Thiết lập sơ đồ nghiền clinker, nghiền bi theo chu trình kín (Thuyết minh+bản vẽ)

Thiết lập sơ đồ nghiền clinker, nghiền bi theo chu trình kín: Thuyết minh sơ đồ Tính toán câng bằng vật chất Lựa chọn thiết bị gia công Tính kiểm tra các thông số thiết bị Bản vẽ thiết kế máy

LỜI MỞ ĐẦU

Việc thực hiện đồ án môn học giúp cho sinh viên củng cố và hệ thống các kiến thức đã được hướng dẫn về máy, thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng Từ đó sinh viên có thể làm quen với việc lựa chọn các máy, thiết bị thích hợp cho các quy trình sản xuất vật liệu xây dựng và nắm vững kiến thức để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp cũng như trong công tác sau này khi rời khỏi giảng đường đại học.Đồng thời qua việc thực hiện môn nay giúp cho sinh viên có cái nhìn tổng quát hơn về kiến thức về công nghệ sản xuất vật liệu cũng như kiến thức về máy ,kiến thức tự nhiên ,tập làm quen với việc tự thiết kế một công nghệ sản suất

Qua đây em xin chân thành biết ơn thầy Bùi Đức Vinh đã tận tình chỉ bảo,truyền đạt cho em những kiến thức đầy bổ ích,để từ đó giúp em có những hiểu biết cần thiết cho việc hoàn thành đồ án môn học cũng như công việc sau này…

I BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI:

Từ xưa người Ai Cập cổ đại phải mài thật nhẵn những phiến đá lớn ghép lại với nhau để làm thành công trình, sau này con người biết sử dụng những vật liệu thiên nhiên đất sét ,nhựa cây mật mía(tháp Chàm –Bình Thuận)….Khoảng đầu thế kỉ XIX ,sau khi nghiên cứu tìm ra công thức chính xác chế tạo ra xi măng thì nó trở thành chất kết dính quan trọng nhất trong xây dựng cơ bản cũng như là một trong những vật liệu trụ cột của nền công nghiệp hiện đại bởi những ưu điểm mà các chất dính khác không có như : nguyên liệu sản xuất dễ kiếm ,khi nhào trộn với nước có khả năng gắn các loại vật liệu rời rạc (cát ,sỏi ,đá…),cường độ cao , rắn chắc nhanh…

Hiện nay ,xi măng được ứng dụng hết sức rộng rãi : đúc chậu hoa , đúc mộ bia …đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng :đúc bê tông ,vữa xây dựng …Và với sự phát triển kinh tế ,nhu cầu về xây dựng nhà máy ,khu công nghiệp ,nhà ở ,đường xá ngày càng tăng …thì việc xây dựng nhà máy nghiền xi măng là một giải pháp đúng đắn ,hợp lý nhằm đáp ứng nhu cầu trên

I.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỒ ÁN:

- Mục đích: giúp cho sinh viên củng cố và hệ thống các kiến thức đã được hướng dẫn về máy, thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng Từ đó sinh viên có thể làm quen với việc lựa chọn các máy, thiết bị thích hợp cho các quy trình sản xuất vật liệu xây dựng và nắm vững kiến thức để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp cũng như trong công tác sau này khi rời khỏi giảng đường đại học

- Nhiệm vụ và yêu cầu của đồ án :

¾ Biện luận đề tài

¾ Thiết lập sơ đồ công nghệ sản xuất

¾ Tính cân bằng vật chất và chọn lựa các thiết bị gia công thích hợp

¾ Tính kiểm tra các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị

¾ Vẽ sơ đồ cấu tạo chính của các thiết bị

II QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ:

_Khai thác &cung cấp nguyên liệu: các nguyên liệu được khai thác sẵn và được cung cấp cho việc sản xuất với một số yêu cầu sau:

• Đá vôi :hàm lượng CaCO3 phải có 75-100%

• Đất sét :mịn hạt nhỏ ,không lẫn tạp chất như đá ,cát rác rưởi ,yêu cầu SiO2= 50-80% hàm lượng MgO < 5%

