Đồ án: thiết kế nhà máy sản xuất clinker năng suất 2.5 triệu tấn clinker năm

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Tổng quan về tình hình sản xuất clinker tại Việt Nam và tập trung nói về sản xuấttại Thừa Thiên Huế, Quảng Bình - Nguyên liệu và lựa chọn ng

1 Tên đề tài đồ án:

Tính toán thiết kế nhà máy sản xuất clinker năng suất 2.5 triệu tấn clinker/năm

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Nguyên liệu: tự chọn (khu vực Đồng Lâm), Nhiên liệu: Than cám

- Lò nung: lò quay phương pháp khô

- Công nghệ sản xuất: phương pháp khô

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Tổng quan về tình hình sản xuất clinker tại Việt Nam và tập trung nói về sản xuấttại Thừa Thiên Huế, Quảng Bình

- Nguyên liệu và lựa chọn nguyên liệu Khu vực Thừa Thiên Huế

- Tính toán bài phối liệu

- Sơ đồ công nghệ và thuyết minh sơ đồ công nghệ sản xuất clinker

- Cân bằng vật chất

- Tính kết cấu lò nung

- Tính toán nhiên liệu và cân bằng nhiệt

- Tính toán và chọn thiết bị phụ [nếu có yêu cầu]

5 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

- Bản vẽ sơ đồ công nghệ

- Bản vẽ lò nung clinker và mặt cắt

6 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS PHẠM CẨM NAM

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 08/01/2021

8 Ngày hoàn thành đồ án: / /2021

Đà Nẵng, ngày 08 tháng 01 năm 2021

PGS.TS Phạm Cẩm Nam

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

Lời cảm ơn 5

LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: 7

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT 7

1.1 Tại Việt Nam 7

1.2 Tại Miền Trung 8

CHƯƠNG 2: 10

NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 10

2.1 Nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy 10

2.1.1 Đá vôi 10

2.1.2 Đất sét 10

2.1.3 Nguyên liệu phụ 10

2.2 Nguồn cung cấp nhiên liệu cho nhà máy 11

2.2.1 Than cám 11

2.2.2 Dầu mỡ 11

2.2.3 Điện 11

2.2.4 Nước 11

2.2.5 Giao thông vận tải 11

2.2.6 Nguồn nhân lực 11

2.2.7 Thị trường tiêu thụ 12

CHƯƠNG 3: 13

TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU 13

3.2 Nguyên tắc và phương pháp 13

3.1 Mục đích 13

3.3 Trình tự tính toán 13

3.4 Một số kí hiệu và quy ước 14

3.5 Tính phối liệu 14

3.6 Tính toán sự cháy nhiên liệu 22

3.6.1 Xác định nhiệt trị thấp của nhiên liệu 22

3.6.2 Chọn hệ số tiêu hao không khí và xác định lượng không khí cần thiết 23

3.6.3 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần cháy 24

3.6.4 Tính khối lượng riêng của sản phẩm cháy 25

3.6.5 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu và nhiệt độ thực tế của lò 25

