Đồ án Thiết kế xây dựng nhà máy xi măng với năng suất 1,2 triệu tấn/năm

tuyến tính trong khoảng nhiệt độ từ 400 ÷ 500oC : Vậy nội suy ta có : t4 = 492oC. 2. Nhiệt độ khí ra từ cyclon tầng III : (lập cân bằng nhiệt của cyclon tầng IV) a. Nhiệt tiêu tốn : Nhiệt do khí thải và bụi mang ra : Nhiệt do phối liệu lắng xuống cyclon tầng III (tfl=470oC) : [tính theo bảng 18]. . Nhiệt để phân huỷ caolinit ở cyclon tầng IV : . Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh : . Tổng nhiệt tiêu tốn : . b. Nhiệt vào : Nhiệt do không khí lọt mang vào : . Nhiệt do phối liệu từ cyclon tầng V lắng vào : . Hàm nhiệt khí hydrat mang ra : . Hàm nhiệt khí nóng và bụi từ cyclon tầng III mang vào : I3 Tổng lượng nhiệt vào : Lập cân bằng nhiệt ta có : I3 = 400,682 (kcal/kgCL). Nội suy ta được : t3 = 669oC. 3. Nhiệt độ khí ra từ cyclon tầng II : (Lập cân bằng nhiệt cyclon tầng III) a. Nhiệt tiêu tốn : Nhiệt do khí thải và bụi mang ra ở t = 6690C : . Nhiệt do phối liệu lắng xuống cyclon tầng II mang đi (tfl=6000C) : . . Nhiệt để phân huỷ nốt 60% caolinit còn lại : . Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh : . Tổng nhiệt tiêu tốn : . b. Nhiệt vào : Nhiệt do không khí lọt mang vào : . Nhiệt do phối liệu từ cyclon tầng IV lắng vào : .  Hàm nhiệt khí hydrat mang ra : . Hàm nhiệt khí nóng và bụi từ tầng II mang vào : I2 Tổng lượng nhiệt vào : Lập cân bằng nhiệt ta có : I2 = 470,967 (kcal/kgCL). Nội suy ta được: t2 = 813oC. 4. Nhiệt độ khí ra từ cyclon tầng I : (Lập cân bằng nhiệt cyclon tầng II) a. Nhiệt tiêu tốn : Nhiệt do khí thải và bụi mang ra ở t = 8130C : . Nhiệt do phối liệu lắng từ cyclon tầng II xuống calciner mang đi (tfl=8000C) : . . Nhiệt để phân huỷ 5% cacbonat ở cyclon tầng II : . Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh : . Tổng nhiệt tiêu tốn : b. Nhiệt vào : Nhiệt do không khí lọt mang vào : . Nhiệt do phối liệu từ cyclon tầng III lắng vào : . Nhiệt do hàm nhiệt CO2 tỏa ra : tại nhiệt độ 681oC . . Hàm nhiệt khí nóng và bụi từ tầng I mang vào : I1 Tổng lượng nhiệt vào : Lập cân bằng nhiệt ta có : . Ta coi nhiệt độ của Khí+Bụi từ duới lên với hàm nhiệt của chúng là tuyến tính trong khoảng nhiệt độ từ 900÷1000oC. Vậy nội suy ta có : . 5. Nhiệt độ khí ra khỏi calciner (lập cân bằng nhiệt calciner) : a. Nhiệt vào : Nhiệt hóa học của nhiên liệu : . Nhiệt lý học của nhiên liệu : . qt :Nhiệt lý học của than (kcal/kgthan) Nhiệt do phối liệu đem vào từ cyclon tầng II : . Nhiệt do gió III mang vào (giả sử nhiệt độ gió III là : 8000C) Nhiệt do gió I mang vào (t = 25oC) : . Nhiệt do CO2 phân huỷ ở calciner tại t = 900oC (phân huỷ 80%) : . . Tổng lượng nhiệt vào : . b. Nhiệt vào : Nhiệt tổn thất để phân huỷ 80% cacbonat : . Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh : . Nhiệt do không khí lọt mang vào : . Hàm nhiệt do khí + bụi mang ra khỏi calciner : Tổng nhiệt tiêu tốn : . Cân bằng nhiệt ta có : . Ta coi nhiệt độ của Khí + Bụi ra khỏi calciner với hàm nhiệt là tuyến tính trong khoảng nhiệt độ từ 900÷1000oC. Vậy nội suy ta có : tcal = 943oC. 6. Nhiệt độ khí ra từ lò quay : (thiết lập cân bằng nhiệt cho cyclon tầng I). a. Nhiệt tiêu tốn : Nhiệt tổn thất theo bụi và khí thải bay lên : Nhiệt phân huỷ nốt 5% cacbonat : . Nhiệt do bụi lắng vào lò tb=850oC : . . Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh : . Tổng nhiệt tiêu tốn là : . b. Nhiệt vào : Nhiệt do không khí lọt mang vào : . Nhiệt do khí và phối liệu mang vào từ calciner . Nhiệt do phân huỷ 10% cacbonat : . Nhiệt do phối liệu từ tầng II mang vào (35% RII4) ở t =800oC : Nhiệt do bụi mang từ lò vào : Ilo Tổng lượng nhiệt vào : . Cân bằng nhiệt ta có : . . Vậy nội suy ta có : Tlo = 1011oC. Bảng 27 : Tổng hợp nhiệt độ tại các Cyclone, Calciner và lò. Cyclone 5 Cyclone 4 Cyclone 3 Cyclone 2 Cyclone 1 Calciner Lò quay toC 300 492 669 813 922 943 1011 CHƯƠNG VII : CÂN BẰNG NHIỆT CỦA MÁY LÀM LẠNH CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: Lượng không khí thổi vào máy làm lạnh : Gkk = 2,35 (kg/kgCL). Lượng khí dư từ máy làm lạnh : Gdư = 1,233 (kg/kgCL). Lượng gió (2 + 3) : G23 = 1,117 (kg/kgCL). Lượng gió 2 cấp vào lò : G2 = 0,447 (kg/kgCL). Lượng gió 3 cấp vào Calciner : G3 = 0,67 (kg/kgCL). 1. Nhiệt cung cấp : Nhiệt cung cấp do 1 kg Clinker vào giàn lạnh: Nhiệt độ Clinker vào giàn lạnh ở nhiệt độ 1100oC : Ứng với nhiệt độ đó nhiệt dung riêng của Clinker : CCL = 0,338 (kcal/kg.độ) Ta có : q1 = 371,8 (kcal/kgCL). Nhiệt do không khí thổi vào máy làm lạnh (ở nhiệt độ 25oC): Nhiệt do không khí khô : qkkk = 13,71 (kcal/kgCL). Nhiệt do hơi ẩm mang vào : qam = 0,461 (kcal/kgCL). Tổng nhiệt cung cấp : QV = 358,972 (kcal/kgCL). 2. Nhiệt ra : Nhiệt do không khí dư mang ra ở t oC : q1 = 0,3*t (kcal/kgCL). Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh : q2 = 2%* Qtt = 1 (kcal/kgCL) Nhiệt do 1kg Clinker mang ra ở 100oC : q3 = 19,14 (kcal/kgCL) Nhiệt do gió 2 mang ra( ở t=1000oC):Giả sử lượng bụi Clinker lẫn trong gió 2 là không đáng kể C2 = 0,26 (kcal/kg.độ). G2 = 0,447 (kg/kgCL) q4 = 127,784 (kcal/kgCL) Nhiệt do gió 3 mang ra(ở t=850oC): G3 = 0,67 (kg/kgCL). C3 = 0,255 (kcal/kg.độ) Q5 = 145,493 (kcal/kgCL). Tổng nhiệt ra : QR = 293,416 + 0,301*t (kcal/kgCL). Từ cân bằng nhiệt: QV = QR Ta có : t = 308,35oC. Vậy nhiệt độ của khí dư ra khỏi gian lam lạnh : 308,35oC. CHƯƠNG VIII : CÂN BẰNG NHIỆT CỦA MÁY NGHIỀN THAN. *Chọn thiết bị nghiền than là máy nghiền ATOX. Các số liệu ban đầu : Nhiệt độ tác nhân sấy vào máy nghiền : 180oC Nhiệt độ than vào máy nghiền : 35oC Nhiệt độ bột than ra khỏi máy nghiền : 80oC Nhiệt độ khí thải ra khỏi máy nghiền : 90oC Độ ẩm của than vào máy nghiền : 8% Độ ẩm của than ra