• Thạch cao : do tại nước ta không có nên phải nhập từ nước ngoài ,thường là nhập từ Thái Lan ,Lào chứa trên 80% CaSO4.2H2O kích thước ≤ 300 mm

• Puzơland thường được khai thác ở Trị An ,kích thước ≤ 300 mm

- Chuẩn bị phối liệu:gòm hai phương pháp khô và ướt

- Sấy và nung phối liệu : dùng lò quay cho cả 2 phương pháp khô và ướt

Clinke sau khi nung được đưa khỏi lò quay ,làm nguội từ 1000oC xuống 100_200oC trong các thiết bị làm nguội bằng không khí rồi được giữ trong kho khoảng 1_2 tuần cho ổn định ,yêu cầu kích thước ≤ 25 mm

_Nghiền clinke :thiết bị nghiền là máy nghiền bi làm việc theo chu trình kín Clinker nghiền chung với thạch cao (2%÷5%) và pozulan (<15%) tạo thành xi măng Portland

- Độ mịn của xi măng sau khi được nghiền ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Xi măng có độ mịn càng cao thì tốc độ đóng rắn càng nhanh và cho cường độ càng cao Mặc khác chúng ta cũng biết rằng trong sản xuất xi măng chừng 70% năng lượng dành cho các quá trình đập nghiền nguyên liệu và clinke Do đó việc nghiền clinke thành xi măng đóng một vai trò hết sức quan trọng trong toàn bộ qui trình công nghệ trong sản xuất xi măng Porland

II.1/ Thiết lập sơ đồ công nghệ nghiền clinke :

Phân loại (Tb phân li không khí)

Máy nghiền bi

Gầu nâng

Hạt thơ

TB thu hồi bụi

Cylon

Quạt hút

LSTSN009 ≤8%

Bunke

Hạt mịn ( hệ số Blaine 3800-4500)

Thiết bị

định lượng

Thiết bị định lượng

Thiết bị định lượng

II.2/ TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT

II.2.1) Năng suất của máy nghiền tính theo năm:

- Năng suất của nhà máy: 1200000 T/năm Chọn lượng hao hụt trong quá trình nghiền là 1% nên năng suất thực tế của nhà máy là:

Q = 1000000 x 1,01 = 1212000T/năm

¾ Lượng clinker : Qcl = 1212000 x 0,81 = 981720 T/năm

¾ Lượng thạch cao: Qtc = 1212000x 0.04 =48480 T/năm

¾ Lượng puzolan: Qpu = 1212000x 0.15 =181800 T/năm

- Nhưng trong vật liệu có hàm ẩm : Wcl=0,1%, Wtc=5%, Wpu=10%, do đó:

¾ Lượng clinker : Qcl = 981720x 1,001 = 982701.72 T/năm

¾ Lượng thạch cao: Qtc = 48480x 1,05 = 50904 T/năm

¾ Lượng puzolan: Qpu = 181800x 1,1 =199980 T/năm

II.2.2) Năng suất của máy nghiền tính theo tháng

¾ Lượng clinker : Qcl = 81891.81

12

¾ Lượng thạch cao: Qtc = 4242

12

50904 = T/tháng

12

199980 = T/tháng

II.2.3) Năng suất của máy nghiền tính theo ngày

- Do năng suất của nhà máy tương đối lớn, ta chọn chế độ làm việc của máy nghiền là 3 ca/ngày và 1 năm làm việc 300 ngày (đã trừ 65 ngày gồm: tu sửa, nghỉ)

¾ Lượng clinker : Qcl = 3275.67

300 982701.72 = T/ngày Kho đóng bao

Xuất xưởng

¾ Lượng thạch cao: Qtc = 169.68

300

50904 = T/ngày

¾ Lượng puzolan: Qpu = 666.6

300

199980 = T/ngày

II.2.4) Năng suất của máy nghiền tính theo giờ

24

67

24

68

24

6

666 = T/h

II.2.5) Bảng cân bằng vật chất

Năng suất tính theo khối lượng Vật liệu

Clinker

Thạch cao

Puzolan

136.49 7.07 27.78

3275.67 169.68 666.6

81891.81

4242

16665

982701.72

50904

199980

- Với khối lượng thể tích của các cấu tử :

¾ γclinker =1.3 T/m3;

¾ γthạch cao = 2.2 T/m3;

¾ γPuzolan = 1.2T/m 3;

Năng suất tính theo thể tích = Năng suất tính theo khối lượng / γ

Năng suất tính theo thể tích Vật liệu

m3/h m3/ngày m3/tháng m3/năm Clinker

Thạch cao

Puzolan

104.99 3.21 23.15

2519.75 77.13 555.5

62993.7 1928.18 13887.5

755924.4 23138.18

166650

II.3/ LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIA CÔNG :

* Dựa vào năng suất Qcl = 104.99 m3/h, Qtc = 3.21 m3/h, Qpu =23.15 m3/h

và ∑Q = 131.34 m3/h

1) Đối với thạch cao :

Thạch cao : do tại nước ta không có nên phải nhập từ nước ngoài ,thường là nhập từ Thái Lan , Lào chứa trên 80% CaSO4.2H2O kích thước ≤ 300 mm

2)Đối vớiø puzolan:

Puzơland thường được khai thác ở Trị An , qua máy đập búa đập đến kích thước vật liệu yêu cầu

≤ 300 mm

3)Đối với clinker :

Sau khi puzơland và thạch cao được gia công đạt yêu cầu thì đem nghiền chung với clinke tạo ra ximăng

* Sơ lược về máy nghiền bi:

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG NGHIỀN BI THEO CHU TRÌNH KÍN

1-Phễu nạp liệu., 2-Vít xoắn trong ngỗng trục., 3-Máy nghiền bi., 4-Ghi tháo

5-Phễu tháo., 6-Gầu nâng., 7-Thiết bị phân ly không khí., 8-Đầu nạp liệu., 9-Quạt hút

10-Cyclon., 11-Bộ lọc bụi điện

1

2

3

4

5 6

7

8

10

11

9 12

*Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Theo sơ đồ, vật liệu được nạp vào phễu nạp liệu (1),qua vít xoắn lắp trong ngỗng trục (2)vào máy

nghiền bi(3).Vật liệu qua ngăn I được nghiền mịn đi qua ghi tháo(tháo liệu xung quanh thành máy)xuống phễu tháo (5).Nhờ gầu nâng (6),vật liệu đã nghiền mịn được chuyển lên thiết bị phân

ly không khí (7)(thiết bị phân ly không khí loại kín).Qua thiết bị phân ly không khí những hạt mịn được tháoxuống thiết bị vận chuyển đi đên đầu nạp liệu (8),qua ngỗng trục đi vào ngăn II của máy nghiền được nghiền mịn trở lại.Quá trình cứ tiếp diễn như thế theo một chu trình kín

Mặt khác ,để khử bụi ,làm nguội bi đạn ,cũng như làm giảm hàm ẩm của vật liệu nghiền nhằm tăng hiệu suất đập nghiền tốt hơn ,máy nghiền cần được thông khí

Nhờ quạt hút (9) không khí mang theo bụi và hơi ẩm đi vào cyclon (10) tiếp tục qua lọc bụi điện (11) ,hầu hết bụi được khử thu hồi trở lại ,còn không khí sạch qua quạt (9) vào ống khói thải ra ngoài

III)TÍNH TOÁN THIẾT BỊ :

Chọn 2 máy nghiền bi năng suất P = 100T/h đặc trưng kỹ thuật sau:

• Dạng chuyển động chính tâm

• Đường kính thùng nghiền: D = 3.6 m

• Chiều dài thùng nghiền: L = 9.5 m

• Điện năng tiêu thụ: P = 1250 kW

• Trọng lượng bi đạn G = 84 T

• Trọng lượng máy nghiền và bi đạn K = 160 T

• Số ngăn = 2

• b=5.4m,h1=2.8m,h2=2.5m,l2=17.2m

III.1) Xác định số vòng quay tới hạn và số vòng quay hợp lí của máy

a Số vòng quay tới hạn:

8 1

98 29 98

R =22.35 (vòng/ phút)

2

D : bán kính của máy nghiền bi (m)

b Số vòng quay hợp lí:

92 16 8 1

7 , 22 7 , 22

=

=

=

R

III2) Xác định hệ số đổ đầy bi đạn

γ µ π γ µ

ϕ

L R

G V

= Trong đó:

