Tính chất, thành phần của nguyên liệu và nhiên liệu

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG SỬ DỤNG RDF TỪ MSW

4.2. Tính toán phối liệu

4.2.1. Tính chất, thành phần của nguyên liệu và nhiên liệu

Yêu cầu kĩ thuật đối với đá vôi và đất sét sản xuất xi măng Pooc lăng cho ở bảng 4.1 (TCVN 6072:1996) và bảng 4.2 (TCVN 6071:1995), theo thứ tự.

Bảng 4. 1 Yêu cầu kĩ thuật đối với đá vôi sản xuất xi măng Pooc lăng (TCVN 6072:1996)

Bảng 4. 2 Yêu cầu kĩ thuật đối với đất sét sản xuất xi măng Pooc lăng (TCVN 6071:1995)

Chọn thành phần đá vôi và đất sét như sau [72] (Bảng 4.3):

Bảng 4. 3 Thành phần hóa của đá vôi và đất sét [72]

Cấu Tử

Thành phần hóa nguyên liệu khô chưa nung chưa quy về 100%

S41 A F C M R2O SO3 CK42 MKN43 

Đá vôi 0,73 0,31 0,25 53,95 0,84 0,04 0,12 - 43,02 99,26 Đất sét 61,01 18,31 7,54 2,6 0,32 1,65 0.55 - 8,06 100 Kiểm tra đối với đá vôi (TCVN 6072:1996)

%CaCO3 = %CaO . 1,7857 = 96,34% > 85%.

%MgCO3 = %MgO. 2,1 = 1,764% < 5%.

Chọn các mô đun (xem mục 3.1.3) như sau:

LST = 96; SM = 2,5; IM = 1,8.

Tính SM, IM của đất sét:

ds ds

ds ds

SM S

A F

 

 2,36 < 2,5.

ds ds

ds

IM A

 F 

2,43 >1,8.

So sánh SMds và IMds với SM và IM ban đầu ta chọn thì thấy:

SMds < SM IMds > IM

Vậy ta phải thêm cấu tử điều chỉnh sao cho SM tăng và IM giảm. ta bổ sung cấu tử giàu sắt và silic. Chọn cấu tử điều chỉnh là quặng sắt và quăczit phong hóa. Thành phần hóa của chúng cho ở bảng 4.4 [72].

Bảng 4. 4 Thành phần hóa cấu tử điều chỉnh quặng sắt và cát đen [72]

Nguyên Liệu

Thành phần nguyên liệu chưa nung chưa quy về 100%

S A F C M R2O SO3 CK MKN 

Quặng

sắt 15,7 3,8 68,7 2 0,4 - - - 8,56 99,16

Cát đen 92,6 3,8 1,1 0,5 0,2 - - 1,4 - 99,6

4.2.1.2. Nhiên liệu

Trong quy trình này ta sử dụng nhiên liệu là than đốt ở bec đốt chính cuối lò và RDF đốt

41 Kí hiệu: S – SiO2; A – Al2O3; F – Fe2O3; C – CaO; M – MgO; R – Na. K.

42 Kí hiệu: CK – Chất khác.

43 Kí hiệu: MKN – Mất khi nung.

ở bộ precalciner. Tỷ lệ thay thế than của RDF là 60%, 40% nhiệt lượng còn lại là từ than.

Ta sử dụng than cám 3b, mã sản phẩm HG 08B với thành phần cho ở bảng 4.5 [72].

Bảng 4. 5 Thành phần than cám 3 [72]

Thành phần công nghệ Thành phần hóa học

Than Wo44 Ao FCo Vo Co Oo Ho No So

Cám 3 8,0 11,5 69 6,5 70,6 22,9 4,9 0,9 0,7 Khi sử dụng than để cấp cho lò thì than được sấy đến độ ẩm làm việc là 1%.

Hệ số sử dụng của than: 100 1 100 8 Ksd   



100 1 100 8 Ksd   

 1,076.

Các thành phần công nghệ (ngoài ẩm) và thành phần hóa (ngoài O, H) làm việc được tính bằng cách nhân với hệ số sử dụng Ksd. Từ đó ta có thành phần làm việc của than trong bảng 4.6.

Bảng 4. 6 Thành phần làm việc của than Thành phần công nghệ Thành phần hóa học

Than W1 A1 FC1 V1 C1 O1 H1 N1 S1

Cám 3b 1,0 12,375 79,63 6,995 75,97 17,89 4,42 0,97 0,75 Nhiệt trị thấp của than tính theo công thức [72]

1 1 1 1 1

81. 246. 26( ) 6

QH  C  H  O S  W  6789,95 (kcal/kg) (4.1) Xác định hàm lượng tro than lẫn [72]

. . .100%

100.100 B A n

t = 0,55%. (4.2)

Trong đó:

B – Lượng than cần để nung 1 kg Clanhke B =

H

Q

Q . SR = 0,044183 (kg/ kgCL) Q – Lượng nhiệt tiêu tốn cho 1 kg clanhke, đối với lò 4 – xyclon có precalciner chọn Q = 750 kcal/kgCL [99].

QH – Nhiệt trị thấp của than QH = 6789,95 (kcal/kg).

SR – Tỷ lệ thay thế của than SR= 40%.

A – Lượng tro trong than A = 12,375 %.

n – Lượng tro đọng lại trong than, chọn n =100 %.

Bảng 4.7 cho thấy thành phần hóa học của tro than [72]

Bảng 4. 7 Thành phần hóa của tro than [72]

Tro S A F C M R2O SO3 CK

Cám 3b 44,48 20,34 1,64 15,71 3,54 2,39 11,08 0,83

44 Kí hiệu: W – Ẩm; A – Tro; S – Lưu huỳnh; C – Cacbon; H – Hydro, N –Nitơ; O – Oxi; V – chất bốc; FC – cốc.

Nhiên liệu thay thế sử dụng là RDF. Chọn mẫu RDF từ Viện Năng Lượng Hà Lan (ECN), mã số #1910. Thành phần công nghệ và thành phần hóa của RDF dựa trên căn bản khô cho trong bảng 4.8 (ECN).

Bảng 4. 8 Thành phần của RDF căn bản khô (ECN) Thành phần công nghệ Thành phần hóa học

RDF Wo Ao FCo Vo Co Oo Ho No So CK

#1910 0 16,4 - - 43,1 33,9 5,7 0,7 0,1 16,5

Để sử dụng RDF làm nhiên liệu thay thế nạp vào bộ precalciner của lò thì RDF cần phải được sấy khô trước. Độ ẩm yêu cầu chọn W1 = 5%.

Tính lại thành phần làm việc của RDF trong bảng 4.9.

Bảng 4. 9 Thành phần làm việc của RDF (độ ẩm 5%) Thành phần công nghệ Thành phần hóa học

RDF W1 A1 FC1 V1 C1 O1 H1 N1 S1 CK

#1910 5 15,58 - - 40,945 36,65 5,97 0,665 0,095 15,675 Nhiệt trị thấp của RDF trên căn bản vật liệu khô (ECN)

Qr0 = 16,84 MJ/kg = 4028,708 (kcal/kg)

Nhiệt trị của rác thải có thể tính theo công thức [100]:

8000 14500 (Btu/ lb)

Qr  A B (4.3)

Trong đó

A – Hàm lượng chất bốc; W – hàm lượng cốc.

Chuyển đơn vị từ Btu/lb sang kcal/kg nhân với hệ số 0,556 được phương trình 4448 8056, 2 ( / )

Qr  A B kcal kg (4.4) Từ đó ta ước tính nhiệt trị thấp của RDF khi độ ẩm 5%

1 0

r 0,95 r

Q  Q  3827,273 (kcal/kg) Xác định hàm lượng tro RDF lẫn

. . .100% 2, 29%.

100.100 B A n

t 

Trong đó:

B – Lượng RDF cần để nung 1 kg Clanhke B = .

r. E

Q SR

Q H = 0,147 (kg/ kgCL).

Q – Lượng nhiệt tiêu tốn cho 1 kg clanhke, đối với lò 4 – xyclon có precalciner chọn Q = 750 kcal/kgCL [99].

Qr – Nhiệt trị thấp của RDF Qr = 3827,273 kcal/kg.

SR – Tỷ lệ thay thế của RDF SR = 60%.

HE – Hiệu quả thay thế than của RDF, chọn HE = 80%.

A – Lượng tro trong RDF A = 15,58 %.

n – Lượng tro đọng lại trong RDF, chọn n =100 %.

Thành phần tro RDF được cho trong bảng 4.10 (ECN)

Bảng 4. 10 Thành phần tro RDF (ECN)

Tro S C A F M Na2O K2O SO3 P2O5 Cl CO2