Nghiên cứu thiết kế , chế tạo hệ thống sấy tầng sôi công nghiệp phục vụ sấy quặng

Nghiên cứu thiết kế , chế tạo hệ thống sấy tầng sôi công nghiệp phục vụ sấy quặng

6797

12/4/2008

Hµ Néi, 3-2008

Những người tham gia đề tài:

Cơ quan phối hợp:

1 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

2 Tổng Công ty Khoáng sản & Thương mại Hà Tĩnh

Phần II Khái quát về nhiên liệu lỏng 12

2.1 Dầu mỏ và tinh luyện dầu mỏ 12 2.1.1 Dầu mỏ (dầu thô) và thành phần của dầu mỏ 12

Phần III Tính toán sự cháy của dầu DO 17

3.1 Số liệu ban đầu 17

3.2.1 Chuyển đổi thành phần nhiên liệu 17

3.2.4 Bảng tính toán sự cháy của nhiên liệu 17

3.2.5 Bảng cân bằng khối lượng 18

4.1.2 Tốc độ tới hạn, tốc độ bay bụi, tốc độ làm việc 28

Phần V Tính toán nhiệt cho lò sấy tầng sôi 34

5.6 Tính sơ bộ các thông số động học của lò sấy tầng sôi 49 5.7 Tính toán các tổn thất nhiệt của lò sấy tầng sôi 51

5.10 Kiểm tra lại số sôi ứng với lưu lượng TNS thực tế 55

Phần VI Các thiết bị phụ trợ của lò 58 6.1 Tính lượng tiêu hao không khí và chọn quạt gió 58

PHẦN I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY

Thiết bị sấy được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp Hệ thống thiết bị sấy là khâu khá quan trọng trong dây truyền công nghệ sản xuất sản phẩm Để đưa các thiết bị sấy ứng dụng vào thực tế, việc thiết kế hệ thống sấy là việc đầu tiên và vô cùng quan trọng

Ở nước ta, ngoài những thiết bị sấy được nhập khẩu nằm trong hệ thống thiết bị sản xuất chung hay các thiết bị sấy chuyên dùng được chế tạo hàng lọat, nhiều quá trình sản xuất sản phẩm cũng yêu cầu xây dựng các hệ thống sấy riêng đáp ứng cho từng trường hợp cụ thể, ví dụ: sấy khoáng sản, sấy cát, sấy rau quả, thủy hải sản, nông lâm sản, chế biến gỗ,…Trường hợp này đòi hỏi phải thiết kế hệ thống sấy riêng biệt phù hợp các yêu cầu đó Khi chúng ta chế tạo trong nước các thiết bị sấy chuyên dùng thì việc thiết kế là rất cần thiết

1.1 Quá trình sấy 1.1.1 Định nghĩa

Quá trình sấy là quá trình làm khô một vật thể bằng phương pháp bay hơi

Đối tượng của quá trình sấy là các vật ẩm là những vật thể có chứa một lượng chất lỏng nhất định Chất lỏng chứa trong vật ẩm thường là nước Một số ít vật ẩm chứa chất lỏng khác là dung môi hữu cơ

Qua định nghĩa trên ta thấy quá trình sấy yêu cầu các tác động cơ bản đến vật ẩm là:

- Cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho ẩm trong vật hóa hơi - Lấy hơi ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường

Ở đây quá trình hóa hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xẩy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào

1.1.2 phân biệt quá trình sấy với một số quá trình làm khô khác

Có một số quá trình có thể làm giảm ẩm trong vật thể nhưng không phải là quá trình sấy, đó là:

- Vắt ly tâm là quá trình làm giảm ẩm của vật liệu bằng phương pháp cơ học Phương pháp này chỉ có thể làm cho ẩm tự do thoát ra khỏi vật

- Cô đặc là phương pháp giảm ẩm của vật thể (dung dịch) bằng cách đun sôi Người ta có thể dùng phương pháp sấy phun để sấy dung dịch đường thành bột đường…Trong sấy phun người ta phun dung dịch thành hạt vô cùng nhỏ Các hạt nhỏ tiếp xúc với không khí nóng và ẩm bay hơi vào không khí Chất rắn trong dung dịch còn lại là thu được dưới dạng bột

1.1.3 Các phương pháp sấy

Như đã trình bày ở trên, để sấy khô một vật ẩm cần hai tác động cơ bản: một là gia nhiệt cho vật làm cho ẩm trong vật hóa hơi (cụ thể là bay hơi ở bất kỳ nhiệt độ nào), hai là làm cho ẩm thoát ra khỏi vật và thải vào môi trường

Để cấp nhiệt cho vật có thể dùng các phương pháp sau: dẫn nhiệt (cho vật ẩm tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn), trao đổi nhiệt đối lưu (cho vật ẩm tiếp xúc với chất lỏng hay khí có nhiệt độ cao hơn), trao đổi nhiệt bức xạ (dùng các nguồn bức xạ cấp nhiệt cho vật), dùng điện trường cao tần để nung nóng vật

Để lấy ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường có thể dùng nhiều biện pháp như: dung môi chất sấy, dùng máy hút chân không, khi sấy ở nhiệt độ cao hơn 1000C hơi ẩm thoát ra có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển sẽ tự thoát vào môi trường

Khi dùng môi chất sấy làm nhiệm vụ thải ẩm, do môi chất sấy tiếp xúc với vật ẩm, ẩm sẽ thoát ra do 3 lực tác động: do chênh lệch nồng độ ẩm trên bề mặt vật và môi chất sấy, do chênh lệch nhiệt độ giữa ẩm thoát ra và môi chất sấy sinh ra lực khuyếch tán nhiệt, do chênh lệch phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm và trong môi chất sấy

Khi dùng bơm chân không làm nhiệm vụ thải ẩm, hơi ẩm được bơm chân không hút đi và thải vào môi trường

Có thể sử dụng thiết bị ngưng tụ hơi (hay ngưng kết) làm cho ẩm ngưng thành lỏng (hoặc rắn và thải vào môi trường bằng cách xả (ứng dụng vào trong sấy thăng hoa)) Thường dùng kết hợp máy hút chân không với thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết ẩm để thải ẩm

Cách phân loại phương pháp sấy đúng đắn và khoa học nhất là căn cú vào các điểm cơ bản đã phân tích ở trên

1 Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt

1 Phương pháp sấy đối lưu 2 Phương pháp sấy bức xạ 3 Phương pháp sấy tiếp xúc

4 Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần

2 Phân loại theo chế độ thải ẩm

1 Phương pháp sấy dưới áp suất khí quyển 2 Phương pháp sấy chân không

3 Phân loại phương pháp sấy theo cách xử lý không khí

Khi dùng không khí làm môi chất sấy cần xử lý không khí trước khi đưa vào buồng sấy Có hai hướng xử lý không khí và gia nhiệt và khử ẩm (hoặc tăng ẩm) có

nghĩa là xử lý nhiệt ẩm Căn cứ vào cách xử lý không khí ta có các phương pháp sấy sau:

1 Phương pháp sấy dùng nhiệt

2 Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm (hút ẩm) 3 Phương pháp kết hợp gia nhiệt và hút ẩm

1.1.4 Các loại thiết bị sấy

1 Thiết bị sấy đối lưu

Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy đối lưu Đây là phương pháp sấy thông dụng nhất Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy phun…

2 Thiết bị sấy bức xạ

Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy bức xạ Thiết bị sấy này dùng thích hợp với một số loại sản phẩm

3 Thiết bị sấy tiếp xúc

Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy tiếp xúc, gồm 2 kiểu: - Thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay lò quay - Thiết bị sấy tiếp xúc trong chất lỏng

4 Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần

Thiết bị sấy này dùng phương pháp sấy bằng điện trường cao tần

5 Thiết bị sấy thăng hoa

Thiết bị này sử dụng phương pháp hóa hơi ẩm là thăng hoa Việc thải ẩm dùng máy hút chân không kết hợp bình ngưng kết ẩm

6 Thiết bị sấy chân không thông thường

Thiết bị này sử dụng các thải ẩm bằng máy hút chân không Do buồng sấy có chân không nên không thể dùng cấp nhiệt bằng đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩm bằng bức xạ hay dẫn nhiệt

1.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Ở các nước công nghiệp phát triển, hệ thống thiết bị sấy được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp, rất đa dạng, phong phú với nhiều thiết bị sấy với các mục đích sử dụng khác nhau Thiết bị dùng để sấy có thể là sấy liên tục hoặc sấy theo chu kỳ Các thiết bị sấy dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như công nghiệp chế biến gỗ, chế biến lâm sản, lương thực thực phẩm, hải thủy sản, lượng thực, y tế, công nghiệp khai thác mỏ, chế biến khoáng sản,…

Các thiết bị dùng để sấy thông dụng như: 1 Thiết bị sấy tầng sôi

2 Thiết bị sấy phun 3 Thiết bị sấy thùng quay

4 Thiết bị sấy kiểu ống khí động dùng để sấy cát công nghiệp 5 Thiết bị sấy thăng hoa

6 Lò sấy điện

Dưới đây giới thiệu một số thiết bị sấy thông thường được sử dụng ở nước ngoài:

Một số thiết bị sấy thông thường được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài

1 Thiết bị sấy tầng sôi:

1 buồng sấy; 2 buồng dẫn môi chất sấy; 3 ống đưa môi chất sấy vào; 4 quạt gió; 5 cửa thải; 6 đường dẫn khí đốt; 7 động cơ điện chạy quạt

2 Thiết bị sấy phun

1 vòi phun đĩa ly tâm; 7 đáy trên;

2 hộp phân phối khí; 8 bộ phận gạt vật liệu; 3 cửa quan sát; 9 đáy dưới;

4 vách buồng sấy; 10 phễu chứa sản phẩm; 5 cửa buồng sấy 11 bộ phận dẫn động cánh gạt; 6 cửa thoát khí;

3 Thiết bị sấy thùng quay

1 buồng lửa; 2 bộ phận cấp vật liệu; 3 phễu chứa vật liệu; 4 gầu tải; 5 thùng sấy; 6 xyclon; 7, 10 ống khói; 8 động cơ điện; 9 băng tải;

4 Thiết bị sấy kiểu ống khí động để sấy cát công nghệ

1 ống sấy khí động; 7 buồng đốt

2 xyclon đơn; 8 quạt gió thổi vật liệu;

4 ống hồi sản phẩm sấy; 10 quạt gió hút khí thải; 5 phễu chứa vật liệu sấy; 11 phễu chứa sản phẩm sấy;

6 máy cấp vật liệu sấy; 12 băng tải vận chuyển vật liệu

5 Thiết bị sấy thăng hoa

1 bình thăng hoa; 2 van; 3 xyclôn; 4 bình chứa nước nóng; 5 bình ngưng; 6 bình phân ly; 7 giàn ngưng của máy lạnh; 8 bình chứa amoniac; 9 máy nén; 10 bơm chân không; 11, 12, 13 động cơ điện; 14 bơm ly tâm; 15 phin lọc; 16 tấm gia nhiệt; 17 chân không đế; 18 van điều chỉnh; 19 khay sấy; 20 ống góp

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở TRONG NƯỚC

Thiết bị sấy được sử dụng hầu hết ở tất cả các ngành công nghiệp Hệ thống thiết bị sấy là khâu quan trọng trong dây truyền công nghệ sản xuất sản phẩm

Ở nước ta công nghệ sấy được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp: chế biến lâm sản, nông sản, lượng thực thực phẩm, thủy sản, công nghiệp khai thác mỏ, chế biến khoáng sản,…các thiết bị dùng để sấy tại các đơn vị thường nhập khẩu đồng bộ hoặc chế tạo theo yêu cầu cụ thể cho từng loại sản phẩm

Trong lĩnh vực chế biến khoáng sản quặng ti tan zircon cỡ hạt 50µm-3mm ở Tổng Công ty khoáng sản và Thương mại Hà Tĩnh đã dùng hệ thống sấy lò quay do Viện Luyện kim màu thiết kế chế tạo, lắp đặt

Ưu điểm của hệ thống sấy lò quay là: đã thực hiện được công nghệ sấy quay titan, zircol đạt yêu cầu kỹ thuật trong quá trình chế biến khoáng sản,

Tuy nhiên nhược điểm của nó là:

- Nhiên liệu dùng để sấy là than đá nên thực hiện quá trình sấy gây ô nhiễm môi trường do nhiệt thải và khí thải của than đá như H2S, SO2, CO, CO2,…năng suất trong quá trình sấy thấp, muốn tăng sản lượng sấy thì cần phải đầu tư nhiều hệ thống sấy, kinh phí đầu tư lớn và hiệu quả kinh tế không cao, mức độ gây ô nhiễm môi trường lớn

- Hiệu suất nhiệt dùng để sấy thấp, chỉ 15-17% lượng nhiệt sinh ra trong quá trình đốt than đá dùng cho sấy còn lại là tổn thất qua ống khói và môi trường bên ngoài

- Tỷ lệ thất thoát quặng trong quá trình sấy cao

- Kết cấu của hệ thống sấy cồng kềnh chiếm nhiều diện tích mặt bằng nhà xưởng - Cơ khí hóa tự động hóa trong quá trình sấy thấp

Để khắc phục các nhược điểm trên Tổng Công ty Khoáng sản và Thương mại Hà Tĩnh đã tính toán và nhập thêm dây chuyền hệ thống lò sấy tầng sôi công suất 10tấn/giờ của hãng FFE MINERALS AUTRALIA PTY LTD

Nguồn nhiệt cung cấp cho lò sấy là đầu đốt nhiên liệu dầu diezel của NORTH AMERICAN MANUFACTORING COMPANY

Thiết bị sấy tầng sôi này có các đặc tính: - Công suất sấy 10tấn/giờ

- Công suất điện ~ 4KW/tấn sản phẩm - Nhiên liệu dùng để sấy dầu diezel

- Tiêu hao nhiên liệu 7,5-9 lít/tấn sản phẩm

- Vật liệu sấy: khoáng cát sỏi cỡ hạt khoảng 50µm đến 3mm

Giá thành nhập khẩu thiết bị này khoảng 2 tỷ VND tại thời điểm năm 2000 Do nhu cầu mở rộng phát triển công nghiệp khai thác, chế biến khoáng sản của Tổng Công ty Khoáng sản & Thương mại Hà Tĩnh Tổng giám đốc đã đặt vấn đề với Viện Công nghệ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh đồng bộ lò sấy tầng sôi sấy quặng khoáng sản, phục vụ cho nhu cầu phát triển của Tổng Công ty Mục đích chế tạo ra thiết bị sấy tầng sôi, công suất khác nhau như 7tấn, 10tấn đến 12tấn/giờ thay thế hàng nhập khẩu

Trên cơ sở đã có mẫu lò sấy tầng sôi 10tấn/giờ nhập khẩu từ AUTRALIA, việc chế tạo được thiết bị trong nước, đạt yêu cầu kỹ thuật thay thế nhập khẩu với giá thành thấp hơn giá nhập khẩu dự kiến bằng 50-60%

Làm được như vậy sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao, chủ động được trong việc sử dụng, vận hành thiết bị không phụ thuộc vào điều kiện nước ngoài

Với quan điểm trên Viện Công nghệ đã triển khai đề tài Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống sấy tầng sôi công nghiệp phục vụ sấy quặng khoáng sản và việc thực hiện đề tài này không dừng lại ở việc nghiên cứu mà đã tạo ra được hợp đồng kinh tế cung cấp thiết bị sấy tầng sôi công suất 10tấn/giờ lắp đặt tại Tổng Công ty Khoáng sản và Thương mại Hà Tĩnh Hiện tại thiết bị đang được sử dụng ổn định phục vụ sản xuất cho công nghệ sấy quặng khoáng sản

PHẦN II: KHÁI QUÁT VỀ NHIÊN LIỆU LỎNG 2.1 Dầu mỏ và tinh luyện dầu mỏ

Nhiên liệu lỏng có thể là nhiên liệu lỏng thiên nhiên hoặc nhiên liệu lỏng nhân tạo

Nhiên liệu lỏng thiên nhiên là dầu thô (dầu mỏ chưa được chế biến) Nhiên liệu lỏng nhân tạo là các sản phẩm thu được khi tinh luyện dầu thô Ví dụ: xăng, dầu hoả, dầu diezel (dầu DO), dầu madút (dầu FO)

Trong các lò công nghiệp: dầu DO, dầu FO được coi là nhiên liệu đốt

2.1.1 Dầu mỏ (dầu thô) và thành phần của dầu mỏ

Dầu mỏ là hỗn hợp của các nhóm hydrocacbon Trong dầu mỏ có các hợp chất sunphua, nitrua và oxy Trong dầu mỏ, hydrocacbon thuộc ba nhóm chính:

* Nhóm metan (nhóm parafin): công thức tổng quát CnH2n + 2

* Nhóm naptalin (nhóm băng phiến): công thức tổng quát là CnH2n* Nhóm benzen (nhóm thơm): công thức tổng quát là CnH2n – 6

Thành phần nguyên tố của dầu mỏ được trình bày ở bảng 2.1 Bảng 2.1: Thành phần nguyên tố của dầu mỏ

Thành phần [%] 84 ÷ 85 12 ÷ 14 0,03 ÷ 4,3 0,5 ÷ 1,7 Hàm lượng tro trong dầu mỏ rất thấp và không đáng kể (0,1% ÷ 0,3%) Hàm lượng tro thấp vì các chất khoáng không hoà tan trong dầu mỏ

Khối lượng riêng của dầu mỏ dao động trong khoảng rộng: từ 0,75kg/l đến 1kg/l Nhiệt trị của dầu mỏ dao động từ 41000 kJ/kg đến 44000 kJ/kg Khối lượng của dầu mỏ càng nhỏ thì dầu mỏ đó có nhiệt trị càng lớn

2.1.2 Các công nghệ tinh luyện dầu mỏ

Trong công nghiệp, dầu thô không được sử dụng làm nhiên liệu vì hai lý do sau : * Nhiệt độ bắt lửa của dầu thô thấp

* Nếu đốt dầu thô sẽ không kinh tế vì khi tinh luyện dầu thô, người ta sẽ thu được những sản phẩm có giá trị quí hơn dầu thô

Các phương pháp tinh luyện dầu mỏ:

a Chưng cất phân đoạn trực tiếp:

Chưng cất phân đoạn trực tiếp để làm thoát ra từ dầu thô các hợp chất Các hợp chất này không thay đổi cấu trúc và tính chất so với khi còn ở trong dầu thô

b Cracking dầu mỏ:

Ta nung nóng dầu mỏ tới khoảng 4500C ÷ 6500C, ở nhiệt độ này, các cacbuahydro sẽ bị phân huỷ nhiệt và tạo ra các cacbuahydro có cấu trúc đơn giản hơn Kết quả của

Hình 2.1 Sơ đồ tinh luyện dầu mỏ theo công nghệ chưng cất phân đoạn trực tiếp đối với dầu mỏ chứa nhiều chất sáng (nhóm mêtan)

Nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các sản phẩm thu được khi chưng cất phân đoạn được trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Giới hạn sôi và khối lượng riêng của một số chất Khi chưng cất phân đoạn với áp suất P = 1 [bar]

Sản phẩm chưng cất dầu thô Giới hạn sôi [oC]

Khối lượng riêng [kg/dm3]

Xăng dùng cho máy bay 40 ÷ 150 0,71 ÷ 0,74 Xăng dùng cho ôtô, xe máy 50 ÷ 200 0,73 ÷ 0,76

Mỡ bôi trơn

Nhựa đường

Nhóm dầu hỏa 200 ÷ 320 0,80 ÷ 0,83 Dầu diezel (Dầu DO) 230 ÷ 360 0,84 ÷ 0,88

* Thực hiện quá trình hydro hoá để thay đổi cấu trúc của dầu madút

Theo công nghệ này thì gần như là toàn bộ khối lượng của dầu madút được chuyển hoá thành các sản phẩm nhẹ

* Quá trình nhiệt phân dầu mỏ:

Đó là quá trình phân huỷ toả nhiệt xảy ra ở khoảng nhiệt độ 6700C - 7500C trong điều kiện áp suất khí quyển và tạo ra các hợp chất hoá học mới (chủ yếu là nhóm benzen) Các sản phẩm của quá trình nhiệt phân là :

* Gas chiếm 50% khối lượng dầu đem nhiệt phân

Gas này có nhiệt trị 44000 - 48000 [kJ/mtc3]

* Nhựa hắc ín và các sản phẩm rắn (thường gọi là cốc dầu mỏ), mồ hóng

Chế biến gas ta thu được xăng nhân tạo có hàm lượng octan cao và nhiều chất hoá học quý

Chưng cất nhựa hắc ín ta thu được benzen, totylxilen (CH3C6H4), dimêtinbenzen (CH3

(C6H4)2) v.v Chất còn lại, sau khi chưng cất nhựa hắc ín là nhựa dầu mỏ (nhựa đường dạng cứng)

2.1.3 Các sản phẩm từ tinh luyện dầu mỏ

2.1.3.1 Xăng (benzin)

Xăng là sản phẩm quý nhất khi tinh luyện dầu mỏ Xăng là nhóm hydrocacbon có nhiệt độ sôi thấp nhất, nhiệt độ sôi của xăng máy bay nằm trong khoảng 400C - 1500C, nhiệt độ sôi của xăng ôtô, môtô nằm trong khoảng 500C - 2000C (áp suất 1 bar) Khối lượng riêng của xăng dao động từ 0,71 đến 0,76 [kg/dm3]

2.1.3.2 Ligroin và dầu hỏa

Ligroin và dầu hoả, được sử dụng làm nhiên liệu đốt cho các loại máy kéo Nhiệt trị của ligroin và dầu hoả thấp hơn nhiệt trị của dầu mỏ Nhiệt trị của dầu hoả khoảng 43000 kJ/kg

2.2 Mazut và các đặc tính của mazut

Mazut là tên gọi chung cho chất còn lại sau khi chưng cất phân đoạn trực tiếp hoặc cracking dầu mỏ Mazut được sử dụng làm nhiên liệu đốt

2.2.1 Thành phần của mazut

Thành phần nguyên tố chủ yếu của mazut là cacbon và hydro Cacbon và hydro trong dầu mazut tồn tại dưới dạng hợp chất của cacbuahydro Ngoài cacbon và hydro còn có

oxy, nitơ, lưu huỳnh, tro, nước (ẩm) Thành phần nguyên tố của mazut được giới thiệu trong bảng 2.3

Bảng 2.3: Thành phần nguyên tố của mazut

Thành phần [%]

Nguyên tố Cc Hc Oc + Nc Ak Wd [%] 86,3 ÷ 87,7 10,7 ÷ 12,5 0,6 ÷ 1,0 0,11 ÷0,25 0 ÷ 10

Nhiệt trị của madút thấp hơn nhiệt trị của dầu hoả

Mazut được sử dụng làm nhiên liệu đốt cho các lò công nghiệp Chất lượng của dầu mazut được đánh giá thông qua các thông số đặc trưng: khối lượng riêng, độ nhớt, nhiệt độ bắt lửa, nhiệt độ đông cứng

2.2.2 Độ nhớt của mazut

Độ nhớt hay còn gọi là ma sát trong Độ nhớt là đặc tính của chất lỏng có tính đối lập với tính linh động, có nghĩa là đặc tính cản lại sự chuyển động của các phần tử chất lỏng khi có lực tác động

Thiết bị để đo độ nhớt được gọi là nhớt kế hoặc là máy đo độ nhớt Độ nhớt của dầu mazut lớn hơn nhiều lần độ nhớt của nước

Độ nhớt đo bằng độ 0BY của mazut là tỷ số thời gian chảy của 200 cm3 mazut ở nhiệt độ đo và của 200 cm3 nước ở nhiệt độ 200C Giá trị của tỷ số này khi nhiệt độ của mazut bằng 500C được dùng làm nhãn hiệu (mác) cho mazut Ví dụ mazut có mác là M100, ta hiểu là tỷ số chảy của 200cm3 dầu mazut ở 500C và của 200 cm3 nước ở 200C bằng 100 lần khi chảy trong cùng một đường ống

Mặc dù đơn vị đo độ nhớt 0BY như trình bày ở trên không phải là độ nhớt thực của mazut, nhưng trong công nghiệp lại được sử dụng khá phổ biến vì xác định nhanh, dễ dàng mà vẫn phản ánh được tính nhớt của mazut

Độ nhớt thực của mazut:

- Độ nhớt động học γ [m2/s] hay [St] (Stokes) - Độ nhớt động lực học µ

hay [Poise] - µ = γ.ρ

- ρ: là khối lượng riêng của mazut [kg/dm3]

2.2.3 Nhiệt độ bắt lửa của mazut

Nhiệt độ bắt lửa là nhiệt độ, mà ở nhiệt độ này hơi của mazut hoà trộn với không khí có thể bắt lửa và cháy ở gần ngọn lửa khác

Nhiệt độ bắt lửa của mazut vào khoảng 185 - 243 [0C]

Nhiệt độ bắt lửa càng cao thì khả năng nung nóng mazut càng an toàn

Nhiệt độ bắt lửa thấp hơn nhiệt độ bốc cháy Nhiệt độ bốc cháy là nhiệt độ mà ở đó, chất lỏng tự bốc cháy

2.2.4 Nhịêt độ đông cứng của mazut

Nhịêt độ đông cứng của mazut là một thông số rất quan trọng để đánh giá chất lượng của dầu mazut Nhiệt độ đông cứng của mazut là nhiệt độ mà ở đó mazut mất đi tính linh động và trở sang trạng thái rắn Nhiệt độ đông cứng của mazut càng cao thì càng khó khăn trong việc vận chuyển và bảo quản mazut Về mùa đông trời lạnh, mazut trở lên đông cứng ngay trong thùng chứa và trong đường ống dẫn Để khắc phục điều này, mazut có độ nhớt cao thường được nung nóng tới nhiệt độ 900C - 1200C Mazut mác M10 có nhiệt độ đông cứng khoảng 50C, mazut mác M80 có nhiệt độ đông cứng bằng 250C Những mazut có mác càng lớn thì nhiệt độ đông cứng của chúng càng cao (25 - 340C) và không có lợi khi sử dụng

Phần III: TíNH Toán Sự CHáY CủA DầU DO 3.1 Số liệu ban đầu

1 Nhiên liệu: Dầu Diezel (dầu DO )

2 Thành phần của dầu DO: (Theo số liệu trung bình [1])

Thành phần của dầu DO [%]

Chất Cd Hd Od Nd Sd Ad Wd Thành phần khối lượng [%] 86,5 10,5 0,2 0,4 0,3 0,3 1,8

3 Nhiệt độ nung trước nhiên liệu:

Dầu DO không cần nung nóng, vậy tFO = 27 [OC]

4 Nhiệt độ nung trước không khí:

Không khí không nung trước nên nhiệt độ: tKK = 27 [0C]

5 Loại lò:

Lò sấy tầng sôi để sấy cát khoáng sỏi có cỡ hạt 50 àm ữ 3 mm

3.2 Tính toán sự cháy của nhiện liệu

3.2.1 Chuyển đổi thành phần nhiên liệu

Thành phần nhiên liệu đã được biểu thị ở thành phần dùng, nên không cần chuyển đổi thành phần nhiên liệu

3.2.2 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu: Qt [kJ/kg]

Qt = 339.Cd + 1030.Hd - 108,8.(Od - Sd) - 25,1.Wd [3] Qt = 339 86,5 + 1030 10,5 - 108,8.( 0,2 - 0,3 ) - 25,1.1,8

Qt = 40104,2 [kJ/kg] = 9580.6 [kcalo/ kg]

3.2.3 Chọn hệ số tiêu hao không khí

Hệ số tiêu hao không khí được chọn tùy theo loại nhiên liệu và thiết bị đốt Lò được thiết kế là lò sấy tầng sôi; và nhiệt độ của tác nhân sấy thấp (120 ữ 1300C), vậy có thể chọn hệ số tiêu hao không khí lớn, vì sau quá trình cháy vẫn phải pha loãng bằng không khí lấy từ quạt gió Ta chọn hệ số tiêu hao không khí bằng 1, 25 [3]

3.2.4 Bảng tính toán sự cháy của nhiên liệu

Tính toán sự cháy của nhiên liệu được thực hiện theo phương pháp lập bảng Trong bảng này, ta tính cho 100 kg dầu DO Toàn bộ kết qủa tính toán được trình bày trong bảng 3.2 Khi tính toán ta dựa vào sự cân bằng của các phản ứng sau :

1 C + 1 O2 = 1 CO2 1 H2 + 1/2 O2 = 1 H2O

Qt = 40104,2 [kJ/kg]

3.2.5 Bảng cân bằng khối l−ợng

Từ những kết qủa đã tính toán trong bảng 3.2 ta lập bảng cân bằng khối l−ợng Bảng 3.2: Bảng cân bằng khối l−ợng

Chất tham gia sự cháy Sản phẩm cháy tạo thành

Chất Tính toán Giá trị

[kg] Chất Tính toán

Giá trị [kg]

100% =

.100% = 0,0986 [%] Nhận xét: Với sai số δ% = 0,0986 [%] chứng tỏ các số liệu tính toán trong bảng 3.2 đạt độ chính xác tin cậy

B¶ng 3.2: B¶ng tÝnh to¸n sù ch¸y cña dÇu DO

TÝnh cho 100 kg dÇu DO

C¸c chÊt tham gia qu¸ tr×nh ch¸y S¶n phÈm ch¸y ®−îc t¹o thµnh

Tæng céng Nguyª

n tè [%]

Khèi l−îng [kg]

Ph©n tö l−îng

Sè [kmol

]

[kmol]

N2

[kmol]

[kmol] [m3tc] [kmol]

[kmol]

[kmol]

[kmol]

[kmol]

[kmol]

[m3tc]

=1,25

12,29 46,25 58,54 1311,29 7,208 5,260 0,009 2,454 46,26 61,191

1370,67

3.2.6 Tính khối lượng riêng của sản phẩm cháy: ρ0 [kg/ 3tc

m ]

Trong đó:

tlt: Nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu [0C]

i1, i2: Entanpy của sản phẩm cháy tương ứng với nhiệt độ t1, t2 [kJ/m3tc] i∑: Entanpy của sản phẩm cháy tương ứng với nhiệt độ tlt [kJ/m3tc] Với:

Giả thiết: t1 < tlt < t2 nên i1 < i∑ < i2Chọn: t1 = 1800 [0C] ; t2 = 1900 [0C]

Để tính nhiệt hàm của sản phẩm cháy ứng với t1 = 1800 [0C] và t2 = 1900 [0C] ta phải tính nhiệt hàm của các khí thành phần ứng với hai nhiệt độ này Theo bảng 16 [1] ta có nhiệt hàm của các khí thành phần ứng với t1 và t2 là:

Với các giá trị nhiệt hàm vừa tìm được ta có:

i1 = i1800 = 0,01.(%CO2 .iCO2 + %H2O.iH2O + %N2.iN2 + %O2.iO2 + %SO2.iSO2) [1]

i1= 0,01.(11,78 4360,7 + 8,609 3429,9 + 75,6 2646,7 + 4,01 2800,5 + 0,001 3510,6) = 2922,5 [kJ/m3tc]

i2 = i1900 = 0,01.(%CO2.iCO2 + %H2O.iH2O + %N2.iN2 + %O2.iO2 + %SO2.iSO2) [1]

i2= 0,01.(11,78 4634,8 + 8,609 3657,8 + 75,6 2808,2 + 4,01 2971,3 + 0,001 3778,1) = 3103,06 [kJ/m3tc]

Như vậy: i1 < i∑ < i2 thỏa mãn giả thiết đã cho • Tính tlt:

(2 1) 11

2 Nhiệt độ cháy thực tế của dầu DO: tlt [0C]

Trong thực tế, nhiệt lượng sinh ra do đốt cháy dầu DO ngoài việc làm tăng nhiệt độ sản phẩm cháy còn thất thoát ra môi trường xung quanh Vì vậy nhiệt độ cháy thực tế thấp hơn nhiệt độ cháy lý thuyết vừa tính được

ttt= η.tttTrong đó:

η: Hệ số nhiệt độ, η phụ thuộc vào loại lò ở đây buồng đốt để tạo ra khói lò, sau đó khói lò sẽ hoà trộn với không khí là lò sấy tầng sôi, cách nhiệt không hoàn toàn tốt, nên ta chọn η = 0,65 ( bảng 14 [3] )

i1 = 2922,5 [kJ/ 3tc

m ]

i1 = 3103.06 [kJ/ 3tc

m ]

ttt : Nhiệt độ cháy thực tế của nhiên liệu [ C] ttt = 0,65 1823 = 1185 [0C]

tlt ttt CO2 H2O SO2 O2 N2 9,836 12,29 11,08 13,70 1,304 1823 1185 11,78 8,609 0,001 4,01 75,60

Khối l−ợng không khí cần để đốt cháy 1 kg dầu DO bằng :

GKHÔNG KHI = Ln ρKK = 12,29 1,293 = 15,891 kg không khí / 1 kg dầu FO

ttt = 1185 [0C]

Phần iv: cơ sở lý thuyết của lò sấy tầng sôi

4.1 Nguyên lý hình thành tầng sôi và đặc điểm lưu động của các hạt rắn khi hình thành tầng sôi

4.1.1 Nguyên lý hình thành tầng sôi

Nguyên lý của sấy tầng sôi là thổi một luồng khí (không khí) có tốc độ nhất định từ dưới lên qua lớp liệu có độ hạt thích hợp, làm cho lớp liệu rắn “lưu động hoá”, khi đó, toàn bộ lớp liệu ở trạng thái giống như nước đang sôi, bề mặt tiếp xúc nhiệt tăng lên và thúc đẩy quá trình thoát hơi ẩm xảy ra nhanh hơn, mạnh hơn

Khi thổi khí qua lớp liệu hạt, tuỳ theo giá trị của tốc độ thông gió mà lớp liệu có thể thuộc một trong các trạng thái sau đây: Nằm im, sôi, lơ lửng

ở chế độ tầng sôi, các vật liệu dạng hạt được đẩy lên bởi dòng khí Mật độ hạt trong tầng sôi có giá trị nhỏ Lực ma sát giữa các hạt yếu hơn nhiều so với lớp chặt Những yếu tố đó đã tạo thuận lợi cho sự xáo trộn hạt trong tầng sôi (hình 4.1)

Bề mặt hoạt tính của liệu hạt trong lớp sôi lớn hơn nhiều so với lớp chặt và được xác định bởi bề mặt hoạt tính của tất cả các hạt trong lớp sôi

Bề mặt hoạt tính được tính theo công thức:

Hình 4.1: Sự chuyển động của vật liệu hạt trong tầng sôi

Lỗ gió Mũ gió

D

Không khí nóngGhi lò

Liệu hạt

H - Chiều cao lớp liệu, m;

τ - Thời gian lưu liệu trong lớp sôi, s;

Để hình thành tầng sôi, dòng khí phải đạt được tốc độ cần thiết, tốc độ này liên quan tới kích thước hạt liệu, khối lượng của hạt liệu

Đối với tầng sôi, tốc độ tính toán là tốc độ thổi gió qua toàn bộ mặt cắt ngang của lò sấy (giả thiết là lò rỗng - không chứa liệu)

Để đặc trưng cho trạng thái sôi, người ta thường dùng thông số kỹ thuật “số sôi” ms

ω - Tốc độ tính toán của gió trong lớp sôi (coi như lò hoàn toàn rỗng), m/s ( tốc độ thổi);

ω - Tốc độ tính toán tối thiểu cần để bắt đầu hình thành tầng sôi

Theo R.B.Rosenbaum thì ωmin có thể tính theo công thức thực nghiệm (khi lò sấy có tiết diện tròn ):

Remin

1400 5,22=

Re=Ar

Quá trình hình thành tầng sôi được bắt đầu khi số sôi ms=2, ứng với trạng thái này, thể tích của lớp liệu hạt đã tăng lên 15% so với lớp chặt

Tầng sôi tồn tại khi:

min smax

ω< <ω ω

Hình 4.2 biểu thị trạng thái của tầng sôi khi tốc độ gió thay đổi (số sôi ms thay đổi) Đối với tầng sôi, thường thì công nghệ không đòi hỏi trạng thái liệu ở trạng thái c và trạng thái d biểu thị trên hình 4.2

Ngoài số sôi ms thì trở lực thuỷ lực của tầng sôi, tốc độ thực của dòng khí, chiều cao của lớp liệu cũng là những thông số quan trọng đối với tầng sôi

Hình 4.3a mô tả quan hệ trở lực thuỷ lực và tốc độ thổi ω Khi ta tăng tốc độ thổi s ω sđạt tới tốc độ ω trong khoảng biến thiên tốc độ đó thì trở lực tăng lên và đạt tới điểm minB Tiếp tục tăng tốc độ thì trở lực giảm đi (tới điểm C); lúc này lớp liệu ở trạng thái quá độ từ tầng chặt chuyển sang tầng sôi Đoạn CD gần như nằm ngang, trạng thái này là trạng thái của tầng sôi Nếu lò sấy có tiết diện tròn thì trở lực của tầng sôi được tính theo công thức:

vktự do

Hình 4.3c biểu thị quan hệ giữa chiều cao lớp liệu và tốc độ thổi ωs Khi ở tầng chặt thì chiều cao lớp liệu không thay đổi Khi tốc độ vượt quá tốc độ ωmin thì chiều cao lớp liệu bắt đầu tăng nhưng tăng không tuyến tính với ωs

Thời gian lưu liệu trong lò sấy tầng sôi τ cũng là một đại lượng đặc biệt quan trọng và được tính theo công thức;

v0

H.S.(1 f ),G k

− ρ

τ =[ ]h [2] H - ChiÒu cao líp s«i, [m];

S -TiÕt diÖn c¾t ngang lß, [m2]; G0- N¨ng suÊt lß, [kg liÖu/h];

Hình 4 2 : Đặc tính thay đổi trạng thái của tầng sôi khi số sôi ms thay đổi

a Thời kỳ bắt đầu hình thành tầng sôi, số sôi mS =1ữ2;

b Thể tích liệu tăng lên 15 % khi số sôi mS = 5ữ6 thì phân biệt được bằng mắt sự chuyển động của liệu sát tường; c Khi tiếp tục tăng tốc độ thổi thì trong lòng lớp liệu tạo ra các bong bóng rỗng

d Các bong bóng rỗng lớn dần và choán toàn bộ tiết diện lò Các hạt liệu chuyển sang trạng thái lơ lửng;

4.1.2 Tốc độ tới hạn, tốc độ bay bụi, tốc độ làm việc

Về lý thuyết cũng nh− thực tế, vấn đề quan trọng nhất của quá trình sấy tầng sôi là xác định tốc độ khí làm cho các hạt liệu chuyển từ trạng thái nằm im (tầng chặt) sang trạng thái tầng sôi và trạng thái bay bụi, từ đó xác định tốc độ khí làm việc hợp lý, đảm bảo

ϖmaxϖmin

Có nhiều nhân tố ảnh hưởng tới tính chất khí động học trong tầng sôi: Như quá trình truyền chất, truyền nhiệt, sự phân bố của các hạt, tính chất cơ lý của các hạt liệu, cấu tạo các mũ gió, tỷ lệ mặt cắt của các mũ gió so với diện tích mặt cắt ngang của đáy lò Tốc độ làm việc không những phụ thuộc vào tính chất vật lý của hệ thống mà còn phụ thuộc vào đặc tính của quá trình công nghệ như cường độ làm việc của lò sấy, nhiệt độ, môi trường khí, tính chất của liệu… Thường tốc độ làm việc lớn hơn nhiều lần so với tốc độ bắt đầu sôi Khi sấy liệu hạt thì tốc độ gió làm việc khoảng 0,44 đến 0,65 m/s, tốc độ ở mũ gió ra từ 12 m/s đến 18,5 m/s [4]

4.1.3 Độ nhớt của lớp liệu trong tầng sôi

Độ nhớt của lớp liệu trong tầng sôi phụ thuộc vào tốc độ khí, độ hạt liệu, trọng lượng riêng của liệu, sự phân bố của các loại hạt trong tầng sôi

Tốc độ khí có ảnh hưởng không ít tới độ nhớt của tầng sôi Khi tốc độ khí tăng, lúc đầu độ nhớt giảm nhanh chóng nhưng sau đó giảm ít và đến một tốc độ nào đó thì độ nhớt không thay đổi nữa

Độ hạt của liệu có ảnh hưởng khá rõ rệt đến độ nhớt của tầng sôi, độ hạt càng lớn độ nhớt càng lớn, sự phân bố của các độ hạt trong lớp sôi có ảnh hưởng không ít đến độ nhớt Trong tầng sôi độ nhớt còn phụ thuộc vào tỷ số giữa chiều cao của lớp liệu và đường kính của lò sấy Tỉ số này càng cao độ nhớt càng lớn do đó càng dễ sinh hiện tượng pittông Độ nhớt của liệu càng nhỏ càng tốt, độ nhớt bé các bọt khí khó lớn lên và không tạo ra hiện tượng pittông

Hiện tượng pittông tức là các bọt khí bé kết hợp với nhau tạo thành những bọt khí lớn và nâng cả lớp liệu lên, lớp liệu di chuyển như pittông máy Hiện tượng này sinh ra khi chiều cao lớp liệu quá lớn so với đường kính của lò sấy, đặc biệt trong trường hợp lò sấy có kích thước bé

4.1.4 Thời gian lưu liệu sấy trong tầng sôi

Sự vận động của khí trong lò sấy tầng sôi rất phức tạp, sự xáo trộn của khí trong tầng sôi lớn gấp hàng nghìn lần so với tầng chặt Thời gian lưu liệu trong lò sấy tầng sôi tính theo công thức:

=(1)ư

ϕ [4] Trong đó : τ : Thời gian lưu liệu trong lò sấy tầng sôi [h]

M: Khối lượng liệu nằm trong lò sấy tầng sôi [kg] m : Tốc độ nạp liệu vào lò [kg/h]

ϕ : Tỉ lệ bay bụi của liệu theo khí lò [%]

Thời gian cần thiết để liệu lưu lại trong lò sấy thay đổi rất lớn Trong điều kiện lớp liệu được xáo trộn mạnh, các hạt liệu dao động nhanh, có hạt vào lò không bao lâu đã ra

cần thiết để các hạt liệu đi từ vị trí nạp liệu đến vị trí tháo liệu đối với các hạt bé sẽ ngắn hơn so với các hạt lớn Thời gian trung bình phải giữ liệu lại trong lò sấy được tính làm sao để đảm bảo chất lượng sấy khoáng cát sỏi có cỡ hạt 0,05 àm đến 3 mm

4.2 động học quá trình sấy [5]

Động học quá trình sấy khảo sát sự thay đổi giá trị các đại lượng đặc trưng của vật sấy trong quá trình sấy Các đại lượng này thường lấy giá trị trung bình Các đại lượng dặc trưng là độ chứa ẩm u [kg ẩm/kg vật khô], độ ẩm toàn phần ω [%], nhiệt độ vật sấy tV, tốc độ sấy

) Trong quá trình sấy, giá trị các đại lượng này thay đổi theo thời gian sấy

Sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ tại mỗi phần của vật liệu phụ thuộc vào cường độ và quan hệ của quá trình trao đổi nhiệt, trao đổi chất trong lòng vật ẩm và trên bề mặt vật ẩm dưới tác dụng của môi trường xung quanh vật sấy Trao đổi nhiệt và trao đổi chất bên trong vật xảy ra rất phức tạp dưới ảnh hưởng của liên kết ẩm trong vật liệu

Chính vì lý do phức tạp này, nên việc nghiên cứu động học quá trình sấy thường được nghiên cứu bằng thực nghiệm

4.2.1 Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy

Nếu chế độ sấy xảy ra ở ché độ sấy bình thường, tức là nhiệt độ và tốc độ chuyển động của không khí không lớn và độ ẩm của vật ẩm tương đối cao, thì quá trình sấy xảy ra theo 3 giai đoạn : Giai đoạn đầu làm nóng vật, giai đoạn hai có tốc độ sấy không đổi, giai đoạn cuối có tốc độ sấy giảm dần

1 Giai đoạn làm nóng vật

Giai đoạn làm nóng vật bắt đầu từ khi nạp liệu vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ của vật đạt nhiệt độ nhiệt kế ướt (tư) Trong quá trình này toàn bộ vật sấy được gia nhiệt ẩm lỏng trong vật cũng được gia nhiệt cho đến khi đạt nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí của buồng sấy (tư) Do được làm nóng, nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm, còn nhiệt độ của vật ẩm thì tăng dần từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Tuy vậy, nhưng sự tăng nhiệt độ xảy ra không đồng đều giữa phần bên ngoài và phần bên trong của vật Vùng bên trong đạt được nhiệt độ tư chậm hơn Đối với những vật dễ sấy và có kích thước nhỏ thì thời gian xảy ra giai đoạn làm nóng vật thường ngắn

2 Giai đoạn tốc độ sấy không đổi

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hoá hơi và nhiệt độ của vật giữ không đổi ở giai đoạn này, nhiệt lượng cung cấp cho vật chỉ để hoá hơi nước ẩm sẽ hoá hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra lớp bên ngoài để hoá hơi Do nhiệt độ không

trường và vật cũng không đổi Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vật cũng không đổi, nói một cách khác là tốc độ giảm của độ chứa ẩm trong vật cũng không đổi ( u =const)

τ , có nghĩa là tốc độ sấy không đổi

Trong giai đoạn sấy có tốc độ sấy không đổi, thì độ độ chứa ẩm sẽ giảm tuyến tính theo thời gian ẩm được thoát ra ở giai đoạn này là ẩm tự do Khi độ chứa ẩm của vật giảm tới trị số tới hạn uk = ucb max thì coi là kết thúc giai sấy với tốc độ sấy không đổi; đồng thời cũng là kết thúc giai đoạn thoát ẩm tự do và chuyển sang giai đoạn sấy với tốc độ sấy giảm dần

3 Giai đoạn sấy với tốc độ sấy giảm dần

Kết thúc giai đoạn sấy với tốc độ sấy không đổi, thì ẩm tự do đã bay hơi hết, trong vật coi như chỉ còn ẩm liên kết Năng lượng cần để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với năng lượng cần để bay hơi ẩm tự do và độ lớn hơn này càng tăng lên khi độ chứa ẩm của vật càng nhỏ (ẩm liên kết càng về sau càng chặt) Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn so với giai đoạn tốc độ sấy không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy ở giai đoạn này nhỏ hơn và càng về sau càng nhỏ Quá trình sấy cứ tiếp diễn tiếp, thì độ chứa ẩm của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ chứa ẩm của vật giảm tới độ chứa ẩm cân bằng ứng với điều kiện của môi trường không khí ẩm trong buồng sấy (ucb và ωcb) thì quá trình thoát ẩm của vật ẩm ngừng lại, có nghĩa là tốc độ sấy bằng không ( =0)

Khi độ ẩm của vật đã đạt đến độ ẩm cân bằng thi giữa vật sấy và môi trường có sự cân bằng nhiệt và ẩm: không có sự trao đổi nhiệt, không có sự trao đổi chất giữa vật và môi trường (nhiệt độ vật bằng nhiệt độ môi trường; độ ẩm của vật bằng độ ẩm cân bằng) ở cuối quá trình sấy,tốc độ sấy nhỏ nên thời gian sấy kéo dài Về lý thuyết, để độ ẩm giảm đến độ ẩm cân bằng thì thời gian sấy phải bằng vô cùng, tức là đường cong u = f(τ) sẽ tiệm cận với đường thẳng ucb = const Trong thực tế, người ta sấy đến độ ẩm cuối ucuối lớn hơn độ ẩm cân bằng Độ ẩm cân bằng phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí ẩm và phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí ẩm Điều này lưu ý cho các cán bộ kỹ thuật thiết kế công nghệ sấy khi chọn nhiệt độ và chọn độ ẩm của tác nhân sấy khi tiếp xúc với vật liệu sấy ở giai đoạn cuối quá trình sấy

Trong 3 giai đoạn sấy được trình bày ở trên, giai đoạn sấy thứ nhất thường xảy ra rất nhanh so với hai giai đoạn tiếp theo

4.3 Cấu tạo của thiết bị sấy tầng sôi

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sấy tầng sôi được biểu thị trên hình 4.4

Quạt gió (1) đưa không khí vào buồng hỗn hợp (2), ở đây không khí hỗn hợp với khói để tạo ra tác nhân sấy có các thông số nhất định theo yêu cầu của chế độ sấy Tác nhân sấy được thổi vào buồng sấy (4) từ dưới ghi (3) với tốc độ thích hợp để tạo được tầng sôi Vật liệu sấy dạng hạt được nạp vào phễu (5) rồi đẩy vào buuồng sấy (4) Tác nhân sấy ở thể khí nóng thổi từ dưới lên với tốc độ thích hợp làm cho vật liệu hạt ở trạng thái xáo trộn cùng với khí nóng tạo thành tầng sôi Trong tầng sôi, khí nóng gia nhiệt và sấy khô vật liệu Vật liệu khô được rơi vào phễu (6) để lấy ra ngoài Một lượng hạt nhỏ mịn bay theo khí lò và được tách ra nhờ thiết bị thu bụi kiểu Xyclon (7)

Khi lò sấy tầng sôi làm việc liên tục, nhờ hệ thống ghi xích chuyển động, vật liệu ẩm được đưa vào ở một đầu (5) và vật liệu khô được lấy ra ở kia (6)

Thiết bị sấy tầng sôi có ưu điểm là :

• Cường độ sấy cao: hàng trăm kg ẩm đựơc thoát ra khỏi vật ẩm tương ứng với 1 m3 thể tích của buồng sấy trong 1 giờ

• Nhiệt độ của các hạt vật liệu trong lớp sôi đồng đều • Dễ điều chỉnh nhiệt độ của vật liệu ra khỏi buồng sấy • Có thể điều chỉnh thời gian sấy