CHƯƠNG 4: 29

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 29

4.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 29

4.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 30

CHƯƠNG 5: 32

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 32

5.1 Mục đích 32

5.2 Nguyên tắc 32

5.3 Trình tự tính toán 32

5.4 Chọn lò và thông số kĩ thuật 33

5.4.1 Hệ số sử dụng thời gian của lò nung 33

5.4.2 Năng suất phân xưởng lò nung 33

5.5 Tính cân bằng vật chất cho toàn nhà máy 34

5.5.1 Xác định lượng nguyên liệu tiêu hao để tạo thành 1 tấn clinker 35

5.5.2 Lượng nguyên, nhiên liệu thực tế cần thiết cho hoạt động lò nung trong 1 năm: 37 5.5.3 Lượng vật chất vào lò: 37

5.5.4 Lượng vật chất ra lò: 40

5.5.5 Cân bằng vật chất cho tháp trao đổi nhiệt: 43

5.5.6 Xác định lượng bụi phối liệu đi qua các cyclon tính cho 1kg clinker: 43

CHƯƠNG 6: 47

CÂN BẰNG NHIỆT 47

6.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của phân xưởng lò nung 47

6.2 Cân bằng nhiệt cho lò nung 47

6.2.1 Lượng nhiệt vào 47

6.2.2 Lượng nhiệt ra: 49

CHƯƠNG 7: 54

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 54

7.1 Tính toán ống khói 54

Cuối cùng em xin cám ơn bạn bè, người thân đã luôn chia sẽ động viên và giúp đỡ

em vượt qua những khó khăn trong học tập và trong cuộc sống

Đà Nẵng, ngày 8 tháng 1 năm 2021

Sinh viên: Trần Như Khoa

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay thế giới đang ở trong đà phát triễn mạnh mẽ, vì vậy đòi hỏi mỗi đất nước cốgắng để hội nhập chung với thế giới Việt Nam cũng không ngoại lệ, chúng ta tận dụngtất cả thế mạnh vốn có như: tài nguyên và khoáng sản, nguồn lao động, nguồn vốn đầu tưnước ngoài, dễ tiếp cận với những công nghệ, Người ta thường nói, xi măng là bánh mìcủa ngành xây dựng Xây dựng nhà cửa, xây dựng cầu đường, xây dựng cảng hàngkhông, cảng biển, xây dựng dân dụng, quốc phòng, trên cạn, dưới biển, công trình chọctrời, công trình ngầm trong lòng đất, công trình chịu sự xâm thực của hóa chất, của thờitiết, đều phải dùng đến xi măng Ngày nay xi măng là một ngành kinh tế công nghiệp, ximăng được tiêu thụ nội địa, được xuất khẩu ra nhiều nước trên thế giới, góp phần khôngnhỏ vào việc phát triễn nền kinh tế quốc dân

Khái niệm về chất kết dính được nghiền sau khi nung hỗn hợp đá vôi và đất sétđược phát hiện năm 1750 ở Anh Quốc và nó thực sự được xác nhận tính công nghệ năm

1812 tại Pháp Ngành công nghiệp xi măng ở Việt Nam ra đời cách đây hơn 100 năm.Bắt đầu từ nhà máy xi măng đầu tiên ở Hải Phòng, bước ngoặc là sự ra đời của 2 nhà máy

xi măng lò quay Hoàng Thạch (tỉnh Hải Dương ) và Bỉm Sơn( tỉnh Thanh Hóa) Đến nay

có khoảng 14 nhà máy xi măng lò quay với tổng công suất thiết kế là 21,5 triệu tấn/năm,cho ra thị trường nhiều loại,tuy nhiên thông dụng nhất là PC và PCB

Trong điều kiện kinh tế xã hội hiện nay Nhu cầu xi măng của Việt Nam sẽ tăngtrưởng nhanh chóng trong giao đoạn 5 năm tới, với nhu cầu mong đợi hằng năm vượt 80triệu tấn cho đến năm 2023, ( theo báo cáo của Việt Nam 2023, xuất bản hôm nay bởiNghiên cứu ICR.) tuy nhiên nguồn sản xuất trong nước chưa đáp ứng được nhu cầu này,

để tận dụng hết thế mạnh của đất nước chúng ta hoàn toàn có thể thiết kế và xây dựngthêm một nhà máy mới

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT 1.1 Tại Việt Nam

Trong Quý 1 năm 2020, các doanh nghiệp xi măng Việt Nam ước tính thiệt hại2,8 nghìn tỷ đồng về doanh thu (-8% YoY)(YoY là chỉ số so sánh kết quả tài chínhtrong cùng một khoản thời gian, được áp dụng rất nhiều trong lĩnh vực tài chính,chứng khoán) Dịch bệnh Covid-19 đã tác động trực tiếp tới các thị trường tiêu thụcủa Việt Nam như (1) làm gián đoạn hoạt động xuất khẩu sang các thị trường tiêu thụchính là Trung Quốc, Philippines và Bangladesh, (2) làm chậm tiến độ các công trìnhtrong nước và gây suy giảm về nhu cầu xây dựng nội địa Theo số liệu của Hiệp hội

