Đồ Án Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy, năng suất 8734kg/h. Các số liệu ban đầu: - Độ ẩm đầu của vật liệu: 14% - Độ ẩm cuối của vật liệu: 1% - Nhiệt độ khói vào : 300 0 C. - Nhiệt độ khói ra : 105 0 C.

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP

Khoa : Công nghệ Hoá

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn

NỘI DUNG

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy bánthành phẩm phân lân nung chảy với năng suất 8734 kg/giờ

Các số liệu ban đầu:

- Độ ẩm đầu của vật liệu: 14%

- Độ ẩm cuối của vật liệu: 1%

- Nhiệt độ khói vào : 3000C

- Nhiệt độ khói ra : 1050C

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Văn Hoàn

MỤC LỤC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ 1

LỜI MỞ ĐẦU 6

Chương 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 7

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy 7

1.1.1 Khái niệm và mục đích 7

1.1.2 Phân loại phương pháp sấy 8

1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy 10

a Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí 10

b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí 11

c Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí 11

d Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 12

e Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm 12

f Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu 12

1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống 12

1.2.1 Cấu tạo 15

1.2.2 Nguyên lý hoạt dộng 17

1.2.3 Ưu, nhược điểm của sấy thùng quay 18

1.2.4 Lựa chọn thiết bị 18

1.3 Quặng apatit và quá trình sản xuất phân lân nung chảy 18

1.3.1 Quặng apatit 18

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU 26

2.1.3 Vật liệu sấy là phân lân với các thông số 27

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá 28

2.2.3 Nhiệt trị của than 28

2.2.4 Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg than 28

2.2.5 Entanpi của nước trong hỗn hợp khói 29

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn 29

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than 29

2.2.6.2 Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn 31

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy 34

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói 34

2.2.7.2 Hàm ẩm của khói 34

2.2.7.3 Hàm nhiệt của khói 34

2.2.7.4 Độ ẩm 34

3.1.2 Lượng phân lân nung chảy ra khỏi thùng sấy 36

3.2 Các thông số cơ bản của thùng sấy 36

3.2.1 Thể tích của thùng sấy 36

3.2.2 Chiều dài ,đường kính và bề dày thùng 36

3.2.2.1 Đường kính thùng 36

3.2.2.2 Chiều dài thùng 37

3.2.2.3 Chiều dày thân thùng 37

3.2.3 Thời gian lưu vật liệu trong thùng 37

3.2.4 Số vòng quay của thùng 38

3.2.5 Công suất cần thiết để quay thùng 38

3.2.6 Các thông số cơ bản của thùng sấy 38

3.2.6.1 Cấu tạo thân thùng 38

3.2.6.2 Đường kính thùng 39

3.2.6.3 Chiều dài thùng 39

3.2.6.4 Loại cánh 39

3.2.6.5 Tốc độ quay 39

3.3 Quá trình sấy lý thuyết 39

3.3.1 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 39

3.3.1.1 Nhiệt độ 39

3.3.1.2 Hàm nhiệt 39

3.3.1.3 Hàm ẩm 39

3.3.1.4 Độ ẩm 39

3.3.2 Cân bằng nhiệt lượng của quá trình sấy 40

3.4 Quá trình sấy thực tế 40

3.4.1 Nhiệt tổn thất ra môi trường 40

3.4.1.1 Xác định hệ số truyền nhiệt K 41

3.4.1.2 Diện tích xung quanh thùng sấy 46

3.4.1.3 Hiệu số nhiệt độ trung bình 46

3.4.2 Tổn thất do phân lân nung chảy mang ra khỏi thùng sấy 47

3.4.3 Xác định giá trị ∆ (Lượng nhiệt bổ sung thực tế) 48

3.4.4 Trạng thái của khói ra khỏi thùng sấy 48

3.4.4.1 Nhiệt độ 48

3.4.4.2 Hàm ẩm 48

3.4.4.4 Hàm nhiệt 49

3.4.5 Lượng khói cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm 49

3.4.6 Lượng than cần thiết cho quá trình 49

3.4.7 Cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị sấy 49

3.4.8 Kiểm tra lượng nhiệt mất mát ra môi trường 50

3.4.9 Lượng nhiệt cần cung cấp cho thùng sấy 50

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 51

4.1 Tính toán hệ thống dẫn động 51

4.1.1 Tính toán và lựa chọn động cơ 51

Công suất cần thiết để quay thùng là : Pt = Nt = 12,804 ( kW ) 51

4.1.2 Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí 52

4.1.2.1 Xác định tỷ số truyền của hệ thống dẫn động 52

4.1.2.2 Phân tỷ số truyền của hệ dẫn động 52

4.1.2.3 Số vòng quay của bánh răng chủ động 52

4.1.2.4 Công suất trên trục bánh răng chủ động 52

4.1.2.5 Momen quay trên trục của bánh răng chủ động 53

4.2.2.1 Ứng suất tiếp xúc 54

4.2.2.2 Ứng suất uốn 54

4.2.2.3 Ứng suất quá tải cho phép 55

