Nguyễn Quang Hưng PHAN I I.I Vi tri, vai tro của ngành Vật liệu xây dựng trong lĩnh vực xây dựngcơ 4 bản I2 G1ới thiệu vê các phương pháp sây bột ceramic 6 L3 Đặc điểm, vị trí của th
Trang 1Nguyễn Quang Hưng
Đề tài : Thiết kế tháp sẵy phun sấy bột ceramic, công suất 1,5 triệu
m”/năm, dùng nhiên liệu là dầu mazut đen 20 có thành phần cơ bản
Biết khối lượng thể tích của sản phẩm là: ø; =1950 (kg/m”)
Độ âm đưa vào nung: 0,5%
Độ âm sau tháp sây: 6%
Nhiệt độ không khí ngoài trời: 30”C
Độ âm không khí: 65%
Trang 2Nguyễn Quang Hưng
PHAN I I.I Vi tri, vai tro của ngành Vật liệu xây dựng trong lĩnh vực xây dựngcơ 4 bản
I2 G1ới thiệu vê các phương pháp sây bột ceramic 6
L3 Đặc điểm, vị trí của thiết bị nhiệt dự kiến thiết kế trong các công nghệ
sản xuât Vật liệu xây dựng
1.4 Giới thiều chung về yêu cầu của hồ, bột và các yêu tô khác
1.5 So d6 day chuyền công nghệ
PHAN II
IIL.I Tính quỹ thời gian làm việc
IL.2 Can bang vat chat quá trình sấy
II.3 Chon thap say va sé luong
IIL.4 Tính cháy nhiên liệu
I5 Thiết kế tháp sẵy phun
II.6 Tính chi pí nhiệt riêng và chất tải nhiệt cho quá trình cháy
II.6.1 Tính tốn thât nhiệt của quá trình sấy thực tế
II.6.2 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d
II.7 Cân bằng nhiệt buồng sáy của tháp sây phun
IIL.§ Tính chi phí riêng nhiên liệu, lượng dung tác nhân say, nhiên liệu, nhiệt
trong một giờ
II.§.1 Tính chi phí riêng nhiên liệu
II.§.2 Tính lượng dùng tác nhân say, nhiên liệu, nhiệt trong một g1ờ
Trang 3Nguyễn Quang Hưng
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng đã và đang được ứng dụng
và sử dụng rất nhiều thành tựu,tiến bộ của khoa học kỹ thuật.Các thiết bị máy móc
ngày càng hoàn thiện và hiệu quả hơn góp phần không nhỏ vào việc nâng cao năng suất cũng như chất lượng sản phẩm vật liệu xây dựng
Phần lớn các loại vật liệu xây dựng đều phải trải qua một khâu quan trọng
đó là quá trình gia công nhiệt Sây là một quá trình gia công nhiệt quan trọng và phức tạp trong sản xuất vật liệu xây dựng và nhiều nghành công nghiệp khác
Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ nhằm nâng cao chất lượng sản
phẩm Nó đòi hỏi sau khi sây vật liệu phải đạt chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng
it và chi phí vận hành thấp Vẫn đề này càng quan trọng và khó khăn hơn khi ta sẵy
vật liệu dạng bột nhão
Chính vì những lý do trên, việc khảo sát, nghiên cứu và chế tạo thiết bị sây
cho vật liệu bột nhão trong các ngành sản xuất nói chung va bot ceramic trong sản
xuất gạch lát nền là rất cần thiết Trong giới hạn phạm vi đồ án môn học “Thiết bị
nhiệt trong sản xuất vật liệu xây dựng” được giao, chúng em đã thiết kế được tháp say phun say phun bot ceramic, cong suat 1,5 triéu m”/năm và tính toán phục vụ việc thiết kế sơ bộ được một số thiết bị phụ trợ như: Kích thước của các cyclon trong tháp trao đôi nhiệt, chọn quạt cho thiết bị
Với trình độ có hạn và phạm vi của đồ án môn học đầu tiên nên còn nhiễu
sai xót Chúng em rất mong và chân thành cảm ơn nếu được sự đóng góp ý kiến
hướng dẫn nhận xét,bỗ xung của các thầy, cô giáo
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quang Hưng Nguyễn Hải Đăng
Trang 4Nguyễn Quang Hưng
PHÁN I
