THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY XI MĂNG

I. NGUYÊN TẮC SẤY VẬT LIỆU TRONG SẤY THÙNG QUAY II. CẤU TẠO CỦA THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY III. PHÂN LOẠI SẤY THÙNG QUAY IV. CHỌN LOẠI MÁY SẤY V. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU VÀ CỦA SẤY THÙNG QUAY 1. Các loại hàm ẩm trong vật liệu 2. Sự trao đổi nhiệt giữa khí nóng và vật liệu 3. Nhiệt độ trong thùng quay 4. Ứng suất rơi 5. Sức nâng vật liệu 6. Nhiệt lượng tiêu thụ 7. Cân bằng nhiệt trong máy sấy thùng quay 8. Tốc độ bay hơi nước 9. Nhiên liệu 10. Công suất của sấy thùng quay 11. Sự di chuyển của vật liệu trong sấy thùng quay 12. Bố trí sấy thùng quay trong dây chuyền sản xuất cement 13. Kết cấu của sấy thùng quay

CHUYÊN ĐỀ CHẤT KẾT DÍNH

CHUYÊN ĐỀ 29:

THIEÁT BÒ SAÁY THUØNG QUAYSVTH: LÊ NGUYỄN ĐẠI VĨ

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG

 Thông thường trong quá trình sản xuất hàm ẩm chứa trong phối liệu phải được sấy trước khi nghiền Độ ẩm của nguyên liệu đem sấy từ 15 – 20% đá vôi khoảng

8 %, độ ẩm của xỉ lò cao cũng đến 35%

 Trong SX xi măng nguyên liệu được sấy bởi những thiết bị như: sấy thùng quay, sấy nghiền liên hợp, sấy va đập

Phần II: SẤY THÙNG QUAY

I NGUYÊN TẮC SẤY VẬT LIỆU TRONG

SẤY THÙNG QUAY:

 Tác dụng của biện pháp sấy thùng

quay: Tăng cường khả năng trao đổi nhiệt ẩm trong quá trình sấy bằng cách cho vật liệu thay đổi vị trí liên tục và phân bố đều trong dòng chảy của tác nhân sấy (khí nóng).

 Dưới đây là một số thiết bị sấy thùng

quay dùng trong công nghiệp sản xuất

xi măng :

Hình 1 : Sấy thùng quay trong thực tế

Hình 2 : Sấy thùng quay trong sấy đất sét

II CẤU TẠO CỦA THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY:

1 Thùng sấy:

1.Vành đai

2 Con lăn

và vật liệu được kỹ lưỡng hơn

Hình 4: Các loại cánh nâng thường dùng trong sấy thùng quay

Cánh thẳng Nghiêng 45o Nghiêng 90 o

Khi sấy vật liệu dẻo cánh nâng có tác

b Cánh ngăn có vòng chắn:

Hình 5 : Cánh ngăn có vòng

chắn trong sấy thùng quay

Cánh ngăn có vòng chắn chia mặt cắt thùng sấy thành nhiều vùng Nó

có tác dụng ngăn cản sự rơi tự do của vật liệu sấy

và thường xuyên luân chuyển phối liệu đảm bảo

sự tiếp xúc kỹ lưỡng của vật liệu với khí nóng Ngoài ra cánh ngăn có vòng chắn có tác dụng làm giảm bụi

I.CẤU TẠO CỦA THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY:

suất khí quyển

1 Sấy ngược dòng:

Sấy ngược dòng là sự chuyển động ngược chiều giữa vật liệu và tác nhân sấy, khi luồng khí nóng đi vào thì vật liệu sấy đi ra khỏi máy sấy Khi vật liệu sấy đi ra khỏi máy nó có thể đạt đến nhiệt độ của dòng khí nóng nhờ sự đốt nóng mạnh mẽ của tác nhân sấy

III PHÂN LOẠI SẤY THÙNG QUAY:

Sấy thùng quay có 2 loại sấy ngược

dòng và sấy xuôi dòng

2 Sấy xuôi dòng:

Sấy xuôi dòng là sự chuyển động cùng chiều giữa vật liệu và khí nóng Luồng khí nóng đi vào sẽ kết hợp ngay với vật liệu ẩm,

do nhiệt độ cao của khí nóng mà một lượng nước lớn được giải phóng ở phần đầu của thùng sấy, sự bay hơi n ước trong phần còn lại thì thấp hơn Phần đầu của máy sấy có cường độ sấy cao hơn

◊ Khi chọn loại máy sấy phải căn cứ vào yếu

tố vật lý của vật liệu, cỡ hạt mà nó có xu hướng chuyển đổi cấu trúc trong quá trình sấy.

◊ Vật liệu dẻo như đất sét và tạp chất sét thì dùng máy sấy xuôi dòng thì thích hợp hơn.

◊ Nếu sấy vật liệu dẻo trong máy sấy ngược dòng thì sự chuyển động đi xuống của vật liệu sẽ bị giảm vì vậy làm giảm khả năng sấy.

IV CHỌN LOẠI MÁY SẤY:

• Việc sấy vật liệu trong trong máy sấy cùng dòng sinh ra nhiều bụi hơn so với máy sấy ngược dòng.

dòng làm giảm đáng kể sự nguy hiểm

V CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA VẬT LIỆU VÀ CỦA SẤY THÙNG QUAY :

1 Các loại hàm ẩm trong vật liệu:

Hà ẩm trong nguyên liệu xi măng tồn tại dưới các dạng

2 Sự trao đổi nhiệt giữa khí

nóng và vật liệu:

• Sự trao đổi nhiệt đối lưu (trực tiếp) là hình thức mà vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với khí nóng Để an toàn khi tận dụng tối đa nguyên lý truyền nhiệt đối lưu, bên trong thùng sấy thường

sử dụng cánh nâng hay cánh ngăn có vòng chắn, ngoài ra nó có tác dụng làm cho vật liệu thay đổi

vị trí liên tục và phân bố đều trong dòng chảy

• Những yếu tố ảnh hưởng đến sự truyền nhiệt trong sấy thùng quay :

* Tốc độ quay của thùng quay

* Nhiệt độ của khí nóng khi vào thùng sấy

* Vận tốc của dòng khí trong máy sấy

* Loại, kích thước và bề mặt của cánh nâng

• Nhiệt độ của luồng khí đi vào nên cao đến mức

có thể, tức nhiệt độ cao nhất mà không làm thay đổi cấu trúc của vật liệu khi sấy

• Vận tốc của khí nóng phải hợp lý để sự truyền nhiệt đạt hiệu quả cao nhất

Chiều dài thùng sấy

Khí nóng

Vật liệu

Hình 8: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhiệt độ của khí nĩng và vật liệu trong quá trình sấy xuơi dịng và sấy

• Sấy xuôi

3 Nhiệt độ trong thùng quay:

 Khi sấy trực tiếp, nhiệt độ cao nhất của dòng khí đi vào sấy thùng quay thường là 650 oC

 Trong quá trình sấy không được làm thay đổi tính chất hoá học của vật liệu Đá vôi bị phân hủy ở nhiệt độ khoảng 800-900 oC theo phương trình:

CaCO3 = CaO + CO2

Vì vậy trong quá trình sấy nhiệt độ phải được giữ thấp hơn

o C

 Ngoài ra, caolinit trong đất sét sẽ mất nước liên kết hoá học ở nhiệt độ 400 - 450 oC:

Al2O3.2SiO2.2H2O=Al2O3.2SiO2.0,5H2O+1,5H2O

Trường hợp này cũng cần được xem xét khi sấy

 Nhiệt độ của dòng khí vào thùng quay được điều chỉnh bằng cách thêm không khí lạnh vào Việc này được tiến hành trong máy trộn

của hơi nước dòng khí rời sấy thùng quay phải có nhiệt độ 120 đến 125

thoát hoàn toàn khỏi thùng sấy thì

ở các máy sấy luôn được trang bị các quạt hút

4 Ứng suất rơi :

• Ứng suất rơi của vật liệu trong thùng sấy phụ thuộc vào chiều dài và đường kính của thùng sấy, loại cánh lắp đặt, tốc độ nâng của cánh nâng, tốc độ quay của thùng quay… Chẳng hạn như áp lực rơi do thùng quay gây ra

từ 35 – 75 mm cột nước

• Sau đây là số liệu thống kê áp lực rơi của vật liệu

trong một số thiết bị sấy:

- Sấy thùng quay: 50 mm cột nước

- Hệ thống cyclon lọc bụi: 75 mm cột nước

5 Sức nâng vật liệu :

Thông thường thì sức nâng vật liệu trong thùng sấy do cánh nâng thực hiện từ 12- 15%; với cánh ngăn có vòng chắn thì sức câng cao hơn là 25-30% Với máy sấy có cánh nâng thì năng suất sấy cao hơn

từ 30 - 50% so với máy cùng kích cỡ, cùng loại mà không sử dụng cánh nâng

6 Nhiệt lượng tiêu thụ:

Bảng 1 : Bảng nhiệt lượng tiêu tốn để sấy phối liệu khi nhiệt độ của dòng khí đi ra khỏi sấy thùng quay trên 100 o C.

Độ ẩm có trong 1000 kg

vật liệu

%W 1000

7 Cân bằng nhiệt trong máy sấy

thùng quay : Nhiệt lượng tổng cộng cung cấp cho máy sấy thùng quay được phân bố như sau:

• Lượng nhiệt tiêu tốn để làm bay hơi ẩm( nhiệt lượng hữu ích ) : 50%

• Nhiệt lượng cần thiết để đốt nóng hơi nước đến nhiệt

độ bốc hơi : 5%

• Nhiệt tổn thất do luồng khí mang ra khỏi máy sấy :

12%

• Nhiệt trong vật liệu sấy : 15%

• Tổn thất nhiệt do sự bức xạ của thùng sấy… 18%

8 Tốc độ bay hơi nước:

• Hoạt động của sấy thùng quay được đặc trưng bởi cường độ bay hơi nước

• Cường độ bay hơi của nước phụ thuộc tính chất vật lý của vật liệu, loại độ ẩm, độ ẩm trước

và sau khi sấy, nhiệt độ của khí nóng sấy, cũng như cấu tạo của máy sấy

Không có thiết bị đi kèm:10-15 kg/m3.h

Có cánh nâng: 25-30 kg/m3.h

Hình 9: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa đường kính thùng sấy và cường độ bay hơi

9 Nhiên liệu:

• Sấy thùng quay sử dụng khí sấy là khí nóng thải ra từ lò quay hay luồng khí nóng ra khỏi thiết

bị làm lạnh clinker

• Việc kết hợp lò quay, thiết bị làm lạnh clinker

và sấy thùng quay giúp tiết kiệm chi phí nhiên liệu, tiết kiệm chi phí đầu tư vì chỉ cần 1 hệ thống lọc bụi

• Khi sử dụng than, dù lò đơn giản hay lò hiện đại thì người ta phải nghiền than cục thành bột để

10 Công suất của sấy thùng quay:

Thể tích

m 3

Công suất Kg/h

Độ bay hơi nước Kg/h

Tốc độ bay hơi nước Kg/m 3 h

Công suất Kg/h

Bay hơi nước Kg/h

Tốc độ bay hơi nước Kg/m 3 h

8 22 46 84 127

4500 9500 17000 23700 33000

450 950 1700 2370 3300

57,7 44 37,2 27,3 26

2000 4200 7500 10400 15000

400 840 1500 2080 3000

51,2 38,9 32,8 24,9 23,6

8 22 46 84 127

3420 7200 13000 18000 25000

342 720 1300 1800 2500

43,9 33,3 28,5 21,5 19,7

1520 3200 5700 7900 11000

304 640 1140 1580 2200

39,0 29,6 24,9 18,9 17,3

8 22 46 84

2320 4900 8800 12200

232 490 880 1220

29,8 22,7 19,3 14,6

1030 2100 3800 5400

206 420 760 1080

26,4 19,4 16,6 12,9

11 Sự di chuyển của vật liệu trong sấy thùng quay :

Đối với thiết bị sấy thùng quay cường

độ trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt, đồng thời vật liệu phân bố tương đối đều theo thể tích thiết bị vì vậy người ta thường tính thời gian sấy theo cường độ trao đổi thể tích

a Theo phương pháp truyền ẩm:

• Thời gian lưu trú của vật liệu trong thùng sấy (t) được tính theo công thức thực nghiệm

a T

GV

• Thời gian lưu trú của vật liệu trong thùng

sấy được tính theo công thức thực nghiệm:

(phút)

1,77 k L t

k : hệ số xét tới ảnh hưởng của thùng sấy, cánh nâng k= 2

L : chiều dài của thùng sấy (m)

: góc ma sát của vật liệu đem sấy (độ)

ϕ

b Theo phương pháp truyền nhiệt:

t

=

α ∆

• Thời gian mà vật liệu lưu trú trong thùng từ 20 đến 40 phút( thời gian vật liệu đi hết chiều dài thùng) còn được tính theo công thức:

12 Bố trí sấy thùng quay trong dây

chuyền sản xuất cement:

Sau đây là sơ đồ thể hiện cách bố trí

thiết bị sấy thùng quay trong sản xuất xi

măng:

Hình 11: Bố trí thùng quay ngoài thực tế

13 Kết cấu của sấy thùng quay:

• Thiết bị sấy thùng quay có thể thực hiện ở điều kiện áp suất khí quyển hoặc ở điều kiện áp suất chân không

• Nếu thùng quay làm việc ở áp suất chân không, thì thường được cấp nhiệt bằng hơi nước, còn việc thải ẩm thay vì dùng quạt người ta dùng hệ thống bơm chân không

Hình 12 : Thiết bị sấy chân không thùng quay

TÀI LIỆU THAM

KHẢO

://www.energyunli mited.com/

://www.rotarydrum