Nghiên ứu công nghệ khí hoá than bằng mô hình vật lý ứng dụng cho các nhà máy sản xuất gạch ceramic

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -o0o NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ KHÍ HỐ THAN BẰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ ỨNG DỤNG CHO CÁC NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH CERAMIC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC HỌC VIÊN: PHẠM QUỐC TUẤN HÀ NỘI - 2007 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113913321000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -o0o NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ KHÍ HỐ THAN BẰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ ỨNG DỤNG CHO CÁC NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH CERAMIC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC HỌC VIÊN : PHẠM QUỐC TUẤN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : GS TSKH NGUYỄN MINH TUYỂN HÀ NỘI - 2007 MỤC LỤC Nội dung Mở đầu Chương I: Tổng quan q trình khí hóa than cơng nghệ sản xuất gạch ceramic Trang 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 Dùng than đá để hố khí Các ngun tố tạo thành than đá tính chất Các tính chất hố lý thường dùng để phân tích than đá Đặc trưng loại than Nguyên tắc lựa chọn than để hố khí 3 4 1.1.5 Các loại than khác hỗn hợp cho vào lị hố khí khơng Phân tích than cơng nghiệp ảnh hưởng q trình hố khí Tính kết dính than ảnh hưởng kết cấu lị phát sinh khí than Cường độ học than, tính ổn định nhiệt có quan hệ q trình hố khí 13 Lị phát sinh khí than- với than hóa khí Q trình khí hóa lị phát sinh khí than tầng áp lực cố định Tầng chuẩn bị lò phát sinh khí than Phương trình nhiệt hóa học số phản ứng chủ yếu q trình hóa khí 17 Những thành phần khí than Chỉ tiêu mơi trường lị khí hố 21 23 1.3 Các thơng số kỹ thuật lưu trình cơng nghệ trạm khí than 26 1.3.1 1.3.2 Vận chuyển sử dụng khí than Phương pháp thao tác lị khí than nguội chuyển sang chế độ dự bị nhiệt 26 27 1.3.3 1.3.4 1.3.5 Đưa lò dự bị nhiệt vào sản xuất Phương pháp thao tác lị khí than nguội cần dừng lị Phân biệt chất lượng khí than màu sắc lửa 27 28 28 1.1.6 1.1.7 1.1.8 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 14 17 18 20 1.3.6 1.3.7 Những nguyên nhân làm cho hàm lượng khí CO khí than tăng-giảm Nguyên nhân làm tăng giảm hàm lượng khí CO2 khí than lò phát sinh 1.3.8 29 30 Những nguyên nhân làm tăng giảm hàm lượng khí Hyđrơ (H2) khí than 1.3.9 Nguyên nhân làm tăng giảm hàm lượng khí Mêtan (CH4) khí than 1.3.10 Nguyên nhân làm tăng hàm lượng khí ơxi khí than 30 1.3.11 Hàm lượng nước khí than tăng lên nguyên nhân sau 1.3.12 Căn vào số liệu phân tích thành phần khí than để thao tác điều chỉnh lị 1.3.13 Những thơng số chủ yếu hiển thị hệ thống đồng hồ đo lường lò phát sinh khí than 32 1.3.14 Các cố thường gặp cách xử lý q trình vận hành lị phát sinh khí than 1.4 Các thơng số kỹ thuật lưu trình cơng nghệ trạm khí than 1.4.1 Giải thích danh từ: 35 31 32 33 34 38 38 1.4.2 Lưu trình cơng nghệ trạm khí than 40 1.4.3 Điều chỉnh thông số 41 42 2.1 Chương 2: Phương pháp nghiên cứu triển khai cơng nghệ khí hoá than Sự phát triển phương pháp triển khai cơng nghệ 2.2 2.3 2.4 2.5 Các lọai mơ hình mối quan hệ chúng Nguyên tắc xác định chất hệ thống cơng nghệ hóa học Khái niệm đồng dạng Các bước xây dựng mơ hình vật lý 42 45 49 50 2.6 56 2.7 Đặc điểm công ty sản xuất gạch ceramic Tiền Phong – Vĩnh Phúc, thuộc Prime Group Nghiên cứu phương pháp khí hoá than nguội giai đoạn 59 3.1 Chương 3: Xây dựng mơ hình vật lý khí hố than nguội hai giai đoạn Các yếu tố ảnh hưởng lên trình 42 57 59 3.2 3.3 3.4 3.5 Lập chuẩn số Thiết lập mơ hình vật lý mơ tả q trình khí hố than cơng nghệ khí hố nguội lần Xác định tham số mơ hình Nhận xét Kết luận Tài liệu tham khảo Các phụ lục 61 73 73 76 Đại học Bách khoa Hà Nội Hướng dẫn: GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển MỞ ĐẦU Cùng với phát triển xã hội, với trình mở cửa kinh tế xã hội, kinh tế Việt Nam đạt kết đáng khích lệ Đặc biệt đất nước ta hội nhập vào WTO, đòi hỏi giai đoạn q trình cơng nghiệp hố, đại hố đất nước cấp thiết hết Để phát triển công nghiệp đất nước, lượng động lực quan trọng cho phát triển cơng nghiệp điện nhiệt Nhiệt tạo tự nhiên phương pháp nhân tạo nhiều cách chuyển đổi Trong có việc chuyển đổi nhiên liệu dạng rắn thành nhiệt cách đốt trực tiếp biến đổi thành dạng khí đem đốt, tuỳ theo yêu cầu công nghệ lĩnh vực công nghiệp sử dụng Ngày giới có nhiều phương pháp khí hố than thành nhiên liệu dạng khí “Ga khí than” Trạm khí hố than nguội đoạn, trạm khí hố than nguội đoạn, khí hố than nóng, hồ than nước, than cám lị than xích Đặc biệt luật mơi trường nước ta ban hành, doanh nghiệp lựa chọn cơng nghệ khí hố than phải đảm bảo yếu tố kinh tế phải đạt điều kiện yếu tố mơi trường Sau có luật mơi trường ban hành, với quan chức quản lý bảo vệ mơi trường thi hành sách nghiêm túc nên doanh nghiệp có ý thức cao lựa chọn cơng nghệ khí hố than nhằm đảm bảo môi trường đạt tiêu chuẩn cho phép TCVN 5067 – 1995; 5293 – 1995; 5937 – 1995 Trước tình hình đó, người làm cơng tác kỹ thuật, cán quản lý môi trường, cán lãnh đạo cần thống chung đưa giải pháp hữu hiệu đảm bảo mức độ khí thải cho phép theo tiêu chuẩn môi trường đặc biệt nồng độ bụi khí CO Có trì phát triển ngành cơng nghệ khí hố than đem lại lợi ích kinh tế cho đất nước tính khả thi luật mơi trường Mơ hình vật lý cơng nghệ khí hố than thuật Luận văn thạc sĩ k Học viên: Phạm Quốc Tuấn i hc Bỏch khoa Hà Nội Hướng dẫn: GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển Mục đích đặt luận vằm nội dung cụ thể sau: “ Nghiên cứu cơng nghệ khí hố than mơ hình vật lý ứng dụng cho cơng ty sản xuất gạch ceramic” Nội dung nghiên cứu luận văn gồm: Mở đầu Chương 1: Tổng quan q trình khí hố than xử lý Chương 2: Phương pháp nghiên cứu khí hố than nguội giai đoạn Chương : Xây dựng mơ hình vật lý khí hố than nguội giai đoạn Kết luận Tài liệu tham khảo Mơ hình vật lý cơng nghệ khí hố than thuật Luận văn thạc sĩ kỹ Học viên: Phạm Quốc Tuấn i hc Bỏch khoa H Nội Hướng dẫn: GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển Chương I Tổng quan q trình khí hóa than Trong cơng nghệ sản xuất gạch ceramic 1 Than đá để hố khí 1.1.1 - Các nguyên tố tạo thành than đá tính chất nó: 1.1.1.1 Than đá: loại hợp chất hỗn hợp chất vô chất hữu cơ, thành phần chủ yếu than đá là: Các bon, hyđrô, ôxi, lưu huỳnh, phốt v v Đồng thời than cịn có nhiều kim loại silíc, nhơm, sắt, muối khống magiê, canxi, kali, giécmani v v Đại đa số chất liệu liên kể tồn trạng thái hợp chất hóa học, có tồn dạng đơn chất 1.1.1.2 Tính chất than đá: 1) Tính chất vật lý than Than thường dùng tính chất vật lý gồm có phương diện sau: - Độ hạt than ( kích cỡ viên than) - Tỷ trọng thật, tỷ trọng khối - Độ xốp tỷ lệ diện tích bề mặt - Cường độ học, cường độ vỡ (độ giòn) Độ chịu mài mòn cường độ nén - Tính ổn định nhiệt - Tính kết dính - Tính nóng chảy, phân huỷ tro, độ dính tro (tính đóng xỉ) 2) Tính chất hố học than - Tính ơxy hố - Tính hồn ngun - Hoạt tính phản ứng Mơ hình vật lý cơng nghệ khí hố than thuật Luận văn thạc sĩ kỹ Học viên: Phạm Quốc Tuấn i hc Bỏch khoa H Nội Hướng dẫn: GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển Để xác định tính chất mục trên, dùng phương pháp vật lý hoá học để kiểm nghiệm 1.1.2 - Các tính chất hố lý thường dùng để phân tích than đá: - Phương pháp phân tích thể tích: hay dùng chủ yếu phân tích nguyên tố có than như: Hyđrơ, Cácbon, ơxi, lưu huỳnh có chứa than - Phương pháp khối lượng: phân tích đặc tính than, phần trăm nước, thành phần bon cố định, hàm lượng lưu huỳnh, hắc- ín - Xác định lượng phát nhiệt: Xác định đồng hồ đo nhiệt trị, thơng qua phân tích cơng nghiệp, phân tích ngun tố tiến hành tính tốn, tính số liệu - Phân tích qua sàng tuyển: Để phân chia độ hạt than - Xác định tỷ trọng thật, tỷ trọng ước lượng qua phòng thực nghiệm, xác định tỷ trọng xếp đống (đo khối) - Xác định thành phần tro: Chủ yếu xác định hàm lượng ôxít silíc, ôxit nhôm, ôxit canxi, ôxit sắt, ôxit magiê chứa tro xỉ - Xác định lớp chất keo: Nội dung chủ yếu xác định trị số co ngót độ dày lớp chất keo - Xác định hệ số giãn nở tự than - Xác định điểm nóng chảy xỉ: Để xác định nhiệt độ lưu hoá, nhiệt độ bán cầu, nhiệt độ mềm hoá, nhiệt độ bắt đầu biến dạng than - Xác định độ dính tro điểm nóng chảy tính đóng xỉ: Để biết tính tro xỉ trạng thái chảy lỗng tốc độ đóng xỉ - Xác định hoạt tính phản ứng: Để tính tốn % khí CO phản ứng cháy tỷ lệ hoàn nguyên phản ứng cháy - Xác định điểm cháy: Biết nhiệt độ bốc cháy than xác định mức độ ơxi hố loại than - Xác định tỷ lệ ngậm xít (phần sét cháy kẹp than) Mơ hình vật lý cơng nghệ khí hoá than thuật Luận văn thạc sĩ kỹ Häc viên: Phạm Quốc Tuấn i hc Bỏch khoa H Ni Hướng dẫn: GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển 1.1.3 Đặc trưng loại than Người ta vào niên đại thành phần chứa than để phân chia thành loại than khác nhau: Than lâu năm thường có độ bốc thấp, than non thường có độ bốc cao Độ dày lớp keo than non than lâu năm thấp, than trung niên cao Đặc trưng loại than sau: 1) Than khơng khói: Đây loại than đá hình thành có niên đại lâu, nên tỷ trọng thật tương đối lớn từ 1,4-1,9 Nó có bề mặt óng ánh, hàm lượng bon cố định cao, độ bốc thấp 6-10%, tương đối cứng, tính ổn định nhiệt kém, hoạt tính phản ứng thấp Trong cơng nghiệp khí hố thường dùng làm ngun liệu hỗn hợp cho lị phát sinh khí than nồi Cường độ hố khí loại than khơng cao, đốt có khói vàng (tức sản sinh vật chất bốc) tương đối 2) Than nghèo: Tức loại than phần trăm độ bốc thấp 20% Loại than có niên đại lâu, sau thu nhiệt khơng sinh keo, dùng làm ngun liệu hố khí thấp Trong mơi trường cường độ khí hóa trung bình, ngun liệu gốc 3) Than cốc: Than cốc than dùng làm nguyên liệu chủ yếu để luyện cốc Sau thu nhiệt có khả sản sinh loại keo có tính ổn định nhiệt cao, tạo than cốc có cường độ cao, loại than khơng thích hợp dùng cho hố khí, cho vào lị tầng chưng kết dính lại lị, độ bốc lớn tới 30%, chiều dày lớp keo tới 8-25mm 4) Than béo (than mỡ): Than mỡ có chiều dày lớp keo lên tới 26-37mm, than than nguyên liệu dùng để luyện cốc, độ bốc loại than từ 2637%, than khơng dùng hố khí 5) Than khí: Than khí có độ bốc cao 30-37%, độ dày lớp keo lớn từ 525mm, lị luyện cốc sinh lượng khí than lớn Mơ hình vật lý cơng nghệ khí hố than thuật Luận văn thạc sĩ kỹ Học viên: Phạm Quốc Tuấn