Đồ án Xây dựng một nhà máy xi măng với công suất 1,4 triệu tấn/năm

m lượng 64% clinker, 4% thạch cao, 32% phụ . Hay để sản xuất ra 100 kg xi măng cần 64% kg clinker, 4%thạch cao, 32 kg phụ gia. a) Tiêu hao thạch cao cho 1kg clinker theo tính toán. Thạch cao = kg/kgCL. b) Tiêu hao phụ gia cho 1kg clinker theo tính toán. Phụ gia = kg/kgCL. * Chú thích: Ta coi lượng thạch cao và phụ gia tổn thất khi gia công là không đáng kể. 4. Tiêu hao nước: Theo TCVN 5942 – 1995. Tính cho XM : 0,6 m3/tấnCL. Tính cho clinker : m3/tấnCL. 5. Tiêu hao điện : Điện áp 110 KV. Tiêu hao điện tính cho 1 tấn xi măng 95 kwh/tânXM. Tiêu hao điện tính cho 1 tấn clinker : kwh/tấnCL. 6. Tiêu tốn gạch chịu lửa. Tiêu tốn gạch chịu lửa cho 1tấn CL là : 7. 10-4 (kg/tấnCL). 7. Tiêu tốn bi đạn tấm lót. Tính cho ximăng : 0,3 kg/tấn XM. Tính cho clinker : tấn/tấnCL. 8. Tiêu hao vỏ bao xi măng. Tính cho 1 tấn xi măng : 20 cái. Tính cho 1 tấn clinker: cái/ tấnCL. Gi chú: Các chỉ tiêu trên lấy trong bài giảng về kỹ thuật sản xuất xi măng và chất kết dính. Bảng 13: Bảng cân bằng vật chất nhà máy. Danh mục Đơn vị Mức tiêu hao Tiêu hao nguyên vật liệu tính Giờ Ngày Năm Đá vôi khô t/tcl 1,29459 178,006 4272,147 1392719,92 Đá vôi ẩm 3% t/tcl 1,33454 183,513 4404,31 1435805,06 Đất sét khô t/tcl 0, 2355 32,381 777,144 253348,944 Đất sét ẩm 12% t/tcl 0, 2677 36,809 883,41 287991,66 Xỉ py rít khô 0, 0177 2,445 58,68 19129,68 Xỉ py rít ẩm 6% t/tcl 0, 0189 2,599 62,376 20334,576 Sét caosilic khô t/tcl 0, 0424 5,83 139,92 45613,92 Sét caosilic ẩm 8% t/tcl 0, 046 6,325 151,8 49486,8 Clinker t/tcl 137,5 3300 1075800 Than cám 3 ẩm 1% t/tcl 0, 1203 16,549 396,99 129418,78 Than cám 3 ẩm 8% t/tcl 0, 119 16,363 39,27 128024,112 Gạch chịu lửa t/tcl 7. 10-4 96,2*10-3 2,31 753,06 Vật liệu nghiền t/tcl 0,44. 10-3 0,0606 1,446 471,396 Thạch cao t/tcl 0, 06 8,25 198 64548 Phụ gia t/tcl 0, 5 68,75 1650 537900 Nước m3/tcl 1,176 181,7 4360,8 1421620,8 Dầu FO kg/tấnXM 2. 10-3 Khí đốt kg/tẫnM 1*10-3 Tiêu hao Điện kWh/TCL 139,7 Vỏ bao XM cái/tấnXM 20, 1 Phần III Các phân xưởng chính Chương I: phân xưởng lò nung I. Nhiệm vụ của phân xưởng. Phân xưởng lò nùng là phần trọng tâm của nhà máy nó có phai trò đặc biệt quan trọng, quyết định chất lượng, sản lượng và hiệu quả kinh tế của nhà máy. Bởi vì chất lượng xi măng phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng clinker do phân xưởng lò nung có nhiệm phụ như sau. - Tiếp nhận bột liệu đã đủ tiêu chuẩn kỹ thuật tư xưởng nguyên liệu. - Nung luyện phối liệu tạo nên sản phẩm clinker đạt tiêu chuẩn, chất lượng theo yêu cầu sau: + Đảm bảo các hệ số LSF = 95 ; MS = 2,5 ; MA = 1,55 + Hàm lượng vôi tự do < 2% + Dung trọng clinker từ 1,1 á 1,2 kg/lít +Thành phần khoáng : Hàm lượng 4 khoáng chín trong clinker ( C3S, C2S , C3A , C4AF ) đạt 96,366% + Kích thước hạt clinker Ê 25 mm II. Dây chuyền phân xưởng lò nung. Bắt đầu từ cuấy silô chứa và đồng nhất phối liệu đến kết thúc ở silô chứa ủ clinker trong dây chuyền công nghệ của toàn nhà máy. 1. tính cường độ Clinker. (tài liệu hãng F. LSmithd) * Kiềm tan