G=84 : trọng lượng bi đạn (T)

V : thể tích hữu ích của máy nghiền bi (m3) L=9.5 : chiều dài máy nghiền bi (m)

R=(1.8-0.3) : bán kính trong máy nghiền (m) µ: hệ số rỗng của bi đạn ( bi cầu thép µ = 0,585)

γ: trọng lượng riêng của bi đạn (γ=7,85 T/m3)

85 7 585 0 5 9 ) 3 0 8 1 ( 14 3

84

x

Vậy ϕ ∈ (0.25 ÷ 0.33) ⇒ Chọn bi cầu thép

III.3) Xác định trọng lượng bi đạn và trọng lượng vật liệu nạp vào máy

c Trọng lượng bi đạn:

G = π.R2.L.µ.γ.ϕ (T)

G = 3.14*(1.8-0.3)2*9.5*0.585*7.85*0.272 = 83.88T ≅ 84 T

Trong đó:

µ : hệ số rỗng của bi đạn ( bi cầu thép µ = 0,585)

γ : trọng lượng riêng của bi đạn (γ =7,85 T/m3)

d Trọng lượng của vật liệu nạp vào máy:

Vật liệu nghiền khô: GVL = 0.15 x G = 0.15 x 84 = 12.6 T

III.4) Xác định kích thước bi đạn

Dbđ=283 d =283 30=87(mm)

Trong đó:

Dbđ : đường kính bi đạn

d: kích thước cục vật liệu lớn nhất nạp vào máy (mm) Vậy ta chọn:

- Ngăn I : bi cầu thép φ = 45 ÷ 81.87 mm (nghiền thô)

- Ngăn II : bi trụ thép φ = 19 ÷ 37 mm (nghiền mịn)

III.5)Tính năng suất máy nghiền bi

1000 7

,

x V

G D V

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

= Trong đó:

• V: thể tích máy nghiền (m3)

V = πR2L = π x (1.8-0.3)2 x 9.5 = 67.15 ( m3)

• G: trọng lượng bi đạn (T) (G=84 T)

• Qy : năng suất riêng của máy nghiền (Qy =80 Kg/kWh)

• Kp : hệ số khả năng đập nghiền của vật liệu (Kp =1.4)

• D : đường kính máy nghiền (m)

• ηp : hệ số đặc trưng cho hiệu quả đập nghiền Máy nghiền bi nhiều ngăn ηp =1.0

• qn : hệ số đặc trưng cho độ mịn

qn = 0,922 đối với lượng sót trên sàng N0,009 ≤ 8%

⇒

1000

922 0 1 4 1 80 15 67

88 83 6 3 15 67 7 ,

Sai số so với năng suất máy nghiền bi 1.48% < 5% ⇒ chấp nhận được

III.6) Tính công suất của máy nghiền bi

* Công tiêu hao để nâng bi đạn:

A1 = Gxh=1.13xGxR

= 1.13x83.88x(1.8-0.3) = 142.18 (T.m)=142180 KG.m

Với:

h : chiều cao nâng trung bình của toàn khối bi đạn theo thực nghiệm h=1.13xR

G : Trọng lượng bi đạn (T)

R : Bán kính trong của máy nghiền bi (m)

* Công tiêu hao để tạo bi đạn có động năng

A2 = 0.1769xGxR = 0.1769x83.88x(1.8-0.3) = 22.26 (T.m)

* Tổng công tiêu hao cho bi đạn

A = A1+A2 = 142.18+22.26 = 164.44 (T.m) =164440 KGm

* Công suất tiêu hao

N =0,0118.G. R =0,0118x83.88x 1.8−0.3=1.212 hp

* Công suất tiêu hao để khắc phục các sức cản khác được đặc trưng bằng hệ số η1 η2 Với η1 : hệ số tác động hữu ích của máy, phụ thuộc vào cấu tạo và sự chuyển động của máy, thường η1 =0.90 ÷0.95

η2 : hệ số nâng cao công suất của động cơ, chú ý đến moment mở máy, thường η2 =0.85÷0.95

9 , 0 9 , 0

212 1 2 1

=

=

x

N

η