do an say quang pyrit pptx

Trong quá trình sấy thì người ta có thể áp dụng nhiều phương thức sấykhác nhau.Ở đồ án này em xin trình bày phương pháp sấy khô Pyrit bằng hệthống sấy thùng quay với tác nhân sấy là khói

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập _Tự do _ Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

Số 17

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Hoàn

Sinh viên thực hiện: Cao Thị Loan

Các số liệu ban đầu

- Độ ẩm đầu của vật liệu: 10%

- Độ ẩm cuối của vật liệu: 1%

- Nhiệt độ khói vào: 7500C

- Nhiệt độ khói ra: 1100C

PHẦN THUYẾT MINH

Ngày giao đề : 10/03/2011 Ngày hoàn thành:

TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Hà Nội, Ngày… Tháng … Năm 2011 Người nhận xét

Mục lục

2.1.Tỉ số truyền của toàn bộ hệ dẫn động là: 49

TỔNG KẾT……….79 TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 80

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay ngành công nghiệp hóa chất đang được chú trọng xây dựng vàphát triển Được ứng dụng trong nhiều ngành : Thực phẩm, vật liệu xây dựng,sản xuất hóa chất,…Và trong ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩmkhông thể thiếu giai đoạn sấy Đây là công đoạn sau thu hoạch

Trong nguyên liệu sản xuất ngành công nghiệp thì Pyrit cũng là mộttrong những nguyên liệu khá quan trọng và phổ biến, được ứng dụng nhiềutrong sản xuất phân lân và một số ngành khác Thông thường Pyrit nguyênliệu ban đầu thường có độ ẩm khá cao Vì vậy yêu cầu đặt ra trước khi đi vàosản xuất Pyrit cần qua giai đoạn sấy để tách bớt lượng ẩm đảm bảo yêu cầu kỹthuật trong quá trình sản xuất

Trong quá trình sấy thì người ta có thể áp dụng nhiều phương thức sấykhác nhau.Ở đồ án này em xin trình bày phương pháp sấy khô Pyrit bằng hệthống sấy thùng quay với tác nhân sấy là khói lò

Phương thức sấy thùng quay với tác nhân sấy là khói lò là phương thức sấykhá phổ biến, được ứng dụng nhiều trong thực tế sản xuất

Được thấy giáo Nguyễn Văn Hoàn giao nhiệm vụ : “Tính toán và thiết

kế hệ thống sấy thùng quay để sấy quặng Pyrít với năng suất 13600 tấn/h”.Dựa trên những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của thấy em đã hoànthành đồ án của mình

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hoàn cùng với các thầy

cô trong khoa công nghệ Hóa đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình em trong thời gianvừa qua

Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện:

Cao Thị Loan

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ SẤY CƠ BẢN

I Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống :

Sấy là qúa trình tách pha lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.Ngày xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản làphơi nắng Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng

và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa Vì vậy, trong nhiềulĩnh vực sản xuất người ta phải sấy nhân tạo

- Kết quả của qúa trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tănglên Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau

Ví dụ: + đối với các nông sản và thực phẩm thì tăng cường tính bềnvững trong bảo quản

+ Đối với các nhiên liệu( củi, than) được nâng cao nhiệt lượng cháy, đốivới các gốm sứ thì làm tăng độ bền cơ học…

+ Và ngoài ra tất cả các vật liệu sau khi sấy đều được giảm giá thành vậnchuyển

- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của qúa trình sấy thật đadạng, bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giaiđoạn khác nhau của qúa trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh

tế khác nhau Nói cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong cácnghành công nghiệp và nông nghiệp

- Nguyên tắc của qúa trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổitrạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong qúatrình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Nhưvậy trong thực tế có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương phápnhiệt

- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiếnhành theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết.

Ví dụ : cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu,

+ Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc,

+ Cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ

+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng dòng điện caotần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong quitrình công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô

- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấycũng được cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiềuloại thực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chấtlượng thậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch

Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bịsấy để sấy các loại sản phẩm khác nhau Ngoài ra, đôi khi cùng một loại sảnphẩm nhưng nếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bịsấy phù hợp Đối với từng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt đượccác yêu cầu của sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị banđầu thấp nhất

II Phân loại máy sấy :

Có nhiều cách phân loại :

1.Dựa vào tác nhân sấy:

- Sấy bằng không khí hay khói lò

- Sấy thăng hoa

- Sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tầng

2.Dựa vào áp suất làm việc:

- Sấy chân không.

