Đồ án: thiết kế nhà máy sản xuất clinker năng suất 2.5 triệu tấn clinker năm

Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA : HĨA CỘNG HỊA Xà HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Họ tên sinh viên: Trần Như Khoa Số thẻ sinh viên: 107170131 Lớp: 17KTHH1 Khoa: HĨA Ngành: Kỹ thuật Hóa học Tên đề tài đồ án: Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Nguyên liệu: tự chọn (khu vực Đồng Lâm), Nhiên liệu: Than cám - Lò nung: lò quay phương pháp khô - Công nghệ sản xuất: phương pháp khơ Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tổng quan tình hình sản xuất clinker Việt Nam tập trung nói sản xuất Thừa Thiên Huế, Quảng Bình - Nguyên liệu lựa chọn nguyên liệu Khu vực Thừa Thiên Huế - Tính tốn phối liệu - Sơ đồ cơng nghệ thuyết minh sơ đồ công nghệ sản xuất clinker - Cân vật chất - Tính kết cấu lị nung - Tính tốn nhiên liệu cân nhiệt - Tính tốn chọn thiết bị phụ [nếu có yêu cầu] Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): - Bản vẽ sơ đồ cơng nghệ - Bản vẽ lị nung clinker mặt cắt Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 08/01/2021 Ngày hoàn thành đồ án: / /2021 Đà Nẵng, ngày 08 tháng 01 năm 2021 Trưởng Bộ môn …………………… Người hướng dẫn PGS.TS Phạm Cẩm Nam SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm MỤC LỤC Lời cảm ơn LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT 1.1 Tại Việt Nam 1.2 Tại Miền Trung CHƯƠNG 2: 10 NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU .10 2.1 Nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy 10 2.1.1 Đá vôi .10 2.1.2 Đất sét 10 2.1.3 Nguyên liệu phụ 10 2.2 Nguồn cung cấp nhiên liệu cho nhà máy 11 2.2.1 Than cám 11 2.2.2 Dầu mỡ 11 2.2.3 Điện 11 2.2.4 Nước .11 2.2.5 Giao thông vận tải 11 2.2.6 Nguồn nhân lực .11 2.2.7 Thị trường tiêu thụ 12 CHƯƠNG 3: 13 TÍNH TỐN BÀI PHỐI LIỆU 13 3.2 Nguyên tắc phương pháp 13 3.1 Mục đích 13 3.3 Trình tự tính tốn 13 3.4 Một số kí hiệu quy ước 14 3.5 Tính phối liệu .14 SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm 3.6 Tính tốn cháy nhiên liệu 22 3.6.1 Xác định nhiệt trị thấp nhiên liệu .22 3.6.2 Chọn hệ số tiêu hao khơng khí xác định lượng khơng khí cần thiết 23 3.6.3 Tính lượng sản phẩm cháy thành phần cháy 24 3.6.4 Tính khối lượng riêng sản phẩm cháy 25 3.6.5 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết nhiên liệu nhiệt độ thực tế lò 25 CHƯƠNG 4: 29 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 29 4.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 29 4.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ .30 CHƯƠNG 5: 32 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 32 5.1 Mục đích 32 5.2 Nguyên tắc 32 5.3 Trình tự tính tốn 32 5.4 Chọn lò thông số kĩ thuật 33 5.4.1 Hệ số sử dụng thời gian lò nung .33 5.4.2 Năng suất phân xưởng lò nung .33 5.5 Tính cân vật chất cho tồn nhà máy .34 5.5.1 Xác định lượng nguyên liệu tiêu hao để tạo thành clinker 35 5.5.2 Lượng nguyên, nhiên liệu thực tế cần thiết cho hoạt động lò nung năm: 37 5.5.3 Lượng vật chất vào lò: 37 5.5.4 Lượng vật chất lò: .40 5.5.5 Cân vật chất cho tháp trao đổi nhiệt: 43 5.5.6 Xác định lượng bụi phối liệu qua cyclon tính cho 1kg clinker: .43 CHƯƠNG 6: 47 CÂN BẰNG NHIỆT 47 SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm 6.1 Nhiệm vụ yêu cầu phân xưởng lò nung .47 6.2 Cân nhiệt cho lò nung 47 6.2.1 Lượng nhiệt vào 47 6.2.2 Lượng nhiệt ra: 49 CHƯƠNG 7: 54 TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ .54 7.1 Tính tốn ống khói .54 SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Lời cảm ơn Nhờ giúp đỡ bảo tận tình thầy, giáo gia đình bạn bè Em đạt mục đích Đầu tiên em xin gửi lời cám ơn sâu sắc kính trọng đến thầy giáo Phạm Cẩm Nam, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên em suốt trình học tập làm đồ án công nghệ Em xin gửi lời cám ơn đến toàn thể thầy, cô môn KTHH dạy dỗ truyền đạt cho em kinh nghiệm, kiến thức khoa học Cuối em xin cám ơn bạn bè, người thân chia động viên giúp đỡ em vượt qua khó khăn học tập sống Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 Sinh viên: Trần Như Khoa SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm LỜI MỞ ĐẦU Hiện giới đà phát triễn mạnh mẽ, địi hỏi đất nước cố gắng để hội nhập chung với giới Việt Nam không ngoại lệ, tận dụng tất mạnh vốn có như: tài nguyên khoáng sản, nguồn lao động, nguồn vốn đầu tư nước ngồi, dễ tiếp cận với cơng nghệ, Người ta thường nói, xi măng bánh mì ngành xây dựng Xây dựng nhà cửa, xây dựng cầu đường, xây dựng cảng hàng không, cảng biển, xây dựng dân dụng, quốc phịng, cạn, biển, cơng trình chọc trời, cơng trình ngầm lịng đất, cơng trình chịu xâm thực hóa chất, thời tiết, phải dùng đến xi măng Ngày xi măng ngành kinh tế công nghiệp, xi măng tiêu thụ nội địa, xuất nhiều nước giới, góp phần khơng nhỏ vào việc phát triễn kinh tế quốc dân Khái niệm chất kết dính nghiền sau nung hỗn hợp đá vôi đất sét phát năm 1750 Anh Quốc thực xác nhận tính công nghệ năm 1812 Pháp Ngành công nghiệp xi măng Việt Nam đời cách 100 năm Bắt đầu từ nhà máy xi măng Hải Phòng, bước ngoặc đời nhà máy xi măng lị quay Hồng Thạch (tỉnh Hải Dương ) Bỉm Sơn( tỉnh Thanh Hóa) Đến có khoảng 14 nhà máy xi măng lị quay với tổng công suất thiết kế 21,5 triệu tấn/năm, cho thị trường nhiều loại,tuy nhiên thông dụng PC PCB Trong điều kiện kinh tế xã hội Nhu cầu xi măng Việt Nam tăng trưởng nhanh chóng giao đoạn năm tới, với nhu cầu mong đợi năm vượt 80 triệu năm 2023, ( theo báo cáo Việt Nam 2023, xuất hôm Nghiên cứu ICR.) nhiên nguồn sản xuất nước chưa đáp ứng nhu cầu này, để tận dụng hết mạnh đất nước hồn tồn thiết kế xây dựng thêm nhà máy SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT 1.1 Tại Việt Nam Trong Quý năm 2020, doanh nghiệp xi măng Việt Nam ước tính thiệt hại 2,8 nghìn tỷ đồng doanh thu (-8% YoY)(YoY số so sánh kết tài khoản thời gian, áp dụng nhiều lĩnh vực tài chính, chứng khốn) Dịch bệnh Covid-19 tác động trực tiếp tới thị trường tiêu thụ Việt Nam (1) làm gián đoạn hoạt động xuất sang thị trường tiêu thụ Trung Quốc, Philippines Bangladesh, (2) làm chậm tiến độ cơng trình nước gây suy giảm nhu cầu xây dựng nội địa Theo số liệu Hiệp hội Xi măng Việt Nam Tổng cục Hải quan, so với kỳ năm 2019, sản lượng tiêu thụ toàn ngành QI/2020 ước tính giảm gần 12% YoY, với sản lượng xuất giảm 15% YoY tiêu thụ nước giảm 11% YoY Tồn kho toàn ngành Q1/2020 tăng mạnh lên mức 4,8 triệu tấn, tương đương với khoảng 30 - 45 ngày tiêu thụ Trong QI/2020, sản lượng xi măng sản xuất tăng nhẹ 3% so với kỳ năm 2019 hoạt động sản xuất nhà máy trì bình thường, kể thời gian Việt Nam áp dụng biện pháp cách ly toàn xã hội Yếu tố đầu vào cho sản xuất có thuận lợi định Bộ đề xuất thực giảm số chi phí than, điện hay thuế khai thác tài nguyên năm để hỗ trợ kinh tế Việt Nam sau đại dịch Covid-19 thụ Việt Nam giai Cơ cấu tiêu thụ xi măng Việt Nam; Sản lượng tiêu thụTổng xi tiêu măng -12% YoY đoạn 120 Xuất dựng nhà ở, 31% Triệu 35 Xây 90 60 30 Xâydựng nhà không để ở, 2015 Cơ sở hạ tầng, 22% 12% Nội địa 2016 2017 2018 2019 Q1/2019 Q1/2020 Xuất Nguồn: Hiệp hội Xi măng Việt Nam, FPTS tổng hợp SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Cho tới thời điểm tại, dịch bệnh có dấu hiệu lắng xuống hoạt động ngành xi măng sớm ổn định trở lại Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp xi măng Việt Nam gặp khó khăn để phục hồi ảnh hưởng tiêu cực dịch bệnh nửa đầu năm 2020 tới sức khỏe tài hoạt động kinh doanh, kèm với dấu hiệu suy giảm rõ rệt nhu cầu tiêu thụ xi măng sau đại dịch http://www.google.com/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwj6h6Xcn8HuAhVG7GEKHcAWAj0QFjACegQIA hAC&url=http%3A%2F%2Fwww.fpts.com.vn%2FFileStore2%2FFile %2F2020%2F10%2F08%2FFPTSInitialCementIndustryReport092020_90e99d2f.pdf&usg=AOvVaw2dR6yAlPKJ94EbGnZ5Faf w&cshid=1611926946225434 1.2 Tại Miền Trung Tổng lượng tiêu thụ xi măng tháng đầu năm 2020 thị trường miền Trung 6,2 triệu Riêng tháng tiêu thụ xi măng đạt 1,39 triệu tấn, chiếm 24% tổng sản lượng tiêu thụ nước Hình 1.3 Sản lượng tiêu thụ công ty miền Trung vào tháng 4, tháng năm 2020 SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Năm 2020, dịch bệnh Covid-19 ảnh hưởng mạnh đến nhu cầu xi măng cho xây dựng; sản lượng bán sụt giảm mạnh; giao hàng khó khăn; chi phí đầu vào tăng cao thực biện pháp phịng dịch ảnh hưởng đại dịch Trong đó, tháng cuối năm 2020, Xi măng Miền Trung ảnh hưởng đợt mưa lũ lớn kéo dài, sản xuất khó khăn, tiêu thụ sụt giảm, gián đoạn giao hàng Các hoạt động vận chuyển bốc xếp clinker xuất chịu ảnh hưởng nặng, nhiều đơn hàng phải tạm dừng đường biển từ cảng xuất bị hạn chế để đảm bảo an tồn tình hình dịch bệnh SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU Nhận xét: điều kiện thực tế Việt Nam khó có địa điểm thõa mãn tất yếu tố cần thiết Điều kiện thuận lợi để thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Đường số 3, khu công nghiệp Phú Bài, Thừa Thiên Huế 2.1 Nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy 2.1.1 Đá vôi Theo TCVN 6072-1996, đá vôi dùng làm nguyên liệu để sản xuất clinker xi măng phải thỏa mãn yêu cầu hàm lượng chất là: CaCO ≥ 85%, CaO = 48 ÷ 54%, SiO2 dạng quartz nhỏ tốt  Mỏ đá vôi Thượng Long- Thượng Quảng, Nam Đông, Thừa Thiên Huế với Thành phần đá vôi gồm: CaO 53,96%, MgO 0,42% Mỏ có trữ lượng tiềm khoảng 61,706 triệu tấn.1  Mỏ đá vôi xi măng Đồng Lâm, xã Phong Xuân, huyện Phong Điền với diện tích 90.5ha; trữ lượng 49.595.788 tấn; cơng suất khai thác 1.752.075 tấn/năm, Thành phần CaO 52,62%, SiO2 2,55% phù hợp để sản xuất clinker xi măng Portland 2.1.2 Đất sét  Mỏ sét huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình với tiềm khai thác lớn, có trữ lượng khoảng 20,834 triệu Khoáng vật sét 59,64%, thành phần gồm SiO 37,97 – 59%, Al2O3 17 – 18,02%, Fe2O3 9,35% 2.1.3 Nguyên liệu phụ  Quặng sắt: mua nhà máy hóa chất supephotphat Lâm Thao (Phú Thọ) sau vận chuyển số đường như: đường sắt, đường bộ, đường biển SiO2: 21–23%, Al2O3 : 13–15, Fe2O3 : 48–50%  Thạch cao: nhập nước ngồi Thái Lan, Lào vận chuyển đường qua cửa quốc tế Thanh Thủy, vận chuyển đường thủy  Phụ gia xi măng: phụ gia trợ nghiền, phụ gia khống hóa, Thu mua nhà máy hóa chất tỉnh Phú Thọ vận chuyển nhà máy đường SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 10 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm - Lượng bụi khỏi cyclon bậc II lên phía là: = = 0.1514 (kg/kg clinker) 5.5.6.3 Tính cho cyclon bậc III: - Lượng bột liệu lắng cyclon bậc III: Đó hiệu số tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc II lượng bụi khỏi cyclon bậc I: = = 1.69 (kg/kg clinker) - Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc III: Là lượng bột liệu từ cyclon bậc VI xuống bậc II bị vào cyclon bậc III Ở cyclon bậc III coi khơng có phân giải cacbonat Gọi a hệ số làm việc hữu ích cyclon bậc III, chọn a3 = 0.9 Vậy tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc III là: = /a3 = 1.69/0.9 = 1.8814 (kg/kg clinker) - Lượng bụi khỏi cyclon bậc III lên phía là: = =0.1881(kg/kg clinker) 5.5.6.4 Tính cho cyclon bậc IV: - Lượng bột liệu lắng cyclon bậc IV là: Đó hiệu số tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc III lượng bụi khỏi cyclon bậc II: = = 1.73 (kg/kg clinker) - Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc IV: Là lượng bột liệu từ cyclon bậc V xuống bậc III bị vào cyclon bậc IV Ở cyclon bậc IV coi khơng có phân giải cacbonat Gọi a hệ số làm việc hữu ích cyclon bậc IV, chọn a4 = 0.9 Vậy tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc IV là: = /a4 = 1.73/0.9 =1.9222 (kg/kg clinker) - Lượng bụi khỏi cyclon bậc IV lên phía là: = = 0.192 (kg/kg clinker) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 42 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm 5.5.6.5 Tính cho cyclon bậc V: Riêng bậc V ta bố trí hai cyclon để tăng hiệu lắng trước đưa qua lọc bụi - Lượng bột liệu lắng cyclon bậc V là: Đó hiệu số tổng lượng liệu đưa vào cyclon bậc IV lượng bụi khỏi cyclon bậc III: = = 1.7341(kg/kg clinker) - Lượng nước mà vật liệu mang theo bị tách khỏi cyclon bậc V là: Gnước = (×w)/100 Với w độ ẩm phối liệu trước vào cyclon bậc V: w = 1% lượng nguyên liệu khơ thực tế, kg/kg clinker Gnước = (1.5474×1)/100 = 0.01547 (kg/kg clinker) - Lượng bột liệu đưa vào cyclon bậc V: Là lượng liệu từ phễu cấp liệu xuống cyclon bậc IV bị vào cyclon bậc V Ở cyclon bậc V coi khơng có phân giải cacbonat Gọi a5 hệ số làm việc hữu ích cyclon bậc V, chọn a5 = 0.95 Vậy tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc V là: = (+Gnước)/a5 = 1.8416 (kg/kg clinker) - Lượng bụi bay khỏi cyclon bậc V theo khói: Là hiệu số lượng bụi đưa vào lượng bụi lắng cyclon bậc V = (+Gnước) = 0.092 (kg/kg clinker) - Lượng bột liệu từ bình bơm cấp cho lị nung (tính cho cyclon bậc V): Là hiệu số tổng lượng bụi đưa vào cyclon bậc V với phần bụi từ cyclon bậc IV vào cyclon bậc V = = 1.6494 (kg/kg clinker) - Kiểm tra lại lượng bột liệu từ bình bơm theo cơng thức: = 1+++ = 1+0.5419+0.0154+0.092 = 1.649 (kg/kg clinker) Vậy ≈ SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 43 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm CHƯƠNG 6: CÂN BẰNG NHIỆT 6.1 Nhiệm vụ yêu cầu phân xưởng lò nung Phân xưởng lò nung phân xưởng trọng tâm nhà máy (xí nghiệp), tồn phân xưởng khác khai thác, chuẩn bị nguyên liệu để nung, nghiền tháo xi măng phải lấy sở tiêu từ phân xưởng lò nung phải dự trữ suất đảm bảo cho phân xưởng lò nung làm việc liên tục 6.2 Cân nhiệt cho lò nung Bảng 6.1: Các thơng số lị quay Độ ẩm phối liệu Nhiệt độ phối liệu Nhiệt độ khí thải Nhiệt độ clinker lị Nhiệt độ mơi trường Nhiệt độ than phun vào lị Lượng khơng khí sơ cấp (khơng khí 1) Lượng khơng khí thứ cấp (khơng khí 2) Ký hiệu wPL tPL tkt tcl tmt tth k tkk1 Ckk1 1-k tkk2 Ckk2 Giá trị 60 310 1200 26 60 0.2 27 0.31 0.8 950 0.3342 Đơn vị % C C C C C C kcal/m3độ C kcal/m3độ 6.2.1 Lượng nhiệt vào 6.2.1.1Nhiệt hóa học nhiên liệu qhh = p× (kcal/kg cinker) Trong đó: p: lượng than tiêu tốn cho kg clinker, kg than/kg clinker Qt: nhiệt trị thấp nhiên liệu, kcal/kg than qhh = 7091.52p (kcal/kg clinker) 6.2.1.2Nhiệt lí học nhiên liệu qlh = p× Cnl×tnl (kcal/kg clinker) Trong đó: Cnl: nhiệt dung riêngcủa nhiên liệu, kcal/kg độ tnl: nhiệt độ than (tnl = tth = 600C) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 44 Tính toán thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Cnl = 6.059 (kJ/kg.độ) (Tính tốn cháy nhiên liệu) Cnl = 6.059×0.2388 = 1.447 (kcal/kg.độ) qlh = p×1.447×60 = 86.813p (kcal/kg clinker) 6.2.1.3Nhiệt lí học nguyên liệu đem vào: qng.l = (GC×CC+)×tC Trong đó: = 0.0248 (kg/kg clinker) (xem phần CBVC cho lị nung) GC = 1.5631 (kg/kg Clinker) CC: Nhiệt dung riêng phối liệu Ta có: CC = 753.5 + 0.248[(9/5)t+32] (J/kg.độ) = 753.5+0.248[(9/5)60+32] = 788.5 (J/kg.độ) = 0.1883 (kcal/kg.độ) Vậy: qng.l = (1.5631×0.1883+0.0248)×60= 19.15 (kcal/kg clinker) 6.2.1.4 Nhiệt lý học khơng khí mang vào lị: - Khơng khí 1: qkk1 = G k Ckk1.tkk1 p Trong đó: Gα: Khối lượng khơng khí ẩm thực tế Gα = × = 9.958×(29/22.4) = 12.892 (kg/kg than)[4] Ta có: Ở 00C: Ckk1 = 0.3107 (kcal/m3độ) Ở 1000C: Ckk1 = 0.3117 (kcal/m3độ) Dùng cơng thức nội suy tính Ckk1 270C: Ckk1 = 0.3107+ = 0.3126(kcal/m3độ) qkk1 = 12.892 ×0.2×27×0.3126×p = 21.76p (kcal/kg clinker) - Khơng khí 2: Chọn nhiệt độ khơng khí 9500C qkk2 = G(1k)×Ckk2×tkk2×p Ta có: Ở 9500C: Ckk2 = 0.3342 (kcal/m3độ) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 45 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm qkk2 = 12.892×(10.2)×950×0.3342×p =3274.46p (kcal/kg clinker) Tổng lượng nhiệt vào lị: qth = qhh + qlh + qkk1 + qkk2 + qng.l = 7091.52p+86.813p+21.58 p +3274.46p+19.5 = 10474.37p+19.15 (kcal/kg clinker) 6.2.2 Lượng nhiệt ra: 6.2.2.1 Tiêu tốn nhiệt lý thuyết hay hiệu ứng nhiệt tạo clinker: qCl = (1.08+7.08+4.06)68[3] Với = 1.5474 (kg/kg clinker) = 3.319 % CaOC = 43.93% MgOC = 0.329 % Vậy qCl = 1.5474×(1.08×3.319+7.08×43.93+4.06×0.329)68= 220.893(kcal/kg clinker) 6.2.2.2 Tiêu tốn nhiệt để bốc ẩm phối liệu: = ×597 (kcal/kg clinker) Với: = 0.0248 (kg/kg clinker) 597: ẩm nhiệt bốc nước 00C (kcal/kg ẩm) Vậy = 0.0248×597 = 14.806 (kcal/kg clinker) 6.2.2.3 Tổn thất nhiệt khí thải đem ngồi (tkt = 3100C):   C f h qkt  � tkt �GCO2 CCO2  GH 2O CH 2O  GSO2 CSO2  GO2 CO2  GN2 CN p  G CO2 CCO2  G W CH 2O  G W CH 2O � � Với: , , , , : Là tỉ nhiệt khí CO2, SO2, O2, N2 nước 3100C , , , , : Thành phần khí nhiên liệu thải ra, kg/kg than , , : Lượng khí CO2, ẩm lý học, ẩm hóa học phối liệu, kg/kg clinker Tỷ nhiệt khí nước 3000C 4000C T (0C) CO2 H2O SO2 O2 N2 Đơn vị 300 0,4492 0,3673 0,3244 0,3124 0,468 400 0,4642 0,3724 0,3295 0,3145 kcal/m3độ 0,482 310 0,4507 0,3678 0,4694 0,3249 0,3126 Dùng công thức nội suy suy tỷ nhiệt khí nước 310 0C: = 0.4492+ = 0.4507 (kcal/m3độ) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 46 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm = 0.468+ = 0.4694 (kcal/m3độ) = 0.3673+ = 0.3678 (kcal/m3độ) = 0.3244+ = 0.3249 (kcal/m3độ) = 0.3124+ = 0.3126 (kcal/m3độ) Theo tính tốn phần cân vật chất cho lị nung ta có bảng sau: Bảng 6.2 Các thơng số cân vật chất lò Thành phần CO2 H2 O SO2 O2 N2 G Đơn vị 2.902 0.461 0.016 kg/kg than 0.584 9.830 0.542 0.8036 kg/kg clinker 0.0183 qkt = [(0.4507×2.902+0.3678×0.461+0.4694×0.016+0.3249×0.584+0.3126×9.830)p+ (0.4507×0.548+0.3678×0.8036+0.3678×0.0183)]×310 qkt = 1471.754p+169.425 (kcal/kg clinker) 6.2.2.4 Tổn thất nhiệt bụi mang theo khí thải: = ×Cb×tkt Với: Cb: Tỷ nhiệt bụi 310 0C, Cb = 0.2532 (kcal/kg độ) tkt = 310 0C = 0.0052 (kg/kg clinker): Lượng bụi phối liệu bay Vậy = 0.0052×0.2532×310 = 0.41 (kcal/kg clinker) 6.2.2.5 Tổn thất nhiệt clinker khỏi lò nung: qcltt  Ccl tcl kcal/kg clinker Ccl: Nhiệt dung riêng clinker tCl = 12000C Ccl = 753.5 + 0.25(9/5 tcl+32) = 753.5 + 0.25(9/5×1200+32) = 1301.5 (J/kg độ) = 0.2590 (kcal/kg độ) = 0.2590×1000 = 147.218 (kcal/kg clinker) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 47 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm 6.2.2.6 Tổn thất nhiệt khơng khí làm lạnh clinker thải bên q d B  Ccl (tcl  t 'cl ) t’cl: Nhiệt độ clinker vào khu vực làm lạnh máy làm lạnh, chọn t’cl = 60 0C = 0.2590×(120060) = 129.86 (kcal/kg clinker) 6.2.2.7 Tổn thất nhiệt làm lạnh bụi thu hồi cho trở lại lị nung = ktt×Gc×Cb(tkt t'c) Cb: Tỷ nhiệt bụi 3100C, Cb = 0.2532 (kcal/kg độ) GC = 1.5631 (kg/kg Clinker) tkt = 310 0C t'c = 600C: Nhiệt độ bụi thời điểm đưa vào lò ktt = 0.05 0.2: hệ số tổn thất nguyên liệu thành bụi đưa vào lị Chọn ktt =0.05 = 0.05×1.5631×0.2532×(310 60) = 4.947 (kcal/kg clinker) 6.2.2.8 Tổn thất nhiệt để phân hủy đất sét carbonat bụi bay ra: qph = (5.68+7.08+4.06), (kcal/kg clinker) Trong đó: = 0.0052 (kg/kg clinker): Lượng bụi phối liệu bay Al2O3C = 5.649 CaOC = 43.93 MgOC = 0.329 qph = 0.0052×(5.68×5.649+7.08×43.93+4.06×0.329) = 1.8 (kcal/kg clinker) 6.2.2.9 Tổn thất nhiệt theo vỏ lị mơi trường xung quanh: Theo PP tính gần ỳng: Phng phỏp khụ qv = (0.1ữ0.3) pìQt Vy qv = 0.2×7091.52×p=1418.304p(kcal/kg clinker) Tổng nhiệt ra: qr = qCl + + qkt + + + + + qph + qvỏ qr = 2890.058p+1254.823(kg/kg clinker) Ta có phương trình cân nhiệt: qvào = qra 10474.37p+19.15 = 2890.058p+1254.823 SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 48 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Suy ra: p= 0.072(kg/kg clinker) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 49 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Bảng 6.3: Tổng kết cân nhiệt hệ thống lị Lượng nhiệt vào hệ thống Kí hiệu Kết (Kcal/kg clinker) 510.59 6.25 1.Nhiệt nhiên liệu cháy sinh qhh 2.Nhiệt lý học nhiên liệu qlh 3.Nhiệt lý học khơng khí đưa vào: a.Khơng khí qkk1 1.55 b.Khơng khí qkk2 235.76 4.Nhiệt lý học nguyên liệu đưa vào qng.l 19.15 Tổng nhiệt lượng vào qv 773.30 Lượng nhiệt khỏi hệ thống 1.Tổn thất nhiệt lý thuyết để tạo clinker qcl 220.90 2.Tổn thất nhiệt cần để bốc ẩm phối liệu qcw 14.82 3.Tổn thất nhiệt khí thải đưa qkt 148.45 tt 4.Tổn thất nhiệt bụi mang theo khí thải qb 0.41 tt 5.Tổn thất clinker mang khỏi lò nung q cl 147.22 b 6.Tổn thất kk làm lạnh clinker thải qB 129.86 7.Tổn thất nhiệt làm lạnh bụi thu hồi cho trở qb1tt 4.95 lại lò nung 8.Tổn thất để phân hủy đất sét cacbonat qph 1.80 bụi 9.Tổn thất theo vỏ lò môi trường xung quanh qvỏ 104.89 Tổng nhiệt lượng qr 773.30 Nhận xét: p=0.072 nên q trình tính tốn cân nhiệt ta chấp nhận SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 50 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 7.1 Tính tốn ống khói Lượng ẩm từ phối liệu: Vw= = 0.0536 (m3/kg clinker) (5.5.4.3 Độ ẩm phối liệu thoát ra) Lượng CO2 thoát từ phối liệu: 0.2759 (m3/kg clinker) Bảng 7.1: Lượng khí thải từ trình đốt nhiên liệu Thành phần Hàm lượng (%) Theo V (m3/kg Trọng lượng riêng (kg/m3) than) 1.477 0.591 0.0056 0.418 7.878 10.3698 1.9643 0.8036 2.8571 1.4286 1.25 CO2 14.246 H2O 5.697 SO2 0.054 O2 4.033 N2 75.970 Tổng 100 Vkt= 2.2335 (m3/kg clinker) Tổng lượng khí vào ống khói: V = 2.2335 (m3/kg clinker) = 2.2335×120.05×1000 = 268153.2888 (m3/h) = 74.48 (m3/s) Ta chọn quạt hút cao áp Quạt Cao áp quạt có Cột áp khoảng ( 5000 - 12000 ) Pa, Lưu lượng từ ( 500 100.000 ) m3/h Với hai phương pháp truyền động , trực tiếp gián tiếp Nhiệt độ làm việc Chạy trực tiếp : Nhiệt độ cao phù hợp với quạt từ :( 60 - 80 ) độ C Chạy gián tiếp : Nhiệt độ cao phù hợp với quạt từ :( 90 - 350 ) độ C SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 51 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Ứng dụng Được sử dụng rộng rãi Nhà máy sản xuất : Rất thích hợp với hệ thống Hút Bụi, Vận chuyển liệu , Xử lý Môi Trường, lĩnh vực chế biến , Xi măng,Vật liệu xây dựng, Cơ khí, Nhựa, Xử lý hạt, chế biến Gỗ, Hóa chất… Bảng 7.2: Thông số mẫu quạt li tâm cao áp cao cấp stt 10 11 12 Model Tốc độ BG.CD 3F/380P BG.CD 4.5F/450P BG.CD 7.7F/600P BG.CD 14F/550P BG.CB 25F400P BG.CB 23F500P BG.CB 30F600P BG.CB40F450P BG.CB 21F1000P BG.CB 42F280P BG.CB 25F1200P BG.CB 65F750P ( v/p) 2900 2900 2900 2900 960 1450 1450 960 2900 1450 2900 1450 Công suất (Kw) 5,5 11 18,5 30 37 45 75 75 110 132 200 250 Điện áp (V) 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 380 Lưu lượng Cột Áp m3/h Pa 2200 - 3000 3800 -3000 4000 - 4500 4500 -4000 5500 - 7200 6000 - 5200 9000 - 13500 5000 - 4500 18000 - 25000 4000 - 3000 16000 - 23000 5000 - 4200 20000 - 30000 6000 -5000 27000 - 40000 4500 - 3800 14000 - 21000 11000 - 10000 25000 - 42000 8000 - 6500 19000 - 25000 15000 -12000 35000 -650000 10000 - 7500 * Loại quạt li tâm cao áp cao cấp BG.CB 65F750P ( mẫu 12) - Công suất động cơ: 250kW - Năng suất: Q = 35000 -650000 m3/h - Áp suất: P = 10000 – 7500 Pa - Số vòng quay: n = 1450 vòng/phút - Nhiệt độ làm việc: 3500C ×Để đảm bảo công suất động ổn định nổ máy cần thêm hệ số dự trữ K=1.1 Chọn chiều cao ống khói : Hc = 60 (m) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 52 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Chiều cao ống khói theo thiết kế tính theo cơng thức : H= Trong đó: ta chọn - Nhiệt độ khí thải vào chân ống khói là: tn = 3500C - Nhiệt độ khơng khí là: 270C - Hệ số ma sát khí thải vào thành ống khói bê tơng: β = 0.04 - Hệ số cản môi trường:  = 1.06 - Tốc độ khí khỏi miệng ống khói là:vm = 4m/s Tính thơng số cơng thức tính chiều cao ống khói: - Khối lượng riêng khí thải điều kiện chuẩn là: okt= %CO2 CO2+%H2O.H2O+%O2.O2+%N2.N2+%SO2 SO2 = 1.3344 (kg/m3) - Khối lượng riêng không khí điều kiện chuẩn là: o okk = 1.2946 (kg/m3) - Nhiệt độ khí miệng ống khói: tm = tn – Hc × ∆t = 350 –90×1= 260 0C - Nhiệt độ trung bình ống khói: ttb = (tm+tn)/2=(350+260)/2=3100C - Khối lượng riêng khơng khí điều kiện làm việc: o = 1.1781 (kg/m3) - Khối lượng riêng khí thải điều kiện làm việc: o =0.6249 (kg/m3) Đường kính miệng ống khói tính theo công thức: Dm = = = 4.87 (m) Đường kính chân ống khói: Dc = 1.5 × Dm = 7.305 (m) Đường kính trung bình ống khói: SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 D tb  Dn  Dm = 6.088 (m) GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 53 Tính toán thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm - Vận tốc khí trung bình ống khói: - Vtb=== 2.56 (m/s) Vận tốc khí chân ống khói: Vn = = =1.778 m/s Với chiều cao ống khói chọn là: H = 100m, nhiệt độ trung bình khí thải là: ttb=225 0C, ta suy tổng trở lực từ lò đến chân ống khói là: htt = 30 mmH2O = 294.3(N/m2) Vậy chiều cao ống khói cần thiết kế là: H == 58.97 (m) Sai số chiều cao chọn chiều cao thiết kế: ΔH = ×100 =1.75% < 5% (thỏa mãn) Với tổng lượng khí khỏi tháp trao đổi nhiệt: V = 2.2335 (m3/kg clinker) = 268153.289 (m3/h) Trở lực ma sát: Hms = λ× (1+ β×tk) × × × Trong đó:  - hệ số ma sát 0.05 - 0.055 , chọn  = 0.05 L = (m): chiều dài kênh dẫn β= 1/273: hệ số giãn nở khói tK = 3100C: nhiệt độ điểm tính trở lực d = 1.8 (m): đường kính kênh dẫn V0 = 20 (m/s): tốc độ trung bình dịng khí vào kênh dẫn có chiều dài L Hms= 79.1567 Trở lực cục bộ: Hcb = ξ × × 0kt × Trong đó:  = 0.32:hệ số trở lực cục 0kt = 1.3344 (kg/m3): khối lượng riêng khí thải β= 1/273: hệ số giãn nở khói tK = 3100C: nhiệt độ điểm tính trở lực V0 = 20 (m/s): tốc độ trung bình dịng khí vào kênh dẫn có chiều dài L Hcb= 282.37(N/m3) Trở lực chênh lệch độ cao (áp suất hình học): SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 54 Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/năm Hhh = h× g×(ρ2kt - ρkk2) , (N/m2) Trong đó: h = 45 (m): chiều cao kênh dẫn ρokt (kg/m3): khối lượng riêng khí thải điều kiện chuẩn ρ0kk (kg/m3): khối lượng riêng khơng khí điều kiện chuẩn Hhh = 45× 9.81×(1.33442 – 1.29462) = 46.136 (N/m2) Tổng trở lực kênh dẫn: H = Hcb+Hms+Hhh = 407.67 (N/m2) Áp suất quạt kể hệ số dự trữ 20% là: ht = (1.21.4)×H= 1.2×407.67 = 489.204(N/m2) Cơng suất động cơ: Nđc = Trong đó: Vt: lưu lượng khí cần thổi hay hút nhiệt độ cho, m3/h ht: áp suất toàn phần mà quạt phải thành lập nhiệt độ làm việc, N/m2 ηq = 0.6: hệ số tác dụng hữu ích quạt, ηc = 0.95: hệ số truyền trục Nđc= = 63.93(kW) Công suất thực tế động cơ: N = K.Ndc = 1.1 ×63.93= 70.323(kW) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 55 i TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ sản xuất chất kết dính vơ - Ngũn Dân 2.Dựa vào sổ tay q trình thiết bị– Ngũn Mơ 3.Tính tốn kĩ thuật nhiệt lị cơng nghiệp – Hồng Kim Cơ 4.Tính tốn kĩ thuật nhiệt lị cơng nghiệp – Hồng Kim Cơ 5.Q trình thiết bị truyền chất – Lê Ngọc Trung 6.(http://hoctp.com/cong-nghe-co-so/nhiet-ky-thuat/nktpl-phu-luc/pl5-hoi-nuoc.html) https://bgvina.vn/quat-li-tam-cao-ap-chay-truc-tiep-id32.html ... 0.912 5.4.2 Năng suất phân xưởng lò nung Năng suất yêu cầu nhà máy: M’ = 2500000 clinker/ năm Lượng hao hụt sản xuất 1% Năng suất thực tế nhà máy tính theo clinker: (tấn clinker/ năm) Năng suất phân... tồn thiết kế xây dựng thêm nhà máy SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Tính tốn thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/ năm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT... 1.1620 (tấn/ tấn clinker) SVTH:TRẦN NHƯ KHOA 17KTHH1 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM 33 Tính toán thiết kế nhà máy sản xuất clinker suất 2.5 triệu clinker/ năm - Đất sét: = = 0.1976 (tấn/ tấn clinker)