TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPMỤC LỤC PHẦN I: TỔNG ppsx

Để đáp ứng nhu cầu xi măng trong nước và tiến tới xuất khẩu thì việc mở rộng và xây dựng các nhà máy mới dựa trên nguồn nguyên, nhiên liệu phong phú, cũng như nguồn nhân lực dồi dào là r

MỤC LỤC

PHẦN I: TỔNG QUAN 4

I Mở đầu 4

II Giới thiệu về xi măng pooclăng 4

III Lược sử phát triển PC, PCB 4

PHẦN II: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 9

I Các yêu cầu khi xây dựng nhà máy xi măng có công suất > 1 triệu tấn xi măng/năm 9

II Giới thiệu về địa điểm xây dựng nhà máy xi măng Tam Điệp_Ninh Bình 10

PHẦN III: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ DÂY

CHUYỀN SẢN XUẤT 14

CHƯƠNG I: Lựa chọn phương pháp sản xuất 14

CHƯƠNG II: Lựa chọn hệ thống lò nung 15

CHƯƠNG III: Tính và lựa chọn lò nung Clinker xi măng 17

I Bản vẽ sơ đồ công nghệ nhà máy 17

II Thuyết minh dây chuyền công nghệ nhà máy 17

CHƯƠNG IV: Thiết lập dây chuyền nhà máy PCB 40 , năng suất 1,4 triệu tấn xi măng/năm Error! Bookmark not defined PHẦN IV: TÍNH TOÁN CHUNG 20

CHƯƠNG I : Nguyên liệu - Nhiên liệu 20

I Các ký hiệu viết tắt 20

II Chọn các hệ số 20

III Nguyên liệu - Nhiên liệu 20

IV Tính toán bài phối liệu 22

A Xác định tính chất làm việc của than 22

B Tính bài phối liệu 23

C Tính cường độ Clinker 27

CHƯƠNG II: Thiết lập cân bằng vật chất toàn nhà máy 28

I Các số liệu đầu 28

II Các ký hiệu và đơn vị tính 28

III Tính cân bằng vật chất toàn nhà máy 28

PHẦN V : TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHÂN XƯỞNG LÒ 33

CHƯƠNG I : Giới thiệu phân xưởng lò nung 33

I Nhiệm vụ của phân xưởng 33

II Thuyết minh dây chuyền công nghệ phân xưởng 33

CHƯƠNG II: Tính toán quá trình cháy nhiên liệu 34

CHƯƠNG III: Thiết lập cân bằng vật chất hệ thống lò 36

A Tính toán số liệu đầu 36

B.Thiết lập cân bằng vật chất hệ thống lò 37

I Lượng vào lò 37

II Lượng ra lò 38

CHƯƠNG IV: Tính cân bằng nhiệt của hệ thống lò 39

A Nhiệt lý thuyết tạo Clinker ( theo phương pháp khôđôrôp) 39

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Lượng nhiệt tiêu tốn 39

II Nhiệt thu được khi tạo Clinker 40

B Tính cân bằng nhiệt hệ thống lò 41

I Nhiệt cung cấp 41

II Nhiệt tiêu tốn 42

CHƯƠNG V: Tính cân bằng vật chất hệ thống Cyclon 45

I Vật chất rắn 46

II Vật chất khí vào và ra khỏi Cyclon 49

CHƯƠNG VI: Tính cân bằng nhiệt của các Cyclon 51

CHƯƠNG VII : Cân bằng nhiệt của máy làm lạnh 57

I.Các số liệu đầu 57

II Cân bằng nhiệt 58

CHƯƠNG VIII : Tính đường kính Cyclon 59

A Xác định trọng lượng riêng khí thải, không khí và nồng độ bụi của khí thải 59

I Xác định trọng lượng riêng của khí thải ra khỏi mỗi thiết bị của hệ thống lò và trọng lượng riêng của không khí 59

II Xác định nồng độ bụi trong khí thải 61

B Xác định lượng khí thải và không khí trong 1 giờ 62

C Tính đường kính Cyclon 63

CHƯƠNG IX : Tính trở lực của hệ thống lò 64

CHƯƠNG X: Tình và chọn thiết bị phân xưởng lò nung 67

I Chọn hệ lò 67

II Chọn vật liệu chịu lửa cho hệ thống lò nung 68

III Chọn máy làm lạnh Clinker 70

IV Tình và chọn một số thiết bị phụ 72

PHẦN VI: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH 83

CHƯƠNG I: Phân xưởng nguyên liệu 83

I Qúa trình công nghệ của phân xưởng 83

II Nhiệm vụ phân xưởng 84

III Chế độ làm việc của phân xưởng 84

IV Tính và chọn các thiết bị chính trong phân xưởng 85

CHƯƠNG II: Phân xưởng nghiền xi măng 112

I Qúa trình công nghệ 112

II Nhiệm vụ phân xưởng 113

III Chế độ làm việc của phân xưởng 113

IV Tính và chọn các thiết bị chính trong phân xưởng 113

CHƯƠNG III: Phân xưởng đóng bao 120

I Qúa trình công nghệ 120

II Tính và chọn các thiết bị cho phân xưởng 120

PHẦN VII: CÁC CÔNG ĐOẠN PHỤ TRỢ CHO SẢN XUẤT 123

CHƯƠNG I: Phân xưởng nhiên liệu 123

I Qúa trình công nghệ 123

II Nhiệm vụ phân xưởng 123

III Tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu 123

IV Vị trí phân xưởng và sơ đồ mô hình nghiền than 124

V Tính và lựa chọn thiết bị trong phân xưởng 125

CHƯƠNG II : Cung cấp điện, nước, khí nén 132

I Cung cấp điện 132

II Cấp thoát nước 133

III Cung cấp khí nén 134

IV Phần xây dựng 1344 CHƯƠNG III : An toàn lao động và kiểm tra sản xuất 135

I Các biện pháp phòng chống cháy nổ và an toàn lao động 135

II Vệ sinh công nghiệp 136

III An toàn lao động 136

IV Kiểm tra sản xuất 137

PHẦN VIII: TỔ CHỨC - KINH TẾ 138

I Tổ chức 138

II Kinh tế 138

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHẦN I: TỔNG QUAN

I MỞ ĐẦU

Xi măng là một loại vật liệu xây dựng quan trọng, không thể thiếu được trong các công trình xây dựng cơ bản ở mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân.Ngành xi măng phát triển sẽ thúc đẩy sự tăng trưởng kinh tế của đất nước Nước ta đang trong thời kỳ đổi mới, tiến tới công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, do vậy nhu cầu về sử dụng xi măng trong công tác xây dựng cơ bản ngày một tăng Mặc dù sản lượng xi măng sản xuất trong nước ngày một tăng nhưng vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu

Để đáp ứng nhu cầu xi măng trong nước và tiến tới xuất khẩu thì việc mở rộng và xây dựng các nhà máy mới dựa trên nguồn nguyên, nhiên liệu phong phú, cũng như nguồn nhân lực dồi dào là rất cần thiết

Qua việc phân tích đánh giá tình hình và cân nhắc kỹ càng, trong đồ án này

dự định sẽ xây dựng một nhà máy xi măng với năng suất 1,4 triệu tấn xi măng /năm.Nhà máy sẽ được áp dụng công nghệ tiên tiến và hiện đại, trình độ

tự động hoá ở mức cao nhằm tiết kiệm nhiên liệu, điện năng và các vật tư sản xuất, đảm bảo chất lượng clinke ra lò, giảm bớt người lao động trực tiếp trong nhà máy Sản phẩm của nhà máy sản xuất đạt chất lượng mác XM Pooclăng hỗn hợp (PCB 40) Ngoài ra, vấn đề bảo đảm vệ sinh công nghiệp theo đúng tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc tế

