đồ án tốt nghiệp lò nung vôi trong công nghiệp

Giai đoạn dự án đi vào hoạt động:TT Chất ô nhiễm Tác nhân ô nhiễm Tác động ảnh hưởng1 Khí thải - Công đoạn đập và vận chuyển2 Tiếng ồn - Máy nghiJn than.- Hoạt động của các phươngtiện vậ

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP VÔI

Các yếu tố ảnh hưởng môi trường

Xác định các nội dung ảnh hướng đến môi trường và một số giải pháp khắc phục cụ thể như sau:

Sản xuất vôi là một trong những những hoạt động sản xuất có thể tác động tiêu cực tới môi trường, nhất là môi trường không khí Các giai đoạn phát triển của dự án có những tác động khác nhau tới môi trường xung quanh Các tác động môi trường bao gồm những tác động trực tiếp và gián tiếp, ngắn hạn và lâu dài.

- Giai đoạn chu>n bị mặt bằng và thi công xây dựng.

- Giai đoạn dự án đi vào vận hành.

Các giai đoạn tác động đến môi trường gồm các loại như sau:

1.4.1 Nguồn phát sinh chất thải

Nguồn phát sinh chất thải và tính chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình san lấp mặt bằng và giai đoạn dự án đi vào hoạt động được tóm tắt trong bảng Giai đoạn san lấp mặt bằng và thi công xây dựng

TT Nguồn Tác nhân ô nhiễm Tác động ảnh hưởng

1 Phương tiện vận tải thi công - Nhiệt

- Khí thải (SO , CO, CO ,2 2

- Tác động tới đường hô hấp của công nhân trực tiếp thi công và dân cư trong khu vực.

- Tác động tới nguồn nước mặt, nước sinh hoạt.

- Tác động đến hệ sinh thái.

2 Phương tiện thi công - Tiếng ồn

- Tác động tới sức khỏe.

3 Lực lượng thi công - Chất thải sinh hoạt

- Trật tự an ninh xã hội, tệ nạn xã hội.

- Biến động giá cả thị trường.

Giai đoạn dự án đi vào hoạt động:

TT Chất ô nhiễm Tác nhân ô nhiễm Tác động ảnh hưởng

1 Khí thải - Công đoạn đập và vận chuyển đá vôi

- Công đoạn nghiJn và vận chuyển than.

- Vận chuyển và đóng bao vôi

2 Tiếng ồn - Máy nghiJn than.

- Hoạt động của các phương tiện vận chuyển, máy phát điện

Mức tiếng ồn cao hơn TCCP

3 Nước thải - Nước thải sản xuất

+ Nước làm mát thiết bị.

+ Nước từ quá trình rửa thiết bị

- Nhiệt độ cao, nhiễm b>n dầu mỡ, cặn lơ lửng.

- Hàm lượng cặn lơ lửng cao, dầu, mỡ, kim loại nặng.

- Chất thải rắn công nghiệp + Nguyên vật liệu rơi vãi

- Vôi bột, vôi cục rơi vãi.

- Bao bì, giấy phế thải.

- Các hóa chất phục vụ quá trình hoạt động

1.4.2 Đối tượng bị tác động và đánh giá tác động

1.4.2.1 Tác động đến môi trường nước. a Giai đoạn thi công xây dựng

Nguồn gây ô nhiễm nước trong giai đoạn này chủ yếu là nước mưa chảy tràn trên bJ mặt công trường xây dựng và nước thải sinh hoạt của công nhân.

- Lượng nước thải sinh hoạt của công nhân bình quân là 60-80 lít/người/ngày đêm, với số lượng công nhân trên công trường xây dựng ( dự kiến khoảng 100 người) Thời gian công nhân lưu lại công trường là 8h Lượng nước thải ước tính 2-3m /ngày Nước thải sinh hoạt chứa nhiJu cặn, bã, chất rắn lơ 3 lửng, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và vi sinh vật.

- Nước mưa chảy tràn có lưu lượng phụ thuộc vào chế độ khí hậu khu vực và thường có hàm lượng chất lơ lửng là bùn đất cao, ngoài ra còn có nhiJu tạp chất khác. b Giai đoạn dự án đi vào hoạt động

Trong quá trình sản xuất, nguồn nước có thể gây ô nhiễm môi trường là:

- Nước thải sinh hoạt gồm: Nước thải từ khu hành chính, văn phòng phân xưởng, phòng điJu khiển trung tâm, nhà điJu hành, nhà ăn ca, nhà vệ sinh công cộng Nước thải được xử lý qua bể phốt lọc 3 ngăn và dẫn vJ trạm xử lý nước thải tập trung rồi đấu nối với hệ thống nước thải của khu công nghiệp.

Số lượng cán bộ công nhân viên của toàn bộ nhà máy khi đi vào hoạt động khoảng 190 người, tHng nhu cầu cấp nước sinh hoạt là: 20 (m 3 /ngày).

Nước sinh hoạt của cán bộ công nhân viên trong nhà máy có chứa cặn bã, các chất hữu cơ COD, BOD5, dầu mỡ, các chất dinh dưỡng và vi sinh Các chất rắn lơ lửng này cũng là tác nhân ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh do tăng độ đục nguồn nước, làm giảm năng suất sinh học, gây bồi lắng cho dòng nước Tuy nhiên, lượng nước này khá nhỏ và đã được xử lý bằng bể tự hoại và trạm xử lý tập trung trước khi thải ra nguồn tiếp nhận nên ảnh hưởng đến môi trường là không đáng kể.

Trong đó các chữ viết tắt được định nghĩa như sau:

COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học, đây là thông số được sử dụng để xác định tHng hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và vi sinh vật Thông số BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiJu chất hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khu>n, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học.

BOD (Biochemcical Oxygen Demand): lượng oxy cần thiết để vi khu>n phân hủy chất hữu cơ trong điJu kiện chu>n: 20°C, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối, giàu oxy và vi khu>n hiếu khí BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa tan sau 5 ngày Đặc trưng nguồn gây ô nhiễm nước thải trong quá trình sản xuất là:

- Nước thải rửa sân, tưới đường, khử bụi chứa nhiJu tạp chất rắn và các loại chất b>n khác Đặc trưng nước thải trong quá trình này là hàm lượng cặn lơ lửng lớn, độ kiJm cao, tHng độ khoáng hóa lớn Ngoài ra trong nước thải còn chứa một lượng dầu mỡ rơi vãi, rò rỉ.

- Nước rửa thiết bị, vệ sinh bể dầu DO có hàm lượng dầu, cặn lơ lửng, COD lớn Lượng nước thải này nhỏ song các chất độc hại ở đây có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thải các vực nước nhỏ.

1.4.2.2 Tác động đến môi trường không khí a Giai đoạn thi công xây dựng

Trong giai đoạn thi công xây dựng nhà máy vôi, các nguồn gây ô nhiễm không khí chính như sau:

- Bụi sinh ra trong quá trình san nJn, đào móng, vận chuyển, bốc dỡ vật liệu xây dựng bị gió cuốn vào không khí

- Bụi và khí SO , NO , CO, VOC (Hỗn hợp khí hữu cơ độc hại) từ các2 x phương tiện vận chuyển và thiết bị thi công.

Ngoài tiếng ồn thì chất ô nhiễm lớn nhất trong giai đoạn này là bụi sau đó mới đến các loại khí thải của phương tiện vận chuyển, máy móc thiết bị thi công. các khí thải độc hại gồm: Pb, SO , NO , H S, CO 2 x 2 Ô nhiJm bụi do đất, cát có thể gây ra tác động lên người lao động trực tiếp thi công và lên môi trường xung quanh, lượng bụi này không lớn và không phát sinh liên tục Bụi là một trong những tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm,.các loại bụi khoáng vô cơ kim loại, silic, bụi plastic gây ra các loại bụi phHi ở động vật nói chung và ở con người nói riêng Đối với thực vậy, bụi lắng đọng trên lá làm giảm khả năng quang hợp của cây, làm giảm năng suất cây trồng THng thể tác động môi trường ở giai đoạn này có mức độ không lớn và mang tính tạm thời. Trong đó

* Ô nhiJm do bụi đất đá: Ô nhiễm này tác động trực tiếp đến cơ quan hô hấp của công nhân tham gia làm việc tại công trường và môi trường xung quanh như: dân cư, hệ động thực vật.