- Sấy ở áp suất thường

3.Dựa vào phương pháp làm việc:

- Máy sấy liên tục

- Máy sấy gián đoạn

4.Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho qúa trình sấy:

- Máy sấy tiếp xúc hoặc máy sấy đối lưu

- Máy sấy bức xạ hoặc máy sấy bằng dòng điện cao tầng

5.

Dựa vào cấu tạo thiết bị:

Phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi,sấy phun…

6.Dựa và chuyển động tương hỗ của tác nhân sấy và vật liệu sấy :

Sấy xuôi chiều, ngược chiều, chéo dòng…

III Khái quát về máy sấy thùng quay và thuyết minh dây truyền sản xuất của thiết bị sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng đểsấy vật hạt, cục nhỏ như : cát, than đá, các loại quặng, đường muối và cácloại hóa chất như: NaHCO3, BaCl2…

Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1- 6o, có 2 vành đai

đỡ vành đai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay Vật liệu sấy vào phễu nạpliệu.Vật liệu trong thùng không quá 20 – 25% thể tích thùng Sau khi sấyxong ,thành phẩm qua bộ phận tháo sản phẩm ra ngoài

Bên trong thùng có lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấyđạt được cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cắmvào lò đốt hoặc nối với ống tạo tác nhấn sấy.Giữa thùng quay, hộp lò có cơ

cấu bịt kín để không khí nóng và khói lò thoát ra ngoài Ngoài ra còn cóxyclone để thu hồi sản phẩm bay theo và thải khí sạch ra môi trường.

Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều ở bên trongthùng Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn mộtđoạn khoảng 700 – 1000mm, chiều dài của đoạn này phụ thuộc vào đườngkính của thùng

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn3m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng Vận tốc quay của thùng là5–8 vòng /phút

Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối vừa có tác dụngphân phối đều cho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng

bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo cửa đệm ngăn(Cánh trộn) Phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm cửa nó

Các loại đệm ngăn dung phổ biến là:

- Đệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: Dùng khi sấy những vật liệu cực

to, ẩm, có xu hướng đóng vón Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không quá0.1 ÷ 0.2

- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau

- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiếtdiện của thùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùngquay vật liệu đảo trộn nhiều lần,bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhânsấy lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu: Để sấy các vật liệu đã được đập nhỏ, bụi Loạinày chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15 ÷ 0,25

- Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 200oC thì dùng khói lò nhưng không dùng chonhiệt độ >800oC

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

8

1 2

3

4

5 6

9

10 11

12

1 4

7 13

1.Thùng quay 2.Vành đai đỡ 3.Con Lăn đỡ4.Bánh răng 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạt hút

7.Thiết bị lọc bụi 8.Lò đốt 9.Con lăn chặn10.Mô tơ quạt chuyển động 11.Bê tông 12.Băng tải

13.Phễu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh 15.Quạt gió

Máy sấy thùng quay gồm 1thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặtphẳng nằm ngang 1÷6o Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánhđai đỡ (2)

Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăncùng 1 bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng,nghĩa là điều chỉnh thời gian thời lưu vật liệu trong thùng Thùng quay được

là nhờ có bánh răng (4 ) Bánh răng (4) ăn khớp với với bánh răng dẫn động(12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc

Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa(14) và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngănvừa có tác dụng phân bố đều theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làmtăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngănphụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy tính chất và độ ẩm của nó Vận tốc

của khói lò hay không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2÷3 m/s,thùng quay

5÷8 vòng/phút Vật liệu khô ở cuối máy sấy đươc tháo qua cơ cấu tháo sản

phẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (13)vận chuyển vào kho

Khói lò hay không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,…

để tách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải Các hạt bụi thô được tách ra, hồilưu trở lại băng tải xích (12) Khí sạch thải ra ngoài

Sơ đồ dây chuyền

- Máy sấy thùng quay được sử dụng rộng rải trong công nghiệp hoá chất,thực phẩm… để sấy một số hoá chất, quặng Pyrít, phân đạm, ngũ cốcđường…

-Ưu điểm của máy sấy thùng quay:

+ Qúa trình sấy đều đặn và mãnh liệt, tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhânsấy tốt

+ Cường độ làm việc tính theo lượng ẩm khá cao, có thể tới 100 kg/m3h

+ Thiết bị cấu tạo gọn, chiếm mặt bằng nhỏ

- Nhược điểm: Vật liệu dễ bị vỡ vụn

IV Giới thiệu về vật liệu sấy là quặng pirit

Quặng pirit là vật liệu rất quan trong ngành công nghiệp nặng Đặc biệttrong ngành công nghiệp hóa chất, ngoài ra còn 1 số ngành khác như: Cơ khí,sản xuất các đồ dùng trong đờì sống sinh hoạt hàng ngày…Trong quặng chủyếu chứa thành phần FeS2 là chính, thành phần này rất quan trọng trong ngànhsản suất axit H2SO4, mà axit này không thể thiếu trong ngành hóa chất vàtrong sản xuất phân bón Vì vậy ta phải tuyển chọn quặng có chứa hàm lượngFeS2 đảm bảo trước khi sản xuất ra sản phẩm mà ta cần thì công đoạn tuyểnchọn, tinh chế và sấy khô là rất quan trọng không thể thiếu được Vì độ ẩmtrước khi vào sản xuất rất lớn, nêu như không sấy thì sẽ khó khăn lớn cho cáccông đoạn tiếp sau đó Và máy sấy thùng quay để sấy vật liệu này được dùngrất phổ biến và hiệu quả

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU

I Các thông số ban đầu:

1.Kiểu thiết bị sấy thùng quay,phương thức sấy xuôi chiều

2.Tác nhân sấy: Khói lò

- Nhiệt độ khói vào thùng sấy : 750oC

- Nhiệt độ khói ra thùng sấy : 110oC

3 Vật liệu sấy là Quặng Pyrit, có các thông số:

- Nhiệt dung riêng của Pyrit : Cp = 0,518 kJ/kg.độ

- Khối lượng riêng của Pyrit : ρ = 5000 kg/m3

- Khối lượng riêng xốp của Pyrit : ρx = 3300 kg/m 3

- Độ ẩm của VL trước khi sấy : W1 = 10%

- Độ ẩm của VL sau khi sấy : W2 = 1%

- Lượng VL vào máy sấy : 13600 kg/h

4 Điều kiện môi trường

+ Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy :

+ Nhiệt lượng riêng của không khí:

Io = Ckkk.to+xo.ih ( J/Kg kkk ) {sách QTTB tập 4 trang 273}

Trong đó :

Ckkk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Ckkk = 103 j/kg.độ

to : nhiệt độ của không khí to= 25oC

ih : nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ to ; (j/Kg)

ih = ro+ Ch.to

ro = (2493+1,97to)103 ( j/Kg) (sách QTTB tập 4 trang 273 )Trong đó: ro = 2493.103 , nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0 oC

Ch = 1,97.103, nhiệt dung riêng của hơi nước, ( j/Kg.độ)

Vậy :

Io = 103.25 + 0,017.(2493+1,97.25)103

= 68218,25 (J/Kg kkk)

= 68,218 (KJ/Kg kkk)

II Tính toán các thông số của khói lò.

Khói lò là một tác nhân sấy ( TNS ) phổ biến Khói lò có thể tạo ra nhờđốt nhiên liệu mà chủ yếu là than đá Khói lò được sử dụng trong các thiết bịsấy ( TBS ) có thể với vai trò là nguồn cung cấp nhiệt trực tiếp hoặc gián tiếp( ở đây là trực tiếp )

Vì trong khói lò cũng gồm 2 thành phần : Khói khô và hơi nước.Vì thếvới vai trò là TNS ta có thể xem khói lò là một dạng nào đó của không khí

ẩm Nên có thể áp dụng các công thức để tính không khí ẩm áp dụng vào vớikhói lò

1.Tính toán quá trình cháy

Nhiên liệu là than đá bao gồm thành phần sau:

Thành phần C H S O N A W x

Phần trăm (%) 84 4,56 4,25 4 1,5 7,2 4 2,79Trong đó C,H,S,O,N là các nguyên tố hóa học chứa trong than dùng làmnhiên liệu