II GIỚI THIỆU VỀ XI MĂNG POOCLĂNG

Ximăng Pooclăng (XMP) là chất kết dính vô cơ bền nước, là sản phẩm nghiền mịn của clinke XMP Với (3 - 5%) thạch cao và 1% của một số phụ gia khác (nếu cần) như: chất trợ nghiền, chất độn làm tăng hàm lượng sản phẩm Chất lượng XMP phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng clinke

Clinke XMP là sản phẩm sau khi nung đến kết khối của hỗn hợp phối liệu

đã được nghiền mịn và đồng nhất chủ yếu là đá vôi và đất sét ,ngoài ra còn có một số nguyên liệu khác như quặng sắt, bôxit sao cho tạo đủ các khoáng

C3S, C3A, C2S, C4AF

Ximăng Pooclăng hỗn hợp (PCB) là chất kết dính vô cơ bền nước, là sản phẩm nghiền mịn của clinke xi măng pooclăng với (3÷5%) thạch cao và phụ gia hỗn hợp ( < 40%, trong đó phụ gia lười < 20%)

Như vậy, PCB khác với PC về hàm lượng phụ gia có trong ximăng

Sở dĩ XM có tính chất kết dính là bởi vì nó có chứa một số các khoáng như

C3S, C3A, C2S, C4AF Các khoáng này khi phản ứng với nước tạo thành các sản phẩm có tính chất kết dính

III LƯỢC SỬ PHÁT TRIỂN PC, PCB

1 Lược sử phát triển xi măng thế giới

Từ xa xưa loài người đã biết dùng các loại nguyên liệu thiên nhiên có tính kết dính để xây dựng các công trình, nhưng nói chung các chất kết dính này

có cường độ thấp không đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người Đến năm 1825 XMP mới được phát hiện, XMP đã được phát triển qua gần hai thế kỷ nên công nghệ sản xuất ngày càng cao Trước đây xi măng được sản xuất chủ yếu theo phương pháp ướt lò quay, phương pháp khô chỉ

là thứ yếu, sản lượng xi măng sản xuất theo phương pháp ướt chiếm 70 - 80% sản lượng xi măng sản xuất ra Ngày nay để tiết kiệm nhiên liệu, nhiệt lượng, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô chiếm vị trí chủ đạo Hiện nay công nghệ sản xuất xi măng trên thế giới đạt đến trình độ cao, sản lượng tăng, chất lượng tốt, phong phú về chủng loại Đứng đầu là các nước có nền công nghiệp tiên tiến như Mỹ, Nhật và các nước Tây âu

*Sản lượng XM của một số nước Đông Nam Á trong những năm đầu và cuối thập kỷ 90 như sau (triệu tấn XM):

Sản lượng XM của một số nước Đông Nam Á

Nhận xét: Sản lượng XM tăng nhanh, sau 10 năm sản lượng tăng gần gấp

3 như Indônêxia, Malaixia, Philipin Riêng Thái Lan do chịu khủng hoảng tài chính những năm cuối của thập kỷ nên sản lượng tăng chậm hơn so với bình quân các nước khác

Sản lượng XM trên một đầu người ở nước ta và một số nước trong khu vực (kg/người/năm)

Lượng XM trên đầu người của các nước trong khu vực

Nhận xét: Bình quân XM trên đầu người nước ta còn rất thấp so với các

nước trong khu vực điều đó chứng tỏ cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu XM của nước ta còn rất lớn thì mới đáp ứng được cơ sở hạ tầng, giao thông mà nước ta đã đề ra vào những năm tới

2 Lược sử phát triển xi măng Việt Nam

Năm 1975 sau khi kết thúc cuộc chiến tranh lâu dài và gian khổ, nước ta chỉ có hai nhà máy xi măng là Hải Phòng và Hà Tiên sản xuất theo phương pháp ướt với công suất 680.000 tấn/năm, và một số cơ sở xi măng lò đứng theo công nghệ lạc hậu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Từ năm 1986 - 1990 đã đầu tư thêm 3 nhà máy xi măng Bỉm Sơn công suất 1,2 triệu tấn/năm với lò nung 1750 tấn clinker/ngày sản xuất theo phương pháp ướt, xi măng Hoàng Thạch 1,1 triệu tấn /năm lò 3300 tấn clinker/ngày sản xuất theo phương pháp khô, xi măng Hà Tiên 1,1 triệu tấn /năm lò 3000 tấn CL/ngày sản xuất theo phương pháp khô đưa tổng công suất toàn ngành xi măng lên 4.400.000 tấn/năm

Bước vào thời kỳ đổi mới nhà nước ta đã có chính sách ưu tiên phát triển ngành xi măng, bằng nguồn vốn trong nước kết hợp với vay vốn nước ngoài, tiếp thu công nghệ tiên tiến của thế giới, đầu tư xây dựng các nhà máy xi măng Hoàng Thạch 2 với công suất 1,2 triệu tấn/năm, xi măng Bút Sơn 1,4 triệu tấn/năm, cải tạo nhà máy xi măng Bỉm Sơn 1 từ ướt sang khô thêm 600.000 nghìn tấn/năm do hãng IHI của Nhật cung cấp thiết bị, đồng thời gọi vốn đầu tư nước ngoài liên doanh xây dựng các nhà máy xi măng Chin Fon Hải Phòng 1,4 triệu tấn/năm, xi măng Vân Xá 0,5 triệu tấn/năm 2lò, xi măng Sao Mai 1,76 triệu tấn/năm, xi măng Nghi Sơn 2,15 triệu tấn/năm với lò nung

5800 tấn clinker/ngày

Trong giai đoạn 1993 - 1997 trước bối cảnh thiếu xi măng nghiêm trọng, chương trình 3 triệu tấn xi măng lò đứng ra đời, cải tạo nhà máy xi măng lò đứng cũ, xây dựng nhà máy xi măng lò đứng mới với dây chuyền 82.000 tấn/năm, với công nghệ bán khô cơ giới hoá đã góp phần thiết thực phát triển kinh tế địa phương cho 28 tỉnh

Đến cuối năm 2002 đưa tổng công suất toàn ngành xi măng lên 15 triệu tấn clinker tương ứng với 17,61 triệu tấn xi măng/năm.Tăng gấp 4 lần so với năm 1991.Ngoài ra còn có 40 cơ sở nghiền xi măng công suất 20.000 tấn/ngày với 520.000 tấn/ngày với tổng công suất là 5,16 triệu tấn xi măng

*Công suất các nhà máy Xi măng sản xuất đến năm 2002

(triệu tấn)

Năng suất xi măng(triệu tấn)

Hãng cung cấp thiết bị

Hiện đã và đang tiếp tục xây dựng 3 nhà máy XM mới đó là XM Tam Điệp XM Hải Phòng mới và XM Sông Gianh sản xuất theo lò quay phương pháp khô, lò nung có năng suất 4000 tấn Clinker/ngày.Đến giờ nhà máy Xi Măng Tam Điệp đã được đưa vào sử dụng

(triệu tấn)

Công suất thiết

kế XM(triệu tấn)

Hãng cung cấp thiết bị

Tính đến năm 2005 tốc độ tăng trưởng XM nước ta vào khoảng từ 13÷15%

và nhu cầu XM nội địa sẽ là 29 triệu tấn vào năm 2005, trong những năm tiếp theo sản lượng XM trong nước sẽ tiếp tục tăng để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong

nước cũng như xuất khẩu ra nước ngoài vào những năm tới đây

Nhu cầu XM 2002 ÷ 2005

Nhu cầu XM 2005 là 28÷29 triệu tấn, nhưng khả năng khai thác từ trong nước chỉ được khoảng 20 triệu tấn còn phải nhập khoảng 8 ÷ 9 triệu tấn

Trong giai đoạn 2006 ÷ 2010 dự báo tăng trưởng hàng năm trong tiêu thụ XM nước ta 9 ÷ 12% và vào những năm 2010 nhu cầu tiêu thụ XM là vào khoảng