Ngoài ra có nguồn phát thải bụi trong khói thải của các phương tiện vận tải và máy móc thi công khi hoạt động Nhưng máy móc thiết bị thi công có số lượng ít và hoạt động không liên tục nên lượng bụi không đáng kể, chủ yếu là bụi khói thải của các phương tiện vận chuyển đất, đá.

* Ô nhiễm do khí thải Ô nhiễm do khí thải từ các phương tiện vận tải và máy móc thi công tương đối lớn Thành phần khí độc hại phát sinh chủ yếu là CO, SO , NO , HC (Hydrox x cacbon) Căn cứ tài liệu NATZ cung cấp đã được sử dụng vJ lượng khí độc hại phát sinh khi sử dụng 1 tấn dầu đối với động cơ đốt trong tại ra một lượng độc hại như sau: CO = 0,05 kg, SO2 = 2,8Kg, NO = 12,3Kg, HC = 0,24 Kg.2

Các biện pháp bảo vệ môi trường

1.5.1 Các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm:

Quy hoạch hợp lý tHng mặt bằng, trên cơ sở xem xét các vấn đJ môi trường có liên quan như:

- Lựa chọn hướng hợp lý để sử dụng một cách tốt nhất các điJu kiện thông gió tự nhiên góp phần cải thiện môi trường lao động bên trong nhà máy.

- Xác định kích thước các vùng cách ly vệ sinh công nghiệp, giữa các hạng mục công trình trong nhà máy cũng như giữa nhà máy và khu vực xung quanh, để đảm bảo sự thông thoáng giữa các công trình, hạn chế lan truyJn ô nhiễm, đảm bảo phòng cháy chữa cháy và giảm thiểu những ảnh hưởng trực tiếp do chất thải đối với con người và các công trình xung quanh.

- Bố trí hợp lý các công đoạn sản xuất, các khu phụ trợ, khu kho bãi, khu hành chính và có dải cây xanh ngăn cách có tỷ lệ diện tích cây xanh trên tHng diện tích đất sử dụng của dự án hợp lý.

- Trạm xử lý nước thải tập trung, điểm gom rác thải của nhà máy được đặt ở phía cuối hướng gió chủ đạo.

- Nghiêm túc thực hiện quy trình vận hành thiết bị công nghệ, định lượng chính xác nguyên vật liệu, nhiên liệu để quá trình diễn ra ở mức độ Hn định cao, giảm bớt lượng chất thải, Hn định thành phần và tính chất của chất thải, tạo điJu kiện thuận lợi cho việc quản lý và xử lý chất thải.

1.5.2 Các biện pháp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

1.5.2.1 Giảm thiểu tác động gây ô nghiễm môi trường nước

* Xây dựng hệ thống thoát nước:

Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm trong quá trình thi công xây dựng nhà máy và khi nhà máy đi vào hoạt động là : cần thực hiện tH chức hợp lý hệ thống thoát nước:

Nước mưa và nước bJ mặt của nhà máy có chứa nhiJu bùn, cặn lơ lửng, sẽ ảnh hưởng xấu nếu thải trực tiếp ra môi trường Toàn bộ nước bJ mặt, nước mưa sẽ được tính toán chảy tự nhiên vJ bể lắng, Dọc tuyến mương dẫn nước sẽ bố trí các hố ga và lưới lọc rác Cặn b>n được lắng ngay khi chảy trong mương dẫn nước và sẽ tập trung tại các hố ga Khi chảy vJ bể, dòng nước sẽ giảm tốc độ và cặn b>n sẽ tiếp tục lắng trong quá trình chảy trong bể Sau khi nước được lắng cặn và loại bỏ rác sẽ được đưa vào hệ thống thoát nước mưa của khu kinh tế hoặc ra hồ Kim Giao 2.

- Nước thải từ các khu vệ sinh khi qua bể tự hoại cùng với nước thải tắm rửa, giặt giũ của cán bộ công nhân chảy vào mạng lưới thoát nước sinh hoạt riêng, sau khi lắng đọng, tách cặn bã rồi được bơm chất thải đưa vào hệ thống xử lý chung của nhà máy đến khi đạt được tiêu chu>n cho phép mới đấu nối và hệ thống thoát nước mặt.

- Nước làm nguội thiết bị được sử dụng tuần hoàn sau khi đã tách cặn bã và dầu mỡ.

*Một số giải pháp khác để xử lý nước mưa và nước thải. Để giảm thiểu tác động môi trường nước của nước thải nhà máy, phải sử dụng các biện pháp sau:

- Phân luồng dòng thải bao gồm các loại nước sạch, nước ô nhiễm cơ học, nước nhiễm b>n dầu mỡ, chất rắn lơ lửng Đây là biện pháp vừa mang tính kỹ thuật, vừa mang tính quản lý hữu hiệu và kinh tế để giảm bớt định mức tiêu hao nước cho sản xuất, tiết kiệm năng lượng đồng thời giảm đi một lượng nước đáng kể cần xử lý.

- Tuần hoàn tái sử dụng nước làm nguội thiết bị, nước rửa đá vôi sẽ tiết kiệm được một lượng nước lớn.

- Thường xuyên khơi thông hệ thống thoát nước thải, bố trí hố ga và đặt giỏ thu gom bã thải rắn hợp lý.

- Nước thải từ các hoạt động sản xuất của nhà máy ô nhiễm chủ yếu vJ hàm lượng cặn lơ lửng và dầu mỡ nên phương pháp thích hợp nhất là phương pháp vật lý.

- Nước thải từ quá trình làm nguội thiết bị được xử lý trong các bể làm nguội sau đó tách dầu và lắng cặn tại bể lắng Nước sau khi làm mát thiết bị được dẫn vJ bể chứa và được làm nguội theo nguyên tắc dàn phun trong tháp làm nguội nước và dẫn trở lại để tiếp tục chu trình tuần hoàn Nước làm nguội tuy ít chất ô nghiễm, song cần quan tâm làm giảm nhiệt độ nước tới mức cho phét để không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái thủy sinh nơi nước thải đH vào.

* Quản lý hệ thống cấp, thoát nước và xử lý nước.

Các tuyến cống, mương thoát nước phải được thường xuyên kiểm tra, nạo vét chất rắn và bùn Các bùn đất này sẽ được chuyển đến nơi quy định để chôn lấp.

Việc vận hành các công trình xử lý nước cấp và nước thải phải đúng quy định Các thiết bị xử lý nước thải phải được duy tu bảo dưỡng thường xuyên.

Sửa chữa bảo dưỡng thiết bị, phương tiện vận tải tại nơi quy định, giảm thiểu lượng dầu mỡ rơi vãi ra ngoài.

1.5.2.2 Giảm thiểu tác động gây ô nhiễm môi trường không khí.

* Khống chế ô nhiễm không khí trong quá trình thi công xây dựng

- Để hạn chế bụi trong khi chuyên chở vật liệu xây dựng, các xe vận tải khi chuyên chở vật liệu xây dựng đảm bảo được phủ kín bằng hạt Không chở quá tải làm ảnh hưởng tới phương tiện và chất lượng đường giao thông.

- Không chở vật liệu vượt thành xe tránh rơi vãi.

- Để hạn chế mức độ ô nhiễm bụi tại khu vực công trường xây dựng sẽ sử dụng xe phun nước trong những ngày thời tiết nóng, nắng và khí hậu khô Tần suất phun nước là 2 lần/ngày.

Các loại lò vôi

Việc lựa chọn lò vôi là một điJu tối quan trọng cho một nhà sản xuất vôi.

Nó phải phù hợp cho việc đốt cháy nguồn đá vôi đầu vào và cung cấp chất lượng vôi sống theo yêu cầu Nó phải có vốn và chi phí đủ thấp để sản xuất vôi sống với một giá cả cạnh tranh Công suất của nó cũng phải phù hợp với yêu cầu thị trường Một lượng lớn công nghệ và thiết kế lò đã được sử dụng trong nhiJu thế kỷ và trên thế giới Khái niệm của lò nung trục đã được hiện đại hóa trong một số thiết kế; các đặc điểm chính của một số lò thường được tóm tắt trong bảng 1-3.