Thành phần tro của than : A

Thành phần ẩm của than : W

Hàm bốc của than : x

Vì C + H + S + O + N + A + W =109,51 % > 100

Vì vậy ta phải quy đổi về 100 %

Các thành phần của than ở chế độ làm việc

Thành phần Clv Hlv Slv Olv Nlv Alv WlvPhần trăm (%) 74,834 4,062 3,786 3,564 1,336 6,912 4 Nhiệt dung riêng của than đá:

Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá:

Cn = 837+3,7.tn+625.x ( Công thức I.48 - STT 1 trang 153)

Trong đó : tn : Nhiệt độ của than trước khi vào lò đốt tn= 25oC

x: Hàm lượng chất bốc x = 2,79%

⇒ Cn = 837 + 3,7.25 + 625.0,0279 = 946,938 (J/kgoC)

2.Nhiệt trị của nhiên liệu:

Trên cơ sở nhiệt lượng tỏa ra trong các phản ứng cháy, Menđêlêep đã đưa racông thức tính nhiệt trị cao của nhiên liệu

Công thức 2.3 – Tr 83 –QTTB T3

Qclv=[339Clv+1256Hlv-109(Olv-Slv)].103(J/Kg),

⇒Qclv =[339.74,834+1256.4,062 – 109(3,564-3,786)].10

= 30494,796 (kJ/kg than)Nhiệt trị thấp của than:

Qth lv = Qc lv- 25100.(9Hlv + W)

(Công thức 2.4 – Tr 83 - QTTB T3)

= 28884,2 – 25,1( 9.3,918 + 7 )

= 29476,75 (kJ/kg)

3.Lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy

Lượng không khí khô lý thyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu là lượngkhông khí khô vừa đủ cung cấp O2 cho các phản ứng cháy Với thành phầnkhối lượng O2 chứa trong không khí khô lấy làm tròn 23%, từ các phản ứng

cháy ta tính được lượng không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kgnhiên liệu

L0 =0,115Clv +0,346Hlv+0,043(Slv-Olv) ( Công thức VII.38_Tr 111_S.tay T2 )

L0 = 0,115.74,834+0,346.4,062+0,043(3,786-3,564)

= 10,021 (kg không khí khô/kg than )

4.Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn:

Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết

bị sấy thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn vớikhông khí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, trong

hệ thống sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữakhông khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với

lượng không khí khô đưa vào buồng hoà trộn với lượng không khí khô lýthuyết cần cho quá trình cháy

Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người ta

sử dụng phương pháp cân bằng nhiêt lò đốt than

4.1.Nhiệt lượng vào khi đốt 1 kg than

Qvào = Q1 + Q2 + Q3

Trong đó : Q1 :nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than )

Q2 : Là nhiệt lượng do không khí mang vào

Q3 : Là nhiệt do đốt 1 kg than

+ Q1 = Cn.tn

Trong đó Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 0,947 (kJ/kgoC)

tn : nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ) tn = 25oC

Q1 = 0,947.25 = 23,675 (kJ)

+ Q2 = Lo.Io.α

Trong đó Lo : Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy

Io : Hàm nhiệt của không khí

α : Hệ số thừa không khí Q2 = 10,021.68,218.α = 687,621α (kJ)

+ Q3 = Qc.η

Trong đó : η là hiệu suất buồng đốt η = 0,9

Qc : Nhiệt trị cao của than

Trong đó : Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra

Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường

+ Q4 = Gxỉ.Cxỉ.Txỉ

Trong đó : Gxỉ : Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than

Gxỉ = Alv = 0.06912 Cxỉ : Nhiệt dung riêng của xỉ Cxỉ = 0,75 kJ/kgoC (Tra sổ tay T1- 162)Txỉ : Nhiệt độ của xỉ Txỉ = 250oC

=> Q4 = 0,06912.0,75.250 = 12,96 (kJ)

+ Q5 = Gkhí.Ckhí.Tkhí

Trong đó : Gkhí : Khối lượng của chất khí trong lò

Ckhí : Nhiệt dung riêng của khói lò

Ta có :

Ckhí =

K

O H O H O N

N CO CO SO

SO

G

C G C

G C G C

G C

* Nhiệt dung riêng các khí ở nhiệt độ 750oC

( Áp dụng công thức Tính toán QTTB T2 _ Trang 313 )