L VỊ TRÍ, VAI TRÒ CỦA NGÀNH VẬT LIÊU XÂY DỰNG TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG CƠ BẢN
Ngành vật liệu xây dựng chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực
xây dựng cơ bản Chất lượng vật liệu có ánh hưởng lớn đến chất lượng và tuôi thọ của công trình Chi phí về vật liệu xây dựng chiếm một tỷ lệ cao trong tông giá
thành công trình: 74 — 75% đối với các công trình dân dụng, 70% đối với các công
trình giao thông, 50% đối với các công trình thúy lợi
Nhu cầu vật liệu xây dựng ở Việt Nam trong thời gian qua và trong tương lai
là rất lớn cả về gia tri, sỐ lượng lẫn yêu cầu chất lượng, chủng loại, mẫu mã theo thị
hiểu của người tiêu dùng trong tiến trình hội nhập quốc tế
Nước ta giàu tài nguyên khoáng sản làm vật liệu xây dựng, tuy phân bố không đều nhưng có ở hầu hết các vùng trong cả nước Đồng thời, Việt Nam là một
thị trường tiêu thụ lớn về vật liệu xây dựng Chính phủ đã lập quy hoạch tổng thê
phát triên ngành vật liệu xây dựng thành ngành kinh tế mũi nhọn trong tương lai
Quy hoạch tông thê phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam vừa được Thủ tướng
Chính phủ phê duyệt, nêu rõ:
“Phát triển vật liệu xây dựng (VLXD) phải bảo đảm tính bền vững, góp phần phát triển kinh tế, tạo sự ồn định xã hội và bảo vệ môi trường: phù hợp với các quy hoạch khác liên quan
Tiềm năng về tài nguyên khoáng sản, thị trường, công nghệ, lao động sẽ được khai thác để phát triển ngành VLXD thành ngành kinh tế mạnh, từ năm 2010, đáp ứng về số lượng, chất lượng và các chúng loại VLXD cơ bản cho nhu câu trong nước và xuất khẩu
Moi nguồn lực sẽ được thu hút vào phát triển sản xuất VLXD Khuyến khích
các thành phân kinh tế tham gia sản xuất và kinh doanh VLXD”
Trang 5Nguyễn Quang Hưng
II GIỚI THIÊU VẺ CÁC PHƯƠNG PHÁP SÂY BỘT CERAMIC
Quá trình say bột có thể được tiễn hành trong các thiết bị sây trục, sây phun hay là
trong các thiết bị say tang sdi
Trong sấy trục, giới hạn nhiệt độ của tác nhân sấy là 70 - 800C, trong sấy phun 3000C, trong sấy tầng sôi 3000C.Máy sấy kiểu trục quay được ứng dung dé say nguyên liệu dạng lỏng, dạng bột nhão ở áp suất khí quyên hay trong chân không Thiết bị sây một trục ở áp suất khí quyên (hình vẽ) có tang quay 2 với bộ dẫn động
3 Hơi được nạp vào bên trong tang quay Một phan tang quay năm trong thùng 7, dung dịch được cho vào đây qua ống nối 5 Bộ khuấy trộn 6 làm chuyền đảo dung dich trong thùng và tráng lên tang quay một lớp có bề dày 0,1 - 1,0 mm Khi tang quay một vòng thì lớp sản phâm sẽ kịp khô và bóc khỏi bề mặt tang nhờ các dao
cạo 4 Vít § tải sản phẩm khô ra khỏi máy Hơi có áp suất đến 0,5 MPa được đưa
vào qua cô trục của tang quay, nước ngưng cũng được tháo ra qua chính cô trục đó theo ống xifồng l
Lhải không khi âm Đường kính của tang quay thường
800, 1000, 2000 mm Năng suất
Thap say phun thuong dat trong
nhà, dùng thiết bị phun ly tâm cho
hạnh 13.5 Àlây sâu một trục Ở ứp suất thường
hơi Dung dich dem say chay qua
Trang 6Nguyễn Quang Hưng
đĩa có đầu phun với số vòng quay lớn, nhờ đó các tiểu phần chất lỏng biến thành
những hạt rất nhỏ và bề mặt hoạt hoá của chất lỏng được tăng lên
Tháp sấy phun có 2 loại: loại có đây phẳng và loại có đáy nón Loại đáy phẳng
phải có cơ cầu để tháo sản phẩm khô Còn loại đáy hình nón thì thành phẩm ở dạng