Bảng 1-3 Thông số cơ bản của một vài loại lò vôi phổ biến

Công suất, tấn/ngày 150 – 300 100 – 200 200 – 600 200 – 800 Đường kính trong, m 2.0 – 3.0 2.5 – 5.0 3.0 – 4.5 2.5 – 3.5

Vận tốc hạt rắn, m/h 1.8 – 2.0 0.5 – 1.0 0.6 – 0.7 0.6 – 1.4 Dòng khí, m 3 STP/m 2 /h 0.6 – 0.7 0.1 – 0.12 0.6 – 0.8 0.8 – 1.1

Kích thước phần min, mm 30 20 30 20

Kích thước phần max, 150 200 250 160 mm

Nhiệt độ lớn nhất của hạt rắn, C 1400 -1500 1100 – 1300 1100 – 1200 1100 – 1200

Nhiệt độ lớn nhất của dòng khí, C 1500 –

Kn phản ứng Thấp Thấp/trung bình Trung bình/ cao Cao

Một vài thiết kế phù hợp hơn với loại năng suất thấp (dưới 100 tấn/ngày), trong khi số khác có thể được sử dụng cho những loại năng suất lớn hơn (lên đến

800 tấn/ngày) Kích cỡ thông thường có thể chấp nhận của đá đầu vào trong dải từ nhỏ nhất là 20 mm đến 200 mm và thậm chí đến 250 mm.

1.6.1 Lò đứng a) Lò vôi đứng thông thường

Hình 1.5 và 1.6 minh họa cho những những sơ đồ của lò đứng thông thường.

Hình 1.5 Nguyên lý hoạt động Hình 1.6 Lò đứng thông thường

Những loại lò nung này cũng được đặt tên như lò RCE VJ nguyên tắc, lò đứng thông thường là 1 trục thẳng đứng nơi mà đá vôi được nạp vào ở phía trên cùng của trục và vôi sống được thải ra từ phía dưới Chất rắn di chuyển từ từ xuống dưới thông qua lò nung bằng trọng lực Nhiệt để nung đá vôi được tạo ra bởi quá trình đốt cháy nhiên liệu nơi nhiên liệu được đưa vào cùng với không khí ở giữa lò Chính vì thế, chất rắn phía trên được làm nóng sẵn bởi khí thải nóng trong dòng chảy ngược và chất rắn phía dưới được làm mát bởi không khí mát tiếp xúc với phần dưới lò Theo cách này, nguyên liệu đi vào lò nung ở phía trên được làm nóng sẵn đầu tiên, rồi nung và cuối cùng được làm mát trong thời gian trao đHi của nó thông qua lò Khí ở lại trên cùng của lò bao gồm khí đốt và co2 được tách ra từ đá vôi

Lò nung theo lý thuyết được chia làm 3 vùng:

- Vùng sấy sơ bộ : phần phía trên của lò nơi đá vôi được nung bởi khí thải nóng đến nhiệt độ nung trung bình của nó khoảng 810-840 (0 C).

- Vùng nung : phần giữa của lò trong đó đá vôi được tách ra thành vôi và CO2, nhiên liệu bị đốt cháy trong không khí nóng sẵn.

- Vùng làm mát: Phần phía dưới của lò nơi vôi đi xuống từ vùng đốt cháy được làm mát bởi không khí trước khi thải.

Thông thường vùng sấy chiếm 25% thể tích lò, phần nung chiếm 50% thể tích lò và còn lại là vùng làm nguội.

Sự phân chia trên chỉ mang tính ước lượng Trong quá trình nung vôi khoảng cách của các phần đó đài ngắn phụ thuộc vào các thao tác nhập liệu, thông lò, khối lượng mỗi lần tháo…

Hình 1.7 Profile nhiệt độ và nồng độ của vôi trong lò đứng b) Lò vôi đứng PFR

Lò vôi PFR (Parallel Flow Regenerative Lime Kiln là loại lò vôi hiện đại) với 2 hoặc 3 lò xác định bởi sự xen kẽ hoạt động lò đốt và không đốt Hình 1.8 và1.9 chỉ ra đặc điểm đặc trưng của một lò PFR, gồm 2 lò đứng nối liJn nhau của mặt cắt ngang hình chữ nhật hoặc tròn Mỗi lò chịu hai chế độ làm việc khác nhau, đốt và không đốt Trong khi một lò hoạt động trong chế độ đốt bởi dầu và khí cháy thì lò kia hoạt động ở chế độ không đốt.

Hình 1.8 Nguyên lý làm việc Hình 1.9 Lò PFR Ở chế độ đốt, một lò được mô tả bởi dòng song song của khí cháy và đá, trong khi ở lò kia có dòng ngược chiJu không khí và đá Khí đốt được đưa vào ở đỉnh của vùng gia nhiệt, trên lớp đá Hệ thống lò hoàn chỉnh được tăng áp Khí được làm nóng trước bằng đá rồi mới trộn với nhiên liệu Khí-off trao đHi nhiệt với đá trong chế độ không đốt và đá lấy nhiệt của khí trong chế độ đốt.

Các phương pháp hoạt động trên kết hợp 2 yếu tố chính:

- Đá ở vùng sấy sơ bộ trong mỗi lò đóng vai trò như một bộ trao đHi nhiệt tái sinh Nhiệt dư thừa trong khí được truyJn cho đá trong chế độ không cháy Sau đó nó được chuyển từ đá để đốt nóng không khí ở chế độ đốt. Bởi vì truyJn nhiệt thay thế này, lò PFR có nhiệt lượng riêng tiêu thụ thấp nhất so với các loại lò nung.

- Trong dòng song song của lò PFR, nhiên liệu được cấp vào ở phía trên của vùng đốt và khí đốt đi song song với vật liệu Kết quả là, sức nóng phát ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu chủ yếu được hấp thụ bởi rắn cho sự nung đá vôi để nhiệt độ trong vùng cháy đạt trung bình 900 - 1200 ° C Bởi vì dòng nhiệt chảy song song, PFR lò rất thích hợp cho việc sản xuất các soft-burnt, độ phản ứng cao.

Tùy thuộc vào các nhà sản xuất lò, khái niệm khác nhau của việc tối ưu hóa các quá trình trong lò đã được phát triển để thiết kế các lò PFR Ví dụ, các dạng mặt cắt ngang có thể là tròn, chữ nhật, thiết kế đặc biệt với hình chữ D… Một số thiết kế khác của lò có thể được nhìn thấy từ hình 1.10.

Hình 1.10 Một số kiểu lò PFR

Lò nung vôi hoạt động là lò quay, còn được gọi là lò vôi hoặc lò nung alumina, nó là thiết bị chính của vôi hoạt động, thiết bị bằng vỏ, thiết bị H trục, với thiết bị H bi thủy lực, thiết bị truyJn động, thiết bị bôi trơn, niêm phong thiết bị và các bộ phận khác Lò vôi hoạt động có cấu trúc đơn giản, hoạt động đáng tin cậy, quy trình sản xuất điJu khiển tự động thuận tiện.

Than nghiJn (khí tự nhiên) trong lò để tạo nhiệt, dẫn nhiệt qua khí hoặc bức xạ để làm nóng vật liệu, đồng thời với thân lò theo thiết kế của độ dốc và giữ tốc độ chạy, nguyên liệu cũng định kỳ lăn vJ phía trước bếp, do đó, nguyên liệu thô từ đầu cấp đến cuối xả, đồng thời đảm bảo nguyên liệu thô thông qua thời gian nung quay cho vôi đủ tiêu chu>n, đạt được mục tiêu năng suất cao, tiêu thụ thấp. Đặc điểm của lò

1 Cấu trúc tiên tiến, bộ sấy sơ bộ thẳng đứng giảm áp suất thấp có thể cải thiện hiệu quả hiệu quả sấy sơ bộ, sau khi nung nóng đá vôi thành tỷ lệ phân hủy lò 20-25% và có thể sử dụng trực tiếp đá vôi mịn 10-15mm.

2 Con dấu quy mô kết hợp đáng tin cậy ở cả hai đầu của lò quay Sử dụng vật liệu chịu lửa composite để giảm tHn thất nhiệt bức xạ bằng cách làm cho hệ số rò rỉ không khí dưới 10%.

3 Làm mát và thông gió thẳng đứng hình tròn hoặc vuông, nhiệt độ của bộ làm mát là 800°C, thuận tiện cho việc vận chuyển và lưu trữ, và có thể làm nóng không khí thứ cấp vào lò nung đến hơn 700°C, làm giảm các bộ phận chuyển động và vật liệu đặc biệt.