4.2.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền 56

4.2.3.1 Khoảng cách trục 56

4.2.3.2 Các thông số ăn khớp 56

4.2.3.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 60

4.2.3.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải 62

4.2.3.7 Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng trụ 62

4.3 Kiểm tra độ bền thân thùng 63

4.3.1 Trọng lượng của vật liệu trong thùng 63

4.3.3 Trọng lượng bánh răng vòng 63

4.3.4 Trọng lượng cánh xới 64

4.3.5 Trọng lượng vành đai 64

4.3.6 Khoảng cách hai vành đai 64

4.3.7 Tải trọng trên một đơn vị chiều dài thùng không kể bánh răng vòng 65

( N/cm ) ( 90 – TTTKMHCT1 ) 65

4.3.8 Momen uốn do tải trọng này gây ra 65

4.3.9 Momen uốn do bánh răng vòng gây ra 65

4.3.10 Momen chống uốn 65

4.3.11 Ứng suất thân thùng 65

4.4 Tính toán vành đai 65

4.4.1 Tải trọng trên một vành đai 65

4.4.2 Phản lực của con lăn 66

4.4.3 Bề rộng của vành đai 66

04.4.4 Bề dày của vành đai 66

Với thùng nặng thì bề dày của vành đai là: 66

4.4.5 Momen uốn 66

4.4.6 Momen chống uốn 67

4.4.7 Các thông số của vành đai 67

4.5 Tính toán con lăn đỡ 68

4.5.1 Bề rộng của con lăn 68

b = B + 3 = 25 + 3 = 28 ( cm ) (T250- HDTKMHCT1) 68

4.5.2 Đường kính của con lăn 68

Chọn sơ bộ đường kính con lăn đỡ theo công thức: 68

4.5.4 Các thông số của con lăn đỡ 69

4.6 Tính toán con lăn chặn 69

4.6.1 Lực lớn nhất tác dụng lên con lăn chặn 69

4.6.2 Xác định bán kính con lăn chặn 69

4.6.3 Kiểm tra độ bền của con lăn chặn 70

4.6.4 Các thông số của con lăn chặn 70

5.1.1 Diện tích bề mặt ghi lò 71

5.1.2 Thể tích buồng đốt 71

5.1.3 Chiều cao của buồng đốt 72

5.1.4 Số ghi lò 72

5.1.5 Tỉ lệ mắt ghi: f/F 72

5.2 Tính toán và chọn quạt 72

5.2.1 Năng suất quạt 72

5.2.2 Công suất của quạt 72

5.2.3 Chọn quạt 74

Với tổn thất áp suất là 158,51 ( mmHg ) và năng suất quạt là 25458,295 ( m3/h ) theo hình 15- TKHTTBS ta chọn quạt số hiệu quạt ly tâm II - 4 - 70 - No7 ; 74

Bảng phụ lục : 75 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta hiện nay đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa, đặcbiệt ngành công nghiệp hóa chất đang được chú trọng và phát triển Sấy làmột quá trình công nghệ được sử dụng và đóng vai trò quan trọng trong sảnxuất

Đồ án về nội dung sấy là một bài tập lớn nằm trong chương trình của bộ mônQúa trình và thiết bị trong Công nghệ Hóa học Nó giúp sinh viên có kỹ năngtính toán, tra cứu số liệu đồng thời nắm vững được kiến thức về cấu tạo,nguyên lý làm việc cũng như ứng dụng của công nghệ sấy nói riêng và cácthiết bị trong công nghệ hóa học nói chung

Dựa trên kiến thức, tìm hiểu và hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Hoàn em đãhoàn thành đồ án của mình, với đề tài thiết kế hệ thống sấy thùng quay làmviệc xuôi chiều để sấy bán thành phẩm phân lân nung chảy

Em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Công nghệ Hóa, đặc biệt là thầy Hoàn

đã chỉ bảo, giải đáp các vướng mắc giúp em hoàn thành tốt đồ án của mình.Bản đồ án của em vẫn còn nhiều sai sót, em mong nhận được sự nhận xét, sửachữa từ các thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1 : GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật sấy

+ Đảm bảo các thông số kĩ thuật cho quá trình gia công vật liệu tiếp theo+ Đảm bảo tính mĩ thuật

Nguyên lý của quá trình sấy: Quá trình sấy là một quá trình truyền khối

có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuếch tánbên trong lẫn bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt Đây

là một quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu

từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu Độnglực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm bên tỏng vật liệu và bên trên bề mặtvật liệu Quá trình khuếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trênvật liệu lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khíxung quanh Vận tốc của toàn bộ quá trình được quy định bởi giai đoạn nàochậm nhất

Hai mặt của quá trình sấy cần nghiên cứu:

+ Mặt tĩnh lực học: tức là dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệtlượng ta sẽ tìm được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệusấy, tác nhân sấy Từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân

+ Mặt động lực học: tức là nghiên cứu mối quan hệ của sự biến thiên của

độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình như: tính chất,cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và điều kiện thủy động lực học của tácnhân sấy để từ đó xác định được chế độ, tốc độ và thời gian sấy phù hợp