Xi măng Việt Nam và Tổng cục Hải quan, so với cùng kỳ năm 2019, sản lượng tiêuthụ toàn ngành trong QI/2020 ước tính giảm gần 12% YoY, với sản lượng xuất khẩugiảm 15% YoY và tiêu thụ trong nước giảm 11% YoY Tồn kho toàn ngành trongQ1/2020 tăng mạnh lên mức 4,8 triệu tấn, tương đương với khoảng 30 - 45 ngày tiêuthụ

Trong QI/2020, sản lượng xi măng sản xuất tăng nhẹ 3% so với cùng kỳ năm

2019 và hoạt động sản xuất tại các nhà máy được duy trì bình thường, kể cả trongthời gian Việt Nam áp dụng biện pháp cách ly toàn xã hội Yếu tố đầu vào cho sảnxuất đang có sự thuận lợi nhất định khi các Bộ đã và đang đề xuất thực hiện giảmmột số chi phí như than, điện hay thuế khai thác tài nguyên trong năm nay để hỗ trợkinh tế Việt Nam sau đại dịch Covid-19

Cơ cấu tiêu thụ xi măng tại Việt Nam; Sản lượng tiêu thụ xi măng Việt Nam các giaiđoạn

ở, 31%

Cơ sở hạ tầng, 22%

90 60 30 0

2015 2016 2017 2018 2019 Q1/2019 Q1/2020

Nguồn: Hiệp hội Xi măng Việt Nam, FPTS tổng hợp

Tổng tiêu thụ -12% YoY

Cho tới thời điểm hiện tại, dịch bệnh đã có dấu hiệu lắng xuống và các hoạt động củangành xi măng sẽ có thể sớm ổn định trở lại Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp xi măng ViệtNam đang gặp khó khăn để phục hồi vì ảnh hưởng tiêu cực của dịch bệnh trong nửa đầunăm 2020 tới sức khỏe tài chính và hoạt động kinh doanh, đi kèm với những dấu hiệu suygiảm rõ rệt về nhu cầu tiêu thụ xi măng sau đại dịch.

http://www.google.com/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwj6h6Xcn8HuAhVG7GEKHcAWAj0QFjACegQI AhAC&url=http%3A%2F%2Fwww.fpts.com.vn%2FFileStore2%2FFile

%2F2020%2F10%2F08%2FFPTSInitialCementIndustryReport092020_90e99d2f.pdf&usg=AOvVaw2dR6yAlPKJ94EbGnZ5Faf w&cshid=1611926946225434

1.2 Tại Miền Trung

Tổng lượng tiêu thụ xi măng 5 tháng đầu năm 2020 tại thị trường miền Trung hơn6,2 triệu tấn Riêng tháng 5 tiêu thụ xi măng đạt 1,39 triệu tấn, chiếm 24% tổng sản lượngtiêu thụ cả nước

Hình 1.3 Sản lượng tiêu thụ của các công ty miền Trung vào tháng 4, tháng 5 năm 2020

Năm 2020, dịch bệnh Covid-19 ảnh hưởng mạnh đến nhu cầu xi măng cho xây dựng; sảnlượng bán ra sụt giảm mạnh; giao hàng khó khăn; chi phí đầu vào tăng cao do thực hiệncác biện pháp phòng dịch và ảnh hưởng đại dịch Trong khi đó, các tháng cuối năm 2020,

Xi măng ở Miền Trung còn ảnh hưởng các đợt mưa lũ lớn kéo dài, sản xuất khó khăn,tiêu thụ sụt giảm, gián đoạn giao hàng

Các hoạt động vận chuyển và bốc xếp clinker trong xuất khẩu chịu ảnh hưởng rất nặng,nhiều đơn hàng phải tạm dừng do đường biển từ các cảng xuất khẩu bị hạn chế để đảmbảo an toàn trong tình hình dịch bệnh