khỏi máy nghiền : 1% Lượng nước thoát ra : 0,077 kg/kgthan) Lượng nhiệt vào : Nhiệt do than mang vào : q1 = (mt * Ct + mH2O * CH2O)*t1 = 10.669 (kcal/kgthan). Nhiệt do tác nhân sấy mang vào:(ở 180oC): q2 = (Ckk + CH2O*d)*V1*t2 = 44.679*V1 (kcal/kgthan). Nhiệt do không khí lọt mang vào:(bằng 15% tác nhân sấy) ở nhiệt độ 25oC: q3 = (Ckk + CH2O*d)*15%V1*t3 = 1.178*V1 (kcal/kgthan). Nhiệt do ma sát sinh ra:( lấy bằng 10% nhiệt vào) q4 = 0.1*QV (kcal/kgthan). Tổng nhiệt vào: QV = 45.857*V1 + 11.855 (kcal/kgthan). Nhiệt do than mang ra: ở 80oC: q1 = (mt * Ct + mH2O * CH2O)*t1 = 21,922 (kcal/kgthan). Nhiệt do khí thải mang ra ngoài: ở 90oC: q2 = 1.15*V1*C2*t2 = 24,737* V1 (kcal/kgthan). Nhiệt tiêu tốn để bốc hơi ẩm: q3 = gH2OCH2O*595 = 45.729 (kcal/kgthan) Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: q4 = 2 (kcal/ than) Tổng nhiệt ra: QR = 24.737* V1 + 69.652 (kcal/kgthan) Từ cân bằng nhiệt ta có: V1 = 2.737 (m3/kgthan) Các tính toán khác: Lượng nước do tác nhân sấy mang vào: g1 = 0.044 (kg/kgthan). Lượng nước do than thoát ra: g2 = 0.077 (kg/kgthan) Vậy lượng nước thoát ra khỏi máy nghiền là: G = g1 + g2 = 0.121 (kg/kgthan) → mH2O = 0.084 (kg/kgthan). Tra đồ thị I-d với áp suất 760 mmHg ta có nhiệt độ điểm sương: TSS = 50OC. Vậy nhiệt độ khí thải ra khỏi máy nghiền 90oC > TSS do đó không có hiện tượng đọng sương trong máy nghiền. CHƯƠNG IX : TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CYLONE. I. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA CÁC KHÍ : Ta có : Bảng : Khối lượng riêng của các khí ở đktc. Khí CO2 SO2 N2 O2 H2O KKK g0(kg/m3) 1.977 2.927 1.251 1.429 1 1.293 Từ cân bằng vật chất Cyclone ta có : Bảng : Thành phần % (theo thể tích) hỗn khí trong khí thải. Khí Lò Calciner Cyclone 1 Cyclone 2 Cyclone 3 Cyclone 4 Cyclone 5 CO2 15.274 39.502 29.104 28.027 26.360 24.916 23.473 SO2 0.133 0.128 0.118 0.110 0.104 0.098 0.092 N2 58.736 56.315 58.058 58.771 59.618 60.456 60.822 O2 23.673 1.951 10.784 11.286 11.770 12.216 12.536 H2O 2.184 2.104 1.935 1.805 2.149 2.315 3.076 1. Công thức tính : a. Khối lượng riêng của các khí ở điều kiện tiêu chuẩn : - Trong đó : Vi - Thể tích khí i trong hỗn hợp ở đkc: Nm3. - Trọng lượng khí i ở đkc: (kg/Nm3). b. Khối lượng riêng của hỗn hợp khí ở nhiệt độ bất kỳ: - Trong đó: g0 - Trọng lượng riêng của hỗn hợp khí ở đkc: (kg/Nm3). t - Nhiệt độ của hỗn hợp khí: 0C. Với các số liệu trên bảng ta áp dụng vào các công thức trên ta có: C5 C4 C3 C2 C1 Calciner Lò toC 300 492 669 813 922 943 1011 g0 1.438 1.449 1.460 1.472 1.479 1.538 1.401 g t 0.685 0.517 0.423 0.370 0.338 0.345 0.298 c. Khối lượng riêng của không khí ẩm: Ta có công thức : Ap dụng công thức trên : Gió 1 Gió 2 Gió 3 Gió dư toC 25 1000 850 308 g t 1.180 0.276 0.313 0.605 II. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BỤI CỦA KHÍ THẢI : 1. Công thức tính : - Trong đó: Gb - Lượng bụi trong khí thải (kg/kgCl) Vi - Thể tích khí i (Nm3/kgCl). - Trọng lượng của hỗn hợp khí ở đkc (kg/Nm3). 2. Tính toán : a. Nồng của khí ra khỏi Cyclone tầng 5 : Trong đó: Gb = RV3 = 0,171(kg/kgCL) VV = 1,806(kg/kgCL) gV0 = 1,438 (kg/kgCL) Ta có: b. Nồng độ của khí vào Cyclone tầng 5 : Tính tương tự cho các tâng tiếp theo ta có: Bảng : Nồng độ khí tại các tầng Cyclone, Lò và Calciner. C5 C4 C3 C2 C1 Calciner Lò Ra 0.066 0.172 0.177 0.167 0.090 0.563 0.259 Vào 0.957 1.005 1.034 0.991 1.202 1.549 III. XÁC ĐỊNH LƯỢNG KHÍ THẢI VÀ KHÔNG KHÍ TRONG 1 GIỜ : 1. Tại các tầng Cyclone, Calciner và Lò : Ta có công thức sau : Trong đó: G : Năng suất làm việc của lò. G = 137,5 (TCL/h). Vi : Tổng thể tích khí ra khỏi thiết bị i (Nm3/kgCL). t : Nhiệt độ khí ra: 0C. Áp dụng công thức : Tại tầng 5 : Thể tích khí ra khỏi cyclôn tầng V ở 3000C : Tính tương tự đối với các tầng Cyclone tiếp theo, Calciner và Lò ta có : Bảng lưu lượng khí ra tại các tầng Cyclone, Calciner và Lò. Lưu lượng C1 C2 C3 C4 C5 Calciner Lò (m3/h) 521209.1 655294.6 762744.9 827690.7 849239.7 476945.6 323341.7 (m3/s) 144.78 182.03 211.87 229.91 235.90 132.48 89.82 Tính lưu lượng khí vào giàn làm lạnh, gió 1, gió 2, gió 3 : Bảng lưu lượng khí ra khỏi giàn làm lạnh, lưu lượng gió 1, 2, 3, gió dư. Giàn làm lạnh Gió 1 Gió 2 Gió 3 Gió dư G 2.35 0.097 0.447 0.670 1.233 V (m3/kgCL) 1.82 0.075 0.346 0.518 0.954 VV (m3/h) 272788.2455 11274.82 221554.1 293171.9 279219.4 Vv (m3/s) 75.78 3.13 61.54 81.43 77.56 IV. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CYCLONE : 1. Công thức tính đường kính của Cyclone : . Trong đó : K - Thông số hình học đặc trưng điều kiện cửa vào (quan hệ tiết diện cửa vào với tiết diện ngang của xyclon). Theo thực nghiệm K = 0,2. Vv - Lưu lượng khí vào cyclon : m3/h. - Hệ số trở lực động học ( lấy bằng 2,8). :độ giảm áp suất của khí trong cyclon, mmH2O. . - Trọng lượng riêng của khí ở điều kiện làm việc. - Nồng độ bụi của dòng khí, kg/kg. 2. Tiết diện thăng góc của ống dẫn khí vào Cyclone : Trong đó : - Vận tốc dòng khí vào cyclon (m/s) 3. Đường kính của ống dẫn khí thải : Trong đó : - Lưu lượng khí ra khỏi cyclon( m2/s) - Vận tốc dòng khí ra. *Để xác định các thông số chọn : = 22(m/s) , = 20(m/s) TÍNH TOÁN : Đối với Cyclone tầng 1 : * Lượng khí đi vào : * Độ giảm áp suất khí trong C1 : * Đường kính C1 : Áp dụng công thức tính đường kính ta có : D1 = 6.949367 (m). * Tiết diện thẳng góc của ống dẫn khí vào Cyclone: * Đường kính của ống dẫn khí thải : Tính tương tự cho các tầng Cyclone còn lại và Calciner ta có: Bảng : Đường kính các tầng Cyclone và Calciner. C5 C4 C3 C2 C1 Calciner 92.576 71.674 59.458 50.870 51.381 60.794 D(m) 5.4 6.1 6.6 6.9 6.9 5.2 S(m2) 6.58 8.27 9.63 10.45 10.72 6.02 d(m) 3.0 3.4 3.7 3.8 3.9 2.9 