CCO2 = 0,222 + 43.10 -6.t1= 0,222 +43.10-6.750

= 0,25425 kcal/kgoC = 1,064 kJ/kgoC

CH2 O = 0,436 + 119.10 -6.t1 = 0,436 +119.10-6.750

η : Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn ηbd= 90% = 0,9

Cnl , tnl : Nhiệt dung riêng và nhiệt độ của nhiên liệu tương ứng

Với Cnl = 0,947 kJ/kgoC, tnl = 250C

Cpk : Nhiệt dung riêng của khói Cpk= 1,004 kJ/kgoC

ia và i0: Entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hoà trộn và

trong không khí ngoài trời, tính theo công thức:

i = 2500 + 1,842ti (kJ/kg)x0 : Lượng chứa ẩm của không khí ứng với nhiệt độ t0

t : Nhiệt độ của khói sau buồng hoà trộn

(cũng chính là nhiệt độ khói vào thùng sấy)

Với nhiệt độ t =750oC , ta tính được:

Entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hoà trộn

=> Từ 2 kết quả trên,thấy kết quả xấp xỉ nhau chọn α = 3,276

Từ đó ta tính được khối lượng các khí có trong khói khi đốt 1 kg than:

GCO2 = 2,746 kg/kg than

GH2 O = 9 H lv + W + α.Lo.xo = 9.0,04062 + 0,04 + 3,276.10,021.0,017 =0,964 (kg/kg than)

GN2 = 0,769.α.Lo + 0,01 N lv = 0,796.3,276.10,021 + 0,01.0,01336

= 26,132 (kg/kg than)

GSO2 = 0,076 (kg/kg than)

GO2 = 0,231.( α -1 ).Lo = 0,231.(3,276-1).10,021 (kg/kg than)

= 5,269 (kg/kg than)

5.Thông số khói lò sau buồng hoà trộn hay trước khi vào các thùng sấy:

+ Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn

Lk = (α.L0+1) - [Alv +9 Hlv +W] ( Công thức 3.8_Tr 85_QTTB T3) = (3,276.10,021+1)-(0,06912+9.0,04062+0,04)

( Công thức VII.36_Tr 110_S.tay QT và TBCNHC T2)

Thay các đại lượng cụ thể vào công thức trên ta tính được :

I1 = 30494,796.0,9 0,947.25 3, 276.10,021.68, 218+ 33,354+ =890,703 (kJ/kg kk)

Độ ẩm tương đối ϕi :

Để tính ϕl được xác định theo công thức:

ϕ =

)x621,0.(

p

B.x

i b

l

+

( Công thức Tr 43_Tính toán và thiết kế hệ thống sấy )

Trong đó: pb : là phân áp suất bão hoà của hơi nước theo nhiệt độ ti được

4026,4212

exp

( Công thức Tr 44_Tính toán và thiết kế hệ thống sấy )

B : áp suất khí trời nơi ta xác định độ ẩm tương đối ϕ

4026,4212

2736, 234.(0,621 0,0289) + = 1,6.10

-3 %

Ta có thông số khói lò sau buồng hòa trộn trước khi vào thùng sấy

STT Các trạng thái của khói Giá trị

I Tính toán sơ bộ thùng sấy

1.Tính toán lượng ẩm bốc hơi

W W W

2.Các thông số cơ bàn của thùng sấy

Cường độ bay hơi ẩm của quặng pyrit là A= 20 ÷ 60 kg/m3.h ,Chọn A=60kg/m3.h

⇒ Thể tích của thùng sấy

V= W

A =1236,364

60 = 20,606(m3) (Công thức VII.50_Tr 121_S.tay T2)

Ta có:

)(

200[

)(

120

2 1

2 1

W W A

W W

+ m : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, chọn loại chia khoang cócách nâng nên m = 1

( Tra bảng VII.4 - Tr 122 - S.tay t2)

+ k : Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí Hình thức sấy ở đây làsấy xuôi chiều nên k = 1

(Tra bảng VII.4 - Tr 122 - S.tay t2)

+ τ : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay

1.1.8 47,143.1,8.0,0436

+ b : Hệ số công suất , b = 0,053 (Tra bảng VII.5_Tr 123 _S.tay t2)