được tính từ tổng hàm lượng của K2O, Na2O so với SO3 trong Clinke. Ký hiệu các chất : K20 = K ; Na20 = N ; S03 =; Ta có: = K + 1,52* N Nếu: + = 1,18 * khi MÊ 0,5 + = 0,7 * + 0,2 khi 0.5 Ê MÊ 1 + = 0,8 khi M³ 1 Trong đó: M= Theo tính toán tổng hàm lượng kiềm có trong Clinke gồm hai loại là K2O, và Na2O. Giả thiết rằng hàm lượng của hai chất này là như nhau. Ta có : Na2O = K2O = 0,0018 kg/kg CL Hay: Na2O = K2O =0,18% = 0,18 + 1,52* 0,18 = 0,454 M= Trong đó: = 0,494 trong bài phối liệu. Vì M= 1,28> 1 ta áp dụng công thức sau: = 0,8 = 0,8 * 0,454 = 0,363 - Cường độ clinker sau 28 ngày được tính theo công thức: Rn28ngày = 52 – 10* + 0,15* C3S = 52 – 10* 0,363 + 0,15* 62,646 = 57,767 (N/mm2 ) Vậy mác clinker sau 28 ngày là : 57,767 (N/mm2 ) 2. Tính năng suất lò nung: Xi Măng thành phẩm thu được sau khi nghiền Clinke có mác là XM PCB 40 mà Clinke thu được sau khi nung có mác là 57,767N/mm2, vì vậy ta phải thên phụ gia đầy để tạo mác XM theo tiêu chuẩn. Theo thiết kế nhà máy XM có năng suất là 1,4 triệu tấn XM trên một năm . Ta dự kiến nhà máy sản xuất xi măng Pooc lăng tổng hợp PCB 40 chứa 32% phụ gia, 4% thạch cao, 64% clinker. Từ đó ta có năng suất của nhà máy thiết kế theo clinker trong năm là: Clinker = = = 896000 ( tấnCL/năm ). Năng suất tuyệt đối của phân xưởng lò nung là: G = ( tấnCL/giờ). a. Xác định hệ số sử dụng lò nung [ I – 146 ]. - Thời gian trong năm là 365 ngày hay 8760 giờ - Thời gian dừng lò trong năm: Với lò hiện đại, mức độ tự động hoá cao, dùng gạch chịu lửa loại tốt và làm tốt công tác sửa chữa thì thời gian trùng đại tu thay gạch chịu lửa sẽ được rút ngắn lại: t:Thời gian trung tu, đại tu và thay gạch lót zôn nung trong một năm t= 20 (ngày) = 20* 24 = 480 (giờ) :Thời gian kiển tra kỹ thuật thường xuyên mỗi ngày một giờ = (365 -20)* 1 =345 (giờ) K = K = Vậy K= 0,906 nằm trong khoảng (0,9 á 0,95) b. Năng suất thực tế của lò nung khi tính đến hệ số sử dụng thời gian tính theo giờ. G’0 = =112,895 ( tấnCL/giờ ). c. Năng suất lò nung chọn tính theo ngày là. G0 = 2800 ( tấnCL/ngày ) = 116,667 ( tấnCL/giờ). d. Với hệ số sử dụng lò theo thời gian K = 0,906 ta có lượng dự trữ năng suất lò theo thiết kế là. P1 = ( 1 + K )* 100 = ( 1 – 0,906 )* 100 = 9,4% e. Hệ số dự trữ công suất tổng. P = *Hệ số dự trữ công suất dư của lò. P3 = P – P1 = 12,329% - 9,4% = 2,929% * Nhận xét: ta có hệ số dự trữ công suất dư của lò là 2,929% < 5% do đó chọn lò có năng suất 2800 (tấnCL/ngày) là phù hợp. f.Tính đường kính và chiều dài lò. Năng suất lò nung: 116,667 (tấnCL/giờ). Theo thiết kế của một số hãng chuyên sản xuất thiết bị nhà máy xi măng, thì lò nung clinker hiện đại có hệ thống cacinơr thì năng xuất riêng của lò vào khoảng tư 85 á 180 kgCl/m3giờ. Theo thiết kế của đồ án thì ta chọn năng suất riêng của lò là 138 kgCL/m3giờ. - Tính đường kính và chiều dài lò theo công thức sau: L = 20*( D – 1 ) Trong đó : L - chiều dài lò. D - đường kính lò. Thể tích lò được tính theo công thức : V = Slò *L Mặt khác ta có : b*V = N. Trong đó b lượng clinker chiếm trong lò. Chọn b = 138 ( kgCL/giờ ). ị V = (m3) Ta có: Slò = P*R2. Hay V = ị 3,14*D2*( D – 1 )*5 = 845,413 Giải phương trình theo phương pháp lặp ta có: D = 4,15 ( m). ị L = 20*( 4,15 – 1 ) = 63 ( m ). Căn cứ vào đường kính, chiều dài lò, năng suất và tài liệu của hãng F L.Smidth ta chọn kiểu lò SLC có năng suất 2800 tấnCL/ngày, có đường kính 4,15 (m), chiều dài lò 64(m) và hệ thống tháp chao đổi nhiệt gồm hai dây cyclôn, calciner kiểu SLC – D ( Separated Line Calciner – Downdraft) su thế hiện nay kiểu Downdraft đang được dùng phổ biến vì lí do không bị gây tắc các đường ống ở các tầng cyclôn và calciner. * Với đường kính D > 4 (m) thì chiều dầy của vật liệu chịu lửa là 0,2 (m) chiều dầy của vỏ thép cỡ 0,015 (m). Dngoài = Dtrong + 2* ( 0,2 + 0,015) = 4,15 + 0,4 + 0,3 = 4,58 (m) hay chọn = 5 (m). Vậy P3 = 2,929% < 5% ta chọn lò 2800 tấnCL/ngày là hợp lý với đường kính và chiều dài lò. III. Tính cân bằng vật chất cho hệ thống lò. 1- Quy ước : - Thể tích khí và hơi tính ở điều kiện chuẩn (m3). - Tên cyclon quy ước theo đường đi của khí là C1 ,C2 , C3 , C4 , C5. - Khối lượng riêng không khí rkkk = 1,293 kg/m3. - Hàm ẩm không khí d = 16 g/kg kkk - Lượng không khí vào làm nguội clinker V = 2,2 m3/kgCL. - Không khí 1 vào cháy nhiên liệu bằng 6 á 8% lượng không khí cần cho quá trình cháy nhiên liệu ta chọn 8% 2- Tính quá trình cháy nhiên liệu. Bảng 15: Lập bảng quá trình cháy 100kg nhiên liệu. Ng/ tố kg kmol Phản ứng cháy O2cần Sản Phẩm Cháy kmol kmol CO2 H2O SO2 N2 C 76,396 6,3663 C +O2 = CO2 6,3663 6,3663 H 1,722 0,861 H2+1/2O2 = H2O 0,4305 0,861 S 2,152 0,0673 S + O2 =SO2 0,0673 0,0673 N 0,861 0,0308 0,0308 W 1 0,0556 0,0556 O 1,614 0,0504 - 0,0504 A 16,14 CK 0,108 S 100 6,8137 6,3663 0,9166 0,0673 0,0308 a- Lượng oxy không khí ly thuyết là. L0 = 6,8137*( m3tc/kg ) b- Thể tích không khí khô thực tế cần để đốt cháy 1kg than. * Không khí tại zôn nung: a = 1,15 La = a*L0 . ( m3tc/kg) = 1,15*7,268 = 8,3581 ( m3tc/kg ) Hàm ẩm không khí ở điều kiện thường nằm trong d =16 á 20 g/kgkkk ta chon d = 16 g/kgkkk. L’a = (1 + 0,0016*d )*La. = ( 1 + 0,0016*16 )*8,3581 =8,5721 ( m3tc/kg H2Okk = L’a - La = 0,214 (m3tc/kg ). * thể tích sản phẩm cháy khi a = 1,15 VTco2 = ( m3tc/kg ) VTH2O = ( m3tc/kg ) VTSO2 = ( m3tc/kg ) VTN2 = ( m3tc/kg ) VTO2 = 0,21*( La - L0 ) = 0,2289 ( m3tc/kg ). Va = VTCO2 + VTH2O + VTSO2 + VTN2 + VTO2 = 8,992 ( m3tc/kg ) c- Thành phần sản phẩm cháy. %CO2 = %H2O = %SO2 = %N2 = %O2 = Ta có: gCO2 = 1,977 kg/m3tc ; gH2O = 0,804 kg/m3tc gSO2 = 2,852 kg/m3tc ; gO2 = 1,425 kg/m3tc gN2 = 1,251 kg/m3tc . gk = %CO2*gCO2 + %H2O*gH2O + %SO2*gSO2 + %O2*gO2 +%N2*gN2 = 1,3548 (kg /m3tc ). * Tính quá trình cháy tương ứng với : a = 1 ; a = 1,15; a = 1,2 a = 1,3 ; a = 1,4 ; a = 1,5 ; a = 1,6 ; a = 1,7 Bảng 16: Bảng kết quả tính toán. La,Va a 1,00 1,15 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 La = VB0 7,268 8,358 8,721 9,448 10,175 10,902 11,629 12,355 L’ 7,454 8,572 8,944 9,689 10,435 11,182 11,926 12,671 VCO2 1,426 1,426 1,426 1,426 1,426 1,426 1,426 1,426 %VCO2 18,811 16,394 15,722 14,538 13,511 12,617 11,831 11,143 VSO2 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 %VSO2 0,199 0,174 0,165 0,153 0,142 0,133 0,124 0,117 VN2 5,749 6,609 6,896 7,464 8,038 8,613 9,194 9,767 %VN2 75,827 75,982 76,031 76,093 76,161 76,208 76,279 76,323 VO2 0 0,229 0,305 0,458 0,61 0,763 0,916 1,068 %VO2 0 2,631 3,363 4,669 5,779 6,751 7,599 8,346 VH2O 0,391 0,419 0,428 0,446 0,465 0,485 0,502 0,521 %VH2O 5,163 4,82 4,719 4,547 4,406 4,291 4,165 4,073 Vkk 7,268 7,268 7,268 7,268 7,268 7,268 7,268 7,268 Va 7,581 8,699 9,07 9,809 10,554 11,302 12,053 12,797 * Tính khối lượng riêng không khí với a = 1,7 ta có: gk = %CO2*gCO2 + %H2O*gH2O + %SO2*gSO2 + %O2*gO2 + %N2*gN2 = 1,3335 ( kg/m3tc ). 3- Tính số liệu ban đầu. a-Tính lượng than tiêu tốn: Từ bài phối liệu ta có: B = 0,1103 ( kg/kgCL) b- Lượng phối liệu khô tuyệt đối không kể bụi bay. Pt = (kg/kgCL). Trong đó: + a- lượng tro lắng trong clinker là 100%. + A- độ tro của than. + MKN0- mất khi nung của phối liệu. c- Lượng CO2 từ phối liệu chưa kể bụi bay. - Lượng CO2 từ CaCO3: + Phân tử lượng CO2 = 40 ; CaO = 56. + CaO% trong phối liệu CaO% = 43,452%. G1 = 0,01* * CaO%* Pt = 0,4702 (kg/kgCL). - Lượng CO2 từ MgCO3: + Phân tử lượng MgO = 40 + MgO% trong phối liệu MgO% = 0,513%. G2 = 0,01* * MgO%* Pt = 0,0086 (kg/kgCL). * Vậy lượng CO2 từ CaCO3 và MgCO3 phân huỷ chưa kể bụi bay là: GCO2 = G1 + G2 = 0,5259 (kg/kgCL). VCO2c = ( m3tc/kgCL). d- Lượng nước hoá học trong phối liệu không kể bụi bay. GH2O = 0,01* MKN0* Pt – GCO2 = 0,01* 35,173* 1,5151 – 0,5259 = 0,0070 (kg/kgCL). e- Lượng CaCO3 trong phối liệu. GCaCO3 = (kg/kgCL). f- Lượng MgCO3 trong phối liệu. MgCO3 = (kg/kgCL). g- Lượng không khí 1 vào lò. Lưọng không khí vào lò để cháy nhiên liệu ứng với a = 1,15 nghĩa là có kể đến không khí lọt vào hệ thống lò. Gkk1 = La=1,15* 0,08* rkk * ( 1 + )* XT (kg/kgCL). = 8,3581* 0,08* 1,293* ( )* Xt = 0,8783* XT (kg/kgCL). Vkk1 = ( m3tc/kgCL). + Trọng đó gió 1 ở lò: G1BL = 0,4* Gkk1 = 0,35* XT (kg/kgCL). + Trong đó gió 1 ở calciner: G1BC = 0,6* Gkk1 = 0,525* XT (kg/kgCL). h- Lượng khí đi sấy than là. - Lượng gió 2,3 là: G23 = La= 1,15* rkk * ( )* 0,92* XT (kg/kgCL). = 8,3581* 1,293* ( )* 0,92* XT = 10,1015* XT (kg/kgCL). V23 = ( m3tc/kgCL). - Lượng không khí làm lạnh clinker là: ( 2,2 á 2,5 m3tc/kgCL ). Chọn Vkk = 2,2 m3tc/kgCL) Gn = 2,2* rkk * ( ) = 2,2* 1,293* ( ) =2,8901 (kg/kgCL). Gdư = Gn – G23 = 2,8901 – 10,1015* XT (kg/kgCL). Vdư = = 2,2352 – 7,8125* XT ( m3tc/kgCL). k- Lượng khói lò bay ra ngoài với a = 1,7 nghĩa là có kể đến lượng không khí lọt vào hệ thống lò. Gk = Va=1,7* rk* XT = 12,797* 1,3335* XT = 17,0648* XT (kg/kgCL). 4. Thiết lập cân bằng vật chất lò nung. 1.4) Lượng vào lò: a- Lượng nhiên liệu đốt vào lò và calciner: XT ( kg/kgCL ). b- Lượng phối liệu vào lò: Gp = ( kg/kgCL ). Trong đó: Bu =5% lượng bụi phối liệu bay theo khói c- Lượng nước ẩm của phối liệu khi độ ẩm của phối liệu vào ló là 1%. GH = ( kg/kgCL ). d- Không khí 1 vào vòi phun than 8% lượng không khí cần thiết. Lượng không khí vào lò để cháy nhiên liệu ứng với a = 1,15 nghĩa là có kể đến không khí lọt vào hệ thống lò. Gkk1 = La=1,15*0,08*rkk *( 1 + )*XT (kg/kgCL). = 8,3583* 0,08* 1,293* (1 + )*XT = 0,8783* XT (kg/kgCL). e- Lượng không khí lọt vào lò qua hệ trao dổi nhiệt. G1 = ( La=1,7 - La=1,15)*rkk *( 1 + )*XT (kg/kgCL). = ( 12,3554 – 8,3583)* 1,293* ( )* XT = 5,2512*XT (kg/kgCL) V1 = 4,0613* XT ( m3tc/kgCL ). f- Lượng khí vào làm nguội clinker là. Lượng không khí vào làm lạnh clinker trong khoảng: 2 á 2,5 (m3/kgCL) Chọn không khí vào làm lạnh clinker Vkk = 2,2 ( m3/kgCL ). Gn = = 2,8901 (kg/kgCL ). Vn = 2,2352 ( m3tc/kgCL). Ta có tổng lượng vào lò : Gv = XT + Gp + GH + Gkk1 + G1 + Gn = XT + 1,5948 + 0,0161 + 0,8783* XT + 5,2512* XT + 2,8901 = 4,501 + 7,1295* XT ( kg/kgCL ). 2.4) Lượng ra lò: a- Lượng clinker ra lò: 1 (kg/kgCL). b- Lượng CO2 do phân huỷ phối liệu kể cả bụi bay. GCCO2 = GCO2 + (kg/kgCL). Trong đó: + b- mức độ phân huỷ hoàn toàn cácbonát của bụi không thu hồi lại ( b = 0,3 á 0,6 ). Ta chọn b = 0,6. + Pt phối liệu khô tuyệt đối không kể bụi bay. + Gp phối liệu khô tuyệt đối có kể bụi bay. CO2 = . Thay số ta có: GCCO2 = 0,5259 + (kg/kgCL). c- Lượng H2O do độ ẩm phối liệu mang ra( ẩm lý học của phối liệu). GH = 0,0161 ( kg/kgCL ). d- Lượng H2O do phân huỷ phối liệu ( lượng nước hoá học có kể bụi bay ). GCH2O = GH2O + b* 0,01* ( Gp – Pt )* ( MKN0 – CO2 ) (kg/kgCL). GCH2O = 0,007 + 0,6* 0,01* ( 1,5948 –1,5151 )* ( 35,173 – 34,7052 ) = 0,0072 (kg/kgCL). e- Lượng bụi bay ra ngoài : Gb = ( GP – Pt)* ( 1 – MKN0* b* 0,01) = ( 1,5948 – 1,5151)* ( 1 – 35,173* 0,6* 10 – 2) = 0,0629 (kg/kgCL ). f- Lượng khói lò bay ra ngoài với a = 1,7 Gkl = Va= 1,7* rkkk * XT ( kg/kgCL). Gkl = 12,797* 1,3335* XT = 17,0648* XT (kg/kgCL ). g- Lượng không khí dư mang đi sấy than . Gdư = 2,2*rkk *( 1 + ) - La=1,15*rkk * (1 + )*0,92* XT = 2,2* 1,293*( 1 + ) – 8,3581* 1,293 * (1 + )*0,92* XT = 2,8901 – 10,1018* XT ( kg/kgCL). Vdư = = 2,2351 – 7,8127* XT ( m3tc/kgCL). * Ta có tổng lượng ra lò: Gr = 1 + GCO2 + GH + GH2O + Gb + Gtro + Gk1 + Gdư = 1 + 0,5424 + 0,0161 + 0,0072 + 0,0629 + 17,0648* XT + 2,8901 - – 10,1018* XT = 4,5187 + 6,963* XT (kg/kgCL). *Để cân bằng thì tổng lượng vào bằng tổng lượng ra: SGv = SGr 4,501 + 7,1295* XT = 4,5187 + 6,963* XT 0,1665* XT = 0,0177 IV. Tính nhiệt lý thuyết tạo clinker và tính cân bằng nhiệt của hệ thống lò. A. Số liệu ban đầu: * Năng suất lò : 2800 tấn/ngày *Thành phần nhiên liệu (bảng 5) *Tiêu tốn nguyên liệu khô thực tế : Gp = 1,5948 ( kg/kgCL). *Mất khi nung của phối liệu MKN0 = 35,173% *Độ ẩm của phối liệu vào: W = 1%. *Phân huỷ cacbonnát ở canciner và ở hệ cyclon 95% *Lượng bụi thoát ra khỏi lò quay :Z = 15% so với bột phối liệu nạp vào lò. *Nhiệt độ của không khí môi trường xung quanh: tkk =250C. *Hệ sô tác dụng hữu ích của các cyclon. hI = hII = hIII = hIV = 0,9 ; hV = 0,95 *Thể tích không khí vào máy làm lạnh : Lkk = 2,2 (m3tc/kgCL). * Lượng không khí hút vào đầu lò bằng 2% lượng không khí đốt cháy nhiên liệu. * Hàm ẩm của không khí : d0 = 0,0288 (m3/m3kk). * Nhiệt độ phối liệu vào hệ thống lò : tc = 600C. * Nhiệt độ khí thải ra khỏi cyclon V : tv = 3000C. * Nhiệt độ clinker ra khỏi máy làm lạnh : tcl = 1000C. * Lượng gió 1 lấy bằng 8% tổng lượng gió cần thiết để đốt cháy than [ II – 498 ] B. Tính toán. I.B/ Tính nhiệt lý thuyết tạo clinker. 1.Nhiệt tiêu tốn cho quá trìng tạo clinker. a- Nhiệt nung nóng phối liệu tư : 0 á 4500C. q1= pt*( 450 – 0 )* CM (kcal/kgCL). Trong dó: + CM tỷ nhiệt trung bình của phối liệu ở 0 á 4500C. Chọn CM = 0,253 (kcal/kgCL). + pt lượng nhiên liệu khô lý thuyết vào lò. q1 = 1,5151*( 450 – 0)*0,253 = 172,494 ( kcal/kgCL). b- Nhiệt cần để phân huỷ caolinít ở 4500C. q2 = GH2Ohh*1600 (kcal/kgCL). Trong đó: + GH2Ohh lượng nước hoá học trong phối liệu. + 1600 hiệu ứng phân huỷ caolinít (kcal/kgnướchyđrát) q2 = 0,0072*1600 = 11,52 (kcal/kgCL). c- Nhiệt nung nóng phối liệu đã mất nước hydrát hoá ở: 450 á 9000C q3 = ( pt - GH2Ohh)*(900 – 450)*CM (kcal/kgCL). Trong đó: CM tỷ nhiệt trung bính của phối liệu ở 450 á 9000C Chon CM = 0,283 (kcal/kgCL) . q3 = (1,5151 – 0,0072 )*(900 – 450)*0,283 = 192,0311 (kcal/kgCL). d- Nhiệt phân huỷ cacbonnát: CaO3 và MgO3 của phối liệu ở 9000C q4 = GCaO3*396 + GMgO3*195 (kcal/kgCL). Trong đó: 396 và 195 là hiệu ứng thu nhiệt ứn với CaO3 và MgO3.. q4 = 1,1707*396 + 0,0164*195 = 466,7952 (kcal/kgCL). e- Nhiệt tiêu tốn để nung nóng phối liệu từ 900 á 14000C. q5 = ( pt – GH2Ohh – GCO2 )*( 1400 – 900 )*CM (kcal/kgCL). Trong đó : CM tỷ nhiệt trung bình của phối liệu ở 900 á 14000C. Chon CM = 0,247 ( kcal/kg.độ ). q5 = ( 1,5151 – 0,0073 – 0,5424 )*( 1400 – 900 )*0,247 = 119,2393 (kcal/kgCL). f- Tiêu tốn nhiệt để tạo pha lỏng ở 14000C. q6 = 50 (kcal/kgCL ) (kcal/kgCL). * Tổng nhiệt tiêu tốn : Qtt = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 Qtt = 172,494 + 11,52 + 192,0311 + 466,7952 + 119,2393 + 50 = 1012,0601 ( kcal/kgCL ). 2. Nhiệt cung cấp. a- Nhiệt sinh ra do hiệu ứng toả nhiệt khi tạo khoáng clinker ở 1000 á 14000C. q1 = 0,01*( 107*C3S + 144*C2S + 9*C3A + 26*C4AF ) (kcal/kgCL). Trong đó : C3S , C2S , C3A , C4AF hàm lượng % các khoáng có trong clinker theo tính toán lấy ở bài tính phối liệu q1 = 0,01*(107*62,646 + 144*15,125 + 9*8,189 + 26*10,406 ) = 92,254 (kcal/kgCL ) b- Nhiệt sinh ra do hiệu ứng tạo mêta caolinít ở 9500C q2 = 0,0217*Al2O3k*72 (kcal/kgCL). Trong đó :+ Al2O3k hàm lượng %Al2O3 trong clinker + 72 hiệu ứng nhiệt tạo mêta caolinít (kcal/kgmêtacolinít ). q2 = 0,0217*5,281*72 = 8,251 (kcal/kgCL ). c- Nhiệt sinh ra do kết quả làm lạnh CO2 của phối liệu ở 900 á 00C. q3 = GCO2*( 900 – 0 )*C (kcal/kgCL). Trong đó: + C tỉ nhiệt của CO2 trong giới hạn nhiệt độ 900 á 00C Chọn C = 0,256 q3 = 0,5424*( 900 – 0 )*0,256 = 124,9689 (kcal/kgCL ). d- nhiệt thu hồi khi làm lạnh clinker ở 1400 á 00C. q4 = (1400 - 0 )*1*C (kcal/kgCL). Trong đó: + C tỷ nhiệt của clinker trong khoảng 0 á 14000C, chon C = 0,261 ( kcal/kgđộ ). + 1 khối lương 1kg clinker. q4 = (1400 - 0 )*1*0,261 = 365,4 (kcal/kgCL ). e- Nhiệt thu hồi do làm lạnh hơi nước: 450 á 00C và do ẩm nhiệt ngưng tụ hơi nước thoát ra . q5 = GCH2O*[(450 - 0 )*CM + 595 ] (kcal/kgCL). Trong đó: + CM tỷ nhiệt trung bình của hơi nước trong khoảng 0 á 4500C Chon CM = 0,47 (kcal/kg ). + 595 ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước ở 1000C. q5 =0,0072*[(450 - 0 )*0,47 + 595 ] =5,8068 (kcal/kgCL ). *Tổng lượng nhiệt cung cấp: Qcc = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 Qcc = 92,254 + 8,251 + 124,9689 + 365,4 + 5,8068 = 596,6807(kcal/kgCL) * Nhiệt lý thuyết tạo clinker: Qcl = Qtt + Qcc Qcl = 1012,0601 – 596,6807 = 415,3794 (kcal/kgCL ). II.B/ Tính cân bằng nhiệt cho hệ thống lò nung clinker. 1- Nhiệt cung cấp. a- Nhiệt cung cấp do cháy nhiên liệu. q1 = Qlt*XT = 6619,676*XT (kcal/kgCL ). b- Nhiệt cung cấp do than mang vào lò. q2 = Ct*tt*XT = 0,31*60*XT = 18,6*XT (kcal/kg ). Trong đó: + Ct nhiệt trung bình của than : Ct = 0,31 (kcal/kgđộ ). + tt nhiệt độ của phối liệu nạp vào lò: tt =600C. c- Nhiệt cung cấp do phối liệu khô đưa vào lò. q3 = Pt*tfl*Cfl = 1,5151*0,23*60 = 20,908 (kcal/kgCL ). Trong đó: + Cfl nhiệt dung của phối liệu khô: Cfl =0,23 (kcal/kgđộ) + tfl nhiệt độ của phối liệu vào lò : tfl = 600C. d- Nhiệt cung cấp do độ ẩm phối liệu mang vào. q4 = GH*tH*CH = 0,0161*1*60 = 0,966 (kcal/kgCL). e- Nhiệt cung cấp do không khí mang vào lò ( a = 1,7 ; t0kk = 250C ). q5 = LS*( Ckkk + d0*CH2O)* t0kk (kcal/kgCL). Trong đó: + LS = Lkk1 + Lkk + Llọt - Lkk1 lượng không khí 1 theo vòi phun nhiên liệu Lkk1 = 8%*La = 0,08*8,3581 = 0,6686 (m3/kgCL). - Lkk lượng không khí làm lạnh clinker Lkk = 2,2(m3/kgCL). - Llọt = L0*( a5 - acal )*XT = 7,268*( 1,7 – 1,15 )*XT = 3,997*XT LS = 0,6686 + 2,2 + 3,997*XT =2,8686 + 3,997*XT ( m3tc/kgCL) + Ckkk tỷ nhiệt của không khí khô: Ckkk = 0,3096 (kcal/kgđộ). + CH2O nội suy từ 250C: CH2O 0,3576 (kcal/m3độ). + t0kk nhiệt độ của không khí ở 250C. + d0 = 0,0288 (m3/m3) hàm ẩm không khí ứng với d = 16 (g/kgkkk). q5 = (2,869 + 3,997*XT)*( 0,3096 + 0,0288*0,3576)* 25 = 22,9415 + 31,9659*XT (kcal/kgCL ). * Tổng nhiệt cung cấp: Qcc = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 Qcc = 6619,676*XT + 18,6*XT+ 20,9084 + 0,966 + 22,9415 + 31,9659*XT = 44,8099 + 6670,2419*XT (kcal/kgCL). 2- Nhiệt tiêu tốn. a- Nhiệt tiêu tốn tạo thành 1kg clinker. q1 = 415,3794 (kcal/kgCL ). b- Nhiệt tiêu tốn chuyển nước dạng lỏng thành hơi. q2 = GH*595 = 0,0161*595 =9,579 (kcal/kgCL ). Trong đó:+ GH khối lượng nước ẩm trong phối liệu. + 595 kcal/kg ẩn nhiệt hoá hơi của nước. c- Nhiệt tiêu tốn do nước ẩm hoá học dưới dạng hơi nước thoát ra khỏi cyclon trên cùng. q3 = VH2O*CH2O*t0khíthải (kcal/kgCL). Trong đó: + t0khithải nhiệt độ khí thải khỏi cyclon trên cùng t0khithải =3000C + CH2O tỷ nhiệt hơi nước kcal/m3độ CH2O = 0,3689 được tính từ công thức nội suy ở bảng tỷ nhiệt. Bảng 14: Tỷ nhiệt của khí ở nhiệt độ khí thải. t0 TPHH CO2 N2 O2 H2O SO2 Kh khí 3000C 0,4469 0,3122 0,324 0,3684 0,468 0,3147 4000C 0,4628 0,3146 0,3291 0,3739 0,482 0,3175 VhơiH2O =VẩmH2O + VhhH2O = (kcal/kgCL ). q3 = 0,029* 0,3689* 310 = 3,2051 (kcal/kgCL). d- Nhiệt tiêu tốn do khí CO2 mang ra khỏi cyclon trên cùng. q4 = VCO2*CCO2*tkt Trong đó: + VCO2 = ( kcal/kgCL). + CCO2 = 0,4469 (kcal/kg), tính từ công thức nội suy. + tkt = 3000C. q4 = 0,2744* 0,4469* 300 =36,7888 (kcal/kgCL ). e- Nhiệt tiêu tốn do sản phẩm cháy nhiên liệu mang ra. q5 = V(a=1,7)*( Ckt + d0CH2O )*t0kt* XT Trong đó: + V(a=1,7) = 12,797 (m3tc/kgthan) + t0kt nhiệt đọ khí thải qua cyclon trên cùng: t0kt = 3000C. + Ckt Nhiệt dung của sản phẩm cháy với a = 1,7 + CH2O = 0,3684 ( kcal/m3độ ). +d0 = 0,0288 (m3H2O/m3kk) hàm ẩm không khí. Ckt = %CO2*CCO2 + %H2O*CH2O + %SO2*CSO2 + %O2*CO2 + %N2*CN2 = 0,331 ( kcal/m3độ ). q5 = 12,797*( 0,331 + 0,0288*0,3684)*300*XT = 1311,4746*XT (kcal/kgCL) f- Nhiệt tiêu tốn do bụi mang ra ngoài. q6 = Gb*Cb*t0kt q6 = 0,0629* 0,25* 300 = 4,7175 ( kcal/kgCL ). g- Nhiệt tiêu tốn do clinker mang ra ngoài. q7 = 1*Ccl*t0cl. Trong đó: Ccl tỷ nhiệt clinker ở 1000C ; Ccl= 0,188 (cal/kgđộ). q7 = 1* 0,188*100 = 18,8 (kcal/kgCL). h- Nhiệt tiêu tốn tổn thất ra môi trường xung quanh và các tổn thất khác. - Đối với phương pháp khô. q8 = (0,1 á 0,3)* QlH { HDTK.tr – 188} Với hệ thống lò hiện đại nên có tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh nhỏ Chọn: q8 = 0,1* QlH = 0,1* 730 = 73 ( kcal/kgCL ). i- Nhiệt tiêu tốn do khí thải mang đi sấy than ( hoặc thải ra ngoài). q9 = Vsây* ( Ckksây + d0*CH2O)*t0sấy Trong đó:+ t0sấy = 1700C + Ckksấy = 0,3118 (kcal/m3.độ) + CH2O = 0,3623 ( kcal/m3.độ). + d0 = 0,0288 ( m3H2O/m3kk). Vsấy = 2,2 – 0,92*La=1,15)*XT = 2,2 – 0,92*8,3581*XT = 2,2 – 7,689*XT q9 = ( 2,2 – 7,689*XT)*( 0,3118 + 0,0288*0,3623 )* 170 =120,5156 – 421,202* XT ( kcal/kgCL ). *Tổng nhiệt tiêu tốn Qtt Qtt = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + q7 + q8 + q9 = 415,3794 + 9,579 + 3,2051 + 36,7888 + 1311,4746 *XT + 4,7175 + 18,8 + 73 + 120,5156 – 421,202* XT. Qtt = 681,9854 + 890,2726* XT ( kcal/kgCL ). * Lập phương trình cân bằng: Qv = Qtt 44,8191 + 6670,2419* XT = 681,9854 + 890,2726* XT. XT = 0,1102 ( kcal/kgCL). Say số : e = < 1%. *Thay XT = 0,1102 vào phương trình cân bằng vật chất ta có: 0,1665* 0,1102 = 0,0177 0,0183 = 0,0177. Sai số: e = Vậy sai số của cân bằng nhiệt nằm trong phạm vi cho phép. Vì vậy lấy XT theo giả thiết = 0,1103 kg/kgCL. Ta có bảng cân bằng vật chất và cân bằng nhiệtcho hệ thống lò như sau: Bảng 17: Cân bằng vật chất của phân xưởng lò. Vật chất vào lò Kg/kg % Vật chất ra lò Kg/kg % 1.Phối liệu ẩm thực tế Gw = Gp + GH 1,6109 30,467 1.clinker 1 18,915 2.Than ẩm : XT 0,1103 2,086 2.Khí thải từ máy làm lạnh 1,7759 33,592 3.Không khí lọt vào cyclon G1 0,5792 10,954 3.Khí do phối liệu phân huỷ GCO2+ GCH2O+GH 0,5643 10,700 4. Không khí 1 vào lò 0,0969 1,833 4.Khí sản phẩm cháy than. 1,8822 35,604 5. KHông khí làm nguội Gn 2,8901 54,66 5.Bụi phối liệu và tro than: Gb 0,0629 1,189 Tổng lượng vào 5,2874 100 Tổngr vật chất ra lò 5,2859 100 Bảng18: Cân bắng nhiệt của hệ thống lò. I. Nhiệt vào Kcal/kgCL % 1.Nhiệt do cháy nhiên liệu.q1 730,150 93,543 2. Nhiệt lý học của than: q2 2,0516 0,263 3. Nhiệt lý học của phối liệu khô:q3 20,908 2,679 4. Nhiệtdo lượng ẩm nguyên liệuđem vào: q4 0,966 0,124 5. Nhiệt lý học của không khí mang vào ở 250C: q5 26,4673 3,391