1.1.2 Phân loại phương pháp sấy

Có rất nhiều cách để phân loại:

- Phân loại theo nguồn năng lượng sử dụng để sấy thì hai loại sấy:

+ Sấy tự nhiên: Tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng tự nhiênnhư năng lượng mặt trời, năng lượng gió Dùng các phương pháp này chỉ đỡtốn năng lượng nhưng không chủ động được điều chỉnh được vận tốc của quátrình theo yêu cầu kĩ thuật, năng suất thấp

+ Sấy nhân tạo: sử dụng nguồn năng lượng do con người tạo ra như khói

lò, hơi nước bão hòa, dòng điện Phương pháp này khắc phục được cácnhược điểm của phương pháp sấy tự nhiên

- Phân loại theo phương pháp truyền nhiệt trong kĩ thuật sấy:

+ Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy vớikhông khí nóng, khói lò ( gọi là tác nhân sấy )

+ Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúctrực tiếp với vật liệu mà truyền nhiệt gián tiếp cho một vách ngăn

+ Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tiahồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

+ Sấy bằng dòng điện cao tầng: Phương pháp sấy dùng năng lượng điệntrường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu

+ Sấy thăng hoa: Phương pháp sấy trong môi trường có độ chân khôngrất cao nhiệt độ thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từtrạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng

Ba phương pháp cuối cùng chỉ được sử dụng trong công nghiệp nên gọichung là phương pháp sấy đặc biệt

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đốilưu và tiếp xúc được sử dụng phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu.

Nó có nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết các dạng vật liệu sấy

- Dựa vào phương pháp làm việc

+ Máy sấy liên tục

+ Máy sấy gián đoạn

- Dựa vào áp suất làm việc:

+ Sấy chân không

+ Sấy áp suất thường

- Dựa vào cấu tạo thiết bị:

+ Thiết bị sấy buồng: có thể sấy được tất cả các loại vật liệu, cấu tạo thiết

bị đơn giản nhưng vật liệu không được đảo trộn trong quá trình sấy dẫn đếnsấy không đồng đều, thời gian sấy dài, năng suất thấp Thiết bị làm việc khôngliên tục do phải ngừng hoạt động để nạp và tháo vật liệu làm tổn thất nănglượng nhiều Khí nóng phân bố không đồng đều trong toàn bộ buồng sấy.+ Thiết bị sấy hầm: hầm cấu tạo đơn giản, năng suất cao, làm việc bánliên tục, sấy không đồng đều giữa các lớp vật liệu

+ Thiết bị sấy nhiều băng tải: vật liệu được đảo trộn, thời gian sấynhanh, sấy đồng đều thích hợp sấy vật liệu dạng hạt ít bị vỡ vụn như rau, quả,sấy ngũ cốc, sấy bánh kẹo nhưng không sấy được vật liệu khích thước lớn, vậtliệu có thể bị vỡ vụn, không sấy được vật liệu quá ẩm do có khả năng bị bếtdính lại trên băng tải làm giảm hiệu quả sấy

+ Thiết bị sấy thùng quay: cường độ bốc hơi ẩm lớn có, quá trình sấyđều đặn, tiếp xúc giữa khói nóng và vật liệu tốt, thời gian sấy nhanh, thiết bịgọn, có thể cơ khí hóa, tự động hóa được hoàn toàn, thích hợp sấy nhiều loạivật liệu, năng suất lớn Vật liệu bị đảo trộn nhiều dễ bị vỡ vụn có thể ảnhhưởng đến chất lượng sản phẩm, không sấy được vật liệu có độ bết dính lớnlàm giảm hiệu quả sấy, cấu tạo thiết bị phức tạp

+ Thiết bị sấy tầng sôi: cường độ sấy lớn, năng suất cao, năng suất cao, thiết

bị sấy đồng đều, có thể cơ khí hóa tự động hóa hoàn toàn tuy nhiên khó vật liệu cóthể bị vỡ vụn tạo bụi, bào mòn thiết bị, tốn năng lượng cho thiết bị thu hồi bụi.+ Thiết bị sấy phun: sấy nhanh, vật liệu ở dạng bột mịn không cầnnghiền, phụ hợp vật liệu không sấy ở nhiệt độ cao tuy nhiên kích thước phòngsấy lớn, tốc độ của tác nhân sấy nhỏ do đó cường độ sấy nhỏ tiêu tốn nănglượng lớn, cấu tạo thiết bị phức tạp

1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy

a Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độgió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượngnước trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều Nhưng tăng nhiệt độ cũng ởgiới hạn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chấtlượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng

ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặtngoài Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quátrình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu Nhiệt độsấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết cấu tổchức của thịt quả và đối với các nhân tố khác Khi sấy ở những nhiệt độ khácnhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩmtrong quá tŕnh sấy cao hơn 600ΟC thì protein bị biến tính, nếu trên 900ΟC thìfructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme caophân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ Nếunhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinhdưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếchtán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nộithì chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô

b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc

độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyểnđộng của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quátŕnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải cómột tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng giósong song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh Nếu hướnggió thổi tới nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, cònthổi thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm

c Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đếnquá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm lại.Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tươngđối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩmtương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng lại vàbắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại

Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránhhiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạntức là vừa sấy vừa ủ

Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của khôngkhí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó,một trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiếnhành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ của khôngkhí dưới điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối củakhông khí cũng được hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người ta ápdụng phương pháp làm lạnh

d Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệucàng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kíchthước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ

Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khíquyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch vớichiều dày nguyên liệu δ

e Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội vàkhuếch tán ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô Trongkhi làm khô quá tŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn

f Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khôcho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước,lipit, chất khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo

1.1.4 Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống

Sấy là qúa trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.Ngày xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản làphơi nắng Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng

và phụ thuộc vào thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa Vì vậy, trong cácngành công nghiệp người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo

- Kết quả của qúa trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tănglên Điều đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau

Ví dụ:

+ Đối với các nông sản và thực phẩm thì tăng cường tính bền vững trong bảo quản.+ Đối với các nhiên liệu ( củi, than) được nâng cao nhiệt lượng cháy, đốivới các gốm sứ thì làm tăng độ bền cơ học…

+ Và ngoài ra tất cả các vật liệu sau khi sấy đều được giảm giá thành vận chuyển

- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của quá trình sấy thật đadạng, bao gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giaiđoạn khác nhau của qúa trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh

tế khác nhau Nói cách khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong cácnghành công nghiệp và nông nghiệp

- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổitrạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quátrình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Nhưvậy trong thực tế có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương phápnhiệt

- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiếnhành theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết

Ví dụ:

+ Cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu

+ Cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc

+ Cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ

+ Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng dòng điệncao tần, sấy thăng hoa, sấy chân không…

- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong quitrình công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô

- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấycũng được cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiềuloại thực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chấtlượng thậm chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch

Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy

để sấy các loại sản phẩm khác nhau.Ngoài ra đôi khi cùng một loại sản phẩmnhưng nếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù

cầu của sản phẩm sấy với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấpnhất.

1.2 Giới thiệu về máy sấy thùng quay

Hình ảnh về hệ thống sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng

để sấy các vật liệu dạng hạt cục nhỏ như: cát, than đá, các loại quặng, đường,muối và các loại hóa chất như: Ti02, NaHC03, BaCl2 ngũ cốc, đường Hệthống dùng nhiên liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt

1.2.1 Cấu tạo

Cấu tạo máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:

+ Buồng đốt

+ Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy

+ Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò

Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy Thùng sấy là mộthình trụ đặt nghiêng so với phương nằm ngang từ 1 – 6 , toàn bộ trọng lượngcủa thùng được đặt trên hai vành đai đỡ, vành đai đỡ được đặt trên con lăn đỡ.Muốn điều chỉnh thời gian lưu của vật liệu người ta điều chỉnh khoảng cáchcủa hai con lăn đỡ Thùng quay nhờ gắn chặt với bánh răng ăn khớp với bánhrăng dẫn động nhận truyền động của động cơ qua bộ giảm tốc Vật liệu ướtđược nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu nạp liệu Vật liệu vào thùngkhông quá 20 – 25% thể tích thùng Vật liệu sau khi sấy được tháo qua cửatháo sản phẩm ra ngoài

Thùng sấy là thùng hình trụ rỗng làm bằng thép, mặt trong được bọc mộtlớp cách nhiệt Hệ thống sấy thùng quay được quy chuẩn hóa theo đường kínhcủa thùng là 1,2m; 1,4m; ; 2,8m tỷ lệ với chiều dài thùng theo công thức: L/D

=3,5 7 Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống cóthể từ 10 – 14 mm

Bên trong thùng có lắp cánh để xáo trộn vật liệu làm cho quá trình trao đổinhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn tăng hiệu suất của quá trìnhnhưng cũng có thể không cần cánh trộn Phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩmcòn đầu thùng cắm vào lò đốt hoặc nối với ống dẫn tác nhân sấy Giữa thùngquay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để không cho khí nóng và khói lò thoát rangoài Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ống khói và xyclon lắng bụitạo thành hệ thống thông gió bên trong máy sấy

Khí nóng và vật liệu sấy có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều bên trongthùng Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn một đoạn

700 – 1000mm chiều dài của doạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng.Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn3m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng Các đệm ngăn trong thùngvừa có tác dụng phân phối vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừalàm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của các đệmngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm sấy của nó

Các loại điệm ngăn phổ biến là:

- Điệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy các vật liệucục to, ẩm, có xu hướng đóng vón Loại này có hệ số đầy vật liệu không quá

10 – 20%

- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộtiết diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu để sấy các vật liệu dạng cụcnhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vậtliệu và tác nhân sấy lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã đập nhỏ, bụi Hệ này chophép hệ số điền đầy khoảng 15 – 25%

Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200 C thì dùng khói lò nhưng không cho nhiệt độlớn hơn 800 C

1.2.2 Nguyên lý hoạt dộng.

15

8

1 2

3

4

5 6

9

10 11

12

14

7 13

liệu

chỉnh 5.Phễu hứng sản

được quạt hút đẩy sang hệ thống tách bụi để tách những hạt bụi bị cuốn theokhí thải Các hath bụi được tách ra và hồi lưu lại băng tải xích Khí sạchđược thải ra ngoài.

1.2.3 Ưu, nhược điểm của sấy thùng quay.

- Ưu điểm:

+ Cường độ bốc hơi ẩm lớn có thể đạt 100 kg ẩm bây hơi/m3h

+ Quá trình sấy đều đặn

+ Tiếp xúc giữa tác nhân sấy và vật liệu tốt

+ Thời gian sấy nhanh

+ Thiết bị gọn

+ Có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn

+ Thích hợp với sấy nhiều loại vật liệu

+ Năng suất lớn có thể lên đến 20 tấn/h

+ Không sấy được thiết bị dễ vỡ

+ Cấu tạo thiết bị phức tạp

1.2.4 Lựa chọn thiết bị

Độ ẩm ban đầu của phân lân nung chảy là 15%, quá trình sấy cần thựchiện liên tục với năng suất lớn: 9150 kg/h, vật liệu dạng bụi nhỏ và mịn lên tadùng đệm ngăn kiểu phân khu Tác nhân sấy là khói lò vì nhiệt độ đầu củakhói lò là 300°C, chiều chuyển động của tác nhân sấy là xuôi chiều

1.3 Quặng apatit và quá trình sản xuất phân lân nung chảy

1.3.1 Quặng apatit

a) Định nghĩa

Apatit là một nhóm ba loại khoáng vật phốt phát chứa nhóm fluorine,chlorine hay hydroxyl Những ion này có thể thay thế tự do trong mạng tinhthể và hầu hết các mẫu vật đều chứa cả ba dạng ion, mặc dù một trong sốchúng có thể rất ít so với các ion khác Thay vì gọi riêng fluorapatite,chlorapatite và hydroxylapatite, người ta thường gọi chung vì thực tế rất khóphân biệt bằng các phương pháp thông thường

Apatit có thành phần được biểu thị bởi công thức chung Ca5R(PO4)3 với

R có thể là F, Cl, OH

Apatit thuộc hệ lục giác, hình dạng tinh thể thường là dạng hình trụ lụcphương dài hoặc ngắng, có thể có màu xanh, vàng, lục, đỏ nhạt, tía tùythuộc vào loại tạp chất trong đó Tỉ trọng apatit là 3,1 – 3,2; nhiệt độ bóngchảy 1400oC – 1570oC và hầu như không tan trong nước

Apatit trong tự nhiên có giá trị công nghiệp, thường là để sản xuất phânbón: phân lân super, phân lân nung chảy, DAP, MAP

b) Phân loại

Ở mỗi quốc gia, việc phân loại quặng apatit có thể đôi chút khác nhautrong một số trường hợp cụ thể Phân loại sau đây áp dụng cho mỏ apatit LàoCai của Việt Nam theo tài liệu [4]

• Phân loại theo thạch học: căn cứ vào các đặc điểm thạch

học, người ta chia mỏ apatit thành 8 tầng cốc san, ký hiệu từ dưới lêntrên: KS1-KS8 Trong đó quặng apatit nằm ở các tầng KS4, KS5, KS6

và KS7 Trong từng tầng lại chia ra thành các đới phong hóa hóa học

và chưa phong hóa hóa học

− Tầng KS4: Còn gọi là tàng dưới quặng, đây là tầng nhamthạch apatit cacbonat – thạch anh – muscovit có chứa cacbon.Nham thạch của tầng này gồm hai loại phiến thạch chính làdolomit – apatit – thạch anh và apatit – thạch anh – dolomit chứakhoảng 35 – 40% apatit Chiều dày tầng này khoảng 35-40m

− Tầng KS5: Còn gọi là tầng quặng Đây là tầng apatitcacbonat, là tầng chứa quặng chủ yếu trong khu vực bể photphorit.Quặng apatit hầu như thuộc phần phong hóa của tầng này, hàmlượng P2O5 từ 28-40%, gọi là quặng loại I Chiều dày tầng này từ3-4m tới 10-12m Ngoài ra KS5 còn chứa các phiến thạch apatit –dolomit, dolomit – apatit – thạch anh – muscovit.