+ ρ : Khối lượng riêng xốp trung bình, ρ = 3300 kg/m3

+ Dt, Lt : Đường kính và chiều dài của thùng (m)

Thay số vào ta có

N = 0,13.10 1,8 8.0,053.2,162.3300−2 3 = 22,935 (Kw)

+ Công suất động cơ điện

Nđc=1,1.N = 1,1.22,935 = 25,229 (Kw)

II Quá trình sấy lý thuyết

1.Các thông số khói lò đi vào thùng sấy

Như đã tính ở trên, lượng khói lò đi vào thùng sấy có các thông số sau

STT Các trạng thái của khói Giá trị

1 Khối lượng khói khô sau buồng hòa

3 Entanpi của khói sau buồng trộn I1 = 890,703 kJ/kg kk

4 Độ ẩm tương đối của khói ϕ1 = 0,0016%

2.Các thông số của khói ra khỏi thùng sấy

Do quá trình sấy lý thuyết nên I2 = I1= 890,703 kJ/kg kk

⇒ Lượng ẩm của khói sau quá trình sấy lý thuyết

x2 = 2 2

2

1,842.

+ Áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ t2

Pb2 =

2

4026,42 exp 12

1, 414.(0,621 0,289) + = 22,31 %

( Công thức 2.19_Tr 47_TT và TKHTS)

3.Phương trình cân bằng nhiệt

Phương trình cân bằng nhiệt trong quá trình sấy lý thuyết

lo.Io= lo.I1=lo.I2

+ lo : lượng khói khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm

(Công thức 7.79 - Tr 159 - Tính toán và thiết kế hệ thống sấy)

+ Lưu lượng không khí lý thuyết đi qua thùng sấy trong 1h

Lo = lo.W= 3,676.1236,364=4544,874 (kg/h)

+ Lượng nhiệt tiêu hao

qo= lo( I2-Io) = 3,676.(890,703-68,218) =3023,455(kW)

+ Nhiệt lượng cung cấp cho lượng ẩm được tách ra

Qo= Lo( I2-Io) = 4544,874.(890,703-68,218 ) =3739213,276 (kj/h)

=1038,670 (kW)

4.Lưu lượng thể tích

( Theo phụ lục 5_Tính toán và thiết kế hệ thống sấy )

Dùng phương pháp nội suy ta có

+ Trạng thái khói trước khi vào thùng sấy

III Quá trình sấy thực tế trong thùng sấy

Trong quá trình sấy thực tế, ngoài tổn thất nhiệt do khói lò mang rakhỏi thùng sấy,còn có tổn thất nhiệt ra môi trường qmt và tồn thất nhiệt do vậtliệu sấy mang đi qvl

Trong thiết bị sấy thùng quay, không sử dụng nhiệt bổ sung và thiêt bị sấykhông có thiết bị chuyển tải nên qbs= 0 và qct= 0

1.Tính toán tổn thất nhiệt trong quá trình sấy

1.1.Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra : q v

+ Nhiệt dung riêng của caolanh ban đầu là Cp= 0,518 kJ/kg

⇒ Nhiệt dung riêng của caolanh khi ra khỏi thùng sấy

C = Cp( 1-W2 )+ Ca.W2 Với Ca : Nhiệt dung riêng của nước chứa trong VLS

Ca= 4,182 kJ/kg.độThay số,ta được :

1.2.Tổn thất ra môi trường

+ Để tính tổn thất nhiệt ra môi trường, chúng ta phải giả thiết tốc độ của khói

lò, sau đó chúng ta tính toán kiểm tra lại

Giả thiết tốc độ của khói lò đi trong thùng sấy là ω = 1,5 m/s

Ta có : Nhiệt độ trung bình của khói lò vào và ra khỏi thùng sấy

Nhiệt độ của môi trường T2 = 25 0C

Đường kính trong của thùng Dt = 1,8 m

σ ϕ − + (m) (Tr 360 – S.tay T2)

Trong đó: Dt là đường kính trong, Dt =1,8 m

ϕ: Hệ số bền hàn của thân hình trụ, chọn hàn tay bằng hồ quangđiện với đường kình >=700mm, ϕ= 0,95

C: Hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dài, m P: áp suất trong thiết bị, là áp suất của khí P = Paskq = 1atm

=1.01.105N/m2

[ ]σ : Ứng suất cho phép của vật liệu

* Xác định C theo công thức VIII.17- tr 363- S.tay T2

C=C1 + C2 +C3

Trong đó C1 : Bổ sung ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu của môitrường và thời gian làm việc của thiết bị Đối với vật liệu là thép CT3 có tốc

độ gỉ là 0,06mm/năm thì C1= 10-3 m

C2 : Đại lượng bổ sung do hao mòn Đại lượng này thường chọn theo thựcnghiệm, có thể bỏ qua khi tinh toán thiết bị hóa chất Nên chọn C2= 0 mmC3 : Đại lượng bổ sung do dung sai của chiều dày phụ thuộc vào chiều dàytấm vật liệu cho ở bảng VIII.9- Tr 364- S.tay T2, C3 = 0,5.10-3 m

σ η (công thức XIII.1 –Tr 355 – S.tay T2)

Ứng suất cho phép giới hạn chảy :

[ ]σc = c.

c n

σ η (công thức XIII.1 –Tr 355 – S.tay T2)

Trong đó : η là hệ số điều chỉnh, tra bảng VIII.2 –Tr 356 –S.tay t2

Thiết bị thuộc nhóm 1 loại II nên η= 0,9

nk, nc : là hệ số an toàn theo giới hạn bền, giới hạn chảy

Tra bảng VIII.3 –Tr 356, vật lệu là thép không gỉ nên nk = 2,6, nc= 1,5

σk = 380.106N/m2 ( Tra bảng XII.4 – Tr 309 – S.tay t2)

σc= 240.106N/m2 (Tra bảng XII.4 – Tr 309 – S.tay t2)

δ 1 = 2.[ ]. .

t t k

−

+ =2,955.10-3 (m)

Quy chuẩn lấy δ 1= 5 mm

*Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử bằng nước:

+ Áp suất thử tính toán po được xác định theo bảng XIII.5 (Tr 358 – S.tay T2)

Bề mặt thùng có lớp cách nhiệt là bê tông xốp dày : b2 = 50 mm

Lớp cách nhiệt có lớp bảo vệ bằng thép dày : b3 = 2 mm

⇒Đường kính ngoài của thùng

Dn = 1,8 + 2.5.10-3 + 2.50.10-3 + 2.2.10-3 = 1,914 (m)

Vậy ta có tỉ số : n 1,9141,8

t D

D = < 2

Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem nhu nhiệt độ không đổi khi qua bềdày thân thùng và lớp bảo vệ

=> coi quá trình truyền nhiệt ra môi trường của thùng sấy tương tự như quatường phẳng

1 1

1

αλ

α1 : Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến vỏ thép thiết bị sấy, ( W/m 2oC )

α2: Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài thiết bị đến môi trường, ( W/m 2oC )

Trong đó Dt : Đường kính ống thiết bị ; Dt = 1,8m

ω : Vận tốc của dòng khí, giả thuyết vận tốc của dòng khí là ω = 1,5 (m/s)

γ : Độ nhớt động học của khí

Tại nhiệt độ 480oC ,nội suy theo bảng ta được

Mà Nu = α 1'.D t

λ => α1’ = .

t

Nu D

Mà theo Công thức ( 1.23 – Tr 22 - QTTB T3)

2

3 γ

D g

+ Giả sử nhiệt độ trung bình của thùng sấy tt= 420 oC

γ = 66,185.10-6 m2/s; λ =5,488.10-2 w/m.độ

Có β = 1

T = 1

723 ( 1/oK )Thay số vào ta tính được chuẩn số Gr

Gr = ( )

3 2 6

9,81.1,8 60 66,185.10 − 723 = 0,108.1010

⇒ Nu = 0,47.(0,108.1010)0,25 = 85,203

Mặt khác α1’’ = .

t

Nu D

9,81.1,8 30 16,96.10− .298 = 2,002.1010

4 2

4 1

.