CHƯƠNG 2:

NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU

Nhận xét: về điều kiện thực tế ở Việt Nam thì khó có địa điểm nào thõa mãn tất cả cácyếu tố cần thiết Điều kiện thuận lợi để thiết kế nhà máy sản xuất clinker năng suất 2.5triệu tấn clinker/năm tại Đường số 3, khu công nghiệp Phú Bài, Thừa Thiên Huế

2.1 Nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy

2.1.1 Đá vôi

Theo TCVN 6072-1996, đá vôi dùng làm nguyên liệu để sản xuất clinker xi măngphải thỏa mãn yêu cầu về hàm lượng của các chất là: CaCO3 ≥ 85%, CaO = 48 ÷ 54%,SiO2 dạng quartz càng nhỏ càng tốt

 Mỏ đá vôi Thượng Long- Thượng Quảng, Nam Đông, Thừa Thiên Huế với Thànhphần đá vôi tại đây gồm: CaO 53,96%, MgO 0,42% Mỏ có trữ lượng tiềm năngkhoảng 61,706 triệu tấn.1

 Mỏ đá vôi xi măng Đồng Lâm, xã Phong Xuân, huyện Phong Điền với diện tích90.5ha; trữ lượng 49.595.788 tấn; công suất khai thác 1.752.075 tấn/năm, Thànhphần CaO 52,62%, SiO2 2,55% 2 phù hợp để sản xuất clinker xi măng Portland 2.1.2 Đất sét

 Mỏ sét tại huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình với tiềm năng khai thác lớn, có trữlượng khoảng 20,834 triệu tấn Khoáng vật sét 59,64%, thành phần gồm SiO2

37,97 – 59%, Al2O3 17 – 18,02%, Fe2O3 9,35% 3

2.1.3 Nguyên liệu phụ

 Quặng sắt: có thể mua tại nhà máy hóa chất supephotphat Lâm Thao (PhúThọ) sau đó vận chuyển về bằng một số đường như: đường sắt, đường bộ,đường biển SiO2:21–23%, Al2O3 : 13–15, Fe2O3 : 48–50%

 Thạch cao: có thể nhập khẩu tại nước ngoài như Thái Lan, Lào vận chuyển vềbằng đường bộ qua cửa khẩu quốc tế Thanh Thủy, hoặc vận chuyển bằng đườngthủy

 Phụ gia xi măng: phụ gia trợ nghiền, phụ gia khoáng hóa, Thu mua tại nhà máyhóa chất tỉnh Phú Thọ vận chuyển về nhà máy bằng đường bộ

2.2 Nguồn cung cấp nhiên liệu cho nhà máy

2.2.1 Than cám

Dùng than cám Quảng Ninh, được vận chuyển bằng đường thủy và đường bộ.Yêu cầu của than dùng cho lò quay là: than phải có chất bốc cao, ngon lửa dài, tronhiên liệu ít, sử dụng loại than có:

2.2.5 Giao thông vận tải

Đường bộ: địa điểm lựa chọn xây dựng nằm gần tuyến quốc lộ 1A , quốc lộ 49 vàmột số tuyến quốc lộ lớn khác, gần trung tâm thành phố

Đường thủy: cảng biển Chân Mây, cảng biển Thuận An thích hợp để vận chuyểncác loại nguyên liệu có tỉ trọng lớn và trên một đoạn đường dài với chi phí rẻ

Đường sắt: Tuyến đường sắt Bắc-Nam chạy qua tỉnh Thừa Thiên Huế dài101,2 km đóng một vai trò quan trọng trong giao thông của tỉnh

2.2.6 Nguồn nhân lực

Thừa Thiên Huế có dân số khoảng 1.163.500 người, trong đó người trong độ tuổilao động chiến khoảng 2/3 Do đó việc cung ứng công nhân cho nhà máy là điều dễ dàng

Địa điểm lựa chọn xây dựng nhà máy nằm gần nguồn nhân lực cấp cao như kỹ sưđược đào tạo tại trường DHBK Đà Nẵng, trường đại học Kinh Tế Đà Nẵng, Đại học Kinh

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU 3.2 Nguyên tắc và phương pháp

Nguyên tắc

Từ yêu cầu chất lượng của xi măng, ta dựa vào thực tế lựa chọn các LSF, MS,

MA Chọn cấu tử hiệu chỉnh phù hợp 3 chỉ số đặc trưng rồi tiến hành tính bài phối liệu.Phương pháp

Phương pháp toán học dựa vào công thức của Bút để tính 3 hệ số đặc trưng LSF,

MS, MA và thành phần hóa học của nguyên liệu

3.1 Mục đích

Mục dích của bài tính phối liệu là để xác định tỉ lệ pha trộn giữa các cấu tử khinung luyện để có clinker chất lượng đúng yêu cầu Bài phối liệu của tôi gồm 4 cấu tửchính là đá vôi, đất sét, quặng sắt và sét cao silic Vì dùng nhiên liệu là than nên có trothan lẫn vào clinker Vậy bài phối liệu của tôi gồm 5 cấu tử: đá vôi, đất sét, quặng sắt, sétcao silic, tro than

3.3 Trình tự tính toán

 Bước 1: Căn cứ vào chất lượng của xi măng dựa vào thực tế để chọn hàm lượngbốn khoáng cho hợp lí và tổng của chúng luôn nhỏ hơn 100% Sau đó dùng côngthức thực nghiệm của Bút để tính LSF, MS, MA

 Bước 2: Thành phần hóa học của các nguyên liệu cần tính toán đã phân tích, nếutổng thành phần hóa học chưa đủ 100% hay lớn hơn 100% phải quy đổi về 100%

- Bài phối liệu có tro nhiên liệu lẫn vào nên sau khi quy đổi về 100% lại tiếp tục

chuyển từ nguyên liệu chưa nung sang bảng thành phần hóa học của nguyên liệu

đã nung để tiện việc tính toán.( nghĩa là trừ đi mất khi nung: MKN)

 Bước 3: Ấn định hệ số cơ bản LSF, MS, MA, ( dựa vào yêu cầu bài tính phối liệu

 Bước 6: Tính xong phải kiểm tra các hệ số đã ấn định ban đầu như LSF, MS, MA,hàm lượng các khoáng chính có sai số trong giới hạn quy định (< 1%)

3.4 Một số kí hiệu và quy ước

Bảng 3.1: Kí hiệu các thành phần hóa học của nguyên liệu

Bảng 3.2: thành phần hóa của nguyên liệu

Từ Bảng 3.2 xác định được thành phần hóa của nguyên liệu ở Bảng 3.3.

Bảng 3.3: Thành phần hóa của nguyên liệu đã chọn

Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN Tổng

Bảng 3.5 Thành phần hóa của nguyên liệu đã nung

Đất sét 67.754 20.671 10.737 0.218 0.620 100.000Quặng sắt 24.540 16.086 54.915 2.929 1.531 100.000Sét cao silic 84.525 7.931 3.955 3.444 0.146 100.000

Cứ 100 phần Clinker (phối liệu đã nung) thì ta có:

X1 phần trăm cấu tử 1 (đá vôi) đã nungX2 phần trăm cấu tử 2 (đất sét) đã nungX3 phần trăm cấu tử 3 (quặng sắt) đã nungX4 phần trăm cấu tử 4 (sắt cao silic) đã nungX5 phần trăm tro than lẫn vào

P: là lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng (kg nhiên liệu /kg clinker)

A: là hàm lượng tro có trong nhiên liệu (%)

n: là lượng tro lẫn vào clinker xi măng so với tổng hàm lượng tro có trong nhiên liệu,

nó phụ thuộc vào loại lò và phương pháp sản xuất

Bảng 3.6 Thành phần của than như sau :

Trong đó:

Wd Độ ẩm làm việc của than

Ad Hàm lượng tro than làm việc

Sd Hàm lượng lưu huỳnh làm việc trong than

Cd Hàm lượng cacbon làm việc trong than

Hd Hàm lượng hidro làm việc trong than

Nd Hàm lượng nitơ làm việc trong than

Od Hàm lượng oxi làm việc trong than

P= q

Q t

Trong đó:

q: là lượng nhiệt tiêu tốn riêng (kcal/kg clinker)

Qt: là nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kcal/kg nhiên liệu)

(Dựa vào bảng thành phần sử dụng của than trang 75 - Công nghệ sản xuất chất kết dính

vô cơ - Nguyễn Dân)

Q t = 0.1904 (kg nhiên liệu/kg clinker)

 Lượng tro than lẫn trong clinker xi măng:

Trong đó: Cik, Sik, Aik, Fik: % CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 của cấu tử i có trongclinker.

−¿1.5325 −¿3.4910 71.7772 −¿1.6028 21.4340

0.498 7.625 145.862 −¿55.999 −¿41.940

-Dùng hàm Minverse tính được ma trận nghịch đảo của ma trận hệ số trên

0.72874029 −¿3.42288E−¿05 −¿0.00198852 −¿0.001306640.15343643 2.80041E−¿05 −¿0.03834629 0.015599970.02509249 7.53414E−¿07 0.01264286 0.000402670.09273078 5.47131E−¿06 0.02769195 −¿0.014696-Giải hệ phương trình ta có:

Bảng 3.7: Thành phần hóa học trước khi nung của clinker:

Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN Tổng

Đá vôi 2.113 0.879 0.100 43.636 0.240 35.907 82.88Đất sét 5.104 1.651 0.809 0.016 0.054 0.624 8.65Quặng sắt 0.418 0.274 0.935 0.051 0.026 0.161 1.89Sét cao silic 5.332 0.515 0.257 0.227 0.009 0.088 6.58Phối liệu 12.967 3.319 2.101 43.930 0.329 36.779 100.00

Bảng 3.8: Thành phần hóa của clinker:

Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Tổng

3.54=¿ 1.6

MS=¿ S

A +F=

22.125.65+3.54=¿ 2.4𝛥LSF = |96−9696 |×100 =0% <5% ( thỏa mãn)

Lượng pha lỏng ở 1400 L = 2.95 × A + 2.2 × F + M = 18.120Lượng pha lỏng ở 1450 L = 3 × A + 2.25 × F + M = 25.452Tít phối liệu: T=1.785×CaO+2.09MgO=79.1

Nằm trong giới hạn (79±1)

(C: là hàm lượng CaO trong phối liệu)

(M: là hàm lương MgO trong phối liệu)

×Nhận xét:

- Các kết quả tính toán cho thấy moodun và các hệ số ban đầu ta chọn là phù hợp

- Hàm lượng pha lỏng L= 24.59 % phù hợp cho quá trình tạo khoáng diễn ra theo yêucầu

- Tít = 79.1 nằm trong khoảng giới hạn cho phép ( 79±1) % nên quá trình nung luyện dễ

dàng

3.6 Tính toán sự cháy nhiên liệu

Đối với sản xuất xi măng khô bằng lò quay - phương pháp khô, sử dụng nguyên

liệu than cám (thành phần làm việc như trong Bảng 3.9), vấn đề quan trọng là tính toán

sao cho lượng không khí đưa vào hợp lí để cháy nhiên liệu và cung cấp nhiệt tối ưu cho

lò hoạt động

Bảng 3.9: Thành phần làm việc của than (% khối lượng)

3.6.1 Xác định nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Sử dụng công thức Menđêlêep áp dụng cho nhiên liệu rắn

Qt = 81×Cd+ 246×Hd

−¿ 26(Od

−¿ Sd) −¿ 6×Wd

= 7091.52 [Kcal/kg nhiên liệu]

Trong đó: Cd, Hd, Od, Sd, Wd là các thành phần cacbon, hidro, oxy, lưu huỳnh, nướctrong nhiên liệu sử dụng (%) và Ad là lượng tro

3.6.2 Chọn hệ số tiêu hao không khí và xác định lượng không khí cần thiết

3.6.2.1 Chọn hệ số không khí dư

Hệ số không khí dư là tỷ số giữa lượng không khí thực tế Lα và lượng không khí lýthuyết L0 khi đốt cùng một đơn vị nhiên liệu

L : Lượng không khí thực tế

L0: Lượng không khí lý thuyết.Theo Bảng 1.4/10 - Tính toán kĩ thuật nhiệt lò côngnghiệpi, đối với nhiên liệu than muội cháy hoàn toàn với α = 1.2−¿1.3 ở đây ta chọn α= 1.25

3.6.2.2 Tính lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu

Lượng không khí khô lý thuyết:

o: Lượng không khí khô lý thuyết, m3/kg

Lo: Lượng không khí ẩm lý thuyết, m3/kg

M N2=¿9.833[kg]

Từ đó ta có bảng cân bằng vật chất khi đốt cháy một đơn vị nhiên liệu trong Bảng 3.10

Bảng 3.11: Cân bằng vật chất khi đốt cháy một đơn vị nhiên liệu

Chất tham gia Khối lượng [Kg] Sản phẩm cháy Khối lượng [Kg]

Sai số nằm trong giới hạn cho phép nên ta chấp nhận các kết quả tính toán trên

3.6.5 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu và nhiệt độ thực tế của lò

3.6.5.1 Nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu:

Theo công thức

Trong đó:

t1, t2: nhiệt độ giả thiết của sản phẩm cháy chọn nhỏ hơn và lớn hơn nhiệt độ

cháy lý thuyết, thường t2−¿t1 = 100 0C

i∑: nhiệt hàm tổng cộng của sản phẩm cháy nhiên liệu, kJ/m3

CSpc: nhiệt dung của sản phẩm cháy, kJ/m3

Qt: nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg

Qt = 7091.5 (kcal/kg)

Qt =7091.5×4.187 = 29692.194 (kJ/kg)

Vα: lượng sản phẩm cháy tạo thành khi đốt 1kg nhiên liệu, m3/kg

tnl: nhiệt độ của nhiên liệu, 0C

Ckk1, Ckk2: nhiệt dung riêng của không khí ứng với nhiệt độ t1 và t2, kJ/m3độ

tkk1, tkk2: nhiệt độ của gió tươi vào lò (gió 1) và gió 2 được lấy từ thiết bị làm

lạnh, 0C

L α k ': lượng không khí ẩm thực tế, L α k '=¿ 9.952(m3/kg than)

Nhiên liệu sau khi được sấy nghiền liên hợp và qua các thiết bị vận chuyển trunggian nên nhiệt độ nhiên liệu còn khoảng, tnl = 600C

Theo công thức I.48 – Trang 153 – Sổ tay quá trình và thiết bị hóa chất – Tập 1:

Cnl = 837 + 3,7tnl + 625V (J/kg độ)

Cnl = 837+3.7×60+625×8 = 6059 (J/kg.độ) = 6.059 (kJ/kg.độ)

Ta có: tkk1= 23.40C, là nhiệt độ gió tươi

Gió 2 được lấy từ khí nóng từ thiết bị làm lạnh, chọn: tkk2 = 9000C

Dựa vào bảng phục lục I - Trang 404 - Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kimi - HoàngKim Cơ, ta có:

Ở 00C: Ckk1 = 1.3009 (kJ/m3độ)

Ở 1000C: Ckk1 = 1.3051 (kJ/m3độ)Dùng công thức nội suy tính Ckk1 ở 23.40C:

Giả thiết hàm nhiệt tổng i Σ nằm trong giới hạn i1 (tương ứng t1) và i2 (tương ứng

t2) nghĩa là i1 < i Σ < i2 trong điều kiện t2−¿t1 = 1000C

Dùng phép nội suy xác định nhiệt độ cháy theo công thức:

Trong đó: t1, t2: nhiệt độ sản phẩm cháy nhỏ hơn và lớn hơn nhiệt độ cháy lý thuyết vớiđiều kiện t2−¿t1 = 100 0C

i1, i2: hàm nhiệt của sản phẩm cháy tại nhiệt độ t1, t2 kJ/m3

Với η là hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy

tlt : nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu, 0C

(Công thức 1.24 - Trang 14 - Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim – Hoàng Kim Cơ) i

Tra bảng 1.7 - Trang 14 - Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim – Hoàng Kim Cơ, ta chọn η:

Với lò quay đốt than bụi thì tt = 0.7−¿ 0.75, chọn η = 0.7

Suy ra nhiệt cháy thực tế của nhiên liệu là:

ttt = 2290.87×0.7 = 1603.610C

Vậy nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu đảm bảo quá trình nung luyện clinker đạtchất lượng

Hình 4.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ

KÉT CAO SILIC QUẶNG SẮT

KÉT CHỨA

4.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Quá trình sản xuất clinker xi măng có thể chia thành 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Gia công chuẩn bị và đồng nhất sơ bộ nguyên liệu, nhiên liệu.

Việc chuẩn bị nguyên liệu, nhiên liệu và hỗn hợp phối liệu để sản xuất clinker ximăng là một khâu quan trọng, phải trải qua các giai đoạn sau:

Đá vôi: Được khai thác ở mỏ bằng phương pháp khoan nổ mìn rồi được vận

chuyển bằng ô tô về trạm đập sơ bộ Máy đập đá là loại máy đập kẹp hàm, kích thước đávôi trước khi vào máy kẹp hàm < 1500mm, và được đập nhỏ xuống kích thước ≤ 75mm,sau đó đưa vào máy đập búa Đá ra khỏi máy đập búa có kích thước 5 – 25mm rồi đượctập trung vào kho đồng nhất sơ bộ bằng hệ thống băng tải Tại kho đồng nhất sơ bộ, đávôi được đồng nhất rồi được máy dở liệu và hệ thống băng tải vận chuyển về két chứatrước khi nghiền

Đất sét: Sau khi khai thác vận chuyển bằng ô tô về trạm đập, đất sét là loại

nguyên liệu mềm và có tính bết dính có thể qua máy cán trục, đến kích thước ≤50mm rồiđưa vào kho đồng nhất sơ bộ Tại kho, đất sét cũng được đồng nhất rồi được máy dở liệu

và hệ thống băng tải vận chuyển về két chứa trước khi nghiền

Sét caosilic: Sau khi vận chuyển vào kho chứa bằng ô tô rồi qua máy đập sơ bộ và

vận chuyển về két chứa

Than cám: Được mua và vận chuyển về nhà máy bằng ô tô, nếu có kích thước lớn

thì đưa vào máy đập búa để đập sơ bộ đến kích thước phù hợp rồi đưa vào đốt nhiên liệu.Than dùng cho lò quay phải sấy khô nghiền mịn, độ mịn yêu cầu còn trên sàng 4900lỗ/cm2 là 8 – 12%, độ ẩm của than mịn là W ≤ 3%

Giai đoạn 2: Công đoạn sấy nghiền, nung luyện và làm lạnh clinker.

Đá vôi, đát sét, sét cao silic được tháo từ két chứa, qua hệ thống cân định lượngtheo tỉ lệ bài phối liệu và được băng tải tổng hợp vận chuyển về máy sấy nghiền liên hợpcon lăn kiểu đứng làm việc theo chu trình kín có hệ thống phân ly khí động hiệu quả cao,

sử dụng tác nhân sấy là khói lò Trong máy nghiền nguyên liệu bị nghiền nhỏ và sấy đến

độ ẩm ≤ 1% Dòng khí nóng có chức năng sấy và cuốn các hạt liệu nhỏ, dòng khí và bộtliệu qua hệ thống phân ly tĩnh và động của máy nghiền, những hạt thô được lưu lại bànnghiền còn các hạt mịn được dòng khí cuốn ra khỏi máy nghiền và được thu hồi Tại máy