Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất xi măng Pooclăng lò quay phương pháp khô năng suất 1,4 triệu tấn PCB/ năm

+ Hàm lượng pha lỏng phù hợp (24,548%) nên kết khối tốt + C3S = 62,239%, C2S = 16,833% cho ta xi măng cường độ cao tuy nhiên hơi khó nung luyện 2.5. Tính chuyển về bài phối liệu chưa nung. 2.5.1Tính thành phần % khối lượng các cấu tử trước khi nung. Xi : % hàm lượng các cấu tử i trước khi nung Xik: %hàm lượng các cấu tử i ( không kể tro than) có trong Clinker MKNi: % lượng MKN cấu tử i Xi = 100%. Thay số ta có tỷ lệ phần trăm các nguyên liệu: Đá vôi : X1 = 86,155%. Đất sét : X2 =12,67%. Quặng sắt : X3 = 0,298%. Bôxit : X4 = 10,877%. 2.5.2 Tính thành phần hoá học của phối liệu khô chưa nung. Bảng12 :Bảng thành phần hoá của phối liệu khô chưa Cấu tử S0 A0 F0 C0 M0 R0 SO30 Ck0 MKN0 % Đv 4,997 0,857 0,918 43,422 0,909 0,00 0,565 0,00 34,467 86,155 Đs 8,853 1,583 0,94 0,094 0,091 0,00 0,00 0,313 0,796 12,67 Qs 0,047 0,011 0,206 0,006 0,001 0,00 0,00 0,00 0,026 0,298 Bx 0,037 0,521 0,224 0,004 0,002 0,00 0,00 0,00 0,089 0,877 Tổng 13,934 2,972 2,288 43,546 1,003 0,00 0,565 0,313 35,378 100 2.5.3.Tính tít phối liệu : T = 1,785 *C0+ 2,09 *M0 = 1,785*43,546 + 2,09*1,003= 79,826% *Nhận xét: Tít phối phối liệu là 79,826% nằm trong giới hạn cho phép là 78 ± 1 hoặc79 ± 1 nên quá trình nung luyện không khó khăn. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT NHÀ MÁY I. Số liệu ban đầu. Bảng 13:Bảng số liệu ban đầu. Cấu tử nguyên liệu(i) MKNi (%) Tỉ lệ trong phối liệu % Độ ẩm tử nhiên nguyên liệu Đá vôi (1) 34,467 86,155 3% Đất sét (2) 0,796 12,670 10% Quặng sắt (3) 0,026 0,298 8% Bô xit(4) 0,089 0,877 8% Phối liệu 35,378 100 * Chọn tổn thất nguyên liệu : . Tổn thất khi vận chuyển nguyên liệu: PH1 = 1% . Tổn thất khi gia công chuẩn bị phối liệu: Ptt2 = 3% II. Các ký hiệu, đơn vị tính. Bảng 14.Bảng các ký hiệu chính Nguyên liệu Nguyên liệu khô Nguyên liệu ẩm Lý thuyết Thực tế Lý thuyết Thực tế Đá vôi AC1 AH1 Bb1 BH1 Đá sét Ac2 AH2 Bb2 BH2 Quặng sắt Ac2 A H3 Bb3 BH3 Bô xit AC4 AH4 Bb4 BH4 Phối liệu AcT AHT BbT BHT III. Sơ bộ chọn lò nung. 1. tính chọn năng suất lò nung Nhà máy thiết kế công suất 1400000 tấn xi măng /năm (Một triệu bốn trăm nghìn tấn xi măng PCB40 trên một năm ) Chọn lượng thạch cao cho vào là 4% Vậy: Trong xi măng gồm 15% phụ gia hỗn hợp, 4% Thạch cao còn lại 81% là Clinker. Vậy: Năng suất thiết kế của nhà máy tính theo Clinker: G = 1,4*81% = 1,134 ( triệu tấn Clinker/ năm). Năng suất tuyệt đối của lò nung là: G = ( Tấn Clinker/ ngày). Hay: G = 129,4521 ( tấn Clinker/ giờ) Hệ số sử dụng lò theo thời gian: K = Trong đó : - 8760 : Tổng số giờ trong một năm (365 ngày) - t1 : Thời gian trung tu, đại tu và thay gạch lót zôn nung trong 1 năm - t1 = 20 ngày = 20*24 giờ = 480 (giờ) - t2: Thời gian kiểm tra thường xuyên mỗi ngày một giờ - t2 = (365 – 20 )*1 = 345 (giờ) K = = 0,9058 Vậy: K = 0,9058 nằm trong khoảng (0,9 á 0,95 ) Năng suất thực tế của lò nung tính đến hệ số sử dụng theo thời gian và tổn thất ( chọn tổn thất Clinker là 