Kết luận

Tại Việt Nam, cho đến nay, ngành sản xuất vôi tại Việt Nam hiện nay đa phần được sản xuất theo công nghệ nung thủ công và sinh ra lượng khí thải khHng lồ, gây ô nhiễm môi trường, do đó việc phát triển sản xuất vôi công nghiệp để thay thế dần các lò nung vôi thủ công là một yêu cầu bức thiết và là xu hướng tất yếu Cũng như dự kiến quy hoạch phát triển ngành vôi dự kiến đến năm 2020 xóa bỏ 100% lò vôi thủ công gián đoạn và cho đến năm 2025 xóa bỏ hoàn toàn lò thủ công liên hoàn Làm thế nào để phát triển ngành sản xuất vôi Việt Nam? Đáp ứng nhu cầu các ngành sản xuất khác, thậm chí xuất kh>u, đảm báo yếu tố công nghệ hiện đại, bảo vệ môi trường, đang là thách thức không nhỏ đối với các nhà đầu tư và các nhà quản lý.

So với lò thủ công thì lò công nghiệp có ưu điểm là: sản xuất một mẻ được nhiJu hơn, giá rẻ hơn, cần ít nhân công lao động hơn và tiết kiệm nhiên liệu hơn.

Có thể sản xuất liên tục và không gây ô nhiễm không khí Sau một thời gian nhất định, người ta nạp nguyên liệu vào lò; vôi sống được lấy ra qua cửa ở đáy lò; khíCO2 được thu qua cửa phía trên của lò và được dùng để sản xuất muối cacbonat, nước đá vôi Lò nung vôi thủ công có nhược điểm là: dung tích lò nhỏ, không thu hồi được khí CO2, khi vôi chín phải đợi cho vôi nguội mới dỡ vôi ra Sau đó lại lặp lại quá trình sản xuất như trước Nên em lựa chọn lò nung vôi dạng lò quay.phù hợp với công nghệ sản xuất vôi hiện nay.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUI TRÌNH SẢN XUẤT VÔI

Quá trình nung vôi

Việc nung đá vôi thành vôi sống đã được con người phát hiện và ứng dụng từ lâu, nhiên liệu đầu tiên là gỗ, củi, sau này và hiện nay người ta dùng nhiên liệu là than đá hoặc than cốc Thực chất của quá trình nung vôi là dùng nhiệt độ cao để phân hủy Carbonat canxi của đá vôi thành oxyt canxi theo phản ứng sau.

CaCO3 CaO + CO – 42.50 kcal/mol2

Sau khi nung, hình dạng và kích thước của vôi vẫn không đHi (giống như hình dạng lúc nhập liệu)

Muốn phản ứng diễn ra theo chiJu (1) phải giảm áp suất khí CO bằng cách2 tạo điJu kiện cho khí CO bay ra khỏi lò nung nhanh và tăng thêm nhiệt độ nung2 so với nhiệt độ nung tính toán lý thuyết.

Trong thí nghiệm, carbonat canxi phân hủy ở nhiệ độ 900 C Thực ra ở o

600 o C nó đã phân hủy nhưng rất yếu, đến khi nhiệt độ đạt 850 C nó mới phân o hủy mạnh Để đá vôi phân hủy hoàn toàn chúng ta cần giữ nhiệt độ 600 C đến o

960 C trong một thời gian nhất định o

Trong thực tế đá vôi nung ở 1000 C đến 1200 C vì thường phải nung một o o lượng nhiên liệu lớn với thành phần hóa học không đJu, không Hn định, chứa nhiJu tạp chất khác nhau và tốc độ nung lại lớn Ngoài ra theo phản ứng phân hủy đá vôi ở trên vJ lý thuyết CaO có trọng lượng bằng trọng lượng của CaCO3 giảm đi 44% (do mất CO ), nhưng vì thể tích chỉ giảm 10 đến 15% nên vôi có độ2 xốp lớn và do đó nhẹ Xét một viên đá vôi khi nung trong lò, trước tiên có một lớp vôi xuất hiện và bao bọc bên ngoài, vì lớp vôi này xốp hơn đá vôi nên hệ số dẫn nhiệt giảm, làm nhiệt truyJn vào trong khó nên phải tăng thêm nhiệt độ nung, giúp viên đá vôi có thể tăng hệ số dẫn nhiệt để phân hủy hết.

Trong quá trình nung nếu ta khống chế nhiệt độ không chính xác thí sản ph>m thu được có thể là vôi chín, vôi sống, vôi quá lửa

Vôi sống: cục vôi nặng hơn vôi chín khi có cùng một thể tích Vôi sống nhìn qua không phân biệt được vì lớp ngoài đã chín và trong lõi vẫn còn dạng đá vôi.

Nguyên nhân là do nhiệt độ nung thấp, kích thước đá vôi quá lớn, hay than cháy lướt quá nhanh, hoặc có thể lấy vôi ra nhiJu lần và nhanh quá

Vôi quá lửa: thông thường thể tích đá vôi giảm 10 đến 15% sau khi nung, nhưng nếu quá nhiệt thì giảm đến 40%, vậy nếu nhiệt độ quá cao thì cục vôi càng rắn và càng nặng Vì vậy khi tôi vôi quá lửa, phân tử khó thấm nước vào nên tôi vôi rất chậm.

2.1.1 Quá trình nung vôi lò quay

Bước đầu tiên trong sản xuất vôi là để nghiJn nát đá vôi để làm chúng nhỏ hơn Có hai loại máy nghiJn chính cơ bản là: nén ép và máy kiểu impact

Máy nghiJn ép nén sử dụng chậm, áp lực Hn định hơn để nghiJn giảm kích thước của đá vôi Trong khi đó máy nghiJn kiểu impact tác động phụ thuộc vào cường độ cao Máy nghiJn nén được sử dụng chủ yếu là cho đá lớn hơn, máy nghiJn kiểu impact sử dụng được với kích thước nhỏ hơn Đá vôi sau khi nghiJn sẽ được sàng lọc để cung cấp các kích thước đá mong muốn sau đó chuyển tải để lưu trữ trong kho dự trữ. Để đá vôi đạt yêu cầu trong si lô, qua máy nâng hạ trở lên và đến tận máy nghiJn bột siêu mịn ở phía trên máy hòm nóng Phía trên máy hòm nóng có 2 máy đo cấp liệu, rồi qua ống cấp liệu trở đá vôi đến máy hòm nóng đJu đặn.

Việc phân hủy nhiệt của đá vôi thành vôi, đá phải được đun nóng đến nhiệt độ phân ly của các cacbonat, và nhiệt độ này phải được duy trì trong một thời gian nhất định Nhiệt độ điện li thay đHi tùy theo các loại đá vôi bị đốt cháy

Ví dụ: canxit phân ly ở 898 °C (1.648 °F), trong khi phân ly cacbonat magiê tại 402 - 480 °C (756 - 896 °F)

Bởi vì đây là một phản ứng hóa học thuận nghịch, lượng khí carbon dioxide thải ra trong quá trình nung phải được loại bỏ để ngăn chặn recarbonation.

Lò nung vôi hiện nay chủ yếu được phân loại thành hai nhóm: lò quay, lò đứng Khí nóng từ khu nung di chuyển lên phía trên để sấy sơ bộ đá vôi Đá vôi ra khỏi lò nó được gọi là vôi hoạt tính, nó có thể là cao canxi hoặc đolomit, tùy thuộc vào loại đá vôi đã được nung Đá vôi trong máy hòm nóng được nóng lên đến khoảng 900℃ bằng hơi lò

1150℃, có khoảng 30% sẽ phân giải, cần đ>y sức nước sẽ đầy vJ lò quay, qua nung kết đá vôi trong lò quay được phân giải thành CaO và CO 2

Vận tải sản phẩm: Đá vôi sau khi phân giải vào máy làm lạnh, nó sẽ bị làm lạnh đến 100℃ bằng không khí lạnh mà máy quạt thông gió và thoát ra thiết bị sấy khô Không khí nhiệt 600℃ đã qua trao đHi nhiệt vào máy nghiJn Khí thải cùng với không khí lạnh đầy vào máy hút bụi túi, rồi qua van thải gió vào máy nghiJn kiểu ống khói. Đá vôi từ máy làm lạnh ra qua máy cấp liệu kiểu rung, băng tải xích, băng tải cao su vào kho vôi Có cần phân cấp bằng sàng rung phải theo yêu cầu khách hàng.