T T

T C

( công thức )

Trong đó : Co : Hệ số cấp nhiệt bức xạ do vật đen tuyệt đối

Co= 5,76 ( W/m2oC )

ξ : Mức độ đen của vật.Thùng làm bằng thép nên ξ = 0,95

T1; T2 : Nhiệt độ tuyệt đối của bề mặt thiết bị sấy và nhiệt độ môi trường xung quanh

T1= 55+273 = 328 oK

T2 = 25+273 = 298oKThay số vào ta được

-Vật liệu cách nhiệt là bê tông xốp có λ 2 = 0,93

⇒ Hệ số truyền nhiệt chung của tác nhân sấy đến môi trường xung quanh

2 1

1 1

1

α λ

π

(Tr 420-Thiết kế máy hoá chất T1)

F = 3,14.1,914.8 + 2.3,14.1,9142

4 = 53,831(m2)

* Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình

Theo công thức tính nhiệt trung bình là

∆tb =

1

1 ln

∆tb =

725 85

725 ln 85

1.3.Cân bằng nhiệt trong thùng sấy

a.Nhiệt lượng vào

Có Qvào= Q1 + Q 2

Trong đó Q1 : Nhiệt lượng do nhiên liệu sấy mang vào

Q2 : Nhiệt lượng khói mang vào khi sấy

Thay số vào ta được

Q1= 3,778.0,518.25 = 48,925 kJ/s

+ Q2 : Nhiệt lượng khói mang vào khi sấy

- Phần trên ta đã tính được khi đốt 1kg than thì nhiệt lượng do khói mangvào là 28812kJ

- Gọi số kg than cần đốt trong 1h là n,Vậy khi đốt n kg than thì

Q2 = 30494,769.n kJ/h = 8,471.n kJ/s

 Tổng nhiệt lượng vào thùng sấy là Qvào = 48,925 + 8,471.n ( kJ/s)b.Nhiệt lượng ra khỏi máy sấy

Qra = Q1’ + Q2’ + Q’ 3

Trong đó : Q1’ : Nhiệt lượng do vật liệu mang ra khỏi máy sấy

Q2’ : Nhiệt do khói lò mang ra khỏi máy sấy ở nhiệt độ 110oC

( Bao gồm hơi nước và các khí có trong khói )Q3’ : Nhiệt lượng tổn thất ra khỏi môi trường

+ Q1’ : Nhiệt lượng do vật liệu mang ra khỏi máy sấy

Q1’ = G1’.C1’.t1

Trong đó : G : khối lượng vật liệu ra khỏi máy sấy

t1 : nhiệt độ sản phẩm ra khỏi máy sấy Nhiệt độ sảm phẩm ra khỏi máy sấythường nhỏ hơn nhiệt độ của khói lò ra khỏi máy sấy từ 5÷10 chọn t1= 100oCC1 : Nhiệt dung riêng của caolanh khi ra khỏi máy sấy

Đã tính được C1 = 0,555 (kJ/kg)Vậy Q1 = 12363,636.0,555.100 = 686181,789 kJ/h =190,606 (kJ/s)+ Q’ 2 : Nhiệt do khói lò mang ra khỏi máy sấy ở nhiệt độ 110 oC

Q’ 2 = Q2 ’’ + Q2’’’

Trong đó : Q2’’ :Nhiệt do bốc hơi nước và do hơi nước mang ra

Q2’’’ : Nhiệt do khói lò mang ra khỏi máy sấy ở nhiệt độ 110oC

* Nhiệt do bốc hơi nước và do hơi nước mang ra

Q2’’ = W C 100 t r C t n1( − o) + + n2 ( 2 − 100 ) 

Cn1 và Cn2 : nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ to và t2

Tại to = 25oC => Cn1 = 0,99892kcal/kg.độ = 4,182 kJ/kg.độ

Tại t2 = 110oC => Cn2 = 0,4935 kcal/kg.độ = 2,066 kJ/kg.độ

+ Nhiệt hóa hơi của nước

r = 532,5 kcal/kg = 2229,47kJ/kg (nội suy theo bảng I.212– Tr 245–STT1)Thay số vào ta được

Q2’’ = 1236,364.[4,182.(100-25) + 2229,47 + 2,066.(110 – 100) ]

= 3169765,296 kJ/h = 880,49 (kJ/s)+ Q2’’’ : Nhiệt do khói lò mang ra khỏi máy sấy ở nhiệt độ 110oC

* Khối lượng các khí khi đốt 1kg than,đã tính trong cân bằng nhiệt lò đốt,