0,1%) G0 = = = 143,0576 (tấn Cl / giờ) Hay: G0 = 3433,3824 ( tấn Clinker/ ngày) Chọn lò có năng suất G1= 3600 tấn Cl / ngày = 150 (tấn Cl/ giờ). Hệ số dự trữ công suất dư của lò : P = Vậy chọn lò có năng suất 3600 tấn Cl / ngày = 150 (tấn Cl / giờ) là phù hợp, nhà máy hoàn toàn sản xuất được xi măng PCB chất lượng cao. 2. Tính chọn hệ thống lò nung : Phân xưởng lò nung là phân xưởng rất quan trọng của nhà máy vì chất lượng xi măng phụ thuộc vào chất lượng clinker do phân xưởng lò nung sản xuất .Do vậy việc lựa chọn hệ thống lò nung rất quan trọng, phải được chọn sao cho phù hợp với phương pháp sản xuất và mang tính kinh tế cao. * Tính toán: Năng suất lò nung: G1 = 150 (tấn/giờ) = 150*103 (KgCl/giờ). Theo thiết kế một của số hãng chuyên sản xuất thiết bị nhà máy XM thì lò nung Clinker hiện đại có hệ thống Calciner thì năng suất riêng của lò vào khoảng 85 á185 (KgCl/m3*giờ), ta chọn năng suất riêng của lò là 130 (KgCl/m3*giờ), với lò này là tương đối hiện đại ở nước ta cũng như trên thế giới. *Tính đường kính và chiều dài lò nung. Theo tài liệu của hãng FCB (Pháp)thì chiều dài của lò là: L = 20 (D - 1) Trong đó: - L: Chiều dài lò. - D: Đường kính lò. + Thể tích lò nung là: V = Slò* Llò = Ta có: V = (m3). Vậy: = D3 – D2 = 73,456 (m) Giải theo phương pháp lặp ta được D = 4,5494 (m) Chọn đường kính trong của lò là 4,55 (m), chiều dài của lò là71 (m), chiều dày của gạch chịu lửa là 200 (mm), chiều dày của vỏ thép cỡ 15 (mm). Đường kính ngoài của lò là: Dngoài = 4550 + 200*2 + 15*2 = 4980 (mm) hay gần bằng 5 m. IV. Tính toán cân b ằng vật chất trong nhà máy. Tiêu hao nguyên liệu khô lý thhuyết cho 1Kg clinker: GT = ATC = (Kg/KgCl) Tiêu hao nguyên liệu khô có kể đến tổn thất trong nhà máy 3%: A’c = (Kg/KgCl) Tiêu hao nguyên liệu khô có kể đến tổn thất do vận chuyển 1%: A”C= (Kg/KgCl) 1.Tiêu hao các cấu tử nguyên liệu theo lý thuyết : 1.1. Nguyên liệu khô Đá vôi: AC1= (Kg/KgCl) Đất sét: AC2 = (Kg/KgCl) Quặng sắt: AC3 = (Kg/KgCl) Bô xít: AC4= (Kg/KgCl) Tổng: AC = (Kg/KgCl) 1.2 Nguyên liệu ẩm: đá vôi: Bb1 = (Kg/KgCl) Đất sét: Bb2 = (Kg/KgCl) Quặng sắt: Có độ ẩm 8% Bb3 = (Kg/KgCl) Bô xít: Bô xit có độ ẩm 8%: Bb4 = (Kg/KgCl) Tổng: Bb = (Kg/KgCl) 1.3 Lượng clinker thu được khi nung 1kg phối liệu khô: Kc0 = (Kg/KgCl) 2. Tiêu hao cấu tử nguyên liệu theo thực tế: 2.1 Nguyên liệu khô: Đá vôi: AH1 = (Kg/KgCl) Đất sét: AH2= (Kg/KgCl) Quặng sắt: AH3 = (Kg/KgCl) Bô xít: AH4 = (Kg/KgCl) Tổng: AH= (Kg/KgCl) 2.2 Nguyên liệu ẩm: đá vôi: BH1 = (Kg/KgCl) Đất sét: BH2 = (Kg/KgCl) Quặng sắt: BH3 = (Kg/KgCl) Bô xít: BH4 = (Kg/KgCl) Tổng:BH = (Kg/KgCl) 2.3 Lượng clinker thu được khi nung 1Kg phối liệu khô. KHT = (Kg/KgCl). Bảng 15. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cho 1Kg clinker. Cấu tử Tiêu hao nguyên liệu (Kg/KgCl) Clinker thu được Kg/KgCl Nguyên liệu khô Nguyên liệu ẩm Thực tế Lý thuyết Thực tế Lý thuyết Thực tế Lý thuyết Đv 1,3639 1,31 1,4061 1,3505 _ _ Đs 0,2006 0,1926 0,2229 0,214 _ _ Qs 0,0047 0,0045 0,0051 0,0049 _ _ Bx 0,0139 0,0133 0,0151 0,0145 _ _ Tổng 1,5831 1,5204 1,6553 1,5839 0,6317 0,6577 3. Tiêu hao nhiên liệu cho nhà máy (than). Tiêu hao nhiên liệu cho 1KgCl: B = XT = 0,1086 (Kg/KgCl). Tiêu hao nhiên liệu có kể đến tổn thất: ( chọn tổn thất nhiên liệu = 4%) Xtt = (Kg/KgCl) Tiêu hao nhiên liệu có độ ẩm tự nhiên 8%: XWT = (Kg/KgCl) 4. Tiêu tốn phụ gia cho 1 Kgcl. Xi măng nhà máy sản xuất ra PCB40, lượng phụ và thạch cao như đã chọn ở trên là Lượng thạch cao là 4% Các phụ gia hỗn hợp là 15% Clinker 81% Tiêu tốn thạch cao cho 1KgCl theo lý thuyết là: Thạch cao = Kg/KgCl Tiêu tốn phụ gia cho 1KgCl theo lý thuyết là: Phụ gia = Kg/KgCl Tiêu tốn phụ gia thực tế có kể cả ẩm (coi độ ẩm của phụ gia đầy là 5% ): Bpg = Kg/KgCl. 5. Tiêu tốn gạch chịu lửa cho 1KgCl: 9*10-4 Kg/KgCl 6. Tiêu tốn bi đạn, tấm lót cho 1KgCl: 6*10-4Kg/KgCl 7. Tiêu tốn nguyên liệu cho toàn nhà máy : Lấy tiêu hao riêng 1KgCl nhân với lượng clinker sản xuất ra trong 1 giờ, 1 ngày, 1 năm . Khi đó ta được tiêu hao trong 1 giờ, 1 ngày, 1 năm. Bảng16. Bảng tiêu hao vật chất toàn nhà máy. Danh mục Tiêu hao riêng Tấn/tấn Cl Tiêu hao nguyên vật liệu Tấn/giờ Tấn/ngày (Tấn/năm)*103 Đá vôi khô 1,3639 204,585 4910,04 1792,1646 Đá vôi ẩm 1,4061 210,915 5061.96 1847,6154 Đất sét khô 0,2006 30,09 722,16 263,5884 Đất sét ẩm 0,2229 33,435 802,44 292,8906 Quặng sắt khô 0,0047 0,705 16,92 6,1758 Quặng sắt ẩm 0,0051 0,765 18,36 6,7014 Bôxit khô 0,0139 2,085 50,04 18,2646 Bôxit ẩm 0,0151 2,265 54,36 19,8414 Than cám khô 0,1086 16,29 390,96 142,7004 Than cám ẩm 0,1229 18,435 442,44 159,2784 Gạch chịu lửa 9*10-4 0,135 3,24 1,1826 Bi, đạn tấm lót 6*10-4 0,09 2,16 0,7884 Thạch cao 0,0494 6,00 144 52,56 Phụ gia ẩm 0,1949 29,235 701,64 256,0986 DầuFO (Kg/tXM) 2*10-3 0,30 7,2 2,628 Tiêu hao nước (cm3/t XM) 0,6 90 2160 788,4 Tiêu hao điện (KWh/t XM) 100 15000 36*104 13,14*104 Vỏ bao (cái/tXM) 20,1 3015 72360 26411,4 Khí đốt 1*10-3 0,150 3,6 1,314 PHẦN IV TÍNH TOÁN HỆ THỐNG Lề CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU PHÂN XƯỞNG Lề NUNG Phân xưởng lò nung được giới hạn từ đáy silo đồng nhất phối liệu đến đầu silo ủ clinker. I. Nhiệm vụ của phân xưởng. Phân xưởng lò nung là phân xưởng trọng tâm của nhà máy bởi vì các phân xưởng khác như: Phân xưởng nguyên liệu, phân xưởng đóng nghiền xi măng hay phân xưởng đóng bao đều phụ thuộc vào năng suất và chất lượng của phân xưởng lò nung và đảm bảo cho lò nung hoạt động liên tục. Ngoài ra trong phân xưởng lò xảy ra các quá trình tạo khoáng trong lò và quá trình ổn định các khoáng trong dàn làm lạnh. Hai qua trình này quyết định chất lượng clinker mà clinker lại là thành phần quyết định chất lượng xi măng. Vì vậy phân xưởng lò nung sẽ quyết định chất lượng, sản lượng và hiệu quả kinh tế toàn nhà máy. *Nhiệm vụ của phân xưởng : - Tiếp nhận bột liệu đủ tiêu chuẩn kỹ thuật từ phân xưởng nguyên liệu - Nung luyện phối liệu tạo nên sản phẩm clinker đạt tiêu chuẩn chất lượng theo yêu cầu - Đảm bảo sản lượng ra lò đạt công suất thiết kế Với vai trò và nhiệm vụ đặc biệt quan trọng của phân xưởng như trên, đòi hỏi phân xưởng phải có