bột được đây ra dưới tác động của lực ly tâm
Những ưu việt của máy sây phun là: nhanh chóng trong quá trình sấy, nhiệt độ của
vật liệu sây thấp, sản phẩm nhận được ở dạng bột nhỏ không cần phải nghiền lại và
có độ hoà tan lớn Vì sây quá nhanh, nhiệt độ của vật liệu trong suốt chu kỳ sây
không vượt quá nhiệt độ của âm bốc hơi (60 -700C) và thấp hơn nhiều so với nhiệt
độ của tác nhân sấy
Nhược điểm của loại này là kích thước của phòng sấy tương đối lớn, do tốc độ chuyên động của các tác nhân sấy không lớn cũng như sự phức tạp về cơ cầu phun,
hệ thu hôi bụi và tháo dỡ sản phẩm
Tháp say phun có đáy phẳng có phòng sấy 3, sản phẩm lỏng được phun trong
phòng nhờ đĩa quay nhanh 6 Không khí nóng hay khí lò được đây vào phòng và
khi chúng bị chất tải nhiệt bao phủ lẫy
mọi hướng và trong một vài giây âm bôc
Ñ | ` | nhân sây bị hút liên tục nhờ quạt 1 Khi
đi qua bộ lọc 2 đề làm lắng, những tiểu
WR TTT OTP TEETH OPT fee 7727
=kL ^
i BO Ei viende She phân nhỏ của sản phâm bị dòng khí
Trang 7Nguyễn Quang Hưng
mang đi Trong các tháp sây tương tự, các chất lỏng có thể phân tán bằng các đĩa
phun, vòi cơ học, vòi khí động học Các tháp sây phun làm việc có đường kính từ
500 đến 15000 mm, năng suất bốc hơi âm từ 1500 -3500 kg/n
Với tháp say phun có đáy hình nón: thiết bị có năng suất âm bốc hơi 500 đến
15000 kg/h May say g6m: V6 tru 9 có đáy hình nón để tháo bột khô Dung dịch
đây vào sây bị phun ra nhờ cơ câu ly tâm 13 có đĩa 10 Tác nhân sẵy đưa vào phần trên của thiết bị theo ông dẫn 7 Ở cuối ống dẫn 7 lắp cơ cấu phun hình nón 8 Nhờ
cơ cầu 8, tạo ra dòng xoáy của khí đưa vào Các giọt sản phẩm được phun bằng đĩa
bị bao phủ bởi đòng không khí và chuyên xuống dưới Âm được bốc hơi, các phần
1 để chuyên sản phẩm vào hệ băng tải khí động học Đề tây sạch các tiêu phân của sản phẩm bám trên tường, lắp máy rung l7 Tác nhân sấy bị thải có mang theo các tiểu phần nhỏ của sản phâm ra khỏi thiết bị sây qua ông
dẫn 2 vào xyclon đề tách bột Để
khảo sát bên trong, có xe nâng 4, nguồn chiếu sáng 6 và cửa 5 Tâm ngăn máy sấy 11 có các van bảo hiểm ở dạng các đĩa chồng nhau và dạng đường ống 12 để xá khí sấy khi tăng áp suất đáng kê.Đĩa phun 10 quay với tốc độ cao từ động cơ qua hộp giảm tôc Đê bôi trơn cơ câu phun, ở phân trên của thiết bị có lấp cơ câu cơ học
và bộ lọc mỡ 14 Vô lăng điện 15 dùng đề nâng cơ câu phun.
Trang 8Nguyễn Quang Hưng
Với yêu cầu của đề bài là nhiệt độ của tác nhân sây là 650°C, lượng bốc hơi
một giờ là 5920 kg/h, qua khảo sát chúng em thấy là chọn mô hình tháp sây phun là có hiệu quả nhất
Do vậy chúng em quyết định chọn mô hình tháp sây phun đề thực hiện tính
toán
Trang 9Nguyễn Quang Hưng
II DAC DIEM, VI TRI CUA THIET BI NHIET DU KIEN THIET KE
TRONG CAC CONG NGHE SAN XUAT VAT LIEU XAY DUNG
Thap say phun được sử dụng đề sấy vật liệu ở dạng hồ được phun trong dòng tác nhân sây nóng nhờ thiết bị phun khí nén hoặc cơ học Tháp sây
thường được bồ trí trong dây chuyên công nghệ sản xuất tắm ốp, lát, gạch xây dựng v.v từ bột ép theo phương pháp bán khô Trong tháp sây phun, vật liệu được phun ra có diện tích bề mặt rất lớn nên quá trình bốc âm xây ra tích cực, thời gian sấy chỉ kéo dài không đây 15 — 30 s Nguyên liệu sơ bộ được nghiền mịn, trộn khuấy đều trong nước, ủ sau đó được chuyên lên sây tháp phun