45 ÷ 48 triệu tấn tăng 1,5 ÷ 1,6 lần so với 2005 Trong giai đoạn từ năm

2011÷2015 dự báo tốc độ tăng trưởng tiêu thụ XM vào khoảng 5 ÷ 8%, nhu cầu

XM sẽ là 60 ÷ 62 triệu tấn Trong giai đoạn từ năm 2016 ÷ 2020 dự báo vào khoảng 2 ÷ 3% nhu cầu XM đến năm 2020 sẽ vào khoảng 66 ÷ 70 triệu tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tổng hợp dự báo nhu cầu XM từ năm 2005 ÷ 2020

Tốc độ tăng trưởng trong tiêu thụ (triệu tấn) 13÷18 9÷12 5÷8 2÷3

Để đáp ứng nhu cầu XM trên thị trường trong nước, từ năm 2005 ÷ 2020 đáp ứng đủ lượng XM cho xã hội thì đòi hỏi phải xây dựng một loạt các nhà máy XM và ưu tiên xây dựng những nhà máy có năng suất lớn có công nghệ hiện đại và tập trung ở những vùng có nguyên liệu lớn, có hệ thống giao thông thuận lợi để thuận tiện trong việc vận chuyển XM sau này, ngoài ra còn

có cở vật chất sẵn có để giảm giá thành xây dựng cơ bản Tiến tới giảm suất đầu tư xuống dưới 100USD/tấn XM Xây dựng các nhà máy có cảng nước sâu thuận tiện cho việc suất khẩu cũng như Clinker suất vào trong Nam nơi sẽ đặt các trạm nghiền Clinker, tập trung xây dựng các nhà máy ở Quảng Ninh và các tỉnh phía Nam tỉnh Thanh Hoá, Ninh Bình nơi có cảng nước sâu và nguồn nguyên liệu dồi dào Mặc dù vậy, việc đầu tư xây dựng cần phải có trọng điểm, có tính đến ảnh hưởng của môi trường

Các nhà máy đang và sẽ xây dựng sẽ đáp ứng đủ nhu cầu nhà máy cầu XM xây dựng của nước ta trong tương lai gần đây, góp một phần vào công cuộc xây dựng đất nước Đưa nước ta trở thành một nước công nghiệp hoá hiện đại hoá, với sản lượng XM tiêu thụ trên một đầu người ngang tầm với các nước trong khu vực cũng như trên thế giới

PHẦN II: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY

I CÁC YÊU CẦU KHI XÂY DỰNG NHÀ MÁY XI MĂNG CÓ

CÔNG SUẤT LỚN (>1 TRIỆU TẤN XI MĂNG / NĂM)

Để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy một cách hợp lý thì địa điểm chọn phải thoải mãn các yêu cầu sau:

1 Yêu cầu về tổ chức sản xuất

Địa điểm phải gần các nguồn cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, điện, nước

và gần nơi tiêu thụ sản phẩm hoặc thuận tiện cho việc di chuyển xi măng đi nơi khác tiêu thụ

2 Yêu cầu hạ tầng kỹ thuật

Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm đường

bộ, đường thuỷ, đường sắt Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cấp điện và thông tin liên lạc

3 Yêu cầu về quy hoạch

Phù hợp với quy hoạch vùng, lãnh thổ, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp, nhằm tạo điều kiện phát huy tối đa công suất nhà máy và khả năng hợp tác với các nhà máy lân cận

4 Yêu cầu về xây lắp và vận hành nhà máy

Thuận tiện trong việc cung cấp vật liệu, vật tư, xây dựng nhằm giảm chi phí vận chuyển và giảm tối đa cước vận chuyển từ nơi xa đến

Thuận tiện trong việc cung cấp nhân công cho nhà máy trong quá trình xây dựng cũng như vận hành nhà máy sau này

5 Yêu cầu về kỹ thuật xây dựng

Về địa hình có khu đất có kích thước hình dạng thuận lợi trong việc xây dựng trước mắt cũng như mở rộng diện tích nhà máy sau này và thuận tiện cho việc bố trí dây chuyền công nghệ sản xuất Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt về mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện cho việc thoát nước khi có mưa, lũ Độ dốc tự nhiên thấp hạn chế việc san lấp mặt bằng Về địa chất địa điểm phải không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn định Cường độ khu đất xây dựng từ 1,5 ÷ 2 kg/cm2

Nhận xét: Để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải căn cứ

vào các yêu cầu trên Nhưng trong thực tế rất khó khăn cho việc lựa chọn địa điểm mà nó thoả mãn đủ các yêu cầu đó Sau khi xem xét những thuận lợi và khó khăn từng mặt trong đồ án này nhà máy xi măng em dự định xây dựng tại

xã Quang Sơn – Thị Xã Tam Điệp – Ninh Bình Địa điểm này thoả mãn được các điều kiện xây dựng một nhà máy sản xuất xi măng Pooclăng hỗn hợp với năng suất 1,4 triệu tấn PCB 40

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

II GIỚI THIỆU VỂ ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY XI MĂNG TAM ĐIỆP_ NINH BINH

1 Vị trí địa lý, khí hậu và địa chất công trình thuỷ văn

- Phía Bắc giáp với cánh đồng canh tác nông nghiệp của xã Quang Sơn

- Phía Nam giáp với dãy núi Đồng Giao – Yên Duyên

- Phía Đông giáp với đường sắt xuyên Việt cách ga Đồng Giao khoảng 1km và cách quốc lộ 1A khoảng 2km

- Phía Tây giáp với phần đất cao của chân dãy núi Tam Điệp

- Lượng mưa trung bình hàng năm là 1800mm

- Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 19,4oC

- Độ ẩm trung bình 90%

Hướng chủ đạo về mùa lạnh (từ tháng 11 đến tháng 4) là gió Đông Bắc, hướng gió chủ đạo về mùa hè là gió Đông Nam

1.3 Địa chất thuỷ văn:

Địa hình xây dựng nhà máy tương đối bằng phẳng, độ cao trung bình là +50 m, thấp là +48 m, cao nhất +52 m Địa hình không có nguy cơ tác động của một số quá trình ngoại sinh như: Sói mòn , động đất …

2 Giao thông vận tải

b Đường bộ

Nhà máy nằm cách quốc lộ 1A khoảng 1,5 km Nối nhà máy với quốc lộ 1

A gồm 2 đường chính:

-Đường Chi Lăng nối từ quốc lộ 1A ở phía Bắc

-Đường Ngô Thi Sỹ nối từ quốc lộ 1A ở phía Nam

c Đường thuỷ

Nhà máy xi măng Tam Điệp có điều kiện thuận lợi về giao thông đường thuỷ

-Cách nhà máy 15 km về phía Bắc có cảng Cầu Yên trên sông Vân

-Cảng Ninh Phúc cách nhà máy 18-20 km Là cảng quốc gia

3 Nguồn nguyên, nhiên liệu của nhà máy

3.1 Nguồn nguyên liệu

a Đá vôi

Mỏ đá vôi Hang Nước nằm trong dải địa hình đá vôi Carstơ Quyền Cây - Đồng Giao – Yên Duyên kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam từ tỉnh Hoà Bình đến Nga Sơn – Thanh Hoá dài tới vài trục km Địa phận khai thác cho nhà máy nằm ở phía Tây Bắc đội Hang Nước thuộc địa bàn xã Quang Sơn – Tam Điệp - Ninh Bình, cách địa điểm xây dựng nhà máy 5 km với độ cao trung bình của dãy núi đá vôi từ 150m đến 200m Kết quả tổng hợp các mẫu khảo sát trong toàn mỏ cho thấy thành phần hoá học của đá vôi ít biến động

* Hàm lượng các oxít chính dao động

Trữ lượng đá vôi đã được đoàn địa chất 3 đã hoàn thành việc khảo sát tham dò tỷ mỉ mỏ đá vôi Hang Nước với tổng trữ lượng là 196877 nghìn tấn.Như vậy lượng đá vôi đảm bảo cho nhà máy hoạt động lâu dài

b Đất sét:

Đất sét được khai thác tại mỏ Quyền Cây thuộc vùng đồi nằm sát chân Phía Tây Nam dãy núi đá vôi Quyền Cây - Đồng Giao với diện tích đất chiếm khoảng 2km2 Cách vị trí xây dựng nhà máy khoảng 5 km qua Quèn Hang Nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thành phần trung bình của các oxít như sau:

nhất( %)

Trung bình lớn nhất (%)

Trung bình toàn mỏ(%)

Theo kết quả thăm dò của đoàn địa chất 306 đánh giá tổng trữ lượng của

mỏ tính từ cốt +50m trở lên 21222 nghìn tấn Với cấp triển vọng (cấp P) khoảng gần 200 triệu tấn

Nhưng theo khảo sát của đoàn địa chất 306 thăm dò trữ lượng của toàn mỏ đất sét Quyền Cây có thể lên tới trên 200 triệu tấn và có chất lượng tốt phục

vụ cho nhà máy hoạt động lâu dài

3.2 Các loại nguyên liệu bổ xung và phụ gia khác:

a Quặng sắt, quăczít

Quặng sắt nhập tại Thái Nguyên Được vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả là thuận tiện về kinh tế nhất Nguồn cung cấp thứ hai dự phòng cho nhà máy là quặng sắt Trai Cau - Thái Nguyên có trữ lượng hàng triệu tấn.Hàm lượng sắt trong quặng từ 60 ÷ 65%.Còn quăczít được nhập ở Vĩnh Phúc và được vận chuyển về nhà máy bằng đường ô tô

b Thạch cao:

Nhà máy sử dụng nguồn Thạch Cao nhập ngoại (từ Lào hoặc Thái Lan, thông qua công ty kinh doanh Thạch Cao xi măng với khả năng cung cấp cũng như chất lượng đã được khẳng định trong nhiều năm qua trong các nhà máy xi măng Thạch Cao được vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả

c Phụ gia cho xi măng:

Nhà máy xi măng Tam Điệp có thể sử dụng một số loại phụ gia sau:

* Bazan Như Xuân – Nông Cống – Thanh Hoá

Cách nhà máy xi măng Tam Điệp khoảng 90 km.Với trữ lượng khoảng 700.000tấn, độ hút vôi từ 45 ÷ 50 mg CaO/g Phụ gia thuộc loại thấp có thể vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả hoặc ô tô

* Đá BaZan Nghĩa Đàn - Nghệ An

Cự ly từ mỏ về nhà máy cách khoảng 190 km Sau khi khai thác được vận chuyển về Nghĩa Đàn sau đó được vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả

* Nguồn đá vôi đen Đồng Giao

Đá vôi đen đựơc sử dụng làm phụ gia trơ cho vào xi măng Vùng Đồng Giao cách nhà máy khhoảng 5 ÷ 6 km có nguồn đá vôi đen với trữ lượng hàng triệu m3

3.3 Nguồn nhiêu liệu:

a Than:

Nhiên liệu để sản xuất Clinker là than Hòn Gai - Cẩm Phả loại cám 3

Chất lượng than cám 3 theo TCVN 1790 – 1999 như sau:

- Nhiệt trị toàn phần : > 6850 Kcal/Kg

- Tro trung bình : 16,5 (giới hạn 15 ÷ 18%)

- Độ ẩm trung bình : 7,0 (max12%)

- Cỡ hạt : max 15mm

Than cám Hòn Gai được vận chuyển về cảng Ninh Phúc – Ninh Bình bằng

sà lan đến 500 tấn và được chuyển tới kho nhà máy bằng ô tô

* Nguồn cung cấp điện chính:

- Nhà máy Xi măng Tam Điệp – Ninh Bình được cung cấp điện có điện áp

110 KV thông qua đường dây mạch kép AC – 150 với tổng chiều dài khoảng 20,5 km từ trạm biến áp Ninh Khánh 220/110 KV

- Tổng công suất tính toán là : Ptt = 23500 KW

- Tổng công suất tính toán toàn phần : Stp = 29350 KW

* Nguồn điện dự phòng:

- Nhà máy bố trí một nguồn phát điện Dizel dự phòng trong trường hợp mất điện lưới để duy chì chế độ làm việc của lò nung ở mức thấp nhất với công suất khoảng 1000 KVA

- Cả hai nguồn nước trên khi sử dụng đều phải xử lý lọc trước khi dùng

- Nước sinh hoạt phải khử trùng đạt tiêu chuẩn quy định

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHẦN III: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ DÂY

CHUYỀN SẢN XUẤT

CHƯƠNG I: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

* Trên thế giới hiện nay người ta sản xuất xi măng theo hai phương pháp, phương pháp khô và phương pháp ướt các phương pháp sản xuất được dựa trên cơ sở của phương pháp gia công chế biến phối liệu

- Phương pháp gia công chế biến phối liệu khô gọi là phương pháp khô có

độ ẩm 1 ÷ 2%

- Phương pháp gia công phối liệu ướt gọi là phương pháp ướt, có độ ẩm từ

36 ÷ 42%

* Dù chọn phương pháp nào đi nữa cũng phải dựa vào các điều kiện sau:

- Độ ẩm của các nguyên liệu ban đầu

- Tính chất cơ lý, hoá lý của nguyên liệu ban đầu

- Điều kiện điện năng, nhiệt năng

- Khả năng cung cấp trang thiết bị

- Diện tích xây dựng và sản xuất

- Vệ sinh môi trường

* Tuy nhiên việc lựa chọn sản xuất còn tuỳ thuộc vào từng nơi từng điều kiện khác nhau nữa nhưng nhất thiết phải đạt mục tiêu sau:

- Rút ngắn quá trình sản xuất, nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị

- Nâng cao sản lượng, chất lượng và hạ giá thành sản phẩm

- Nâng cao trình độ cơ khí hoá, tự động hoá để giảm bớt sức lao động nặng nhọc cho người lao động

- Đảm bảo vệ sinh môi trường và an toàn lao động cho người lao động

* Trước đây người ta chủ yếu sản xuất theo phương pháp ướt vì nó phù hợp với trình độ khoa học kỹ thuật, vốn đầu tư, trang thiết bị ban đầu thấp, điều kiện vệ sinh môi trường tốt, chất lượng Clinker đảm bảo

* Ngày nay do việc phát triển của nền khoa học kỹ thuật, việc đồng nhất phối liệu được thực hiện qua nhiều khâu: đồng nhất sơ bộ, đồng nhất tinh trong si lô đồng nhất, đồng nhất trong quá trình vận chuyển bằng khí nén Vì thế mà chất lượng clinker sản xuất theo phương pháp khô cũng đảm bảo được chất lượng như sản xuất theo phương pháp ướt Phương pháp khô bột liệu được vận chuyển bằng máng khí động, vít tải, gầu nâng, băng tải cao su …Tại các vị trí chuyển tiếp đều được trang bị các hệ thống lọc bụi như lọc bụi tay

áo, lọc bụi tĩnh điện, Cyclon lắng .do đó khí thải ra môi trường sạch với nồng độ thải ra môi trường < 50 mg/Nm3 và đảm bảo được vệ sinh công nghiệp Phương pháp khô có hệ thống Cyclôn trao đổi nhiệt kèm Calciner trước lò

mà do vậy phối liệu sau khi qua hệ thống Cyclon và Calciner thì lượng Cacbonat đã được phân huỷ 90÷95%, do đó lò được rút ngắn đi rất nhiều, từ

đó giảm được tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh, tiết kiệm nhiên liệu,

do vậy phối liệu từ Calciner xuống lò và thời gian liệu trong lò sẽ được rút ngắn đi từ đó có thể tăng tốc độ quay của lò dẫn đến ta có thể tăng năng suất

lò lên Hơn nữa phương pháp khô có nhiệt tiêu tốn riêng cho 1kg Clinker nhỏ hơn so với phương pháp ướt rất nhiều và lượng khí thải phương pháp khô cũng ít hơn so với phương pháp ướt, định lượng các cấu tử nguyên liệu cũng

dễ hơn

Căn cứ và tình hình thực tế của nhà máy thiết kế để phù hợp với xu thế phát triển của thời đại và dựa vào độ ẩm của nguyên liệu ban đầu: Đá Vôi có

độ ẩm 1,5%, đất sét có độ ẩm 9%, Quặng sắt có độ ẩm 8% và Quăczít có độ

ẩm 5% Nên ta chọn phương pháp sản xuất khô cho nhà máy xi măng thiết kế

là phù hợp và đảm bảo về kinh tế và kỹ thuật

Sau đây là một số chỉ tiêu kỹ thuật của hai phương pháp sản xuất (so sánh này ứng với hai lò cùng năng suất và trình độ công nghệ sản xuất theo hai phương pháp )

Phương pháp sản xuất Chỉ tiêu

Độ ẩm của phối liệu vào lò

Năng suất lao động

Lượng khí thải

145÷165 Kwh/TCl

1300÷1500 Kcal/kgCl

30÷37 1,5÷2kg/TCl

36÷42%

250÷450TXM/người 3066m3/TCl

94÷110 Kwh/TCl

700÷800Kcal/kgCl

13÷16 0,2÷0,5kg/TCl 1%

1351m3/TCl

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN HỆ THỐNG LÒ NUNG

Phân xưởng lò nung là phân xưởng trọng tâm của nhà máy bởi vì tại phân xưởng lò nung có hệ thống lò, nơi mà các quá trình hoá học xẩy ra Các quá trình hoá học này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng clinker, Clinker có chất lượng tốt hay sấu nó sẽ phản ánh trực tiếp đến hiệu quả sản xuất của nhà máy

Do vậy khi lựa chọn dây chuyền sản xuất thì lò nung được đặt lên hàng đầu

để đảm bảo hiệu quả kinh tế của nhà máy

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng cung cấp thiết bị cho các nhà máy

XM, mỗi một hãng có các thiết bị có đặc trưng riêng, tính năng kỹ thuật phù hợp với dây chuyền của nó Mặc dù vậy trong nước ta hiện nay có một số hãng cung cấp thiết bị đã để lại uy tín thiết bị hoạt động tốt như hãng F L Smith (Đan Mạch), Kobe, Mitsubishi (Nhật), FCB (Pháp)

Qua việc tìm hiểu và cân nhắc kỹ lò nung và Calciner loại SLC_D của hãng F L Smith được lựa chọn cho hệ thống lò Hệ thống này bao gồm một calciner, loại này cho lửa và liệu đi cùng chiều, cyclôn làm việc với áp suất

âm, có hiệu suất lắng cao Hệ thống này có ưu điểm là có thể đốt được nhiên liệu có phẩm chất thấp trong đó có than cám 3

Đặc tính kỹ thuật của hệ thống lò đã chọn (theo tài liệu của hãng F L S )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Hệ thống trao đổi nhiệt gồm 2 nhánh ,mỗi nhánh 5 tầng cyclon

+Kích thước của cyclon mỗi nhánh là : 2 tầng cyclon trên cùng có đường kính 5,2m (kiểu LP) và 3 tầng còn lại có đường kính là 5,4m (kiểu LP)

-Bộ Calxinơ có đặc tính như sau:

+ Đường kính calciner : D = 6,9 m

+ Chiều cao calciner : L = 20 m

CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN LÒ NUNG CLINKER XI MĂNG

Lò nung Clinker đóng vai trò đặc biệt quan trọng, nó quuyết định đến sản lượng, chất lượng XM nhà máy vì vậy việc lựa chọn lò nung phải được cân nhắc kỹ càng, phải chọn được lò nung phù hợp với kỹ thuật tiên tiến trong công nghiệp xi măng hiện nay ở nước ta cũng như trên thế giới Lò nung phải

có năng suất, chất lượng cao, chi phí đầu tư bảo dưỡng thiết bị thấp, giảm chi phí sản xuất dẫn đến giá thành sản phẩm hạ

Muốn chọn lò nung Clinker xi măng phù hợp với năng suất thiết kế ta phải tính toán kỹ thuật:

Chọn lò có năng suất là 4000 TCL/ngày

) 347 432 ( 24

* 365 24

* 365

) ( 24

*

= +

−

= +

−

K

Vậy : K = 0,911 nằm trong khoảng (0,9 - 0,95)

Năng suất dự trữ công suất lò theo thiết kế :

* 24

* 779 , 136

) / ( 779 , 136 911 , 0

* 141 , 150

*

0

nam TCL

h TCL K

G G

(tan) 1400000 86

, 0 1200000

1200000

* 86 , 0

Vậy 1 năm nhà máy sản xuât 1,4 triệu tấn xi măng

* Tính đường kính và chiều dài lò nung: (theo tài liệu của hãng FCB (Pháp))

- Theo tài liệu của một số hãng chuyên sản xuất thiết bị nhà máy xi măng Với lò nung hiện đại có hệ thống cyclôn, calciner trao đổi nhiệt, năng suất riêng của lò vào khoảng từ: 85÷180 (kgCL/m3.h) Ở đây ta chọn năng suất riêng của lò là 144 (kgCL/m3.h) với lò này là tương đối hiện đại ở nước ta cũng như trên thế giới

m N

N r

D

=

−

=π

- Giải phương trình bằng pháp lặp ta được: D = 4,55 m

Thay D = 4,55 vào phương trình (1) ta có : L = 71 m

Với kích thước lò như trên ta chọn chiều dày của lớp gạch chịu lửa trong lò là 200m, chiều dày vỏ thép của lò 30 mm

→ Đường kính ngoài của vỏ lò: Dn= 4,55 + 0,2*2 + 0,03*2 = 5,01 m *Ta chọn lò theo tài liệu chào hàng của hãng FLSmidth_kiểu SLC-D với năng suất lò 4000 tấnCL/ngày, có hệ thống cyclôn trao đổi nhiệt 2 nhánh, 5 tầng có Calciner loại DDC (Down Draught Calciner) và ghi làm lạnh kiểu ghi Coolax Cooler của hãng FLSmidth là phù hợp với nhà máy ta thiết kế

CHƯƠNG IV: THIẾT LẬP DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY PCB_40, NĂNG SUẤT 1,4 TRIỆU TẤN XI MĂNG/NĂM

I BẢN VẼ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY:

II THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY:

1 Công đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu :

- Đá vôi được khai thác ở mỏ bằng phương pháp khoan, nổ mìn rồi bốc xúc chở về trạm đập bằng ô tô Máy đập đá vôi là loại máy đập búa 1 trục, sau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

khi qua máy đập đá vôi có kích thước 90% < 75 mm rồi được đưa vào kho chứa đồng nhất sơ bộ bằng hệ thống băng tải, và được rải thành các đống dọc kho (dải theo phương pháp CHEVRON) có hiệu suất đồng nhất cao 10:1

- Đất sét được khai thác bằng phương pháp bốc xúc trực tiếp và vận chuyển về trạm đập bằng ô tô Máy đập đất sét là máy đập loại hai trục có răng, sau khi đập kích thước đất sét 95% < 50 mm được chuyển về kho đồng nhất sơ bộ cũng bằng hệ thống băng tải (rải theo phương pháp WINDROW) Hiệu suất đồng nhất 10:1

* Tiếp nhận than, phụ gia, nguyên liệu điều chỉnh, thạch cao, vào kho tổng hợp:

- Các loại nguyên, nhiên liệu trên được vận chuyển về công ty bằng ô tô hoặc tàu hoả Sau đó được đưa vào kho bằng hệ thống băng tải và rải thành những đống riêng biệt nhờ Stacker chạy dọc kho Riêng thạch cao và phụ gia dạng cục có thể được chứa tại bãi ngoài trời gần với kho chứa tổng hợp Trước khi đưa vào kho chứa đồng nhất sơ bộ, thạch cao và phụ gia cục được đập qua máy đập búa

2 Nghiền nguyên liệu và đồng nhất:

- Các cầu xúc đá vôi, quăczít và quặng sắt được cấp vào các két chứa của máy nghiền Từ đó qua hệ thống cân định lượng cấp vào băng tải chung đổ vào máy nghiền Riêng đất sét được xúc và vận chuyển thẳng đến băng tải chung cấp liệu vào máy nghiền Bột liệu sau khi ra khỏi máy nghiền có độ sót sàng trên sàng R008 là 15% và có độ ẩm W≤1% Bột liệu đạt yêu cầu được chuyển đến Silô đồng nhất bột liệu bằng hệ thống máng khí động và gầu nâng Silô đồng nhất làm việc theo nguyên tắc đồng nhất và tháo liệu liên tục ViÖc đồng nhất bột liệu được thực hiện trong quá trình tháo liệu ra khỏi Silô Mức độ đồng nhất của Silô là 10:1

3 Hệ thống lò nung và thiết bị làm lạnh:

- Bột liệu từ Silô được qua két cân định lượng rồi được vân chuyển về hệ thống cyclôn trao đổi nhiệt bằng hệ thống gầu nâng và máng khí động, sau khi qua calciner, lò quay, máy làm lạnh tạo thành Clinker Clinker sau khi làm nguội được vận chuyển về Silô ủ chứa Clinker, có hai loại silô chứa Clinker một loại Clinker thành phẩm và một loại Clinker phế phẩm

4 Nhiên liệu:

- Lò được thiết kế chạy 100% than Antraxít, dầu FO chỉ sử dụng trong quá trình sấy lò và chạy ban đầu Than được sử dụng là loại tham cám 3 Than được nghiền mịn với độ sót sàng là 5% trên sàng R009 và có độ ẩm ra là

W≤0,5% Bột than mịn được chứa trong hai két chứa than, một két dùng cho

lò chiếm 40% và một két dùng cho Calciner chiếm 60% Than mịn được cấp vào lò và Calciner qua hệ thống thùng cân định lượng và bơm khí nén

5 Nghiền xi măng:

Clinker, thạch cao và phụ gia được vận chuyển lên các két chứa máy nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng, từ các két chứa này, Clinker và phụ gia điều chỉnh sẽ được đưa vào máy nghiền sơ bộ nhằm làm giảm kích

thước và làm nứt vỡ cấu trúc để phù hợp với điều kiện làm việc của máy nghiền bi nghiền xi măng Sau đó phối liệu đã qua nghiền sơ bộ sẽ cùng với thạch cao cấp vào máy nghiền bi để nghiền mịn Máy nghiền bi là loại máy nghiền hai ngăn làm việc theo chu trình kín có phân ly trung gian, xi măng bột liệu được vận chuyển tới các silô chứa xi măng bột bằng hệ thống máng khí động và gầu nâng

6 Đóng bao xi măng:

- Từ đáy silô chứa, qua hệ thống cửa tháo, xi măng sẽ được vận chuyển tới các két chứa của các máy đóng bao với hệ thống cân điện tử Sau đó xi măng bao sẽ được chuyển tới các máng xuất xi măng bao xuống tàu hoả hoặc ô tô Ngoài ra từ các silô chứa xi măng rời từ đây có thể xuất theo xi măng rời theo đơn đặt hàng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CHUNG CHƯƠNG I: NGUYÊN LIỆU – NHIÊN LIỆU

III NGUYÊN LIỆU – NHIÊN LIỆU:

1 Nguyên liệu:

a Nguyên liệu chính:

- Nguyên liệu chính để sản xuất clinker XMP là: đá vôi và đất sét Hai nguồn nguyên liệu này được khai thác gần nhà máy và sau đó được ô tô chuyên dụng chuyên chở về trạm đập của nhà máy

Bảng 1 : Thành phần hoá của đá vôi và đất sét

Thành phần hoá nguyên liệu khô chưa nung chưa quy về100% Cấu

31 ,

01,61

=+

=+

=

ds ds

ds ds

F A

Bảng 2: Thành phần hoá của cấu tử điều chỉnh

Thành phần nguyên liệu chưa nung 100%

- Trong đồ án thiết kế này ta sử dụng 100% than Antraxít – cám 3 (Quảng Ninh), được vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả

Bảng 3: Thành phần hoá học của than cám 3.(I-tr29)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khi sử dụng than để cấp cho lò và calciner thì than phải được sấy đến độ

ẩm làm việc là 1%

8100

1100

Thành phần làm việc của than được tính bằng cách lấy Ksd nhân với từng thành phần của than ở bảng 3 ta có:

Bảng 4: Thành phần làm việc của than

IV: TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU

A XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT LÀM VIỆC CỦA THAN:

1 Nhiệt trị thấp của than được tính theo công thức sau:

* 100

QH :Nhiệt trị thấp của than

A: Lượng tro trong than, A = 16,141%

n: Lượng tro đọng lại trong than, (chọn n = 100%)

0 , 109 ( / )

113 , 6620

720

kgCL kg Q

100

* 141 , 16

* 109 , 0 100

* 100

* 100

B TÍNH BÀI PHỐI LIỆU:

1 Quy đổi nguyên liệu về nguyên liệu khô chưa nung với tổng các oxit

100%

Bảng 7: Thành phần các oxít của các cấu tử chưa nung

Thành phần hoá của nguyên liệu khô chưa nung (đã quy về 100%) Nguyên

Bảng 8: Thành phần các oxít của các cấu tử đã nung là 100%

Thành phần nguyên liệu khô đã nung 100%

i K

i

K i

F A

S

C

65 , 0 18 , 1

* 8 , 2

* 100

+ +

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

91,537X1- 203,133X2 – 96,440X3 - 254,418X4 = 332,744 (2)

* Phương trình 3 được thiết lập từ :∑

=

5 1

F A

Thay số ở bảng 8 vào và với MAo=1,45 ta có phương trình sau:

-0,093X1 + 8,02X2 – 105,756X3 + 2,214X4= -34,637 (3)

* Phương trình 4: ∑

=

5 1

MS

MS

i K i

K i

F A

a tính thành phần hoá học của từng cấu tử trong Clinker:

- Thay số ở bảng 8 vào các công thức sau:

Sk =Sdv*

100

* 100

* 100

* 100

* 100

4 3

2

S

X S

X S

X S

X

tr qz

* 100

* 100

* 100

4 3

2

A

X A

X A

X A

X

tr qz

*100

*100

*100

4 3

2

F

X F

X F

X F

X

tr qz

*100

*100

*100

4 3

2

C

X C

X C

X C

X

tr qz

* 100

* 100

* 100

4 3

2

M

X M

X M

X M

X

tr qz

* 100

* 100

*

4 2

3 2

2 2

O R

X O R

X O R

X O R

X

tr qz

qs

+

* 100

* 100

*

4 3 3 3 2 3

SO

X SO

X SO

X SO X

tr qz

* 100

* 100

* 100

4 3

2

CK

X CK

X CK

X CK

X

tr qz

qs

+

Bảng 9 : bảng thành phần hoá học của Clinker

Thành phần hoá học của Clinker 100%

K

F S

C

65,01,18A8

,

2

*100

k ++

592,3

*65,05,208

*1,18001,22

*8

,

2

279,67

*100

=+

+

592 , 3

208 , 5

001,

+

=+

=

K K

K

F A

trong lò phải phù hợp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5 Tính chuyển về bài phối liệu khô chưa nung:

a Tính tỷ lệ các nguyên liệu khô chưa nung trong phối liệu:

340 , 69

380 , 122

150 , 20

* 100

916 , 21

384 , 1

12 , 2

* 100

817 , 6

* 100

817 , 6

* 100

=

=

b Tính thành phần hoá của phối liệu khô chưa nung

Bảng 11: Thành phần hoá của phối liệu khô chưa nung

Thành phần hoá của phối liệu khô chưa nung 100 % Cấu

K = + 1 , 52

K

S S

M

* 85

*85,0

272,0

*85,

Do hàm lượng C3S cao nên cường độ về lâu dài của Clinker sẽ cao , độ bền xâm thực là kém , nhưng khả năng nghiền clinker là dễ do hàm lượng khoáng

C3S cao mà C3S là khoáng dễ nghiền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG II: THIẾT LẬP CÂN BẰNG VẬT CHẤT TOÀN NHÀ MÁY

I CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

- Năng suất thực của lò nung: G1 = 166,67 tấnCL/h

Bảng 12: Các số liệu ban đầu

109,0

*141,16

*1100100

*

*100

kgCL kg

MKN

B A a P

A G

C

l t

T C

(564,12100

100

*532,1100

100

*

2 /

kgCL kg

P

A A

tt

I C

100

*564,1100

P

A A

tt

C II

1 Tiêu hao các cấu tử nguyên liệu theo lý thuyết:

a Nguyên liệu khô:

100

*

/ ( 224 , 1 100

865 , 79

* 532 , 11

A

T C

- Đất sét: .

100

*

)/(219,0100

302,14

*532,1

2 2

kgCL kg

a A A

T C

* 532 , 13 3

kgCL kg a

A A

T C

*532,1

4 4

kgCL kg a

A A

T C

A i

1

4 1

0

kgCL A

K

i C i

100

*

5,1100

100

*224,1

1

1 1

kgCL kg

100

*

9100

100

*219,0

2

2 2

kgCL kg

100

*

8100

100

*021,0

3

3 3

kgCL kg

100

*

5100

100

*068,0

4

4 4

kgCL kg

kgCL kg B

1

4 1

0

kgCL kg B

K

i b i

∑

=

2 Tiêu hao các cấu tử nguyên liệu theo thực tế

a Nguyên liệu khô:

100

*224,1

/ 1

kgCL kg P

A A

100

*219,0

2 2

kgCL kg P

A A

100

*021,0100

100

*

3 3

kgCL kg

P

A A

100

*068,03100

100

*

4 4

kgCL kg

kgCL kg

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lượng clinker thu được khi nung 1kg phối liêu khô :

).

/ ( 633 , 0 579 , 1

1 1

4 1

A K

i

i H

100

*242,1P100

100

*

tt

1 1

kgCL kg

100

*241,0P100

100

*

tt

2 2

kgCL kg

100

*023,0P100

100

*

tt

3 3

kgCL kg

100

*072,0P100

100

*

tt

4 4

kgCL kg

kgCL kg

1

4 1

0

kgCL kg B

K

i H i

∑

=

Bảng 14: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu nguyên liệu cho 1kg CL

Tiêu hao nguên liệu (kg/kgCL)

3 Tiêu hao nhiên liệu trong nhà máy:

- Tiêu hao nhiên liệu có độ ẩm làm việc cho 1kg CL: B = XT= 0,109

100

*

kgCL kg

X X

4 Tiêu tốn phụ gia cho 1 kg CL:

* Xi măng nhà sản xuất ra theo thiết kế mác PCB_40 với 86%CL, 4% thạch cao và 10% phụ gia hỗn hợp trong đó 4%Phụ gia hoạt tính và 6% phụ gia đầy

a Tiêu tốn thạch cao cho 1kg Clinker theo lý thuyết:

Thạch cao 0 , 047 ( / ).

86

4

kgCL kg

100

* 047 , 0

kgCL kg

100

* 116 , 0

kgCL kg

7 Tiêu tốn vỏ bao xi măng :

* Tiêu hao cho 1tấn xi măng : 20,1 cái

* Tiêu hao bao cho 1 tấn Clinker: 20,1/0,75 = 26,800(cái/TCL)

8 Tiêu tốn gạch chịu lửa cho 1kg Clinker : 0,7 (kg/TCL)

9 Tiêu tốn bi đạn, tấm lót cho 1kg Clinker : 0,37 (kg/TCL)

10 Tiêu tốn nguyên liệu, nhiên liệu cho toàn nhà máy:

* Ta lấy tiêu hao riêng /kgCL nhân với năng suất Clinker sản xuất ra trong 1giờ, 1ngày, 1năm → Tiêu hao trong 1giờ, 1ngày và 1năm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng 15: Bảng các tiêu hao trong nhà máy

Tiêu hao nguyên, nhiên liệu Danh mục

Tiêu tốn riêng

PHẦN V : TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHÂN XƯỞNG

LÒ

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG

I NHIỆM VỤ CỦA PHÂN XƯỞNG:

* Phân xưởng lò nung là phân xưởng trọng tâm của nhà máy Nó có vai trò đặc biệt quan trọng, quyết định chất lượng, sản lượng và hiệu quả kinh tế của nhà máy Bởi vì chất lượng xi măng phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng clinker

do phân xưởng lò nung sản xuất ra Do đó mà phân xưởng lò nung có nhiệm

vụ như sau:

- Tiếp nhận bột liệu đã đủ tiêu chuẩn kỹ thuật từ phân xưởng nguyên liệu

- Nung phối liệu tạo nên sản phẩm clinker đạt tiêu chuẩn, chất lượng theo yêu cầu :

+ Đảm bảo các hệ số: LSF = 96 ; MS = 2,5 ; MA = 1,45

+ Hàm lượng vôi tự do : < 2%

+ Dung trọng clinker : 1,1 ÷ 1,2 kg/lít

+ Kích thước hạt clinker : < 30 mm

+ Thành phần khoáng: hàm lượng 4 khoáng chính trong clinker: 98,022%

- Đảm bảo năng suất clinker ra khỏi lò : 1,2 triệu tấnCL/năm

II THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG:

Bột liệu từ silô đồng nhất tinh đã qua thùng cân được đưa vào hệ thống cyclôn 2 nhánh 5 tầng nhờ hệ thống máng khí động, gầu nâng vào vị trí ống nối giữa cyclôn tầng IV và cyclôn tầng V của 2 nhánh Do có sức hút của quạt hút, khí nóng từ lò và calciner cuốn bột liệu vào hai cyclôn tầng V, liệu được lắng tại

2 cyclôn này và rơi xuống đoạn ống nối giữa cyclon tầng IVvà cyclon tầng III liệu lại hoà vào dòng khí nóng, rồi lắng tại cyclon tầng IV…Cứ tiếp tục như vậy quá trình trao đổi nhiệt xẩy ra giữa bột liệu và khí nóng Bột liệu tăng dần nhiệt

độ và xảy ra các phản ứng mất nước, phản ứng phân huỷ khoáng sét Quá trình canxi hoá xảy ra mãnh liệt khi bột liệu đưa vào calciner và ống đứng lò nung , mức độ canxi hoá đạt từ 90 ÷ 95% Nhiệt độ của bột liệu từ 850 ÷ 875 0C tiếp tục

vào cyclon tầng I Tại cyclon tầng I liệu được lắng vào lò nung

Do độ dốc và chuyển động quay cùa lò nung, bột liệu được chuyển từ đầu tới cuối lò, trong quá trình di chuyển đó dưới tác dụng của nhiệt thành phần hoá trong liệu thực hiện các phản ứng pha rắn, kết khối để tạo clinker Khi ra khỏi lò quay, clinker có nhiệt độ khoảng 11000C được rơi vào máy làm lạnh

để làm nguội clinker đến nhiệt độ 650

C + nhiệt độ môi trường Cuối máy làm lạnh, clinker được máy đập búa đập nhỏ xuống kích thước < 30 mm và được gầu xích xiên vận chuyển lên silô chứa, ủ clinker

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

* Qui ước:

- Thể tích khí và hơi tính ở điều kiện tiêu chuẩn (Nm3)

- Tên cyclôn qui ước: cyclon tầng V là C5, tầng IV là C4, tầng III là C3, tầng II là C2, tầng I là C1

- Khối lượng của không khí khô : ρkkk= 1,293 (kg/Nm3)

- Lượng không khí vào làm nguội clinker : V = 2,2 (Nm3/kgCL)