CHƯƠNG X : TÍNH TRỞ LỰC CỦA HỆ THỐNG LÒ. 1. Trở lực lò quay: + Trở lực cục bộ: ( sổ tay hoá công I – tr 383) xM : Hệ số trở lực không khí sạch. : Trọng lượng riêng của khí ở nhiệt độ tương ứng. : Vận tốc khí (m/s). Ta có : V : Lưu lượng khí ra từ lò quay (m3) V = 159,292 (m3) . D : Đường kính lò đã kể đến hệ số đổ đầy (m). Theo tài liệu duda lượng vật liệu đổ đầy khoảng 16-18% ta chọn 16%. Vậy đường kính lò cho khí đi qua là : D =Dlo-0,16*Dlo=4,55-0,16*4,55=3,822(m). xM = xM0 * (1 + 0,8 *) - lấy gần đúng bằng nồng độ bụi của khí ra khỏi là: = 0,315 xM0 = 0,5 Vậy ta có : xM = 0,5 *(1+0,8.0,315) = 0,626. Trọng lượng riêng của khí ra từ lò : = 0,294. Thay số ta có : +Trở lực ma sát: Trong đó : l,D : Là chiều dài và đường kính lò (m) :l =71m;D=4,55m. l : hệ số trở lực ma sát. Đối với dòng khí+ bụi : l0 :Hệ số trở lực không khí sạch (l0 = 0,03) + Tổn thất áp suất để nâng bụi lên độ cao h: (V1_tr 377) DHh = h . m . g (mmH2O). Lò quay có chiều dài là 71 (m) và độ nghiêng là 4% nên : h = 71*0,04 =2,84(m). DHh=2,84*0,315*0,294=0,264 (mmH2O). +Trở lực động học : . Vậy trở lực của lò quay là : DHlo = DHM + DHms + DHh + DHdh=1,716(mmH2O). 2. Trở lực buồng khói : : nằm trong khoảng 10 - 20 (mmH2O).Ta chọn : 3. Trở lực của các đường ống dẫn khí vào hệ thống cyclon và calciner: Trở lực cục bộ: tra sổ tay hoá công T1_t394 ta có : Trở lực ma sát: L:Chiều dài ống dẫn khí .chọn l = 7 (m) d : Đường kính ống dẫn khí . l: hệ số trở lực ma sát . Trở lực động học: +Đối với Cyclon tầng II : Trở lực cục bộ: Trở lực ma sát: Trở lực động học: Vậy tổng trở lực của đường ống dẫn khí vào CII là: Tính tương tự đối với các cyclon còn lại ta có: Tổng trở lực các đường ống dẫn khí vào hệ cyclon: 4. Trở lực cuả đường ống gió III: Trở lực cục bộ: Trở lực ma sát: Trở lực động học: Trở lực của đường ống gió III là : 8,045 (mmH2O) 5. Trở lực các cyclon, calciner: Vậy trở lực của toàn hệ thống là : CHƯƠNG XI: CÂN BẰNG NHIỆT MÁY NGHIỀN LIỆU. Năng suất Clinker: 3300 (T/ngày). Quy ra : 137,5 (T/giờ). Bảng : Thành Phần bột phối liệu. Nguyên liệu W% Lượng nguyên liệu ẩm tiêu tốn (T/h) Hàm lượng phối liệu ẩm tiêu tốn (%) Đá vôi 1.5 173.388 78.03% Đá sét 9 37.103 16.70% Quặng sắt 8 5.104 2.30% QZ 5 6.621 2.98% Tổng 3.01 222.216 100% Lượng nước thoát ra từ nguyên liệu : Độ ẩm còn lại trong phối liệu : Tác nhân sấy vào máy nghiền : Vs (m3/ kgNLẩm) Cân Bằng nhiệt : Nhiệt vào : Nhiệt do tác nhân sấy mang vào : t = 80oC q1= . Nhiệt do không khí lọt mang vào:(giả thiết lượng không khí lọt vào bằng 15% lượng tác nhân sấy): t = 25oC. q2= 0,15*VS*CB*tB = 0,15*0,238*25*VS= 0,893*VS (kcal/kgNL). Nhiệt sinh ra do ma sát trong quá trình nghiền: lấy băng 10% lượng nhiệt vào: q3 = 0,1*QV (kcal/kgNL). Nhiệt do vật liệu mang vào: q4 = CBL*gBL*t + CH2O*gH2O*t. CBL = 0,209 (kcal/kg.