một chế độ kỹ thuật, thời gian hợp lý. * Chế độ làm việc của phân xưởng: Số ngày làm việc trong năm: 330 ngày. Số giờ làm việctrong ca: 8 giờ. Số ca làm việc trong ngày: 3 ca. Số giờ kiểm tra kỹ thuật trong ngày: 1 giờ. Số ngày sửa chữa, bảo dưỡng trong năm: 35 ngày. II. Thuyết minh dây chuyền công nghệ phân xưởng. Bột liệu đuợc tháo từ si lô đồng nhất tinh qua hệ thống cân băng định lượng được máng khí động đổ vào gầu nâng. Từ gầu nâng phối liệu được nâng lên đổ vào hệ thống cyclon trao đổi nhiệt. Nếu lò có sự cố thì bột liệu có thể được đưa quay lại si lô chứa qua hệ thống máng khí động này. Bột liệu được cấp vào ống dẫn khí giữa cyclon C4 và C5. Tại hệ thống cyclon trao đổi nhiệt này bột liệu chuyển động từ cyclon tầng trên cùng C5 xuống tầng dưới cùng C1 và qua calciner vào lò quay.Trong quá trình chuyển động này bột liệu được trao đổi trực tiếp với khí nóng chuyển động từ dưới lên. Bột liệu được nâng từ nhiệt độ 50oC đến khoảng 800 á 1000oC trước khi vào lò, còn khí nóng giảm từ nhiệt độ khoảng 1050oC á 300oC trước khi được đưa đi làm tác nhân sấy ở phân xưởng nguyên liệu. Sau khi qua hệ thống trao đổi nhiệt này bột liệu đươc phân huỷ hoàn toàn caolinit và phân huỷ 90% cacbonat (trong đó phân huỷ trong cailner là 85%). Bột liệu khi vào lò xẩy ra phản ứng phân huỷ nốt 10% cacbonat và các phản ứng pha rắn theo chiều tăng nhiệt độ ở từng phần trong lò quay, phối liệu đến dôn kết khối đạt 1400 á 1450oC ở đây hình thành các khoáng chính trong clinker. Qua dôn kết khối đến dôn làm lạnh pha lỏng bắt đầu kết tinh, nhiệt độ giảm đến 1200oC clinker ra khỏi lò được vận chuyển vào máy làm lạnh kiểu ghi với không khí lấy từ ngoài trời qua hệ thống quạt thổi phía dưới ghi, lớp clinker ở bên trên mặt ghi được nguội đi rất nhanh xuống còn 120oC.Sau khi qua máy làm lạnh clinker được máy đập búa đập nhỏ những cục lớn rồi vào xích tải vận chuyển lên si lô chứa. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN QUÁ TRèNH CHÁY NHIấN LIỆU VÀ SỐ LIỆU DẦU I. Tính toán trình quá trình cháy nhiên liệu với. = 1,15. 1.1. Sản phẩm cháy: Bảng 17. Sản phẩm cháy tính cho 100 Kg than. Nguyên tố Kg Kmol Phản ứng cháy O2 cần (Kmol) Sản phẩm cháy CO2 H2O SO2 N2 Cl 76,485 6,3737 C+ O2 = CO2 6,3737 6,3737 _ _ _ Hl 1,724 0,862 H2+O2=H2 O 0,431 _ 0,862 _ _ Sl 2,155 0,0673 S + O2 = SO2 0,0673 _ _ 0,0673 _ Nl 0,862 0,0308 Không _ _ _ _ 0,0308 Ol 1,615 0,0505 Không cháy 0,0505 _ _ _ _ Wl 1,00 0,0556 Không _ _ 0,0556 _ _ Al 16,159 _ Không _ _ _ _ _ ồ 100 _ _ 6,815 6,3737 0,9176 0,0673 0,0308 Nguyên tử lượng: C = 12; H = 1; S = 32; N = 14; O = 16 1.2. Lượng không khí cần để đốt cháy 1Kg than theo lý thuyết. Lo = (m3 kk/Kg than). 1.3. Lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1Kg than (La =1,15) La = Lo*a = 7,2763*1,15 = 8,3677 (m3 kk/Kg than). 1.4. Lượng không khí ẩm. (1 + 0,0016*d)* La=1,15 (m3/Kg than) d: Hàm ẩm ở Việt Nam: d = 16 á 20 (g/Kgkkk) , chọn d = 16(g/Kgkkk.) (1 + 0,0016* 16)*8,3677 = 8,5819 (m3/Kg than) 1.5.Lượng hơi nước từ không khí vào. - La = 1,15 = 0,2142(m3/Kg than) 1.6.Tính lượng sản phẩm cháy ( , , , , ) (m3/Kg) (m3/Kg) (m3/Kg) = Lượng N2 từ nhiên liệu + Lượng N2 từ không khí mang vào (m3/Kg) (La - L0)*0,21 = (8,3677 – 7,2763)*0,21 = 0,2292 (m3/Kg) Va = 1,15 = = + + + + = 8,7091 (m3/Kg) 1.7.Phần trăm các khí theo lý thuyết. %CO2 = %H2O = %SO2 = %N2 = %O2 = 1.8.Khối lượng riêng của các khí trong sản phẩm cháy. Bảng 18 Loại khí CO2 H2O SO2 O2 N2 Khối lượng riêng 1,977 0,804 2,852 1,429 1,251 rk= %CO2* + %H2O* + %SO2* + %N2* + %O2* = rk = 1,3559 II. Tính quá trình cháy nhiên liệu với a = 1,15 á 1,7. 2.1. Lượng không khí thực tế để đốt cháy 1Kg than (a = 1,7). La=1,7 =a*Lo= 1,7*7,2763 = 12,3697(m3kk/Kg than) 2.2. Lượng không khí ẩm. La=1,7 = (1 + 0,016*16)*12,3697 = 12,6864 (m3kk/Kg than) 2.3.Lượng hơi nước đi vào quá trình cháy. = - La = 12,6864 –12,3697 = 0,3167 (m3kk/Kg than) 2.4. Lượng sản phẩm cháy với a =1,7. = 1,4277 (m3/Kg) = (m3/Kg than) (m3/Kg) (La - Lo)*0,21 = (12,3697 – 7,2763)*0,21 = 1,0696 (m3/Kg than) Va = 1,7 = = + + + + = 1,4277 + 0,5222 + 0,0151 + 9,779 + 1,0696 =12,8136 (m3/Kg than) 2.5.Phần trăm các khí thải với . a =1,7. %CO2 = %H2O = %SO2 = %N2 = %O2 = 2.6.Khối lượng riêng các khí trong sản phẩm cháy: rk = + + + + rk 2.7. Quá trình cháy với các hệ số a ở các cyclon . Bảng 19. Sản phẩm cháy ở các hệ số a= 1,15 á 1.7 La, VK Hệ sốa 1 Lý thuyết 1,15 calciner 1,3 cyclon I 1,4 cyclon II 1,5 cyclon III 1,6 cyclon IV 1,7 cyclon V L0 (m3/Kg) 7,2763 La(m3/Kg) 7,2763 8,3677 9,4592 10,1868 10,9145 11,6421 12,3697 (m3/Kg) 7,4626 8,5819 9,7014 10,4476 11,1939 11,9401 12,6864 (m3/Kg) 1,4277 1,4277 1,4277 1,4277 1,4277 1,4277 1,4277 %CO2 18,8108 16,3932 14,526 13,501 12,611 11,8311 11,1421 (m3/Kg) 0,3918 0,4197 0,4477 0,4663 0,4849 0,5035 0,5222 %H2O 5,1622 4,8191 4,5551 4,4095 4,2832 4,1724 4,0754 (m3/Kg) 0,0151 0,0151 0,0151 0,0151 0,0151 0,0151 0,0151 %SO2 0,199 0,1734 0,1536 0,1428 0,1334 0,1252 0,1178 (m3/Kg) 5,7552 6,6174 7,4797 8,0545 8,6294 9,2042 9,779 %N2 75,8280 75,9826 76,1014 76,1669 76,224 76,2739 76,3173 (m3/Kg) 0,00 0,2292 0,4584 0,6112 0,764 0,9168 1,0696 %O2 0,00 2,6317 4,6639 5,7798 6,7485 7,5974 8,3474 Va (m3/Kg) 7,5898 8,7091 9,8286 10,5748 11,3211 12,0673 12,8136 III. Tính số liệu đầu. Lượng than tiêu tốn. B = 0,1086 (Kgthan/KgCl) Lượng phối liệu khô tuyệt đối không kể bụi bay. Pt = (Kg/KgCl) Trong đó: n =1: Hệ số lắng(100%). A =16,59%: Độ tro của than. B = 0,1086(Kg than/Kgcl): Lượng than tiêu tốn riêng. MKNc =35,378%: Lượng KMN chung của phối liệu. Lượng CO2 từ phối liệu. Lượng CO2 từ CaCO3 phân hủy (phân tử lượng CO2 = 44; CaO = 56) G1 = (Kg/KgCl) CaO: %C trong phối liệu (%CaO = 43,546%) G1= (Kg/KgCl) Lượng CO2 từ MgCO3 phân hủy (phân tử lượng MgO = 40) G2 = (Kg/KgCl) MgO: %M trong phối liệu (%MgO = 0,648%) G2= (Kg/KgCl) Lượng CO2 trong phối liệu: = G1 + G2 = 0,5202 + 0,0168 = 0,537 (Kg/KgCl) Lượng nước hoá học trong phối liệu = 0,01*MKN*Pt - (Kg/KgCl) = 0,01*35,378*1,5203 – 0,537 = 0,0009 (Kg/KgCl) Lượng CaCO3 trong phối liệu (Kg/KgCl) Lượng MgCO3 trong phối liệu. (Kg/KgCl) Tính lượng không khí vào làm việc Lượng không khí thực tế đốt cháy 1Kg than: La=1,15 = 8,3677 (m3/KgCl) Theo các tài liệu thiết kế. Lượng không khí làm lạnh clinker từ 2 á 2,5 (m3/KgCl) Chọn Lll = 2,3 (m3/KgCl) Lượng không khí qua vòi phun than từ (6 á 8%)*La = 1,15 Chọn Lphun = 8%* La = 1,15 = 0,08*8,3677= 0,6694 (m3/KgCl) CHƯƠNG III: TÍNH NHIỆT Lí THUYẾTT TẠO CLINKER I. Nhiệt tiêu tốn. Lượng nhiệt tiêu tốn cho 1KgCl. q = 720 (Kcal/KgCl) (B = 0,1086) ( Kgthan/KgCl) Lượng nhiên liệu khô lý thuyết vào lò. GcT = Pt = 1,5203 (Kg/KgCl) Nhiệt cần để nung nóng phối liệu 0o á 450oC q1r = Gc1 *(450 – 0)*CM (Kcal/KgCl) Trong đó: CM: Tỷ nhiệt trung bình của phối liệu ở 0o á 450oC CM = 0,253 (Kcal/Kgđộ) q1r = 1,5203*(450 – 0)*0,253 = 173,086 (Kcal/KgCl) Nhiệt cần để phân huỷ caolinit ở 450oC: qr2 Lượng nước hyđrat của nguyên liệu = (Kg/KgCl) Trong đó : CO2: Hàm lượng % CO2 trong nguyên liệu khô: CO2C = = = 35,318% = = = (Kg/KgCl) q2r = *1600 = 0,0009 * 1600 = 1,44 (Kcal/KgCl) Trong đó: 1600 là hiệu ứng nhiệt phân huỷ caolinit (Kcal/Kg nước hyđrat) Nhiệt nung nóng phối liệu đã mất nước hyđrát ở 450 á 900oC: q3r q3r =( GcT -)*(900-450)*CM (Kcal/KgCl) CM: Tỷ nhiệt trung bình của phối liệu khô ở 4500C á9000C CM = 0,283 (Kcal/Kgđộ) q3r = (1,5203 – 0,0009)*(900 - 450)*0,283 = 193,496(Kcal/KgCl) 6. Nhiệt phân huỷ CaCO3 và MgCO3 của phối liệu ở 900oC: q4r q4r = ( Kcal/KgCl) 396; 195: Hiệu ứng nhiệt phân huỷ CaCO3 và MgCO3 _ Lượng CaCO3 lý thuyết trong phối liệu nung = 1.1823(Kg/KgCl) _ lượng MgCO3 lý thuyết trong phối liệu nung = 0,0321(Kg/KgCl) q4r = 1,1823 * 396 + 0,0321 * 195 = 474,4503 (Kcal/KgCl) 7.Nhiệt nung nóng đỏ phối liệu từ 900 á 1400oC q5r =( GcT -)*(1400 - 900)* CM (Kcal/KgCl) Trong đó: CM _tỷ nhiệt trung bình của phối liệu ở 9000Cá14000C CM = 0,247 (Kcal/Kgđộ) = 0,537 (Kg/KgCl) = 0,0009 (Kg/KgCl) Vậy: q5r = (1,5203 – 0,0009 –0,537)*(1400 - 900) *0,247 = 121,3388(Kcal/KgCl) 8.Tiêu hao nhiệt để tạo pha lỏng ở 1400oC q6r = 50 (Kcal/Kgcl) Tổng nhiệt tiêu tốn cho quá trình tạo Clinker: = 173,086 + 1,44 + 193,496 + 474,4503 + 121,3388 + 50 = 1013,811 (Kcal/KgCl). II. Nhiệt cung cấp Nhiệt sinh ra do hiệu ứng toả nhiệt khi tạo khoáng clinker ở 10000 á14000C q1v = * (107*C3S + 144*C2S + 9*C3A + 26*C4AF) (Kcal/KgCl) Trong đó C3S , C2S, C3A, C4AF là hàm lượng các khoáng trong clinker theo tính toán: C3S = 62,239% C2S = 16,833% C3A = 7,184% C4AF =10,835% q1v = *(107*62,239 + 144*16,833 + 9*7,184 + 26*10,835) = 94,2989(Kcal/KgCl) 107: Hiệu ứng toả nhiệt khi tạo C3S 144: Hiệu ứng toả nhiệt khi tạo C2S 9 : Hiệu ứng toả nhiệt khi tạo C3A 26 : Hiệu ứng toả nhiệt khi tạo C4AF 2.Nhiệt sinh ra do hiệu ứng tạo mê ta Caolinit ở 9500C q2v = 0,0217*72*Al2O3 (Kcal/KgCl) Trong đó : Al2O3 - % Al2O3 trong clinker 72: Hiệu ứng nhiệt tạo meta Caonilit q2v = 0,0217*72*4,994 = 7,8026 (Kcal/KgCl) 3.Nhiệt thu hồi khi làm lạnh clinker 1400o á 00C q 3v =(1400 – 0)*1*CM (Kcal/KgCl) Trong đó: 1: Khối lượng 1Kg Clinker CM = 0,261 (Kcal/Kgđộ): Tỉ nhiệt clinker trong giới hạn nhiệt độ 0 á 1400oC q3v = (1400 – 0)*1*0,261 = 365,4 (Kcal/KgCl) 4. Nhiệt sinh ra do kết quả làm lạnh CO2của nguyên liệu ở 900o á 0oC q4v = *(900 – 0)* CM (Kcal/KgCl) trong đó: CM = 0,256 (Kcal/Kgđộ): Tỉ nhiệt clinker trong giới hạn nhiệt độ 0o á900oC = - = 0,5378- 0,0009 = 0,5369 (Kcal/KgCl) q4v = 0,5369*(900 – 0)* 0,256 = 123,7018 (Kcal/KgCl) 5. Nhiệt thu hồi do làm lạnh hơi nước 450o á 0oC và do ẩn nhiệt ngưng tụ nước thoát ra. q5v = *[(450 – 0) *CM + 595] (Kcal/KgCl) CM = 0,47 (Kcal/Kgđộ) - Tỷ nhiệt trung bình của hơi nước trong khoảng nhiệt độ 0 á 4500C q5v = 0,0009*[(450 – 0) *0,47 + 595] = 0,7259 (Kcal/KgCl) 595: ẩn nhiệt ngưng tụ hơi nước ở 100oC tổng lượng nhiệt vào lò: q1v + q2v + q3v + q4v + q5v (Kcal/KgCl) = 94,2989 + 7,8026 + 365,4 + 123,7018 + 0,7259 = 591,9292 (Kcal/KgCl) Nhiệt lý thuyết tạo clinker. qT = ồqr - ồqv = 1013,8111 – 591,9292 = 421,8891 (Kcal/KgCl). CHƯƠNG IV: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT HỆ Lề NUNG I. Lượng vật chất vào lò. Lượng nhiên liệu vào đốt trong lò. XT (Kg than /KgCl) (ẩn số) Lượng phối liệu khô tuyệt đối vào lò khi lượng bụi bay là BU Gp = (Kg /KCl) Pt = 1,5203 (Kg/KgCl). BU: Lượng bụi bay ra khỏi lò, chọn BU = 5% Gp = (Kg /KgCl). Lượng nước ẩm của phối liệu khi độ ẩm phối liệu vào lò w = 1% GH = (Kg/KgCl) = = 0,0162 (Kg/KgCl). 4. Lượng không khí vào lò: GồK GồK = Gn + GL + Gkk1 a. Lượng không khí làm lạnh clinker Lkk = 2 á 2,5 (m3tc/KgCl) Chọn Lkk = 2,3 (m3/KgCl) Gn = Lkk*rkk*(1 + ) (Kg/KgCl) Với: d = 16 á 20 (Kg/Kgkkk), chọn d = 16 (Kg/Kgkkk) rkk = 1,293 ( Kg/m3tc) Gn = 2,3*1,293*(1 + ) = 3,0215(Kg/KgCl) b. Lượng không khí lọt vào hệ trao đổi nhiệt GL GL = LL* rkk*(1 + )*XT (Kg/KgCl). LL = Lo*(a5 - acal) (m3tc/kgthan) = 7,2763*(1,7 – 1,15) = 4,002 (m3tc/ Kgthan) GL = 4,002 *1,293(1 + )*XT (Kg/KgCl). = 5,2573*XT ( Kg/KgCl). c. Lượng không khí 1 (kk1) theo vòi phun nhiên liệu (than) vào lò với a = 1,15 Thường lượng này chọn trong khoảng 6 á 8%, ở đây chọn 8%. Gkk1 = La=1,15 0,08*rkk*(1 + )*XT Gkk1 = 8,3677*0,08*1,293*(1 + )*XT = 0,8794*XT (Kg/KgCl). Tổng lượng khí vào lò: GồK = 3,0215 + 5,2573XT + 0,8794 XT = 3,0215 + 6,1367XT (Kg/KgCl). Tổng lượng vật chất vào lò: GV = = XT + G P + G H + GồK =1,6003 + 0,0162+3,0215 + 3,0215 + 6,1367XT = 4,638 + 7,1367 XT (Kg/ KgCl). II. Lượng vật chất Ra lò. 1. Lượng Clinker ra lò: 1Kg. 2. Lượng CO2do phối liệu phân huỷ và do bụi phân huỷ: = (Kg/ KgCl). Trong đó: CO2C: Lượng CO2 liên kết trong phối liệu. CO2C = ; ; - Khối lượng phân tử của CO2; CaO và MgO. b- Mức độ phân huỷ hoàn toàn Cacbonat của bụi không thu hồi lại b =0,3á0,6. Chọn b = 0,4. Vậy: CO2c = Vậy: = = 0,5482 (Kg/ KgCl). 3. Lượng nước do phân huỷ phối liệu: = 001*MKN* - (Kg/KgCl) = 0,01*35,378* = 0,001 (Kg/ KgCl). 4.Lượng nước do độ ẩm phối liệu mang ra: =0.0162(Kg/KgCl) - đã tính ở trên Lượng bụi bay ra khỏi C5: Gb = (GP- GCT)*(1-0,01*MKN*b) =(1,6003 –1,5203)*(1-35,378*0,4*0,01) = 0,0687 (Kg/KgCl) Lượng tro than bay ra ngoài: Tro than 100% đọng lại trong Clinker. Gtro = 0 (Kg/KgCl). Lượng khói lò bay ra ngoài với = 1,7 Gk =*rk*XT Gk = 12,8136*1,305*XT = 17,0472* XT (Kg/ KgCl). Lượng không khí từ máy làm lạnh mang đi sấy than (lượng không khí dư). Gdư = 2,3*rkk*(1 + ) - La=1,15*rkk*(1 + )*0,92*XT (Kg/KgCl) Trong đó: 2,3( m3/KgCl): Lượng không khí làm lạnh tính cho 1 Kg Clinker rkk = 1,293(Kg/m3): Khối lượng riên của không khí. La=1,15 = 8,3677(m3 không khí/Kg than). Gdư = 2,3*1,293*(1 + ) – 8,3677*1,293*(1 + )*0,92*XT Gdư = 3,0215 – 10,1131*XT (Kg/ KgCl) Tổng lượng ra lò: GR = 1 + + + + Gb + Gk + Gdư = 1+0,5482+0,0162+0,001+0,0687+17,0472*XT+3,0215-10,1131XT = 4,6556 + 6,9341*XT ( Kg/ KgCl) Từ cân bằng: Gv = GR Suy ra: 4,638 + 7,1367XT = 4,6556 + 6,9341*XT ( Kg/ KgCl). Sau khi tính toán cân bằng nhiệt ta tìm được XT sau đó đem thay vào phương trình cân bằng vật chất và so sánh lượng vật chất vào và lượng vật chất ra sai số nhỏ hơn 5% thì kết quả chấp nhận được. CHƯƠNG V: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT HỆ Lề NUNG I. lượng nhiệt cung cấp. Nhiệt do nguyên liệu cháy sinh ra: q1 = Qtl * XT = 6627,429* XT (Kcal/Kgthan). Qtl: Nhiệt trị của than (Qtl = 6627,429 Kcal/Kgthan). Nhiệt do than mang vào lò: (nhiệt lý học của nhiên liệu). q2 = CT*tT *XT (Kcal/KgCl) CT: Nhiệt dung riêng trung bình của than: CT = 0,31 (Kcal/Kg độ) tT: Nhiệt độ trung bình của than: tT = 600C suy ra q2 = 0,31*60*XT q2 = 18,6*XT (Kcal/KgCl) 3. Nhiệt cung cấp do phối liệu khô đưa vào lò: q3 = GP*CPL*tPL GP : Lượng phối liệu khô tuyệt đối kể cả bụi bay GP = 1,6003 (Kg/KgCl) CPL: Tỷ nhiệt của phối liệu. CPL= 0,21á0,263 (Kcal/Kg0C ). Chọn CPL = 0,25 (Kcal/Kg 0C). tPL: nhiệt độ trung bình phối liệu khô đưa vào lò tPL = 600C. suy ra q3 = 1,6003*0,25*60 = 24,0045 (Kcal/KgCl). 4.Nhiệt cung cấp do phối liệu ẩm mang vào lò: q4 = GH *CH*tH (Kcal/KgCl) Trong đó: GH: Lượng nước ẩm của phối liệu khi độ ẩm phối liệu vào lò là: W = 1% GH = 0,0162 (Kg/KgCl) CH: Tỷ nhiệt của nước (CH = 0,998 Kcal/Kg 0C). tH: Nhiệt độ hơi nước của phối liệu vào lò tH = 600C suy ra q4 = 0,0162*0,998*60 = 0,9701 (Kcal/KgCl). 5.Nhiệt cung cấp do không khí mang vào lò ( = 1,7 ; t0kk = 250C) q5 = (Vn + VL + Vkk1)*Ckk*tkk (Kcal/KgCl) tkk: Nhiệt độ môi trường ; tkk = 250C Ckk: Tỷ nhiệt không khí ở nhiệt độ 250C; Ckk= 0,307( Kcal/m3tc 0C) Mà: Vn + VL + Vkk1= *(Gn + GL + Gkk1) (m3tc/ KgCl) Suy ra q5 =(3,01 + 5,237*XT + 0,876 *XT)*0,307*25 = 17,8668 + 36,2856* XT (Kcal/KgCl) Tổng nhiệt cung cấp: Qcc = 6627,429*XT+18,6* XT+24,0045+0,9701+17,8668+36,2856 *XT Qcc= 42,8414 + 6682,3146*XT. (Kcal/KgCl) II. Tính nhiệt tiêu tốn. Nhiệt tiêu tốn tạo thành 1Kg Clinker: q1 = qT = 421,8819 (Kcal/KgCl) - Đã tính ở trên 2. Nhiệt tiêu tốn chuyển nước dạng lỏng sang dạng hơi: q2 = GH*595 (Kcal/KgCl) Trong đó: GH = 0,0162(Kg/KgCl): Khối lượng nước ẩm trong phối liệu 595: (Kcal/Kg): ẩn nhiệt hoá hơi của nước ở 00C q2 = 0,0162*595 = 9,639 (Kcal/KgCl) 3. Nhiệt tiêu tốn do nước ẩm và nước hoá học dưới dạng hơi nước thoát ra khỏi cyclon trên cùng: q3 = **tkt (Kcal/KgCl) Trong đó: tkt:Nhiệt độ của hơi nước ẩm và nước hoá học ra khỏi cyclon trên cùng tkt = 3000C = + Hay: = (m3tc/ KgCl).