Thiết bị sấy tháp phun bao gồm: tháp sây có chiều cao từ 15-25m, có tỷ
lệ H/D = 1,1 + 1,2, thiết bị phun hồ, buồng đốt với quạt đây đề cấp tác nhân
sây dưới dạng khói lò đô vào tháp sáy, thiết bị lọc bụi, thiết bị vận chuyền vật
liệu đã được sây khô từ tháp sấy vào kho hoặc bunke chứa Hồ sau khi được
phun lên đạt tý điện 200 — 300 m1
Điều khiến sây tháp phun ở mức tự động hoặc bán tự động
III GIOI THIEU VE DAY CHUYEN CONG NGHỆ
Cong suất 1,5 triệu mˆ/năm
Kích thước sản phẩm: a x b x h = 500 x 500 x 10 (mm)
Độ â âm tương đối của hô đưa vào hệ thống tháp sây phun: Wn=33%
Độ â am tuong đỗi của hồ trước khi ra khỏi thap say: W,=6%
Trang 10Nguyễn Quang Hưng
Nhiệt độ sây cao nhất: t = 650°C
Nhiệt đọ của hồ trước khi đưa vào tháp sây: tụ= 40°C
Nhiệt độ của bột khi ra khỏi tháp sấy: ty=75°C
Tổn thất bột theo khí thải tháp sây: œ =1%
Khối lượng thẻ tích của xương gốm: ø, =1950 (kg/m)
Nhiên liệu: đầu mazut đen 20 có thành phần cơ bản và thành phần làm việc
cho trong bảng sau
Nhiệt độ khí thải ra khỏi tháp sấy: tạ= 80°C
Nhiệt độ không khí ngoài môi trường: tạc 30”C
Độ âm tương đối của không khí: ø, =65%
Hàm âm của không khí: d„= 17,43 (g/kg.kkk)
Hàm nhiệt: lạ= 74,75 kCal/kg
Trang 11
Nguyễn Quang Hưng
Nước (34-36%) Máy nghiền
Lọc sắt từ
Bunke phân phối hồ
Bom pittong
Tháp sây phun
Xilo chứa bột (Wp=6 — 7%)
Tráng men
Say
Kiém tra san pham
Dua vao kho
Trang 12Nguyễn Quang Hưng
PHAN II
I TINH QUY THOI GIAN LAM VIEC
Số ca làm việc trong một ngày đêm: w” =3
Số giờ làm việc trong một ngày đêm: z, =24
Số ngày làm việc trong một tuần: N =7
Số tuần làm việc trong một năm: N7 =50
Hệ số sử dụng thời gian: K, =0,95
II.CAN BANG VAT CHAT QUA TRINH SAY:
Năng suất tính theo giờ của nhà máy là:
Trang 13Nguyễn Quang Hưng
BANG 1: CAN BANG VAT CHAT QUA TRINH SAY:
Các khoản thu LƯỢN (kg/h) Các khoản chỉ Lượng (kg/h)
Lượng nước 1952 Lượng âm còn lại trong bột 251
Lượng âm bay hơi 1701
IH CHỌN THÁP SÂY VÀ SỐ LƯỢNG
Thẻ tích làm việc yêu cầu của buông sây V:; đựoc tính theo công thức:
y _AGw ye
Ry
Voi Rwy 1a cudng dé thể tích của tháp sây theo lượng âm bay hoi kg/(m’.h)
Trang 14Nguyễn Quang Hưng
Chọn Rwv= 7 kg/(m'”.h)
_ 1690 =145 m3, nhận một tháp sây với hệ số dự trữ ~ 163-145
Tháp tương tự là tháp của hãng Nhiroatomaider của Đan Mạch, có thể tích
tháp sấy là 163 kg/(mỶ”.h)
IV TINH CHAY NHIÊN LIÊU
Nhiên liệu sử dụng là dầu mazút đen có tính chất như sau:
Nhiệt trị làm việc cao của nhiên liệu:
Trang 15Nguyễn Quang Hưng
Ve
= @ =e = 28 -1 68
Trang 16Nguyễn Quang Hưng
Khối lượng riêng của khói lò:
1,964V go, +1,25Vy, +0,804V,,, +1,3AV
Trang 17Nguyễn Quang Hưng
V.THIET KE THAP SAY PHUN
Mất ra môi trường xung quanh qua các kết câu bao che gồm: nắp tháp, phần trụ, phần chóp của tháp Tháp sây được xây dựng nằm trong nhà
Nhiệt độ bên trong nắp tháp:650”C
Nhiệt độ bên ngoài: 30°C
Chiều dày lớp bông khoáng sẽ là:
Trang 18Nguyễn Quang Hưng
Dòng nhiệt bề mặt phang cia phan tru két cau bao che thap say
Chon phan kết cầu bao che 3 lớp:
Các lá thép ngoài cùng có ø=6mm; 4=58 W/m."C
Lớp bông khoáng ø,; 2,=0.08W/m."C
Các lá thép trong cùng có 6,=6mm; 4,=58 W/m.°C
Nhiệt độ bên trong tháp:450°C
Nhiệt độ bên ngoài: 30°C
Chiều dày lớp bông khoáng: