Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu cho máy tuyển điện tro bay bằng phơng pháp khô trong nhà máy nhiệt điện để làm phụ gia bê tông cho đập thuỷ điện.

bộ CÔNG THƯƠNG viện nghiên cứu cơ khí báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp bộ năm 2007 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu cho máy tuyển điện tro bay bằng phơng pháp khô trong nhà máy nhiệt điện để làm phụ gia bê tông cho đập thuỷ điện. ký hiệu: 98-07.rd/hđ-khcn Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thơng Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài: NCVCC.TS. Phan Thạch Hổ 6915 02/7/2008 Hà Nội 2007 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 1 mục lục mục lục 1 Danh sách thành viên tham gia 3 lời nói đầu 4 chơng i : tổng quan về tro bay trong nhà máy nhiệt điện 5 1.1. Cơ sở pháp lý của đề tài 5 1.2. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài 6 1.3. Sơ lợc về tro bay 7 1.3.1. Phân loại tro 7 1.3.2. Tổ chức khoáng vật của tro bay 7 1.3.3. Tổ chức hóa học của tro bay 8 1.3.4. Tiêu chuẩn chất lợng tro bay của một số quốc gia 9 1.3.5. Đặc điểm tro bay Nhà máy nhiệt điện Phả Lại 9 1.3.6. Mục đích, ý nghĩa xử lý tro bay 11 Chơng ii: Nghiên cứu các phơng pháp tuyển tro bay- lựa chọn phơng pháp tuyển 12 2.1. Các phơng pháp chủ yếu xử lý giải phóng than trong tro bay 12 2.1.1. Tuyển nổi (tuyển ớt). 13 2.1.2. Tuyển gió (tuyển khô): 15 2.1.3. Tuyển điện (tuyển khô) 15 2.2. So sánh giữa tuyển điện với tuyển nổi, tuyển gió 45 2.2.1. Ưu điểm 45 2.2.2. Nhợc điểm 46 2.3. Lựa chọn phơng pháp tuyển tro bay Dây chuyền tuyển tro bay 46 2.3.1. Lựa chọn phơng pháp tuyển 46 2.3.2. Dây chuyền công nghệ tuyển tro bay 46 chơng IiI: nghiên cứu, thiết kế cải tiến cơ cấu cấp liệu cho máy tuyển điện yd31300-21f 50 3.1. Khái quát về cấp liệu tang máy tuyển điện YD31300-21F 50 3.1.1. Mô tả cấu tạo cấp liệu tang 50 3.1.2. Cơ sở lý thuyết tính toán cấp liệu tang có tang cấp liệu kiểu răng khế51 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 2 3.1.3. Phân tích, đánh giá làm việc cấp liệu tang, phơng án cải tiến cấp liệu tang 52 3.2. Lấy mẫu, thiết kế, chế tạo, lắp đặt, chạy thử cấp liệu tang máy tuyển điện YD31300-21F : 61 3.3. Hớng dẫn sử dụng, bảo dỡng kỹ thuật máy tuyển điện YD31300-21F 64 chơng iv: kết luận và đề xuất 67 4.1. Kết luận 67 4.2. Đề xuất 67 Tài liệu tham khảo 68 Phụ lục 1: Lấy mẫu, chế tạo, lắp đặt, chạy thử 69 Phụ lục 2: tập bản vẽ Error! Bookmark not defined. lời cảm ơn 74 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 3 Danh sách thành viên tham gia TT Họ và tên Học hàm, học vị Chức vụ, đơn vị 1 Nguyễn Văn Bình Kỹ s CTM Phó GĐTTCĐT-Viện NCCK 2 Trịnh Minh Hoàng Thạc sỹ CTM TTCĐT-Viện NCCK 3 Đỗ Thái Cờng Kỹ s CTM TTCĐT-Viện NCCK 4 Phạm Văn Tán Kỹ s XD Giám đốc ban QLDA sản xuất phụ gia bê tông - CTY CP Sông Đà 12 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 4 lời nói đầu Tro bay là phế thải công nghiệp đợc hình thành từ việc đốt than và gây ô nhiễm môi trờng nghiêm trọng. Tuy nhiên đây là một loại vật liệu xây dựng quý làm phụ gia bê tông. Giá thành sản phẩm hạ, đảm bảo điều kiện kỹ thuật, chất lợng, rút ngắn thời gian thi công bê tông dẫn đến rút ngắn thời gian thi công chung cho công trình, đặc biệt là những công trình có kết cấu bê tông dạng khối nh đập thuỷ điện, thuỷ lợi ở nớc ta, các dây chuyền công nghệ sản xuất tro bay lần lợt đợc đa vào ứng dụng nh ở: Tổng Công ty xi măng Việt Nam, Nhà máy nhiệt điện Phả Lại Năm 2004, Viện Nghiên cứu Cơ khí phối hợp với Viện Nghiên cứu Khoáng sản Trờng Sa, Trung Quốc cung cấp lắp đặt dây chuyền sản xuất tro bay tại Phả Lại. Đến tháng 4 năm 2005 dây chuyền đã lắp đặt xong và đa vào chạy thử. Cuối năm 2006 đầu 2007 sau thời gian khảo sát và nghiên cứu, nhóm đề tài đã tiến hành cải tiến cơ cấu cấp liệu tang của máy tuyển điện YD31300-21F cho phù hợp với nguyên liệu đầu vào và điều kiện khí hậu Việt Nam. Đề xuất đề tài: Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu cho máy tuyển điện tro bay bằng phơng pháp khô trong nhà máy nhiệt điện để làm phụ gia bê tông cho đập thuỷ điện đợc Viện Nghiên cứu Cơ khí, Vụ Quản lý Khoa học Bộ Công nghiệp (nay là Bộ Công Thơng) đồng ý cho triển khai. Hiện nay cơ cấu cấp liệu cải tiến đã đợc chế tạo và lắp đặt vào máy tuyển điện YD31300-21F, qua chạy thử, thiết bị làm việc ổn định, chất lợng tro sản phẩm sau tuyển đạt tiêu chuẩn đề ra. Năng suất tuyển cao hơn đặc biệt tỷ lệ thu hồi sản phẩm tăng 10% so với khi cha cải tiến. Viện Nghiên cứu Cơ khí là đơn vị đầu tiên và duy nhất ở Việt Nam triển khai dự án tuyển tro bay theo công nghệ tuyển điện (tuyển khô). Vì thế, chúng tôi mong đợc sự cộng tác nhiều hơn nữa với các đơn vị, các chuyên gia quan tâm đến vấn đề này. Xin trân trọng cảm ơn! Chủ nhiệm đề tài NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 5 Chơng I tổng quan về tro bay trong nhà máy nhiệt điện 1.1. Cơ sở pháp lý của đề tài Căn cứ vào nhu cầu sử dụng bê tông mác thấp có sử dụng phụ gia bê tông đối với các công trình thuỷ điện (nguồn: Công ty T vấn xây dựng Sông Đà): Sê San 3, Tuyên Quang, Bản Lả, Xêkaman, PleiKrông, Sơn La với khối lợng theo theo bảng 1 dới đây. Bảng 1. Khối lợng thi công bê tông các công trình có dùng phụ gia. Năm Thuỷ điện Sê San 3 Thuỷ điện Tuyên Quang Thuỷ điện Plêi Krông Thuỷ điện Bản Lả Thuỷ điện Xêkaman3 Thuỷ điện Sơn La Tổng cộng (m 3 ) 2003 44.906 44.906 2004 238.512 62.866 301.378 2005 65.467 127.464 226.483 13.160 23.836 456.410 2006 36.580 35.210 205.272 138.995 416.057 2007 10.120 228.108 138.995 135.135 512.358 2008 170.574 104.246 594.595 869.414 2009 44.182 594.595 638.776 2010 810.811 810.811 2011 810.811 810.811 2012 756.757 756.757 2013 540.541 540.541 2014 270.270 270.270 Tổng 348.884 237.030 261.693 661.295 406.073 4.513.514 6.428.489 Lợng tro bay cần thiết tơng ứng cung cấp cho các công trình ở bảng 1 đợc thống kê tại bảng 2 (Lợng tro bay tạm tính theo định mức đợc sử dụng tại công trình thuỷ điện Sê San 3 là 33,7 kg tro bay/1m 3 bê tông). Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 6 Bảng 2. Nhu cầu tro bay trong các công trình thuỷ điện. Năm TĐ. Sê San 3 TĐ Tuyên Quang TĐ Plêi Krông TĐ Bản Lả Thuỷ điện Xêkaman3 Thuỷ điện Sơn La Tổng cộng (Tấn) 2003 1.222 1.222 2004 8.440 1.561 10.001 2005 2.317 3.236 8.014 446 843 14.876 2006 1.065 1.246 7.264 4.918 14.493 2007 358 8.072 4.918 5.000 18.348 2008 6.036 3.689 22.000 31.724 2009 1.563 22.000 23.563 2010 30.000 30.000 2011 30.000 30.000 2012 28.000 28.000 2013 20.000 20.000 2014 10.000 10.000 Tổng 11.979 6.221 9.221 23.400 14.369 167.000 232.228 1.2. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Tính cấp thiết: + Căn cứ vào nhu cầu sử dụng tro bay tại các công trình xây dựng thuỷ điện đợc thống kê tại bảng 2. + Năm 2004, Công ty Cổ phần Sông Đà 12 kết hợp với Viện Nghiên cứu Cơ khí Bộ Công nghiệp và Viện Nghiên cứu Khoáng sản Trờng Sa Trung Quốc lắp đặt dây chuyền sản xuất phụ gia cho bê tông từ tro bay bằng phơng pháp tuyển điện, các thiết bị tuyển chính do Trung Quốc cung cấp. Qua vận hành, sản phẩm sau tuyển đạt chất lợng theo yêu cầu xây dựng đập thuỷ điện (ASTM C618), nhng năng suất tuyển cũng nh tỷ lệ thu hồi sản phẩm cha cao. - Mục tiêu của đề tài: + Nghiên cứu, thiết kế cải tiến cơ cấu cấp liệu cho máy tuyển điện tro bay bằng phơng pháp khô. + Chế tạo 01 cơ cấu cấp liệu theo thiết kế mới. Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 7 1.3. Sơ lợc về tro bay 1.3.1. Phân loại tro a/ Phơng pháp phân loại tro theo ASTM C618 (Mỹ). Theo phơng pháp phân loại này chia thành ba loại: tro N, tro F và tro C, định nghĩa của nó nh sau: Loi tro N: L loi tro thụ t nhiờn cũn nguyờn cht hoc bi than t nhiờn ca nỳi la ng thi phự hp vi cỏc tớnh cht ca loi tro ny. Nh l mt vi quỏ trỡnh a cht ca qu t, ỏ phin xilic cú tớnh cht opan, ỏ phin sột, ỏ to thnh t tro nỳi la v tro nỳi la c t thnh than hoc khụng c t thnh than v s phự hp ca vt cht c t thnh than em li cỏc tớnh cht ỏp ng c im ca loi than ny. Nh l t sột v ỏ phin sột. Loại tro F: Thông thờng thu đợc trong quá trình đốt than yếm khí (không khói) hoặc than khói đồng thời phù hợp với điều kiện kỹ thuật của loại tro này. Chúng có tính chất của loại tro núi lửa. Loại tro C: Thông thờng thu đợc trong quá trình đốt than nâu hoặc than yếm khí, đồng thời phù hợp với điều kiện kỹ thuật của loại tro này. Chúng có tính chất của loại tro núi lửa và thể hiện một tính chất kết dính nào đó, một số loại tro C có hàm lợng CaO cao hơn 10%. b/ Phơng pháp phân loại của Trung Quốc. ở Trung Quốc loại tro có hàm lợng Ôxitcanxi cao đợc gọi là tro Canxi cao, về cơ bản loại tro này tơng đơng với loại tro C tiêu chuẩn ASTM C618 của Mỹ (trớc mắt loại tro này sản lợng tơng đối thấp); ngợc lại, gọi là tro Canxi thấp (ở Trung Quốc hiện nay chủ yếu là loại tro này). Vì vậy, các bãi thải tro ở Trung Quốc hiện nay đều tơng đơng với loại tro F (Mỹ) ASTM C618. Có thể nói, tro thu đợc qua quá trình đốt than tại các nhà máy nhiệt điện có sự khác nhau về khả năng tuyển và hàm lợng mất khí nung phụ thuộc chủ yếu vào chủng loại than và công nghệ đốt. 1.3.2. Tổ chức khoáng vật của tro bay Than nhiên liệu đợc cấu thành từ hai thành phần vật chất: hữu cơ và vô cơ. Vật chất hữu cơ đợc chia thành hai loại: các hydroxit các bon và các bon. Thành phần hữu cơ có sau khi cháy tạo thành CO 2 , CO, H 2 O. Thành phần vô cơ chủ yếu là cao lanh, đá canxit, quặng phe-rit. Vật chất vô cơ sau khi cháy tạo thành phế Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 8 thải, thành phần chủ yếu gồm SiO 2 , AL 2 O 3 , CaO, MgO không tồn tại ở dạng đơn chất. Theo phân tích, tro bay tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại, tro bay có các đặc tính hoá lý và tỷ lệ đợc thể hiện tại bảng 3. Bảng 3. Thành phần khoáng vật của tro bay (%). TT Thành phần Đơn vị tính Dải Trung bình 1 SiO 2 % 50,86 52,90 51,73 2 Al 2 O 3 % 21,73 24,89 23,22 3 Fe 2 O 3 % 4,57 4,96 4,89 4 TiO 2 % 0,52 0,83 0,68 5 CaO % 0,68 0,87 0,79 6 MgO % 0,85 1,22 1,06 7 K 2 O % 3,22 4,25 3,66 8 Na 2 O % 0,18 1,20 0,79 9 LOI (Hàm lợng MKN)* % 16,34 22,00 18,68 10 Độ ẩm % 0,01 0,04 0,03 * Hàm lợng mất khí nung MKN (Loss On Ignition-LOI): Lợng khí mất khi đốt cháy. 1.3.3. Tổ chức hóa học của tro bay Điều tra thành phần hoá học của 36 mẫu than Ôxit Cacbon thấp (bảng 4). Bảng 4. Thành phần hóa học của tro bay. Thành phần SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 Na 2 O K 2 O Lợng MKN (%) Bình quân 50.6 27.2 7.0 2.8 1.2 0.3 0.5 1.3 18.2 Phạm vi 33.9~5 9.7 16.5~3 5.4 1.5~15 .4 0.8~0 .4 0.7~1 .9 0~1. 1 0.2~1 .1 0.7~2 .9 12~20.0 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Đề tài Nghiên cứu KHCN-cấp Bộ năm 2007. 9 1.3.4. Tiêu chuẩn chất lợng tro bay của một số quốc gia Bảng 5. Chỉ tiêu lý hóa của bê tông sử dụng tro bay. Quốc gia Tiêu chuẩn phân loại D lợng hạt (àm) Lợng mất khí nung (%) Độ ngậm nớc (%) Lợng lớn nhất% S O 3 SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO Na 2 O úc AS3582 / 4,6,12 / / / 2 Tính hoà tan F / 12 / / / / / Canada A23. 5 -M86 C 34(45) 6 / / / / / Trung Quốc GB1596- 91 12,2(45 ) 5,8 95/10 5 / / / / ấn Độ IS:3812 / 12 / / 70 / 1.5 Nhật A6201 / 5 102 / / / / Thổ Nhĩ Kỳ TS639 13(200 ) 8(90) 10 / / 70 6 / F 34(45) 6.0 105 / 70 / 1.5 Mỹ AST M C61 8 C 34(45) 6.0 105 / 50 / 1.5 Anh BS3892 12.5(45 ) 7.0 95 / / / / 1.3.5. Đặc điểm tro bay Nhà máy nhiệt điện Phả Lại Mất khí nung: 16,34 ~ 23%. Dạng cầu thể: Quan sát dới kính hiển vi điện tử. Qua nghiên cứu của ngành tuyển khoáng nói chung cũng nh tuyển tro [...]... các máy tuyển điện dựa vào các dấu hiệu sau: đặc tính của điện trờng, phơng pháp tích điện cho hạt, đặc điểm cấu tạo của máy và các dấu hiệu khác Theo đặc tính điện trờng, phân biệt các loại máy sau: - Máy tuyển tĩnh điện - Máy tuyển trong trờng phóng điện vầng sáng - Máy tuyển trong trờng vầng sáng tĩnh điện Đề tài Nghiên cứu KHCN -cấp Bộ năm 2007 32 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp. .. chứa vàng v.v Đề tài Nghiên cứu KHCN -cấp Bộ năm 2007 33 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Hiện nay, ngời ta có xu hớng thay phơng pháp này bằng phơng pháp hiệu quả hơn nh tuyển trong trờng vầng sáng, vầng sáng tĩnh điện + Máy tuyển tĩnh điện một tang trống (không giới thiệu) + Máy tuyển điện nhiều tang trống dùng trong sản xuất (không giới thiệu) + Máy. .. triển tro bay là một công việc không chỉ liên quan đến lợi ích kinh tế mà đồng thời với nó còn có ý nghĩa to lớn là bảo vệ môi trờng Đề tài Nghiên cứu KHCN -cấp Bộ năm 2007 11 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Chơng ii Nghiên cứu các phơng pháp tuyển tro bay- lựa chọn phơng pháp tuyển 2.1 Các phơng pháp chủ yếu xử lý giải phóng than trong tro bay Phơng pháp. .. 20, máy tuyển điện đợc áp dụng rộng rãi vào sản xuất Trong những năm 30 của thế kỷ này Jonson đã cải tiến Đề tài Nghiên cứu KHCN -cấp Bộ năm 2007 15 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F máy tuyển điện của Guff và phát hiện ra tính thuận nghịch của khoáng vật Năm 1936 các nhà nghiên cứu của Nga Olophinski, Batrkovski, Rvski đã sáng chế ra máy tuyển điện. .. Với điện cực gồm dây dẫn và hình trụ: a b Hình 10 Hình dạng của các điện cực tạo nên điện trờng không đồng nhất a) Điện cực dây dẫn và hình trụ; Đề tài Nghiên cứu KHCN -cấp Bộ năm 2007 b) Điện cực dây dẫn và mặt phẳng 27 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Các hạt dẫn điện và không dẫn điện đa vào vùng điện trờng phóng điện vầng sáng sẽ nhận đợc điện. .. 2007 23 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Trớc khi tiếp xúc, hạt dẫn điện 1 và không dẫn điện 2 có điện tích ban đầu bằng 0 (vùng I) ở thời điểm tk, hạt tiếp xúc với điện cực và bắt đầu quá trình tích điện chọn lọc lên chúng Quá trình tích điện phụ thuộc vào tính dẫn điện của hạt, điện trở tiếp xúc và điện dung Hạt dẫn điện có tính dẫn điện tốt điện trở... cực của chất điện môi Đề tài Nghiên cứu KHCN -cấp Bộ năm 2007 19 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Hình 6 Hiện tợng cảm ứng tĩnh điện Hình 7 Hiện tợng phân cực chất điện môi 2.1.3.3 Lực điện tác dụng lên hạt trong điện trờng Khác với tuyển từ, quá trình tuyển điện có thể thực hiện trong điện trờng đồng nhất và điện trờng không đồng nhất Lực điện tác dụng... đa vào tuyển Có nhiều cách tích điện cho hạt, song trong thực tế hay dùng các phơng pháp: cho hạt tiếp xúc trực tiếp với vật tích điện (phơng pháp tĩnh điện) , lắng đọng các ion lên hạt (phơng pháp phóng điện vầng sáng), tích điện do ma sát - Tích điện cho hạt bằng phơng pháp tĩnh điện Phơng pháp này đợc dùng trong các máy tuyển tĩnh điện để phân chia các hạt khoáng theo tính dẫn điện bằng cách cho. .. KHCN -cấp Bộ năm 2007 25 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F Sơ đồ tích điện và phóng điện của các hạt trong trờng phóng điện vầng sáng chỉ trên hình 9 Khi các hạt nằm trong không gian giữa hai điện cực, các ion âm của không khí sẽ hấp thụ lên bề mặt các hạt, làm chúng tích điện âm và chạy về điện cực lắng đọng Khi hạt tiếp xúc với điện cực nối đất thì đồng... trờng; Đề tài Nghiên cứu KHCN -cấp Bộ năm 2007 22 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy tuyển điện YD 31300-21F d - Đờng kính hạt; - Mật độ điện tích bề mặt của hạt; S - Điện tích tiếp xúc; Q0 - Điện tích ban đầu của hạt; l - Khoảng cách giữa các điện tích 2.1.3.4 Phơng pháp truyền điện tích cho hạt Để làm tăng hiệu quả quá trình tuyển điện, cần thiết phải tích điện cho các hạt . trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài: NCVCC.TS. Phan Thạch Hổ 6915 02/7/2008 Hà Nội 2007 Nghiên cứu, thiết kế cải tiến và chế tạo cơ cấu cấp liệu máy