độ). Tỷ nhiệt của bột liệu ở 250C. gBL. Khối lượng bột liệu không kể ẩm. CH2O = 0,444 (kcal/kgđộ). Tỷ nhiệt của nước ở 250C. q4 = 5,402 (kcal/kgđộ). Tổng nhiệt vào: QV = 6,002 + 77,992*VS (kcal/kgNL) (*) Nhiệt ra : Nhiệt làm bay hơi ẩm nguyên liệu : q1 = 595* gH2O =595* 0,020= 11,900 (kcal/kgNL) Nhiệt do khí thải mang ra ở: 90oC q2= V*Ckh*tr * Tính tương tự trên ta có: Ckh = 0,240 (kcal/m3độ) q2 = (1,15*VS + 0,017)*0,240*90 = 25,944*VS + 0,384 (kcal/kgNL). Nhiệt do bột liệu mang ra: q3 = gB*CBL*t + 1*gH2O*t = 20,105 (kcal/kgNL). Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: q4 = 3,5 (kcal/kgNL) Tổng nhiệt ra : QR = 35,889 + 25,944*VS (kcal/kgNL) (**) Cân bằng nhiệt (*), (**) ta có : VS = 0,57 (m3/kgNL). PHẦN VII: TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT VÀ CHỌN THIẾT BỊ CÁC PHÂN XƯỞNG CHÍNH. CHƯƠNG I: PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG. I. CHỌN HỆ LÒ : Cơ sở lựa chọn :( theo tài liệu chào hàng của hãng FLSmidth – Dryprocesskiln ). * Ta chọn hệ lò kiểu SLC - D ( Separate Line Calciner – Downdraft) một nhánh trao đổi nhiệt. * Lò : + Năng suất : 3300 T/ngày. + Kích thước : Ф4,35 x 67 (m). + Số bệ đỡ : 3. + Độ nghiêng :4%. + 5 tầng Cyclone tiền nung : kiểu LP (Low Pressure). + Calciner : có kích thước Ф5,2 x 20 (m). + Nhiên liệu đốt chính là than, khí Gas và dầu MFO được đốt khi khởi động lò. * Calciner kiểu DDC (hình vẽ) có điểm nổi bật hơn so với những loại khác : - Bột liệu được hòa cùng gió 3 đi vào Calciner theo phương tiếp tuyến tạo thành một dòng xoáy quấn quanh lấy ngọn lửa và đi sát vào thành Calciner làm tăng nhanh quá trình trao đổi nhiệt đồng thời tránh được sự bức xạ nhiệt tới thành Calciner, nên tuổi thọ của vật liệu chịu lửa. - Bôt liệu được đi từ trên xuống nên tránh được hiện tượng giả tầng sôi trong Calciner và tránh được hiện tượng dính bết trong Calciner. - Với cấu tạo như vậy dòng khí đi trong Calciner sẽ đủ thời gian để làm giảm tối đa lượng NOx . II. CHỌN VẬT LIỆU CHỊU LỬA CHO LÒ : - Việc chọn vật liệu chịu lửa cho hệ thống lò nung là một khâu hết sức quan trọng, nó là một trong những yếu tố quyết định đến tuổi thọ của lò, lò nung làm việc được lâu dài, ổn định sẽ đảm bảo năng suất và chất lượng clinker, đem lại hiệu quả cao trong nhà máy. Thông thường để chọn vật liệu chịu lửa sử dụng một cách hiệu quả, kinh tế nhất thì phải căn cứ vào điều kiện sử dụng của nó như: nhiệt độ tối đa của lò, cường độ nhiệt và sự ổn định nhiệt trong lò, môi trường xung quanh (lò nung làm việc trong môi trường kiềm tính). * Các tính chất quan trọng cần quan tâm khi chọn vật liệu chịu lửa: - Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng. - Độ bền nhiệt. - Độ bền hoá. - Độ ổn định thể tích ở nhiệt độ cao. - Sự bám dính lớp côla * Tuỳ thuộc vào từng khu vực khác nhau mà ta chọn vật liệu chịu lửa sao cho sử dụng chúng một cách hiệu quả nhất. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại vật liệu chịu lửa, ta có thể chọn để sử dụng chúng như sau: 1. Các tầng cyclôn và calciner: (Báo cáo nghiên cứu khả thi nhà máy xi măng Tam Điệp) - Có nhiệt độ làm việc từ: 3000C ¸ 11000C . - Lớp lót trong ống đứng buồng khói của lò tiếp xúc với không khí nóng có hơi hoạt tính cao như kiềm, clorits từ lò nung. Do vậy yêu cầu dùng loại gạch đặc có hàm lượng nhôm thấp, vì gạch có hàm lượng nhôm cao bị kiềm ăn mòn khi có pha lỏng. Các lớp lót hoàn toàn bằng bê tông đúc có thể dễ bị sụt neo và bị kiềm ăn mòn vì vậy không nên dùng. Trong những phần còn lại của tháp trao đổi nhiệt, lớp lót không bị nguy cơ bào mòn, nhưng vẫn cần một lớp lót đặc, nhẵn cách nhiệt tốt và bền. - Các lớp lót trong phần trụ đứng, ống dẫn và cyclôn thường có hai lớp, lớp trong thường lót bằng gạch có hàm lượng nhôm thấp còn lớp ngoài thường làm bằng gạch nhẹ hoặc tấm Cancisilic (tầng trên cùng của tháp thường chỉ có một lớp bằng gạch chịu lửa vì nhiệt độ ở đây thấp). + Mái của cyclôn thường phẳng, mái treo làm bằng gạch chịu lửa có hình dạng đặc biệt, hoặc bê tông chịu nhiệt. Các góc cạnh được làm bằng bê tông đúc. * Từ những tính chất trên ta sử dụng những loại gạch sau: - Gạch samốt nhẹ dùng để lót phía sát vỏ thép. - Gạch samốt C có hàm lượng Al2O3 từ: 30 ¸ 32% còn lại là SiO2. Gạch này có độ chịu lửa từ 1580¸16700C bền với hơi kiềm. Ngoài ra còn dùng bê tông chịu lửa có Để đúc nơi có kích thước hẹp, phức tạp. * Đối với đáy buồng khói: Nơi bột liệu rơi xuống ta dùng gạch cao nhôm có hàm lượng Al2O3 > 70% hoặc bê tông chịu lửa có: 2. Lò quay: - Zone đầu lò : Để tránh nhiều loại hình dạng đặc biệt của gạch, zone này làm bằng bê tông chịu lửa, sử dụng các neo thép chịu nhiệt hình chữ Y. Để đảm bảo có được lớp lót lò đặc, vững, việc đúc cần phải dùng một dầm rung. - Zone phân huỷ : Tại zôn này bột liệu đã phân huỷ khoảng 90 ¸ 95% cacbonát, nhiệt độ nung chưa cao, chưa có pha lỏng cho nên sử dụng loại gạch samốt. Loại gạch này cách nhiệt tốt và chịu được tác động biến đổi nhiệt lớn. - Zone chuyển tiếp : Zone này nhiệt độ của lớp lót lên tới (1150 ¸ 14000C) và lớp lót bị tham ra vào các phản ứng hoá học với vật liệu nung ở nhiệt độ cao , zone chuyển tiếp là zone có lớp lót gạch có nhiều trục trặc nhất do có lớp côla không ổn định trong zone này. Vì nhiệt độ nung cao, các phản ứng pha rắn xẩy ra mãnh liệt nên dao động nhiệt độ rất lớn. Cuối zone này pha lỏng đã bắt đầu xuất hiện nhưng chưa nhiều và chưa ổn định nên phần đầu zone này ta sử dụng gạch cao nhôm (Al2O3 = 80%) phần sau dùng gạch spinel (hoặc có thể dùng gạch spinel ở toàn bộ zone này). - Zone nung: Trong zone này nhiệt độ lên cao khoảng 14500C và diễn ra quá trình nóng chảy của bột liệu. Chính vì vậy gạch kiềm tính được sử dụng, vì gạch không kiềm có thể phản ứng rất mạnh với clinker ở giai đoạn lỏng. Clinker có thể phản ứng hoá học với vật liệu của lớp lót và các hợp chất kiềm, sunphua có thể thấm qua lớp lót gây nứt và làm lò nhanh hỏng do vậy zone này ta sử dụng gạch Manhedi-Spinel. - Zone làm nguội: Lớp lót trong zone này vừa phải chịu mài mòn vừa chịu thay đổi của nhiệt độ, chính vì vậy ở ta sử dụng gạch cao Nhôm hoặc Spinel. - Đối với cổ tháo và hứng clinker ở máy làm lạnh: ta dùng gạch cao nhôm giống như zone chuyển tiếp hoặc dùng bêtông chịu nhiệt có * Các vùng khác của máy làm lạnh clinker ta dùng gạch samốt A. * Bên cạnh việc chọn vật liệu chịu lửa hợp lý, ta có thể sử dụng một số biện pháp để có thể tăng tuổi thọ của gạch: Tạo lớp côla bảo vệ, ổn định thành phần hoá phối liệu, đảm bảo lò làm việc ổn định, đặt lệch vòi đốt vào góc phần IV để tránh ngọn lửa làm chảy lớp côla, làm mát vỏ lò để đảm bảo nhiệt độ vỏ lò dưới 3500C, tránh hiện tượng dừng lò nhiều lần trong 1 năm. III. CHỌN MÁY LÀM LẠNH CLINKER : - Quá trình làm lạnh clinker là một trong những quá trình quan trọng quyết định đến chất lượng xi măng. Tốc độ làm lạnh clinker quyết định tới cấu trúc, thành phần khoáng, hàm lượng pha thuỷ tinh, pha lỏng và khả năng nghiền của clinker. - Máy làm lạnh clinker cần phải làm lạnh nhanh clinker từ 1100 ¸ 1000C để cho pha lỏng nóng chảy sẽ đông cứng lại ở dạng pha thuỷ tinh tránh hiện tượng kết tinh tạo thành những tinh thể lớn. Tăng khả năng dễ nghiền clinker, tránh hiện tượng phân huỷ: , tránh được hiện tượng chuyển pha bC2S ® gC2S. Ngoài ra máy làm lạnh còn phải đảm bảo năng suất > năng suất lò (4000 tấnCL/ngày). Với nhiệm vụ yêu cầu như trên ta chọn máy làm lạnh kiểu ghi COOLAX COOLER của hãng FLSmidth. Chi phí khí làm mát clinker từ 11000C đến một nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh: 650C + nhiệt độ môi trường: 2,0 ¸ 3,0 (m3kk/kgCL). - Máy làm lạnh kiểu ghi Coolax Cooler của hãng FLSmidth có các đặc tính kỹ thuật sau: ( Theo tài liệu chào hàng của hãng FL.Smidth) + Giảm tiêu thụ nhiệt 30 ¸ 40 (kcal/kgCL) + Giảm tới 30% lượng khí để làm mát clinker và 40% lượng bụi trong khí thải. + Giảm kích cỡ bộ làm nguội khoảng 30%. + Giảm kích cỡ hệ thống quạt gió của bộ làm nguội 30-40% + Giảm tiêu thụ điện năng cho toàn hệ thống. + Hiệu quả làm lạnh cao, làm lạnh clinker đạt chất lượng theo yêu cầu. + Khả năng làm việc ổn định cao khi năng suất lò cũng như năng suất máy làm lạnh lớn. + Chi phí trong sửa chữa bảo dưỡng thấp, giảm tối thiểu chuyển động của các tấm ghi với cơ cấu chuyển động. + Giảm su hướng xuất hiện dòng sông đỏ, người tuyết.Từ đó dễ dàng điều khiển hệ thống ghi. + Giảm khả năng kết tảng clinker trong máy. + Giảm khả năng lọt clinker qua ghi. + Năng suất riêng cao: 40 ¸ 60 (T/m224h). * Cơ sở lựa chọn (trích tài liệu chào hàng của hãng FLSmidth) