Tính toân quâ trình chây nhiín liệu lă việc xâc định lượng không khí cần thiết đế đốt chây nhiín liệu, lượng sản phấm chây, thănh phần vă nhiệt độ chây. Neu nhiệt độ chây của nhiín liệu đđ chọn không đạt được nhiệt độ nung luyện thì ta cần phải nđng hăm nhiệt của không khí bằng câch nung nóng sơ bộ không khí trước khi đốt chây hay phải chọn lại nhiín liệu. Trín cơ sở dùng loại nhiín liệu đốt mă ta lựa chọn thiết bị đốt cho phù hợp .
Nhiín liệu dùng đế đốt thường ở ba dạng: rắn, lỏng, khí. Xĩt về tính kinh tế thì ta nín sử dụng nhiín liệu rắn so với hai loại nhiín liệu kia nó có ưu, nhược điểm sau :
* Ưu điểm: có thể dùng câc nguồn than đâ tại địa phương hoặc trong nước để đốt vì nguồn nhiín liệu năy ở nước ta rất dồi dăo, việc vận chuyển dễ dăng.Vậy, về mặt kinh tế dùng than lă có lợi nhất, đđy lă yếu tố quyết định cho sự cạnh tranh về giâ thănh sản phẩm của nhă mây trín thị trường .
* Khuyết điếm: dùng than thì tổn diện tích kho bêi, ô nhiễm môi trường, thiết bị đốt phức tạp vă chất lượng than ít ốn định. Tuy vậy, với kỹ thuật hiện nay thì nhũng vấn đề trín hoăn toăn có thế khắc phục được. Đối với vấn đề ô nhiễm thì sử dụng câc thiết bị lọc bụi hiện đại, chọn bĩc đốt nhiều khoang vă dùng khí nĩn đế phđn tân than bụi, đồng thời điều chỉnh ngọn lửa cũng như sự chây nhiín liệu lă tối ưu nhất. Đối với chất lượng than dao động thì ta dùng câc phương phâp đồng nhất, hoặc dùng thiết bị phđn tích đế quản lý chất lượng than cũng như chế độ đốt lò.
Ớ phần tính phối liệu ta đê chọn loại than câm ở 4A- Quảng Ninh có thănh phần sử dụng như sau:
Bâng 6.1: thănh phần sử dụng
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
6.1.1. Nhiệt trị thấp cùa nhiín liệu
Qt = 6986 (Kcal/kg nhiín liệu) (Tính toân ở Phần 3- Trang 20: “Tỉnh toân băi phối liệu”)
6.1.2. Lượng không khí cần thiết cho quâ trình chây
6.1.2.1. Lượng không khí khô lý thuyết
+ 0.2667*Hd+ 0.0333*(Od- sd) 0.0889*81.18 + 0.2667*1.67 + 0.0333*(1.25 - 1.46)
/kgnhiín liệu] ([1.9]- Trang 11- “Tỉnh toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp ”- Tập 1- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985)
6.1.2.2. Lượng không khí khô thực tế
Với : a: Hệ số không khí dư, với lò quay phương phâp khô, than đốt dạng bụi thì :
1.2-H.3, chọn: a = 1.2 ( bảng 1.4- Trang 10- “Tính toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp” -
Tập 1- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985)
= 1.2*7.5924 =9.1108 (m3/kg nhiín liệu) ([1.11]- Trang 11- “Tính toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp Tập 1- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985)
6.1.2.3. Lượng không khí ấm lý thuyết
*(l + 0.00124*dkk) ([1.10]- Trang 11- “Tỉnh toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985)
Với: dkk: Hăm ấm của không khí [kg ấm/kgkkkhô], phụ thuộc văo điều kiện môi
trường nhă mây đặt tại Tuyín Hóa- Quảng Bình, câc thông số về khí hậu tại đđy lă: Nhiệt độ trung bình: t° = 24.4°c
Độ ấm tương đối: cp = 84%(Trang 99- “Sổ tay quâ trình vă thiết bị công nghệ hóa
Âp suất lăm việc: p = 750 mmHg = 99975 N/m2
TT Câc chất tham gia Kg Kg Than đâ Vrn7 X 44 C02: 002 2 22.4 2.9819 Không khí 0 . 0.21 xLa x32 2' 22.4 2.80150:Vh2°x18 2 22.4 0.3413 Kl 0.79 X L X 28 2 22.4 9.2216 so Vs02x64 22.4 0.292 H20 :dkkX La 0.188 V02X32 2 22.4 0.4555 :v”2*28 2 22.4 9.231 I Tro 0.125 13.211 13.427 2400(°C) 2300(°C) 224.01 213.6 14.52 13.859 655.04 625.48 29.981 28.611 50.319 47.831 973.87 929.39
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
Với hệ số chuyến đối âp suất tra được = 133.30 ( Trang 357- “Sớ tay quả trình vă thiết bị công nghệ hỏa chất” - Tập II). Từ nhiệt độ ta tra ( bảng [1.253]- trang 317- “Sổ tay quâ trình vă thiết bị công nghệ hóa chất”- Tập II), bằng phương phâp nội suy, ta tính được: Pbh = 3732 N/m2
Tính hăm ẩm d theo công thức sau:
dkk = ®-6Hxẹxpbh _Q Q2 ầm/kgkkkhô) = 20.14 (g/m3kkk) (công thức
p - Pbh
VII. 11- Trang 95- “Sơ tay quả trình vă thiết bị công nghệ hỏa chất”- Tập 2) L0' = L0*(l +0.00124*dkk) =7.5924*0 +0.00124*20.14)
= 7.7819 (m3/kg nhiín liệu)
6.I.2.4. Lượng không khí ẩm thực tế
L’a = La(l+0.00124dkk) = 9.1108*0 + 0.00124*20.14) = 9.3383 (m3/kgnhiín liệu)
6.1.3. Tính
lượng sản phấm chây vă thănh phần của chúng Câc
công thức sử dụng theo [1.14]- Trang 12- “Tỉnh toân kỹ thuật nhiệt ỉò công nghiệp”- Tập 1- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985
Vco2 = 0.0187*cd= 0.0187*81.18= 1.5181 (m3/kgnhiín liệu)
Vo2 = 0.21*( a- 1)*L0 = 0.21*0.2 - 0*7.5924 = 0.3189(m3/kgnhiín liệu) VH2O
= 0.112*Hd + 0.0124*wd + 0.00124*dkk*La
= 0.112*1.67+0.0124*1+0.00124*20.14*9.3383=0.4248(m3/kgnhiínliệu)
VN2 = 0.008*Nd + 0.79*L’a = 0.008*0.94 + 0.79*9.3383 = 7.3848 (m3/kgnhiín liệu)
Vso2 = 0.007*sd= 0.007*1.46 = 0.1022(m3/kgnhiín liệu)
Tông thí tích sản phđm chây: Va
1.5181 +0.3189 + 0.4248 + 7.3848 + 0.1022
= 9.7487(m3/kgnhiín liệu)
SVTH: Nguyễn Thanh Minh 06CNVL GVHD: Nguyễn Dđn trang 49
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
6.1.4. Thănh phần thế tích sản phấm chây
Câc công thức sử dụng theo [1.15]- Trang 12- “Tỉnh toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp Tậpl- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985
%C02 = Vco2/Vi*100 = 1.5181/9.7487*100 = 15.572% %N2 = VN2/Vi*100 = 7.3848 /9.7487*100 = 75.752% %02 = Vo2/Vj*100 =0.3189/9.7487* 100 =3.271% %S02 = Vso2/Vj*100 = 0.1022/9.7487*100 = 1.0483% %H20 =VH2O/VÌ* 100 = 0.4248/9.7487*100 = 4.3571%
6.1.5. Khối lượng riíng của sản phẩm chây
_ 44%C02 +18%.H20+28.°/ON2 +32.%02 + 64.%S02
Pspc - 22 4
= (44*15.572% + 18*4.3571% + 28*75.752% + 32*3.271% + 64*1.0483%)/22.4 =
) (Công thức sử dụng theo [1.25]- Trang 14- “Tỉnh toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệpHoăng Kim Cơ- Tập 1- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985)Băng 6.2: Cđn bằng vật chất khi đốt chây lkg nhiín liệu với a = 1.2
SVTH: Nguyễn Thanh Minh 06CNVL GVHD: Nguyễn Dđn trang 50
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
6.1.6. Tính nhiệt độ chây lý thuyết vă nhiệt độ chây thực tế của nhiín liệu
6.1.6.1. Tính
nhiệt độ chây lý thuyết Theo
công [1.26]- Trang 15- “Tỉnh toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoăng Kim Cơ-
NXBKH vă KT- Hă Nội 1985 Cspc*t,t = i£ = [Qt +
Cn*tn +La( K*tkl*ckl + (1-K )*tk2*ck2 )]/Va
Với : Cspc, cn, cki, ck2: nhiệt dung riíng của sản phẩm chây, nhiín liệu, giói, gió2. i£: hăm nhiệt tống của sản phẩm chây
K: tỷ lệ giữa gió 1 vă gió 2. Theo (Trang 186- Thiết kế nhă mảy xi măng- Bùi Văn Chĩn ), ta chọn: k = 0.1
tn: nhiệt độ của nhiín liệu, chọn: tn = 40°c vd: hăm lượng của chất bốc
cn = 837 + 3.7*tn + 625 *vd (J/kgđộ)
cn= 837 + 3.7*40 + 625*8 = 5985(J/kg độ) = 1,429(kcal/kg độ) tki , tk2: nhiệt độ của gió 1, gió 2 chọn: tki = 24.4°c
tk2 = 800°c
Theo phụ lục II- Trang 206- “Tính toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp ”- Tập 1- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985 vă bằng phương phâp nội suy ta có: cki =
0.3107 (Kcal/m3 độ)
ck 2= 0.3301 (Kcal/m3 độ)
Vậy hăm nhiệt tổng: Í£ = 945.29 (Kcal/m3)
SVTH: Nguyễn Thanh Minh 06CNVL GVHD: Nguyễn Dđn trang 51
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
Giả thiết hăm nhiệt tống iỵ nằm trong giới hạn ii (ứng với t]) vă i2 (ứng với t2) nghĩa lă i] <
iỵ<i2sao cho: ti +100 = t2 vă tit xâc định theo công thức:
t„ = ^ v + ( t2- t1) + t1
I 2 11
([1.22] Trang 15- “Tính toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985)
Giả thiết: t!=2300°c < t|t< t2 =2400 °c
Tra bảng phụ lục I I vă bảng [1.10]- Trang 208- “Tỉnh toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp ”-
Tập 1- Hoăng Kim Cơ- NXBKH vă KT- Hă Nội 1985), ta có bảng số liệu sau:
Băng 6.3: Hăm nhiệt của câc khí ở nhiệt độ khâc nhau
Ta nhận thấy: iịỵ = 929.4 < iỵ = 945.31<i2£ =973.9
Dùng công thức nội suy xâc định nhiệt độ chây lý thuyết ta tính được: tít = 2335.8°c
lă đúng: t|t = 2336°c
6.1.6.2. Nhiệt độ chây thực tế
Nhiệt độ thực tế được tính theo công thức:
ttt= T]tt*t|t ([1.28]- Trang 16- “Tỉnh toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoăng
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
T||t: lă hệ số tổn thất hăm nhiệt của sản phẩm chây, với lò quay sử dụng than bụi, tra bảng [1.9]- Trang 16- “Tính toân kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Hoăng Kim Cơ-
NXBKH vă KT- Hă Nội 1985 TỊtt
= 0.7
ttt = 0.70*2336 = 1635°c
Với nhiệt độ thực tế năy của dòng khí sẽ đảm bảo tốt cho quâ trình nung luyện tạo clinker kết khối tốt.
6.2. Tính toân nhiệt cho thâp trao đối nhiệt
Với năng suất lò như đê tính ở trín, ta chọn hệ cyclone gồm có: 2 nhânh, 2 dòng, 5 bậc vă canxiner.
Theo tăi liệu về cải tiến tiết kiệm năng lượng trong công nghệ sản xuất xi măng - Lò khô, ta chọn Canxiner có kích thước: 5.2x8(m)
6.2.1. Xâc định lượng khí từ nguyín liệu thoât ra tính cho 1 kg Clinker
* Xâc định tổng lượng khí tâch ra từ hồn hợp phối liệu Gp<co2)=(Gp
k*MKN)/100 (kg/kgcl) Với Gp
k lă lượng nguyín liệu khô thực tế, MKN lă lượng mất khi nung. Vậy, ta ) = (1.536*35.08)/100 = 0.5387 (kg/kgCl)
02) = 0.5 3 8 7/1.9 768 = 0.2725(m3/kgCl) Với Ỵco2 = 1.9768(kg/m3) * Xâc định lượng khí CƠ2 tâch ra khỏi cyclone bậc I
Gpl(co2) = (GP(co2)*y)/100 (kg/kgơ)
Mức độ phđn giải cacbonat trong cyclone bậcl theo thực tế tại câc nhă mây khoảng: 15^25%, ta chọn y = 18 %
Vậy: GP',C02) = 0.097(kg/kgCl) VP'(C02)= 0.049(m3/kgCl)
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
* Xâc định lượng khí C02 thoât ra khỏi lò quay vă đầu lò do đâ vôi phđn giải. Mức độ phđn giải cacbonat tại canxiner lă mênh liệt nhất. Nín theo thực tế, ta chọn mức độ phđn giải tại canxiner lă: 80%
* Lượng C02 thoât ra khỏi canxiner lă:
2)*0.8 = 0.43 l(kg/kgCl)
Vậy lượng cacbonat bị phđn giải ở trong lò lă:
100% - 80% - 18% = 2.00% * Vậy Lượng co? thoât ra khỏi đầu lò lă : GP0
(C02> = (GVO2)*%C02)/100 = 0.431(kg/kgCl) ) = 0.431/1.9768 = 0.218 (m3/kgCl)
* Lượng khí C02 tâch ra khỏi lò quay lă :
GP01,C02)= 0.0108 (kg/kgCl)
vp0‘ (C02)= 0.0055(m3/kgCl)
Vậy lượng khí C02 thoât ra khỏ lò quay vă đầu lò:
Gp(C02) = Gp0(C02) + Gp01(co2)= 0.4418 (kg/kgCl)
Thể tích C02
VP,C02) = vp0<C02)+ vp0' (C02) = 0.2235 (m3/kgCl)
* Lượng hơi nước mă vật liệu mang theo bị tâch ra khỏi cyclon bậc V lă: k*W)/100 = 0.0002(kg/kgCl)
lă độ ẩm của phối liệu trước khi văo cyclon bậc: w = 1% (H20) = 0.0002(m3/kgCl)
GC02tổng = Gc02pl = 0.5387 (Kg/KgCl) GC02tồng(tt) = GC02canxiner + GC02bậcI +GC02IÒ = 0.539(kg/kgCl) Sai số: ((0.539 - 0.5387)/0.539)*100 = 0.000% (thoê mên )
6.2.2. Xâc định lượng bụi phối liệu đi qua câc cyclon tính cho 1 kg Clỉnker.
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
Thâp trao đối nhiệt ở đđy lă thâp có hai nhânh, hai dòng hoăn toăn như nhau. Do đó, ta chỉ tính cho một nhânh.
6.2.2.1. Tính
cho cyclon bậc I. Gọi
z lă mức độ hao tổn bụi phối liệu từ cyclon bậc I đi văo đầu lò do bị khí nóng lò cuốn ra, dựa theo thực tế nhă mây ta chọn: z =15%
Vậy, cứ 100 kg bột liệu khô từ cyclon bậc 1 đưa văo lò thì có 15 kg bụi hay 85 kg bột liệu văo lò.
Muốn nung đượcl kg Cĩinker thì phối liệu khô đi văo lò từ cycĩon bậc I lă:
_____Gb Gv
G,
* Lượng bụi bay theo khói lò văo cyclon bậc I Gb1 = (l+Gp(C02)).z/(l-z)
= 0.2544 (Kg/KgCl)
* Lượng bụi lắng trong cyclon bậc I
Lă tống lượng hỗn hợp phối liệu khô với lượng bụi theo khói ra khỏi đầu lò văo cyclon bậc I:
G,'= 1+ GP1(C02) +G„' = 1.6962 (Kg/KgCl)
Tuy nhiín khi văo cyclon bậc I hỗn hợp phối liệu sẽ được đề cacbonat một phần tạo ra lượng khí C02 lă:
Gpl
(co2) = 0.097 (Kg/KgCl)
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
* Vậy tống lượng khí vă bụi trong cyclon bậc I lă: 1.7931 (Kg/KgCl) Lượng khí vă bụi năy sẽ chiếm một thể tích hữu ích của cyclon bậc I
Gọi ẫj lă hệ số lăm việc hữu ích của cyclon I, với aj = 0.90
* Như vậy tổng lượng bụi phối liệu đưa văo cycĩon bậc 1 lă Gv' = (G/ +GP|(C02) )/ai =1.9924 (Kg/KgCl)
* Lượng bụi bị cuốn theo dòng khí ra khỏi cyclon bậc I đi văo gazoxog của cyclon bậc II lă:
Gb' = Gv' - (G|,1
(CO2) +G,1) = 0.1992 (Kg/KgCl)
Ó.2.2.2. Tính cho cyclon bậc II
* Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc II. G'n =G'v -G\= 1.738 (kg/kgCl)
* Lượng bột liệu đưa văo cycĩon bậc II.
Lă lượng bột liệu tù’ cyclon bậc III đi xuống bậc I bị cuốn văo cyclon bậc II. Ớ cyclon bậc II coi như không có sự phđn giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa văo cyclon bậc II lă:
Gọi a2 lă hệ số lăm việc hữu ích của cyclon II, với a2 = 0.91 Gv" = G," /a 2 = 1.931 l(kg/kgCl)
Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc II đi lín phía trín lă Gb" = Gv" -G," = 0.1931 (kg/kgCl)
Ó.2.2.3. Tính cho cyclon bậc III
* Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc III
Đó chính lă hiệu số giữa tổng lượng liệu đưa văo cyclon bậc II vă lượng bụi ra khỏi cyclon bậc ĩ:
G,,n = Gv" - Gb' =1.7318(kg/kgCl)
Dòng vật liệu (kg/kgCl) 1
Cyclon 1Cyclon 1Cyclon 1Cyclon 2Cyclon
Lượng bụi theo khói thải cyclon
phía dưới văo cyclon phía trín.
0.2544 0.1992 0.1931 0.1924 0.1923
Lượng bụi đưa văo câc cyclon. 1.7380 1.7318 1.7311 1.7311 1.6300
Lượng bụi lắng trong cyclon 1.6962 1.7380 1.7318 1.7311 1.7311
Lượng bụi ra khỏi cyclon theo
kính dẫn đi lín phía trín
0.1992 0.1931 0.1924 0.1923 0.0911
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
* Lượng bột liệu đưa văo cyclon bậc III
Lă lượng bột liệu từ cyclon bậc IV xuống II bị cuốn văo cyclon bậc III. Ớ cyclon bậc III coi như không có sự phđn giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa văo cyclon bậc III lă:
Gọi a3 lă hệ số lăm việc hữu ích của cyclon II, với a3 = 0.9 Gv1" = Gbi1" /a3 = 1.9243(kg/kgCI)
Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc III đi lín phía trín lă: Gb = 0.1924(kg/kgCl)
Ó.2.2.4. Tính cho cyclon bậc IV
* Lượng bột liệu lắng trong cyclon bậc IV
Đó chính lă hiệu số giữa tổng lượng liệu đưa văo cyclon bậc III vă lượng bụi ra khỏi cyclon bậc II:
G,,v= Gv" -Gb" = 1.731 l(kg/kgCl) * Lượng bột liệu đưa văo cyclon bậc IV
Lă lượng liệu từ cyclon bậc V xuống III bị cuốn văo cyclon bậc IV. Ớ cyclon bậc IV coi như không có sự phđn giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa văo cyclon bậc IV lă:
Gọi a4 lă hệ số lăm việc hữu ích của cyclon II, với a4 = 0.9 GvIV = G,'v/a4= 1.9235(kg/kgCl)
Lượng bụi ra khỏi cyclon bậc IV đi lín phía trín lă: Gb v = 0.1923(kg/kgCl)
Ó.2.2.5. Tính cho cyclon bậc V
Riíng bậc V ta bố trí hai cyclon đế tăng hiệu quả lắng trước khi đưa qua lọc bụi.
* Lượng bột liệu lắng trong một cyclon bậc V. Đó chính lă hiệu số giữa tống lượng liệu đưa văo cyclon bậc IV vă lượng bụi ra khỏi cyclon bậc III:
SVTH: Nguyễn Thanh Minh 06CNVL GVHD: Nguyễn Dđn trang 57
Thiết kế nhă mảy sản xuất PCB40 Hệ lò quay phương phâp khô năng suất 1.6 triệu tấn/năm
G„,v =GV,V-Gbm = 1.731 l(kg/kgCl)
* Lượng bột liệu đưa văo cyclon bậc V: lă lượng liệu từ phễu cấp liệu xuống cyclon bậc IV bị cuốn văo cyclon bậc V. Ớ cyclon bậc IV coi như không có sự phđn giải cacbonat, do đó tổng lượng bụi đưa văo cyclon bậc IV lă:
Gọi a5 lă hệ số lăm việc hữu ích của cyclon V, với a5 = 0.95 Gvv = 1.8223(kg/kgCl)
* Lượng bụi bay ra khỏi một cyclon bậc V theo khói: lă hiệu số giữa lượng bụi đưa văo
vă lượng bụi lắng trong cyclon bậcV. Gbv = Gvv
-(G,V
+ GH20P') = 0.091 l(kg/kgCl)
* Lượng bột liệu tù' bình bơm cấp cho lò nung (tính cho một cyclon bậc V ): lă hiệu số giữa tống lượng bụi đưa văo cyclon bậc V với phần bụi từ cyclon bậc IV văo cyclon bậc