/kg clinker)

1 Nhiệt hóa học của nhiên liệu qhh 7091,520*p = 1489,22

3 Nhiệt lý học do không khí đem vào lò:

Tổng nhiệt vào q thu 1825,7918

Lượng nhiệt đi ra khỏi hệ thống lò Ký hiệu Kết quả (kcal/kg clinker)

1 Tổn thất nhiệt lý thuyết hay hiệu ứng nhiệt

tạo clinker

t k

6 Tổn thất nhiệt để tách ẩm và phân hủy

7 Tổn thất nhiệt do không khí làm lạnh clinker

thải ra bên ngoài

d B

8 Tổn thất nhiệt của vỏ lò ra môi trường xung

quanh

tt xq

7918 , 1825 1207

, 1885





< 5% (chấp nhận)

5.7–Cân bằng nhiệt cho từng zôn:

Khi biết các thông số kỹ thuật của từng zôn ta sẽ tính được cân bằng nhiệt chotừng zôn, tiếp theo ta sẽ tính được chiều dài của từng zôn Từ đó giúp ta khống chế quátrình nung luyện clinker được tốt hơn

5.7.1–Zôn sấy:

Độ ẩm của bùn vào: Wb = 32%

Nhiệt độ của bùn vào: tv = 250C

Nhiệt độ của bùn ra khỏi zôn sấy: tr = 2000C

Nhiệt độ khí thải ra: tkt = 2500C