− Tầng KS6, KS7: Còn gọi là tầng trên quặng, chiều dàykhoảng 35-40m Nham thạch của tầng này khác với loại apatitcacbonat ở chỗ nó có hàm lượng thạch anh, muscovit và cacbonatcao hơn, hàm lượng apatit giảm So với tầng dưới quặng, tầng này

ít nuscovit và hợp chất cacbon hơn, hàm lượng apatit cao hơn

• Phân loại theo thành phần vật chất: dựa vào sự hình thành

và thành phần vật chất, quặng apatit được chia làm 4 loại:

− Quặng loại I: là quặng apatit hầu như đơn khoáng, hàmlượng P2O5 chiếm khoảng 28-40%

− Quặng loại II: là quặng apatit – dolomit, hàm lượng P2O5chiếm khoảng 18-25%

− Quặng loại III: là quặng apatit – thạch anh, hàm lượngP2O5 chiếm khoảng 12-20%, trung bình 15%

− Quặng loại IV: là quặng apatit – thạch anh – dolomit, hàmlượng P2O5 chiếm khoảng 8-10%

1.3.2 Quy trình, công nghệ sản xuất phân lân nung chảy

a) Định nghĩa

Phân lân nung chảy có thành phần chủ yếu là P, Ca, Si và một số nguyên

tố vi lượng như Fe, Co, Mn, thành phần của phân lân nung chảy có thể viếtdạng:

4(Ca, Mg)O.P2O5 5(Ca, Mg)O.P2O5.SiO2Phân lân nung chảy có pH từ 6-8 tùy thuộc quá trình phối trộn, tạo ra sảnphẩm phù hợp với các loại đất khác nhau

b) Tính chất, ứng dụng

− P2O5 trong phân lân nung chảy ở dạng hòa tan trong axitxitric 2%, được thực vật hấp thụ dễ dàng

− Phân lân nung chảy là sản phẩm phân lân kiềm tính, không

bị hút ẩm, không kết khối, chứa 25-30% P2O5, trong đó P2O5 hiệuquả chiếm 90-98% P2O5 tổng

− Phương pháp sản xuất đơn giản, tránh được tiêu hao axit,

có thể dùng cả nguyên liệu chất lượng không cao (hàm lượng P2O5thấp)

− Cung cấp dinh dưỡng lân (P2O5) cho cây trồng, là chất chủyếu tạo nên các tế bào thực vật, thúc đẩy nảy mầm, phát triển rễ,tăng số lượng, chất lượng hạt, củ quả

− Bổ sung các chất dinh dưỡng khác như CaO, MgO, SiO2, + CaO: khử chua cho đất, cải tạo và tăng nhanh độ phìnhiêu của đất, giúp cây trồng tổng hợp protein và chuyển hóadinh dưỡng

+ MgO: khử chua, là chất thiết yếu tạo nên diệp lục tố,giúp cây tăng khả năng quan hợp, tổng hợp dinh dưỡng + SiO2: tăng độ cứng vững của thân và lá, giúp câytrồng chịu rét, chịu hạn, chống sâu bệnh tốt hơn

+ Chất vi lượng: Mn, Cu, B, Fe thúc đẩy cây pháttriển toàn diện

− Là loại phân không tan trong nước, tan từ từ trong môitrường đất và dịch rễ cây nên hạn chế rửa trôi, hiệu lực phân kéodài

c) Quy trình công nghệ

• Nguyên lý sản xuất phân lân nung chảy

Cơ sở của phương pháp là dùng nhiệt nung nóng biến lân từ dạng vôđịnh hình cây không thể hấp thụ thành dạng vô định hình cây có thể hấp thụđược

− Nguyên liệu:

+ Apatit: có thể sử dụng apatit loại chất lượng kémnhư loại II, vì loại II có chứa Mg cần thiết cho phối liệu Apatit

có hàm lượng P2O5 ≤ 30% là đạt yêu cầu

+ Đá secpentin: là nguồn khoáng thiên nhiên chứaMgO, SiO2 cùng một số nguyên tố vi lượng như Mn, Cu,

− Nguyên lý+ Phối liệu được đưa vào lò nung chảy sẽ biến đổi cấutrúc quặng, chuyển hóa photphat thành trạng thái hòa tan trongaxit xitric với sự tạo thành trạng thái thủy tinh vô định hình.+ Tốc độ làm lạnh càng nhanh thì độ tan P2O5 trongaxit citric càng cao

+ Để hạ thấp độ nhớt của phối liệu, phải nung ở chế

độ quá nhiệt Liệu chảy ra lò với tốc độ đều đặn và làm nguộiđột ngột

+ Lượng ẩm theo nguyên liệu, nhiên liệu sẽ bốc hơi ởnhiệt độ 150oC

+ Ở nhiệt độ trên 500oC, nước kết tinh trong secpentinthoát ra

+ Ở nhiệt độ lớn hơn 650oC, nước kết tinh bay hếttheo khói lò, secpentin bắt đầu phân hủy:

3MgO.SiO2  2MgO.SiO2 + MgSO2 + 2H2O

Ở các nhiệt độ lớn hơn 650oC sẽ tạo thành 3Mg2SiO4:

2(3MgO.2SiO2)  3Mg2SiO4 + 2MgSiO3+ Khi gia nhiệt đến nhiệt độ xác định có các phản ứngphân hủy cacbonat: MgCO3, CaCO3 và các phản ứng hoànnguyên Fe, Ni

+ Ở 1150oC, oxit sắt bị khử thành gang chảy lỏng.+ Vì tỷ trọng Fe và Ni lớn hơn nhiều tỉ trọng phối liệunên Fe và Ni lắng xuống đáy tạo thành xỉ feroniken

+ Ở 1200oC phối liệu bắt đầu nóng chảy, quá trìnhnóng chảy xảy ra phản ứng khử (chủ yếu khử F, hoàn nguyên

Ni, P)

Hoặc dạng tổng quát:

Trong đó một phần CaF2 phản ứng với SiO2 và hơi nước:

Nếu trong lò có nhiều hơi nước, HF được tạo thành và thoát ra.Flo tách ra càng nhiều càng làm tăng hiệu suất chuyển hóa P2O5

+ Kích thước hạt sau khi tôi có ảnh hưởng tới hiệusuất η Hạt càng nhỏ, khả năng tái kết tinh càng kém, hiệu suấtcàng cao

+ Than tồn tại trong sản phẩm thì photpho trongquặng có thể thăng hoa một phần theo phản ứng:

• Quy trình sản xuất

− Sơ đồ nguyên lý quy trình sản xuất:

Hình 1.1: Quy trình sản xuất phân lân nung chảy.

Thuyết minh sơ đồ

- Quặng apatit, đá secpentin được đưa về bãi chứa và nhờ oto, máy xúcchuyển về phễu của máy đập nhằm gia công nguyên liệu về kích thước cầnthiết, rồi qua sàng khô, sàng ướt để loại bỏ các hạt có kích cỡ không đạt tiêuchuẩn Lượng mịn được tập trung vào bão chứa Than được chọn lọc, đảmbảo chất lượng và kích cỡ chuyển về sàn lò

- Quặng, than đá, đá secpentin được cân theo phối liệu, chuyển vàothùng tời đưa lên lò cao Ở trong lò cao diễn ra các quá trình sấy, hóa mềmchảy lỏng và quá nhiệt chuyển hóa quặng chứa lân thành dạng vô định hình

bằng cách làm lạnh đột ngột bằng nước, rồi được trục vớt từ bể tôi bán thànhphẩm đưa vào phễu chứa, nhờ băng tải đưa về bãi ráo.

- Bán thành phẩm ở bãi ráo tự nhiên tiếp tục được đưa vào phễu rồi theo

hệ thống băng tải chuyển vào máy sấy thùng quay Ở đây, bán thành phẩmđược sấy với nhiệt độ 600-700oC, sau đó được đổ ra băng tải chuyển đi giacông chế biến theo yêu cầu:

- Để sản xất phân lân nghiền: bán thành phẩm được chuyển vào máynghiền đến độ mịn 50-70% tùy vào yêu cầu sản xuất

- Để sản xuất phân lân hạt: bán thành phẩm được chuyển sang sàng, thusản phẩm hạt

- Sản phẩm được đóng bao nhãn, xếp kho, xuất cho khách hay chuyểnsang tổ sản xuất khác

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU

2.1 Thông số ban đầu.

2.1.1 Kiểu thiết bị sấy

Thùng quay phương thức sấy xuôi chiều

2.1.2 Điều kiện môi trường.

- Trạng thái của không khí ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy

+ Nhiệt độ môi trường: 250C

+ Độ ẩm tương đối của không khí: 75%

Nhiệt độ : to = 25ºC

Độ ẩm : φo= 75%

Hàm nhiệt : xo = 0,015 ( kg/kg kkk )

Hàm ẩm : Io = 63,134 ( kJ/kg kkk ).

2.1.3 Vật liệu sấy là phân lân với các thông số

- Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy: 14%

- Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy là: 1%

- Lượng vật liệu đưa vào máy sấy : 8734 kg/h

2.1.4 Tác nhân sấy

Khói lò :

- nhiệt độ khói lò vào thùng sấy : t = 300C

- nhiệt độ khói lò ra khỏi thùng : t2 = 105oC

2.2 Tính toán các thông số của nhiên liệu

- Chuyển các thành phần sang trạng thái làm việc:

+ Độ tro của nhiên liệu ở chế độ làm việc được xác định :

100 − − = 3,564%

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá

Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá:

2.2.3 Nhiệt trị của than

Nhiệt trị cao của than :

ro : Nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0oC, ro = 2493.103 J/kg

Ch : Nhiệt dung riêng của hơi nước, Ch = 1,97.10-3 J/kg.oC

t : Nhiệt độ hỗn hợp khói vào lò ( t = 300oC )

⇒ ih = 2493 + 1,97.300 = 3084 (kJ/kg)

2.2.6 Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn

Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết bịsấy thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn với khôngkhí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì vậy, trong hệ thốngsấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khí khôcần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vàobuồng hoà trộn với lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy

Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người ta sửdụng phương pháp cân bằng nhiệt lò đốt than

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy bằng khói lò:

2.2.6.1 Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than

Trong đó :

Q1 : Nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than )

Q2 : Nhiệt lượng do không khí mang vào

Q3 : Nhiệt do đốt 1 kg than

a Nhiệt lượng do than mang vào :

Q1 = Cn.tnTrong đó :

Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 946,938.10-3 ( kJ/kgoC )

tn : Nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ); tn = 25oC

⇒Q1 = 25 946,938.10-3 = 23,673 ( kJ )

b Nhiệt lượng do không khí mang vào :

Q2 = Lo.Io.αTrong đó :

Lo : Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy; Lo = 10,021 kg/kgthan

Io : Hàm nhiệt của không khí vào buồng đốt ; Io = 63,134 (kJ/kg kkk )

α : Hệ số thừa không khí

⇒Q2 = 10,021.63,134.α = 632,666α (kJ)

c.Nhiệt lượng do đốt 1 kg than :

Q3 = Qc.ηTrong đó :

η : hiệu suất buồng đốt thường từ 0,85 − 0,95 Ta chọn η = 0,9

Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 30494,796 kJ/kg

⇒Q3 = 30494,796.0,9 = 27445,316 (kJ)

⇒ Vậy tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là :

Qv = 23,673 + 632,666α + 27445,316 ( kJ )

= 27468,989+ 632,666

2.2.6.2 Nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn

Qr = Q4 + Q5 + Q6Trong đó :

Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra

Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt

Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường

a Nhiệt do xỉ mang ra :

Q4 = Gxỉ.Cxỉ.TxỉTrong đó :

Gxỉ : Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg thanGxỉ = Alv = 6,912.10-2 ( kg/kg than )

Cxỉ : Nhiệt dung riêng của xỉ; Cxỉ = 0,75 kJ/kgoC

Gkhí : Khối lượng của chất khí trong lò

Ckhí : Nhiệt dung riêng của khói lò

Tk : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn, Tk = 300°C

− Thành phần khối lượng các khí khi đốt 1 kg nhiên liệu

9 ( 1 ).

9 (

0 1 0

1

1 1

t t C i i x L

t C A W H i

W H t

C Q

k a a o o

k lv lv

a

lv o

t bd c

− +

−

+ +

−

− +

− +

η : Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn ηbd= 90% = 0,9

Ct : Nhiệt dung riêng của than; Ct = 946,938.10-3 kJ/kgºC

to : Nhiệt độ không khí; to = 25ºC

t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 =300°C

Ck: Nhiệt dung riêng của khói; Ck = 1,004 kJ/kgºC

Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than;Lo= 10,021 kg/kg than

+ (9.4,062 -

.25 946,938.10 +

0,9

+

− [ ]

[0 , 015 ( 3084 2542 , 25 ) 1 , 004 ( 300 25 )]

021 , 10

300 004 , 1 10 ).

912 , 6 4 062 , 4 9 (

− +

−

+ +

= 9,224

Ta thấy rằng hai kết quả trên xấp xỉ nhau, chọn α =(9,972+9,224)/2=9,598

2.2.7 Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy

2.2.7.1 Nhiệt độ của khói

Gh = ( 9.Hlv + W ) + α.Lo.xo , ( kg/kg than )

= ( 9.4,062 + 4 ).10-2 + 4 10,021 0,015 = 1,848 ( kg/kg than )

⇒x1 = = 96 , 707

848 ,

1

(0,621 ). bh

42 , 4026 12

42 , 4026

P = 760

750 ( bar )

1

760 0,019.

750 (0,622 0,019).88,324

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 Cân bằng vật liệu

3.1.1 Lượng ẩm bay hơi

W = G1 , ( kg/h)

Trong đó :

G1 : lượng phân lân vào thùng sấy; G1 = 8734 ( kg/h )

W1: Độ ẩm đầu của vật liệu; W1 = 14%

W2: Độ ẩm cuối của vật liệu; W2 = 1%

⇒ W = 8734 14 1

100 1

−

− = 1146,889 ( kg/h )

3.1.2 Lượng phân lân nung chảy ra khỏi thùng sấy

W: Lượng ẩm bay hơi; W = 1146,889 ( kg/h )

A: Cường độ bay hơi ẩm của phân lân nung chảy, Chọn A = 55 (kg/m3.h) → Vt = 1146,889

3.2.3 Thời gian lưu vật liệu trong thùng

Ta có:

)(

200.[

)(

120

2 1

2 1

W W A

W W

3.2.4 Số vòng quay của thùng

.

.

t t

m k L n

m, k : Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh và chiều chuyển động của khí

trong thùng; theo ( Bảng VIIA – 122 – STT2 ) ta có k = 1 và m = 1

τ : Thời gian lưu lại của vật liệu trong thùng quay

3.2.6 Các thông số cơ bản của thùng sấy

3.2.6.1 Cấu tạo thân thùng

Thân thùng cấu tạo từ ba lớp :

- Lớp bảo vệ : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ1 = 0,002 ( m )

- Lớp cách nhiệt : làm từ vật liệu là bê tông xốp, có chiều dày δ2 = 0,02( m )

- Lớp thân thùng : làm từ vật liệu là thép CT3, có chiều dày δ3 = 0,017( m )