Khói khí thải nhiệt độ cao mà lò quay nung đốt đi ra, sau khi trao đHi nhiệt với đá vôi trong máy hòm nóng, nhiệt độ sẽ giảm đến 2800 C trở xuống, qua máy o làm lạnh đa ống, khói khí thải sẽ được giảm đến dưới 2000 C, đi vào máy lọc bụi o túi Sau khi lọc bụi sẽ thoát vào không khí, hàm lượng bụi trong khói khí thải

Sự áp dụng thành công lò quay vôi hoạt tính loại tiết kiệm và bảo vệ môi trường của máy hòm nóng kiểu đứng và máy hòm nóng kiểu đai đã đả phá bố cục sản xuất vôi truyJn thống Bởi vì lượng tiêu hao nhiên liệu giảm thấp rõ rang, đồng thời cũng giảm xuống lượng thể khí thải, áp dụng phương thức xử lý làm sạch thể khí thải bằng máy hút bụi túi mạch động Không những giảm thấp thành tiJn sản xuất với mức độ lớn, đã giảm thấp tiêu hao năng lượng và nâng cao lợi ích kinh tế, cũng làm cho khí thải của khâu nung kết đạt tiêu chu>n, việc bảo vệ môi trường được cải thiện triệt để

Sau khi sàng lọc, tùy thuộc kích thước hạt, vôi có thể được bán theo các dạng sản ph>m:

- Miếng (từ 6,35 cm đến 30,5 cm)

- Sỏi (từ 6,35 mm đến 6,35 cm)

- Bột (hạt nhỏ hơn 0,84 mm),

- Bánh (được đúc thành dạng khối)

2.1.2 Đặc điểm của quy trình

Chất lượng vôi tốt, sản lượng cao, rất thích hợp dây chuyJn sản xuất vôi hoạt tính với quy mô lớn, có thể thực hiện sản xuất với quy mô lớn.

Hoạt động sản xuất bình thường, áp dụng phương thức sản xuất cường độ sức ép âm, luồng không khí thông suốt, tính năng an toàn cao.

Kết cấu lò quay đơn giản, tính năng thao tác mạnh, dễ thao tác và sửa chữa.

Có thể nung kết đá vôi với đường kính nhỏ, lời dụng đầy đủ tài nguyên khoáng sản.

Thiết bị tháp đứng tận dụng nhiệt (hòm nóng)

1 Buồng khói 2 Lò quay 3 Ống dẫn đá vôi vào lò quay

4 Tấm điJu chỉnh 5 Cửa quan sát 6,7 Thành ống hợp kim lượn sóng

8 Cửa quan sát trên 9 Ống thoát khí 10 Tháp tiếp liệu

11 Chóp đỉnh lò 12 Phễu tiếp liệu với bộ phận điJu chỉnh

13 Phần trên trao đHi nhiệt 14 Thành tháp

15 Phễu đá vôi nóng 16 Van điJu chỉnh 17 Ống dẫn khói nóng từ lò quay

18 Ống dẫn khói lò vào vòng ngoài các ống

19 Khu dẫn khói lò 20 Buồng trong dẫn khí thải

Khói lò quay đi khu bên ngoài 19 rồi đi ngang ống đựng đá vôi lượn sóng 6 và 7 vào buống trong 20 Cuối cùng khí thải đi lên rồi thoát ra theo ống 9. Như vậy đá vôi được nung nóng từ từ khi đi từ trên xuống dưới và nhận nhiệt từ hợp kim quanh ống đồng thời có thể đạt 450 – 650 C Phần trên nguội hơn nên o chỉ phần dưới của ống là hợp kim chịu nhiệt và lượn sóng Dùng ống lượn sóng sẽ tăng được bJ mặt trao đHi nhiệt và bJn vững khi thay đHi nhiệt độ do tính co dãn của ống hợp kim Đá vôi đH vào chóp nón ở đỉnh để phân bố đJu cho các ống bố trí theo hình tròn Đá vôi đi từ trên đỉnh và dần được nung nóng trong các ống hợp kim, cuối cùng sẽ được đưa vào lò quay.

Toàn bộ tháp được cách nhiệt tốt để giảm tHn thất nhiệt ra ngoài nên hình dạng của tháp trở nên to lớn.

TÍNH TOÁN LÒ QUAY NUNG VÔI

Tính toán quá trình cháy nhiên liê K u

Nhiên liệu được sử dụng trong lò nung vôi là khí hóa than, nguồn nhiên liệu rẻ và được khai thác trong nước.

Thành phần của khí than:

Bảng 3-1: Thành phần khí than

Thành phần CO H2 CH4 N2 CO2 THng

Tính quá trình cháy cho 100 m 3 khí:

Bảng 3-2: Tính toán qua trình cháy cho 100 m khí 3

Phương trình phản ứng Lượng oxy cần(m ) 3

Nhiê Kt trị của khí than được tính theo công thức:

Lượng không khí khô lý thuyết:

Với α=1,15 là hệ số không khí dư khi cháy nhiên liệu trong lò

Lượng không khí khô thực tế:

Lượng không khí >m cần thiết để cháy:

Ta chọn hàm >m không khí d = 16 (g/kgkk)k

Lượng hơi nước theo không khí cháy vào:

Lượng sản ph>m cháy là:

THng sản ph>m cháy lý thuyết là:

Vα = VCO2 + VH2O + V + V = 2.3045 (mN2 O2 3/m 3 nhiên liệu)

Thành phần sản ph>m cháy là:

Lượng không khí khô thực tế ra khỏi lò α = 1,6 :

Lượng không khí >m cần thiết:

Với hàm >m không khí: d = 16 (g/kgkk)k

Lượng hơi nước theo không khí ra khỏi lò:

Tính % các chất trong khói lò

VO2 = 0.21 x (α - 1) x L = 0.21 x (1.6 – 1)x1.506 = 0.165 (mo 3/m 3 nhiên liệu) Thành phần % các chất trong khói lò do cháy nhiên liệu

Thành phần sản ph>m cháy là:

Tính toán cân bằng vật chất của hệ thống lò

3.2.1 Tính các thông số đầu vào

Lượng khí than tiêu tốn:

Với q – Lượng nhiệt tiêu tốn cho 1 kg vôi là q = 950 kcal/kgv

Bảng 3-3: Thành phần hóa học (%) của vôi:

Chất CaO MgO Chất khác THng

Bảng 3-4: Thành phần hóa học (%) của phối liệu khô chưa nung:

Chất CaO MgO Chất khác MKN THng

MKN – mất khi nung đá vôi %

Lượng phối liệu khô tuyết đối để sản xuất 1kg vôi:

Lượng CO phân hủy từ phối liệu ứng với 1kg vôi (G )2 CO2

Lượng CaCO trong phối liệu:3

Lượng MgCO trong phối liệu:3

THng lượng khí CO thoát ra từ nguyên liệu khi nung 2

VCO 2 ngl=GCO 2 ngl γ CO 2 =0.83831,977=0,424(kg/kgv)

Lượng nhiên liệu để đốt vào lò:

X T (m nhiên liệu/kgv)(kg/kgv) 3

Lượng phối liệu khô vào lò:

Với B = 2.5%: bụi phối liệu bay ra theo khói lòu

Lượng >m của phối liệu vào lò:

Với W=1%: độ >m làm việc của nhiên liệu

Lượng khí vào vòi phun nhiên liệu:

Lượng khí vào vào phun nhiên liệu(chọn = 8% không khí cần thiết) với hệ số không khí dư α=1,15 và khối lượng riêng của không khí ρ kkk=1,293 (kg/Nm ) 3

Lượng không khí lọt vào hệ thống trao đHi nhiệt:

Lượng không khí làm nguội vôi:

Lượng không khí làm nguội vôi: 1-2 nên chọn 1.85(m /kgv) 3

GV=X T +GP+GH+Gkk1+G1+Gn (3.14)

Lượng vôi ra lò: 1kgv

Lượng không khí dư từ máy làm lạnh:

Gdư = G - L x ρ x (1 + ) x 0.9 x Xn α kk T (3.15) = 2.43 – 1.7806X (kg/kgv) T

Trong đó gió nóng để đốt cháy than là 92%

Lượng khí CO do phân hủy phối liệu:2

Lượng nước do >m phối liệu:

Lượng bụi ra theo khói lò:bay

(Mức độ phân hủy cacbonat trong bụi β: 0.3 ÷ 0.6 chọn β=0.4)

Lượng khói lò mang ra ngoài:

Tính Ký hiệu Kết quả Đơn vị

Lượng nhiên liệu vào để đốt trong lò X T X T kg/kgv

Lượng phối liệu khô vào lò GP 1.8367 kg/kgv

Lượng >m của phối liệu vào lò GH 0.01855 kg/kgv Lượng khí vào vòi phun than Gkk1 0.158 XT kg/kgv

Lượng không khí lọt vào tháp trao đHi nhiệt G1 0.774 X T kg/kgv

Lượng không khí làm nguội Vôi Gn 2.43 kg/kgv

Tổng lượng vào l! GV 4,285 + 1,932 X T kg/kgv

Lượng vôi ra lò 1 kgv

Lượng không khí dư từ máy làm lạnh Gdu 2.43 – 1.7806XT kg/kgv

Lượng khí CO do phân hủy phối2 liệu GCO2 C 0.8383 kg/kgv

Lượng nước hóa học của phối liệu GH2O C 0 kg/kgv

Lượng nước do >m phối liệu GH 0.01855 kg/kgv

Lượng bụi bay ra theo khói lò Gb 0.0385 kg/kgv

Lượng khói lò mang ra ngoài Gkl 3,855X T kg/kgv

Bảng 3-5: Tổng hợp cân bằng vật chất của lò nung

Tính toán cân bằng nhiệt của lò

3.3.1.Nhiệt lý thuyết tạo vôi

- Nhiên liệu tiêu tốn để nung 1kg vôi: B = 0.6248 (m /kgv) 3

- Lượng nguyên liệu khô lý thuyết: P = 1.79 (kg/kgv)t

Bảng 3-6: nhiệt dung riêng (kcal/m 3 o C)

Bảng nhiệt dung riêng trung bình từ 0 C ÷ 1100 C (kcal/kg o o o C)

Công thức tính nhiệt dung riêng của các khí, phối liệu, than: (theo tài liệu

Ci = A + B x T x 10 + c x T x 10 (kcal/kg -6 2 -9 o C) (3.18) Bảng 3-7: Hệ số công thức tính nhiệt dung riêng (theo tài liệu FLSmidth)

Nhiệt nhiên liệu tiêu tốn theo lý thuyết:

Nhiệt cần nung nóng phối liệu 25 ÷ 450 o C: q1 r = P x (450 – 25) x Ct m (3.19)

Nhiệt cần để nung nóng phối liệu đã mất nước hydrat ở 450 C ÷ 900 o o C: q2 r = (P – Gt H2O ) x (900 – 450) x Cm (3.20) = (1.79 – 0) x (900 – 450) x 0.22 = 177.29 (kcal/kg)

Nhiệt phân hủy CaCO và MgCO của phối liệu ở 900 ÷ 11003 3 oC: q3 r = GCaCO3 x 396 + GMgCO3 x 195 (3.21)

Tổng lượng nhiệt tiêu tốn theo lý thuyết: Q = 1077,29 (kcal/kg)R

Nhiệt nhiên liệu vào theo lý thuyết:

Nhiệt thu hồi khi làm lạnh vôi ở 1100 C ÷ 50 o o C: q1 v= (1100 – 50) x 1 x Cm (3.22)

Nhiệt sinh ra do kết quả làm lạnh CO của phối liệu ở 900 ÷ 50 C 2 o q2 v = GCO2 x (900 – 50) x CCO2 (3.23)

Nhiệt thu hồi do làm lạnh hơi nước 450 C ÷ 50 C và do >n nhiệt ngưng tụ o o của hơi nước thoát ra là 595kcal/kgH O2 q3 v = GH2O x [(450 – 50) x CH2O + 595] (3.24)

Tổng nhiệt vào: Q = 350,11 (kcal/kg)v

Nhiệt lý thuyết tạo vôi: Q = Q – Q = 727,18(kcal/kg)lt r v

3.3.2 Tính cân bằng nhiệt hệ thống vào lò

Nhiệt do cháy nhiên liệu mang vào: q1 = Q x X = 1520,6X (kcal/kg)t T T

Nhiệt lý học của khí than mang vào lò: q2 = X x C x T = X x 0,3022 x 60 = 18.132X (kcal/kg) T nl nl T T

Nhiệt do phối liệu khô vào lò ở 60 o C: q3 = G x C x t = 1,8367 x 0.22 x 60 = 24,24 (kcal/kg)p pl pl

Nhiệt do >m của phối liệu vào lò: q4 = G x C x t = 0.01855 x 0.3508 x 60 = 0,3904 (kcal/kg)H H H

Nhiêt do không khí lạnh mang vào lò: q5 = (Gn+G +G1 kk) x C x t kk kk

Nhiệt do phản ứng tạo vôi: q1’ = Q = 727,18(kcal/kg)lt

Nhiệt cần để bốc hơi >m phối liệu: q2’ = G x 595 = 0.01855 x 595 = 11,04 (kcal/kg)H

Nhiệt do nước hóa học và hơi >m dưới dạng hơi nước mang ra khỏi tháp: q3’ = G x C x t = 0.01855 x 0.444 x 300 = 2.4642 (kcal/kg)H H H

Nhiệt do khí CO mang ra khỏi tháp:2 q ’ = G x C x t = 0.8383 x 0.228 x 300 = 57,22(kcal/kg)4 CO2 CO2 CO2

Nhiệt do khói lò mang ra ngoài: q5’ = Lα=1.6 x C x t x X = 2,053x 0.336 x 300 x X = 206,94X (kcal/kg)k k T T T

C Ck= CO 2.%CO2+CH 2 O % H2O+CN 2.% N2+CO 2 %O2

Ck – nhiệt dung của sản ph>m cháy mang khỏi tháp (kcal/m 3 ℃)

Tính theo số liệu trong bảng trên ta được

%CO2; % H2O; % N2; %O2 là thành phần phần trăm của các khí CO2;

H2O; N2; O2, ứng với hệ số không khí dưα=1,6

→C k =0,447.13,38 0,3684.9,05 0,3122.71,91 0,324.5,66 0,336+ + + = (kcal/m 3 ℃¿ Nhiệt do bụi mang ra ngoài: q6’ = G x C x t = 0.0385 x 0.22 x 300 = 2.541 (kcal/kg)b b b

Nhiệt do vôi mang ra ngoài ở nhiệt độ 50 C 0 q7’ = 1x C x t = 1 x 0,176 x 50 = 8,8 (kcal/kg)v v

Nhiệt do tHn thất môi trường xung quanh: q8’ = 17 (kcal/kg)

Nhiệt tiêu tốn do khí dư mang ra ngoài: q9’ = G x C x t = (2.4303 – 1.7806X ) x 0.23838 x 300du kk kk T

Bảng 3-8: Cân bằng nhiệt của hệ thống lò

Tính Ký hiệu Kết quả Đơn vị

Nhiệt do cháy nhiên liệu mang vào q1 1520.6 X T kcal/kg

Nhiệt lý học của khí than mang vào lò q2 18.1332 X T kcal/kg

Nhiệt do phối liệu khô vào lò ở 60 0 C q3 24,24 kcal/kg

Nhiệt do >m của phối liệu vào lò q4 0,3904 kcal/kg

Nhiệt do không khí lạnh mang vào lò q5 34.756+13.33X T kcal/kg

Tổng nhiệt cung cấp QC 59,39 + 1552.0642XT kcal/kg

Nhiệt do phản ứng tạo vôi q1' 727,18 kcal/kg

Nhiệt cần để bốc hơi >m của phối liệu q2' 11.04 kcal/kg

Lượng hơi nước GH2Oh 0.018553 kcal/kg

Nhiệt do nước hóa học và nước >m dưới dạng hơi nước mang ra khỏi tầng lò q3' 2.5436 kcal/kg

Nhiệt do khí CO mang ra2 khỏi lò q4' 57,22 kcal/kg

Nhiệt do khói lò mang ra q '5 206,94 XT kcal/kg

Nhiệt do bụi mang ra ngoài q6' 2.541 kcal/kg

Nhiệt do vôi mang ra ngoài q7' 8,8 kcal/kg

Nhiệt do tHn thất ra môi trường xung quang q8' 16,65 kcal/kg

Nhiệt tiêu tốn do khí dư đem ra ngoài q9' 173.8 -127.3378X T kcal/kg

Tổng nhiệt tiêu tốn QR 1000,05+ 79,6022XT

3.3.3 Tính lượng nhiệt tiêu tốn

Thiết lập cân bằng nhiệt hệ thống lò, ta có nhiệt cung cấp bằng nhiệt tiêu tốn:

Sai số của lượng than đã chọn B so với lượng than tính toán X : T

Sai số nhiên nhiên đã chọn nằm trong giới hạn cho phép.

Lượng nhiên liệu tiêu tốn lý thuyết cho 1kg vôi bằng tính toán: q1 = Q x X = 1520.6 x 0.6388 = 971,36(kcal/kg)th T

Nhiệt tiêu tốn đã giả thiết ban đầu là: 950 kcal/kg

Sai số cân bằng nhiệt hệ thống lò σ =|971,36 950− | 971,36 100=2,2 %m của phối liệu vào lò W 1 %

Nhiệt bắt đầu phân hủy carbonate Ta 600 0 C

Nhiệt độ bắt đầu phân hủy carbonate đầu lò Tcal 900 0 C

Nhiệt kết thúc phân hủy carbonate Te 1100 0 C

Nhiệt tại đầu lò Toe 1050 0 C

Hệ số tuần hoàn bụi Soe 0,3

Nhiệt độ phối liệu vào tháp Tr 50 0 C

Nhiệt độ vôi từ lò vào hệ thống làm nguội Tv 1050 0 C

Tỷ lệ không khí dư vào lò α 1,15

Tỷ lệ không khí dư vào tháp αq 1,6

Lưu lượng không khí lý thuyết Lo 1,30955

Lượng sản ph>m cháy Vspc 2,30450148

Hiệu quả cháy của nhiên liệu trong lò nf 0.98

Lượng nhiệt cần tiêu tốn để sản xuất 1 kg vôi Qlt 950 kcal/kg

Nhiệt trị thấp nhất của nhiên liệu Qt 1 1520,6 kcal/m 3

Lượng nhiên liệu cần cho 1 kg vôi B 0,6248 m /kgv 3

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

Công suất dộng cơ điện của lò quay

Để tính toán được công suất động cơ là việc xác định công suất để thắng được các lực cản chuyển động của lò khi lò quay vận hành Hn định.

Các lực cản mà lò quay phải chịu khi chuyển động Hn định là:

Lực cản do nâng vật liệu trong lò.

Lực cản do ma sát ở vành lăn.

Lực cản do ma sát ở H con lăn.

N1: Công suất động cơ cần thiết để nâng vật liệu trong lò

N2: Công suất động cơ cần thiết để thắng lực cản do ma sat ở vành lăn.

N3: Công suất động cơ cần thiết để thắng lực cản do ma sat ở H con lăn.

Thì công suất động cơ cần thiết sẽ được xác định:

Trong đó: k – hệ số kể đến ảnh hưởng của các thành phần lực cản phụ do góc nghiêng của lò. k = 1,1 Nếu dẫn động lò được thực hiện từ một phía của lò. k = 1,2 Nếu dẫn động lò được thực hiện từ hai phía của lò.

Do lò được dẫn động từ một phía của lò nên lấy giá trị: k = 1,1. η - Hiệu suất truyJn động, η = 0,85 ÷0,9

Ta xác định các giá trị: N ; N ; N trên cơ sở dựa vào các thông số cơ bản của1 2 3 lò quay cần thiết kế chế tạo: Đường kính lò: D = 4 m

Dung trọng thể tích trung bình γ của Vôi.tb γtb = 0,705 Tấn/m = 0,705.10 N/m 3 4 3

Vận tốc quay của lò n = 3,5 v/ph ứng với: ω=π n

N1 được xác định thông qua momen M1 theo tài liệu

Trong đó: ω1 - Vận tốc góc của lò rad/s. ω = 0,367 rad/s1

M1 - Momen do trọng lượng vật liệu nâng trong lò gây ra được xác định:

R - Bán kính trong của lò

R3 - Bán kính lớp gạch chịu nhiệt

Gvl - Trọng lượng vật liệu chứa trong lò quay.

L = 64 (m) γ = 0,705.10 N/m 4 3 Được: G = 12,57.0,11.64.0,705.10 = 62,39.10 Nvl 4 4 a - Khoảng cách từ trọng tâm liệu đến trục vuông góc với tiết diện lò a = Ro.sinφ φ: Góc dốc tự nhiên của vật liệu trong lò: φ = (25 tới 30º)

Ro: Khoảng cách từ tâm O đến trọng tâm của liệu.

Hình 4.1 Sơ đồ tính toán công suất dẫn động

Trong đó: α: Góc ôm của hình quạt chứa liệu.

F : Diện tích hình quạt chứa liệu.M

F = φ.F, (m ) M 2 Để đơn giản hóa việc tính toán R 0 được xác định từ đồ thị và phụ thuộc vào φ.

Hình 4.1 Đồ thị α−φ ta có: Δ R 0

Thay các giá trị trên vào các công thức trên ta được:

Thay các giá trị tìm được a và G vào (3.15) được:vl

Công suất cần thiết để khắc phục tHn hao ma sát ở vành lăn được xác định:

M 2 : Mô men cản do lực ma sát lăn giữa vành lăn và con lăn.

Glv: Trọng lượng tHng cộng phần quay của lò.

Glv = G VL O+ GVL + Gcola + GVR + GVLan+ Gg , (N)

G VL O: Trọng lượng vỏ lò GVL : Trọng lượng vật liệu.

Gcola: Trọng lượng lớp cola GVR: Trọng lượng vành răng.

GVLan: Trọng lượng vành lăn Gg: Trọng lượng lớp gạch lót.

R1, R4: Bán kính vành lăn và bán kính con lăn đỡ. μ: Hệ số ma sát lăn μ = 0,0005. β: Góc định vị con lăn β = (30 tới 32 ) → Chọn β = 30 0 0

Giá trị của Glv có thể chọn sơ bộ (dựa vào các lò có sẵn) như sau:

Bảng 4-1 Giá trị G lv của lò quay có sẵn của NGA [4]

Tải trọng gối Ri (KN)

Trọng lượng chung phần quay (KN)

Theo bảng 6 với lò 4x60 chọn sơ bộ: Glv= 8650 KN

Thay các giá trị trên vào công thức ta được:

Công suất cần thiết để khắc phục tHn hao ma sát ở H đỡ xác định như sau:

M 3 : Mômen cản ma sát tại H đỡ.

R 4 R 1 , (Nm) Trong đó: z: số con lăn; Lò thiết kế với số gối là 3 nên số con lăn z = 6.

: Hệ số ma sát = 0,03 tới 0,08 với H trượt → Chọn = 0,04.f f f

Thay các giá trị trên ta được:

1000 = 136,7 kW Thay các giá trị của N 1 , N 2 , N 3 vào (3.13) ta được:

0,9 = 375,31 kW Vậy công suất dẫn động chính của lò xác định sơ bộ là : N= 375,11 kW

Chọn động cơ của hãng Parma công suất 400 kW với:

Công suất động cơ: N = 400 kW.đc

Tốc độ quay: n = 960 v/ph.đc

Phân phối tỉ số truyJn:

Tỷ số truyJn chung của hệ dẫn động: u c =n đc nt

Với uc=u¿.ubr utv: tỉ số truyJn của hộp giảm tốc bánh răng trụ ba cấp ubr:tỉ số truyJn của bộ truyJn bánh răng

Số vòng quay trên trục ra của hộp giảm tốc: n 2 =nđc u¿

40$ (vg/ ph) 4.2 Tính bộ truyền bánh răng

Chọn vật liệu làm bánh răng:

Bảng 4-3: Bảng chọn vật liệu làm bánh răng

Chế độ nhiệt luyện Tôi cải thiện Tôi cải thiện Độ rắn HB1%0 HB2#5

Giới hạn chảy σ ch (MPa) 580 450

Xác định ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- ΖR : hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc.

- Ζ v : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.

- ΚxH:hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng. Ứng suất uốn cho phép :

- YR : hệ số xét đến độ nhám của mặt lượn chân răng

- : hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất YS

- KxF :hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh răng tới độ bJn uốn.

Với bước tính thiết kế sơ bộ lấy: YR Y KS xF = 1

- σHlim ο ,σFlim ο : ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở

- S H ,S F : hệ số an toàn khi tính vJ ứng suất tiếp xúc và uốn.

Ta có : σHlim ο =2 HB+70 ,SH 1¿SH 2=1,1 σFlim ο =1,8 HB ,SF 1¿SF 2=1,75 Bánh chủ động (1):

{ σ Hlim1 ο =2 HB σ Flim1 1 +70 =2 250 70 570 + = ( MPa ) ο =1,8 250 450∙ = (MPa) Bánh bị động (2):

{ σ Hlim2 ο =2 HB 2 +70=2 235+70T0 (MPa) σFlim2 ο =1,8 ∙ 235 423= (MPa)

Vì bộ truyJn là bộ truyJn bánh trụ răng nghiêng nên:

Kiểm tra[ σ H ] sb thỏa mãn Ứng suất cho phép khi quá tải

[ σ H ] max=2,8 min(σ ch1 ,σ ch2 )=2,8 45060(MPa)

[ σ F 2 ] max=0,8 σ ch2 =0,8 450 360= (MPa) a Xác định sơ bộ khoảng cách trục

Xác định sơ bộ các thông số của bộ truyJn:

Chọn đường kính bánh răng vòng: d2 = 1,46.D= 1,46.4 = 5,84 m Đường kính chia của bánh răng nhỏ: d1=d 2 ibr

Vậy khoảng cách trục là: aw=d1+d2

Bánh răng trụ, răng thẳng β=0

Xác định số răng bánh răng nhỏ:

Xác định số răng bánh răng lớn: Z = 2 ubr.Z1 = 150,92

Vậy tHng số răng Zt = 150 +22= 172 (răng)

Tính lại khoảng cách trục: a wt =mZt

Sai số: δ=| a w −aawt wt | = | 3350 34403440− |=2,62 % n thực nghiệm [12]

Trong đó: D dn là đường kính ngoài của vành đai

4.3.2 Tính toán ứng suất con lăn

Hình 4.1 Ứng suất tiếp xúc giữa vành đai và con lăn [3]

Trong thời gian thùng lăn làm việc, ứng suất tiếp xúc sinh ra tại những điểm giáp nhau của vành đai với con lăn Mặt tiếp xúc là một dải có chiJu rộng bằng:

Trong đó: P là tải trọng trên một đơn vị chiJu dài, P=T

86,6 (N/cm) μ=0,3 , hệ số poat xông

E , E - Mô đun đàn hồi của vật liệu chế tạo hai ống hình trụ,1 2

R - Bán kính đai lò, R = 273,5 (cm)

R - Bán kính con lăn đỡ, r = 75 (cm) áp suất lớn nhất tại bJ mặt tiếp xúc [3]

P o 553,4(N /cm 2 ) ĐiJu kiện bJn cho tiếp xúc đai lò – con lăn: σcp≥0,6 Poc32,03(N /cm 2 ) Chọn vật liệu thép CT4 σcp@000(N /cm 2 ) thỏa mãn yêu cầu.

4.4 Tính toán con lăn chặn

Do lò được đặt nghiêng 1 góc α=3,5 ° nên để đảm bảo khi lò quay làm việc không bị trượt theo phương dọc trục, người ta sử dụng con lăn chặn để ngăn cản sự trượt của lò Đường kính con lăn chặn d cc =D dn sinβ Trong đó:

D dn - Đường kính ngoài vành đai β - Góc nghiêng mặt ngoài con lăn chặn so với trục thẳng đứng của nó, chọn β ° d cc T7.sin 107 cm Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn

G – Trọng lượng thùng, N α – Góc nghiêng thùng f – Hệ số ma sát giữa vành đai và con lăn chặn, lấy = 0,1f

Pmax"43496,2.9,81 (0,1+sin 3,5)544468,63(N ) Ứng suất tiếp xúc giữa vành đai và con lăn chặn xác định theo [14] σtx=0,418√ P E r

Trong đó: r – Bán kính con lăn chặn mặt nón (do thùng nặng, quay chậm nên ta chọn bJ mặt tiếp xúcgiữa con lăn và thùng là dạng mặt nón)

P – lực tác dụng lên một đơn vị chiJu dài tiếp xúc giữa vành đai và con lăn chặn

P=P max l Với: – ChiJu dài tiếp xúc giữa con lăn với vành đai, chọn = 15 cml l

E – Mô đun đàn hồi vật liệu, E=2,1.10 7 (N/cm ) 2 r = R.sinβ = 273,5.sin10 = 47,5 (cm) σtx=0,418.√ 23297,91 2,1.10 47,5 7 510,3(N /cm 2 ) ĐiJu kiện σtx≤σcp

Chọn vật liệu là thép CT4, σ cp@000(N /cm 2 ) thỏa mãn điJu kiện

4.5 Tính bền thân lò quay

4.5.1 Tính nội lực trong lò br

Hình 4.2: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên lò

Trong đó: P , P , P - Là tải trọng do trọng lượmg của vành lăn tương ứng.1 2 3

G - Là tải trọng do trọng lượng của vành răng.br q - Là tải trọng phân bố đJu trên chiJu dài lò của các thành phần tải trọng phân bố.

Vành lăn nằm tai vị trí gối đỡ nên lực do trọng lượng vành lăn sẽ không gây ra nội lực trong lò.

Trọng lượng bánh răng sơ bộ G = br 170862,6(N).

Tải trọng phân bố đJu trên chiJu dài lò gồm: Trọng lượng vật liệu q , trọngvl lượng bản thân lò q , trọng lượng lớp gạch chịu nhiệt q :l g q = q +q +qvl g l q vl = G vl

64 = 9748,44 N/m q = ( πg R 2 3 – π ).γ = (2,23 – 2 ).3,14.2300.9,81 = 68927,84 (N/m)g 2 2 ql =( π – π ) γ = (2,262l 2–2,232).3,14.7840.9,81= 34713,98 (N/m) q48,44+68927,84+34712,98 = 113390 (N/m) Đối với lò quay ta coi là trường hợp tính nội lực của dầm liên tục có đầu thừa Để đễ dàng cho việc tính toán ta bỏ đầu thừa rồi tính toán như hệ dầm liên tục bình thường.

4.5.2 Tính momen uốn trong lò quay

Giải hệ ba >n ba phương trìmh sau:

Với: 55 ml q = 113390 N/m ta được các phản lực R 1045959,18 N

Xét các mặt cắt như trong hình sau:

Hình 4-3: Sơ đồ mặt cắt

Qy là lực cắt và M là momen uốnx

Vẽ biểu đồ momen cho lò:

Hình 4.4: Biểu đồ momen lò quay

Mu#8785747,3(N m) Momem xoắn sinh ra khi lò quay tính theo công thức [4]

N – là công suất tiêu hao n – là số vòng quay của lò, n = 3,5 vòng/ph

Tính toán đai lò và con lăn đỡ

4.3.1 Kích thước đai lò và con lăn đỡ

Theo [3], chọn bJ dày thân lò S = 32 mm, bJ dầy thân lò tại chỗ lắp đai lò S1= 75 mm Đường kính ngoài của lò quay tại chỗ lắp đai lò:

Dn=4,61(m) Kích thước đai lò chọn theo [3] Đường kính trong đai lò: D d F70(mm) Đường kính ngoài đai lò: DdnT70 (mm)

ChiJu cao của răng đai lò: h rd=0,5.(D d−D n )0(mm)

Khoảng cách giữa hai vành đai theo [3] ld=0,586 L7,504(m) Chọn sơ bộ bJ rộng vành đai (vòng ngoài): B = 250mm.

Coi vành đai hình vành khăn, vật liệu chế tạo là thép CT5, khối lượng vành đai:

4(5,47 4,67 2 − 2 )× 0,25 12503,38= (kg) Chọn sơ bộ khối lượng chân đế và các tấm tăng cứng, tấm căn: 4kg/bộ.

Mỗi đai được lắp trên 12 chân đế, thùng lắp 2 đai.

Khối lượng tHng cộng 2 đai và chân đế:

THng trọng lượng thùng là:

Q=GT+GV+GĐ+GBR(N ) Với GT, GV, GĐ, GR lần lượt là trọng lượng thùng, vật liệu, đai, và bánh răng vòng tính theo N.

Lò được lắp 3 đai và tựa trên 6 con lăn đỡ.

Tải trọng của lò nung và khối vật liệu tác dụng lên mỗi đai lò:

G668,12(kN) Phản lực do con lăn tác dụng lên vành đai [3]

T !17,8(kN) Trong đó: 2φ là góc giữa 2 con lăn đỡ, φ0 ° ĐiJu kiện bJ rộng đai lò [3]

Trong đó: Pr là tải trọng riêng trên một đơn vị chiJu dài, với lò quay chậm,

BJ rộng đai lò chọn theo [12] Wdu0(mm)

BJ rộng con lăn đỡ [12] lớn hơn đai lò 100 mm, Wcl0(mm) Đường kính con lăn đỡ lấy theo tiêu chu>n thực nghiệm [12]