- Không khí 1 vào cháy nhiên liệu bằng 6÷8% lượng không khí cần cho quá trình cháy Ta chọn bằng 8%

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU

Sản phẩm cháy:

Bảng 16: Sản phẩm cháy tính cho 100 kg than

Sản phẩm cháy Nguyên

Oxi cần (kmol) CO2 H2O SO2 N2

* Như vậy đốt 100 kg than cần có 6,915 kmol oxy

1 Lượng không khí khô cần để đốt cháy 1kg than (theo lý thuyết)

* 915 , 6 100

4 22

2

kg Nm

P d

*

*

* 622

* 8 , 0 991 , 0

033 , 0

* 8 , 0

* 622 ,

( 226 , 0 482 , 8 709 ,

15 , 1 15 , 1

4,22

*367

4,22

*861,0100

4,22

*861

4,22

*067

*79,0100

4,22

*031,0

*79,0100

4,22

*031

,

15 , 1

)

/(232,0)376,7482,8(

*21,0)(

*21

2 2 2 2

* 801 , 8

426 , 1

% 100

419 , 0

% 100

801 , 8

015 , 0

% 100

708 , 6

% 100

232 , 0

% 100

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

*861,0100

4,22

*861,

(913,9539,12

*79,0100

4,22

*031,0

*79,0100

4,22

426 , 1

% 100

528 , 0

% 100

α

966 , 12

015 , 0

% 100

913 , 9

% 100

084 , 1

% 100

CHƯƠNG III: THIẾT LẬP CÂN BẰNG VẬT CHẤT HỆ THỐNG LÒ

A TÍNH TOÁN SỐ LIỆU ĐẦU

1 Lượng than tiêu tốn:

B = 0,109 (kg/kgCL)

2 Lượng phối liệu khô tuyệt đối không kể bụi bay:

532 , 1 886

, 35 100

109 , 0

* 141 , 16

* 100 100

*

* 100

MNK

B A a

3.Lượng CO 2 từ phối liệu phân huỷ ra:

+ %CaO = 43,830%, %MgO = 0,736% là phần trăm phối liệu khô chưa

* 56

44

* 01 , 0

*

%

* 56

44

* 01 , 0

* 40

44

* 01 , 0

*

%

* 40

44

* 01 , 0

* 01 , 0

).

/ (

*

* 01 , 0 2

2 2

kgCL kg G

kgCL kg G P MKN G

O

H

CO t C O

56 44

40 44

1 Lượng nhiên liệu vào để đốt trong lò :X T (kg/kgCL)

2 Lượng phối liệu khô vào lò

Bu = 5% , lượng phối liệu bay ra theo khói lò

5 100

100

* 532 , 1 100

100

*

kgCL kg B

P G

100

* 613 , 1 W

100

100

*

kgCL kg G

4 Lượng khí vào hệ thống lò có: Gió I + khí làm lạnh + khí lọt

a Gió I vào vòi phun than(chọn =8% không khí cần thiết)

với α = 1,15 (nghĩa là có kể đến không khí lọt vào lò) ρ kkk = 1 , 293 (kg/Nm3)

).

/ (

* 892 , 0

* ) 1000

69 , 16 1 (

* 293 , 1 08 , 0

* 482 , 8

* ) 1000 1 (

*

* 08 , 0

*

1

15 , 1 1

kgCL kg X G

X X

d L

G

T kk

T T

kkk kk

=

+

= +

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b Lượng không khí lọt vào hệ thống cyclôn trao đổi nhiệt:

).

/ (

* 333 , 5

* ) 1000

69 , 16 1 (

* 293 , 1 ) 482 , 8 539 , 12 (

).

/ (

* ) 1000 1 (

*

* ) ( 1,7 1,15

1

kgCL kg X X

G

kgCL kg X d L

L G

T T

l

T kkk

= +

c Lượng không khí làm lạnh clinker:

* Lượng không khí làm lạnh clinker: 2 ÷ 3 (Nm3/kgCL)

Ta chọn Vkk= 2,2 (Nm3/kgCL)

).

/ ( 892 , 2 ) 1000

69 , 16 1 (

* 293 , 1 2 , 2 ) 1000 1 (

* 2 ,

* 259 , 10 892 , 2

) / (

* 92 , 0

* ) 1000

69 , 16 1 (

* 293 , 1 482 , 8 ) 1000

69 , 16 1 (

* 293 , 1 2 , 2

) / (

* 92 , 0

* ) 1000 1 (

*

* )

1000 1 (

* 2 ,

kgCL kg X G

kgCL kg X G

kgCL kg X

d L

d G

T du

T du

T kkk

kkk du

−

=

+

− +

=

+

− +

* 3 , 0

* 886 , 35 1 (

* ) 532 , 1 613 , 1 (

) 10

*

* 1

(

* ) (

2 2

kgCL kg

MKN P

Bảng 17: bảng tổng hợp cân bằng vật chất của lò nung

C

Lượng vật chất ra lò

2 Khí do phối liệu phân huỷ GCO2+GH+GH2O 0,566

A NHIỆT LÝ THUYẾT TẠO CL( theo phương pháp khôđôrôp)

I LƯỢNG NHIẾT TIÊU TỐN

Các số liệu ban đầu

-Nhiên liệu tiêu tốn để nung 1 kgCL

* ) 0 450 (

* 450

* 532

* 10

* 776 , 9 1600

1600 (kg/kg nước hydrát): Hiệu ứng nhiệt phân huỷ caolinít

3 Nhiệt cần để nung nóng phối liệu đã mất nước hydrát ở:450÷900 0

* ) 450 900 (

* ) 010 , 0 532 ,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4 Nhiệt phân huỷ CaCO 3 và MgCO 3 của phối liệu ở: 900 0 C

).

/ ( 437 , 480 195

* 024 , 0 396

* 199

,

1

).

/ ( 195

* 396

*

4

kgCL kcal q

kgCL kcal G

G

q

r

MgCO CaCO

r

= +

=

+

=

Trong đó: 396 và 195 là hiệu ứng thu nhiệt ứng với CaCO3 và MgCO3

5 Nhiệt nung đỏ phối liệu từ: 900 ÷ 1400 0

C

).

/ (

* ) 900 1400 (

* ) (

2 2

).

/ ( 332 , 121 247 , 0

* ) 900 1400 (

* ) 540 , 0 010 , 0 532 ,

1

(

Trong đó: CM = 0,247-Tỷ nhiệt trung bình của phối liệu ở :900÷14000C

6 Tiêu hao nhiệt để tạo pha lỏng ở 1400 0 C:

Q

i

r i

=

II NHIỆT THU ĐƯỢC KHI TẠO CL

1 Nhiệt sinh ra do hiệu ứng toả nhiệt khi tạo khoáng clinker: 1000 ÷ 1400 0

2 3

1 C S C S C A C A kcal kgCL

) / ( 259 , 93 ) 919 , 10

* 26 710 , 7

* 9 908 , 12

* 144 484 , 66

* 107 (

*

* 0217

, 8 72

* 208 , 5

* 0217

,

0

Trong đó: 72 - Hiệu ứng toả nhiệt tạo AS2

3 Nhiệt thu hồi khi làm lạnh clinker ở: 1400 ÷ 0 0

C

(1400 0)* * 0 , 261 365 , 40( / ).

Trong đó: 0,261 - Tỷ nhiệt clinker trong giới hạn nhiệt độ: 1400 ÷ 00C

4 Nhiệt sinh ra do kết quả làm lạnh CO 2 của phối liệu ở: 900 ÷ 0 0

C

(900 0)* 0 , 256 0 , 540 * 900 * 0 , 256 124 , 443( / ).

* 2

CO

Trong đó: 0,256 - Tỷ nhệt trung bình của CO2 ở : 900 ÷ 00C

5 Nhiệt thu hồi do làm lạnh hơi nước từ: 450 ÷ 0 0

C và do ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước thoát ra:

[( 450 0 ) * 0 , 47 595]

* 2

kgCL kcal q

Q

i

v i

=