tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuất pc40 theo phương pháp ướt lò quay với năng suất 1.000.000 t

  Tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuất PC40 theo phương pháp ướt lò quay với năng suất 1.000.000 tấn/năm  Xi măng là một trong những vật liệu quan trọng nhất trong ngành xây dựng, là loại chất kết dính không thể thiếu trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Để đáp ứng nhu cầu phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, ngành công nghiệp xi măng phải ngày càng phát triển hoàn thiện về tính năng kỹ thuật và công nghệ sản xuất. Hiện nay ở nước ta, ngành công nghiệp sản xuất xi măng portland đóng vai trò đặc biệt quan trọng, và chiếm tỷ trọng lớn nhất về giá trị sản lượng. Nhận rõ vai trò quan trọng của ngành trong sự phát triển của ngành kinh tế quốc dân. Nhà nước ta đã có đề án quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam từ năm 2010 và định hướng đến năm 2020. Mục tiêu của quy hoạch phát triển ngành công nghiệp xi măng Việt Nam, là đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng xi măng trong nước cả về số lượng và chất lượng, có thể xuất khẩu khi có điều kiện. Đưa ngành công nghiệp xi măng thành một ngành công nghiệp mạnh, có dây chuyền và thiết bị hiện đại. Quá trình sản xuất xi măng portland bao gồm hai giai đoạn chính. Là sản xuất clinker xi măng và nghiền clinker xi măng với thạch cao, và có thể nghiền chung với các loại phụ gia khác. Trên thế giới hiện nay tồn tại hai phương pháp phổ biến chính, là phương pháp ướt và phương pháp khô. Việc phân loại phương pháp ướt hoặc khô chủ yếu dựa vào khâu chuẩn bị phối liệu sản xuất clinker xi măng. Với những yêu cầu như trên thì em được giao nhiệm vụ “Tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuất PC40 theo phương pháp ướt lò quay với năng suất 1.000.000 tấn/năm”. Tuy nhiên đây là một lĩnh vực lớn và phức tạp, khả năng của em còn hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế, cho nên đồ án này vẫn còn nhiều những hạn chế và thiếu sót trong quá trình tính toán và thiết kế. Em mong được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo chuyên ngành trong bộ môn và các bạn đọc để đồ án này được hoàn thiện hơn. Em chân thành cảm ơn thầy Th.S-GVC Nguyễn Dân đã có những hướng dẫn và góp ý trong quá trình tính toán và thiết kế đồ án này. Tuy Hòa, ngày tháng năm 2012. SVTH Đoàn Nguyễn Hồng Nhân  ! "#$%&'%&())'*+,-./-01)2345%67'89)7':78;/ Đất sétĐá đỏ Đá vôi Băng tải xích Máy đập búa Băng tải cao su Bunker chứa Băng tải cao su Phễu Máy nghiền bi ướt Băng tải xích Máy đập búa Băng tải cao su Bunker chứa Băng tải cao su Băng tải Bể bừa bùn Bơm Bể chứa bùn Bơm Bể tồn trữ bùn Gàu múc Khí thải Quạt Lọc bụi túi Nước Sàng phân loại 1 Bể chứa 1 Bơm Bể đồng nhất phối liệu Bơm Bể chứa Định lượng Lò nung Làm lạnh kiểu ống chùm Máng hứng Clinker Kho than Băng tải Máy sấy nghiền Than mịn Vít tải Định lượng Béc đốt Ống khói Quạt Lọc bụi điện Buồng lắng "<#'%=/0'>$%&'%&())'* Đá vôi: Được khai thác từ núi bằng cách khoan nổ mìn, sau đó dùng máy ủi, ủi xuống, và được máy xúc múc lên xe ô tô vận chuyển về kho chứa. Đối với đá quá cỡ được vận chuyển về phễu tiếp liệu của máy đập búa sau đó nhờ băng tải xích chuyển lên máy đập búa, ở đây đá quá cỡ được đập đến kích thước yêu cầu sau đó vận chuyển về kho chứa đá vôi. Tại máy đập búa khi đập đá quá cỡ thì có bụi nên ta đặt thiết bị lọc bụi túi để thu hồi bụi, còn ở kho chứa thì đá vôi đựợc máy rải liệu rải thành đống dài theo phương pháp Chevron. Đá từ đống này được máy rút liệu rút liệu qua băng tải cao su về bunker chứa. Dưới bunker chứa có hệ thống cân băng định lượng, sau khi đã định lượng xong thì được băng tải cao su vận chuyển vào phễu chứa để vào máy nghiền bi ướt cùng với đá đỏ và bùn. Đá đỏ: Được chứa ở kho chứa có mái che có W=5%. Được ben ngoặm đưa đến phễu đổ và đổ vào bunker chứa và được băng tải xích đưa đến máy đập búa. Tại đây đá đỏ bị đập đến kích thước < 25mm, rồi được băng tải cao su đưa đến gầu nâng vào bunker chứa có băng tải định lượng để định lượng đá đỏ. Đá đỏ được băng tải cao su đưa đến phễu chứa rồi đưa đến máy nghiền bi ướt để nghiền chung với đá vôi và bùn đất sét. Đất sét: Trong thiên nhiên đất sét có độ ẩm khoảng 18% được bơm nước áp lực cao bơm trực tiếp vào để tạo thành hỗn hợp bùn đất sét. Hỗn hợp này sẽ được bơm theo ống dẫn về bể chứa bùn. Trong bể chứa bùn có lắp các cánh khuấy để đánh tơi một lần nữa. Các tạp chất hữu cơ như rác, gỗ, củi sẽ nổi lên và được vớt ra, còn cát sạn sẽ bị lắng xuống. Để đảm bảo độ nhớt của bùn làm việc ta dùng bơm để bơm nước vào. Bùn ra khỏi bể có độ ẩm W= 60÷70% được bơm qua bể chứa bùn. Tại đây để đảm bảo độ nhớt linh động và giảm độ ẩm sau này ta cho vào một lượng thủy tinh lỏng, từ bể chứa bùn được bơm qua bể tồn trữ bùn. Tại các bể chứa bùn đều có cánh khuấy để bùn không bị lắng. Bùn chuẩn bị được bơm vào gàu múc định mức và đưa vào máy nghiền bi ướt để nghiền chung với hai nguyên liệu trên. Đá vôi, đất sét, đá đỏ được nghiền chung trong máy nghiền bi ướt. Hỗn hợp bùn ra khỏi máy nghiền có độ ẩm W = 32%, độ mịn đặt trưng bằng lượng sót sàng 0.08mm là <12%. Hỗn hợp bùn qua máy phân loại đạt yêu cầu sẽ được các bơm lần lượt bơm qua các bể chứa (kiểm tra và điều chỉnh độ ẩm, thành phần hóa học, và tít phối liệu), bể dự trữ, đến gầu đong định hướng để vào lò nung. Tại các bể này cũng dùng hệ thống khí nén và khuấy cơ học để bùn không bị lắng, sau đó tiến hành nung phối liệu. <?@AB! Chất lượng của Clinker xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng mà thành phần khoáng lại phụ thuộc vào thành phần hóa của phối liệu. Vì thế tính bài phối liệu là công việc quan trọng. Hiện nay các nhà máy xi măng dùng 2 nguồn nguyên liệu chính là đá vôi và đất sét, ngoài ra cần bổ xung thêm các cấu tử phụ như đá đỏ. Vì dùng nhiên liệu than nên sẽ có một lượng tro than lẫn vào clinker vì thế ở đây ta tính bài phối liệu 3 cấu tử có lẫn tro. Bảng 2.1- Thành phần hóa của nguyên nhiên liệu: )%C2* D < E2 < D F GH < D F 5D )D I J) :K( 1.10 0.12 0.15 50.70 1.02 39.92 93.01 ./+L/ 52.15 18.20 6.56 1.50 0.30 7.35 86.06 :MN 25.00 4.96 50.65 1.35 1.45 8.62 92.03 OP/'5 69.31 15.53 3.75 0,00 0,00 0,00 88.59 Quy đổi về 100% với các hệ số chuyển đổi như sau: :K(I  Q"RST ./+L/I < Q"U< :MNI F Q"RVS OP/'5I W Q"<X Bảng 2.2- Thành phần hóa của nguyên nhiên liệu quy về 100% )%C 2* D < E2 < D F GH < D F 5D )D I J) :K( 1.18 0.13 0.16 54.51 1.10 42.92 100,00 ./+L/ 60.60 21.15 7.62 1.74 0,35 8.54 100,00 :MN 27.17 5.39 55.04 1.47 1.58 9.37 100,00 OP/'5 78.24 17.53 4.23 0,00 0,00 0,00 100,00 Chọn thành phần khoáng: C 3 S C 2 S C 3 A C 4 AF 45 -60% 18 -30% 5 -15% 10 -18% Vậy thành phần khoáng của Clinker để sản xuất xi măng PC40 là: Y'P:)  F   <   F E   W EG J) % 53.100 22.020 8.831 15.107 99.058 Quy đổi về 100%: Y'P :)   F    <   F E   W EG J ) % 53 .60 2 2.23 8.9 15 15 .25 100,00 Tính các hệ số cơ bản theo công thức thực nghiệm của BUT: 88.0 SC.3250.1SC SC.8838.0SC KH 23 23 = + + = 1.89= AF2.0464.C +A 1.4341.C S1.3250.C+SC =n 43 23 1.31= 0.6383+ AFC AC 1.1501. = p 4 3 Ta có các hệ số cơ bản như sau: I 7  0,85÷0,95 1÷3 1,7÷3,5 Đối với bài phối liệu này ta sử dụng 2 hệ số cơ bản là KH và p: Chuyển thành phần hóa học ban đầu của nguyên liệu chưa nung sang thành phần hóa học đã nung bằng cách trừ đi phần mất khi nung (MKN) ta có bảng sau: Bảng 2.3- Thành phần hóa của nguyên liệu đã nung: )%C 2* D < E2 < D F GH < D F 5D )D I J) :K( 2.07 0.23 0.28 95.50 1.92 0.00 100.00 ./+L/ 66.26 23.12 8.33 1.91 0.38 0.00 100.00 :MN 29.97 5.95 60.72 1.62 1.74 0.00 100.00 OP/'5 78.24 17.53 4.23 0.00 0.00 0.00 100.00 :K(I  Q"ST< ./+L/I < Q"RXF :MNI F Q"RF OP/'5I W Q"RRR Cứ 100 phần Clinker (phối liệu đã nung) thì ta có: x phần trăm cấu tử 1(đá vôi) đã nung y phần trăm cấu tử 2(đất sét) đã nung z phần trăm cấu tử 3(đá đỏ) đã nung t phần trăm tro than lẫn vào. Ta có phương trình : x +y + z + t = 100% Lượng tro nhiên liệu lẫn vào clinker được xác định theo công thức: 100.100 P.A.n =t Trong đó: 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 2.4-Thành phần của than như sau:  >  > D >  >  > Z > E > J) [ > 79.00 2.94 1.25 1.42 0.80 3.17 11.42 100,00 8.00 t Q q P = Trong đó: q: là lượng nhiệt tiêu tốn riêng (kcal/kg clinker) Q t : là nhiệt trị thấp của nhiên liệu (kcal/kg nhiên liệu) (Dựa vào bảng 2.6 trang 40 - Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ - Nguyễn Dân) Ta chọn q= 1350 (kcal/kg clinker) Áp dụng công thức tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu ta có: 520.70916)(2624681 =−−−+= dDddd t WSOHCQ (kcal/kg clinker) t Q q P = = 0.190 (kg nhiên liệu/kg clinker) 100.100 P.A.n =t = 0.020 Suy ra: t = 2.0% Bảng 2.5-Bảng ký hiệu các ôxyt: )%C 2* D < E2 < D F GH < D F 5D )D :K( S 1 A 1 F 1 C 1 M 1 ./+L/ S 2 A 2 F 2 C 2 M 2 :MN S 3 A 3 F 3 C 3 M 3 OP/'5 S 4 A 4 F 4 C 4 M 4 A'\2* S 0 A 0 F 0 C 0 M 0 2YHO S A F C M Công thức tính thành phần khoáng như sau: C 0 = ( x.C 1 + y.C 2 + z.C 3 + t.C 4 )/(x + y + z + t) S 0 = ( x.S 1 + y.S 2 + z.S 3 + t.S 4 )/(x + y + z + t) A 0 = ( x.A 1 + y.A 2 + z.A 3 + t.A 4 )/(x + y + z + t) F 0 = ( x.F 1 + y.F 2 + z.F 3 + t.F 4 )/(x + y + z + t) KH = C 0 – (1.65.A 0 + 0.35.F 0 /(2.8.S 0 ) n = S 0 /(A 0 + F 0 ) p = A 0 /F 0 Ta có hệ phương trình 3 ẩn: a 1 x + b 1 y + c 1 z = d 1 a 2 x + b 2 y + c 2 z = d 2 a 3 x + b 3 y + c 3 z = d 3 a 1 = b 1 = c 1 = 100.00 d 1 = 100 – t = 98.00 Trong đó: a 2 = (2.8.S 1 .KH + 1.65A 1 + 0.35F 1 ) – C 1 = -89.910 b 2 = (2.8.S 2 .KH + 1.65A 2 + 0.35F 2 ) – C 2 = 202.775 c 2 = (2.8.S 3 .KH + 1.65A 3 + 0.35F 3 ) – C 3 = 103.460 d 2 = (C 4 – (2.8KH.S 4 + 1.65A 4 + 0.35F 4 )).t = -514.286 a 3 = pF 1 – A 1 = 0.144 b 3 = pF 2 – A 2 = -12.212 c 3 = pF 3 – A 3 = 73.548 d 3 = (A 4 - pF 4 ).t = 23.457 Từ đó ta có hệ phương trình: 1 x + 1 y + 1 z = 98.000 -89.910 x + 202.775 y + 103.460 z = -514.286 0.144 x + -12.212 y + 73.548 z = 23.457 1.000 1.000 1.000 D = -89.910 202.775 103.460 = 23923.4856 0.144 -12.212 73.548 1.000 1.000 98.000 Dx = 202.775 103.460 -514.286 = 1627136.16 -12.212 73.548 23.457 1.000 98.000 1.000 Dy = -89.910 -514.286 103.460 = 607179.6257 0.144 23.457 73.548 1.000 1.000 98.000 { { Dz = -89.910 202.775 -514.286 = 105251.56 0.144 -12.212 23.457 Giải hệ phương trình ta được: x = D x /D = 68.01% y = D y /D = 25.38% z = D z /D = 4.40% Đá vôi đã nung: 68.01 % Đất sét đã nung: 25.38 % Đá đỏ đã nung: 4.40 % Tro lẫn vào: 2.0 % Tổng: 100.000 % Từ thành phần hóa của nguyên liệu đã nung chuyển sang thành phần hóa của nguyên liệu chưa nung ta có: x 0 = 119.15 1 (phần trọng lượng) y 0 = 27.749 (phần trọng lượng) z 0 = 4.854 (phần trọng lượng) Đổi sang thành phần phần trăm ta được: %x 0 = 78.516 (%) %y 0 = 18.285 (%) %z 0 = 3.199 (%) Tổng: 100.00 0 (%) Bảng 2.6: Thành phần hóa trước khi nung: )%C 2* D < E2 < D F GH < D F 5D )D I J) :K( 0.93 0.10 0.13 42.80 0.86 33.70 78.52 ./+L/ 11.08 3.87 1.39 0.32 0.06 1.56 18.29 :MN 0.87 0.17 1.76 0.05 0.05 0.05 3.20 7'\2* 12.88 4.14 3.28 43.16 0.98 35.56 100.00 Bảng 2.7: Thành phần hóa của Clinker: )%C2* D < E2 < D F GH < D F 5D )D J) :K( 1.41 0.15 0.19 64.95 1.31 68.01 ./+L/ 16.82 5.87 2.12 0.48 0.10 25.38 :MN 1.32 0.26 2.67 0.07 0.08 4.40 [...]... măng /năm theo yêu cầu thiết kế A là tỷ lệ thạch cao và phụ gia có trong xi măng Lượng hao hụt khi sản xuất là 1% Năng suất thực tế tại nhà máy tính theo clinker: N= 900000 * (100 + 1) = 909000 (tấn clinker /năm) 100 Năng suất giờ của phân xưởng lò nung: 909000 = 2713,4328 (tấn/ ngày) 335 2713,4328 = 113,0597 (tấn/ giờ) Suy ra: G0 = 24 G0 = Với năng suất trên dựa vào bảng đặc tính kỹ thuật lò quay xi măng theo. .. những chỉ tiêu cơ bản từ phân xưởng lò nung phải dự trữ năng suất đảm bảo cho phân xưởng lò nung làm việc liên tục Phân xưởng lò nung đóng vai trò quan trọng, đảm bảo cho nhà máy xí nghiệp sản xuất ra xi măng chất lượng cao và ổn định, vì chất lượng xi măng thì phụ thuộc vào chất lượng của clinker do phân xưởng lò nung sản xuất ra Nếu clinker chín tốt, có tỷ trọng cao, kết khối tốt và chín thấu đồng đều... xi măng theo phương pháp ướt – Trang 153 – Hướng dẫn thiết kế đồ án tốt nghiệp ta chọn lò kích thước 7 x 230m với năng suất lò là 3000 (tấn/ ngày) hay 125 (tấn/ giờ) với w = 32% + Tổng lượng dự trữ công suất phân xưởng lò nung: p= 125 − 113,0597 * 100 = 9,5522% 125 + Dự trữ công suất lò để sữa chữa: p1 = (1 − k ) * 100% = (1 − 0.918) * 100% = 8.20% + Hệ số dự trữ công suất cho phân xưởng lò làm việc liên... số giữa lượng vật chất ra và vào lò nung là: ∆G = ∑ Gra − ∑ Gvào 4,7055 − 4,638 * 100 = * 100 = 1,43% < 5% (chấp nhận) ∑ Gra 4,7055 CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG NHIỆT 5.1–Cân bằng nhiệt cho lò nung: 5.1.1–Nhiệm vụ và yêu cầu của phân xưởng lò nung: Phân xưởng lò nung là phân xưởng trọng tâm của nhà máy (xí nghiệp), vì toàn bộ các phân xưởng khác như khai thác, chuẩn bị nguyên liệu để nung, nghiền tháo xi măng... 5.2 Nung luyện clinker trong lò quay theo phương pháp ướt: 5.2.1–Zôn sấy: Tại đây xảy ra quá trình mất nước lý học, phối liệu vào zôn sấy dưới dạng bùn lỏng, nhờ xích trao đổi nhiệt mà cường độ sấy tăng lên, độ ẩm phối liệu giảm dần, độ nhớt tăng lên, vật liệu vón thành cục Do tác động va đập của xích và sự quay của lò mà vật liệu được tạo viên, và có kích thước khác nhau Cuối zôn nhiệt độ vật liệu. .. (tấn/ năm) Để sản xuất PC 40, ta nghiền (90 ÷ 95%) clinker với (3 ÷ 5%) thạch cao thiên nhiên và có thể sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia cải thiện công nghệ khác Chọn tổng tỉ lệ thạch cao và các loại phụ gia: 10% Tính quy đổi về sản lượng clinker /năm: M= M '*(100 − A) 1000000 * (100 − 10) = = 900.000 (tấn clinker /năm) 100 100 Trong đó: M là sản lượng clinker /năm M’ là sản lượng xi măng /năm. .. (tấn/ tấn clinker) Lượng nước thực tế tiêu tốn cho 1kg clinker (hao hụt 2%) là: Ltt = (Llt.*100)/(100 - 2) = (0.4642*100)/ (100 - 2) = 0.4736 (tấn/ tấn clinker) 3.2.4–Lượng nguyên, nhiên liệu thực tế cần thiết cho hoạt động nhà máy trong 1 năm: Về lý thuyết nhà máy sản xuất 1000000 tấn xi măng trong năm với lượng phụ gia và thạch cao là 10% 3.2.4.1–Lượng nguyên liệu cần thiết cung cấp hàng năm tính theo. .. kết lượng nước và than tiêu tốn: Thành phần Tấn/ năm Tấn/ ngày Tấn/ giờ Nước 430502.4 1179.45863 49.1441 181800.0 Than 498.0822 20.7534 Tấn/ tấn clinker 0.4736 0.2000 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO LÒ NUNG 4.1–Lượng vật chất vào lò: 4.1.1–Lượng nhiên liệu tiêu tốn để nung 1kg clinker: Gt = 0,190 (kg than/kg clinker) 4.1.2–Lượng nguyên liệu vào lò có kể đến lượng bụi tổn thất do khí thải cuốn ra khoi lò: ... công suất máy là: p3 = p − ( p1 + p 2 ) = 9.5522 − (8.20 + 0) = 1.3522 < 5% (chấp nhận được) Kết quả trên phù hợp và cho phép tính toán tiếp tục Bảng 3.1 -Tính kỹ thuật lò quay xi măng theo phương pháp ướt: THÔNG SỐ CƠ BẢN SỐ LIỆU - Tỉ lệ chiều dài trên đường kính trung bình (L/Dtb) 35 - Chiều dài lò (L) 230 - Độ ẩm bùn (Wb) 32 - Số vòng quay 0,7 ÷ 0,93 - Số bệ đỡ 8 - Góc nghiêng của lò 4 - Kiểu thiết. .. 2O = Ltt * N = 0.4736 * 909000 = 430502.4 (tấn/ năm) 3.2.4.4–Lượng nhiên liệu tiêu tốn hàng năm: Lượng nhiên liệu theo lý thuyết: Dlt= GAd.N =0.198*909000 = 179982 (tấn/ năm) Lượng nhiên liệu thực tế: Dtt = GAttd.N = 0.200*909000 = 181800 (tấn/ năm) Bảng 3.5-Bảng tổng kết lượng nguyên liệu ẩm thực tế tiêu tốn: Lượng nguyên liệu cần thiết dùng % Nguyên liệu T /năm T/ngày T/giờ Đá vôi 3226.32 134.430 1177609.5 . (tấn/ năm) F"<"W"<#8n)/'s&'&5PK7'g)5&)&.7') 10  Lượng thạch cao và phụ gia khô lý thuyết: lt PGTC L + = M *10 % = 10 0000 0 *10 % = 10 0000 (tấn/ năm) Lượng thạch cao và phụ gia khô thực tế: 10 1 ,10 1 010 11 00 10 0 *10 000 11 00 10 0* = − = − = + lt tc tt PGTC L L .   Tính toán và thiết kế phân xưởng lò nung phối liệu sản xuất PC40 theo phương pháp ướt lò quay với năng suất 1. 000. 000 tấn/ năm  Xi măng là một trong những vật liệu quan trọng. -12 . 212 73.548 1. 000 1. 000 98 .000 Dx = 202.775 10 3.460 - 514 .286 = 16 2 713 6 .16 -12 . 212 73.548 23.457 1. 000 98 .000 1. 000 Dy = -89. 910 - 514 .286 10 3.460 = 60 717 9.6257 0 .14 4 23.457 73.548 1. 000 1. 000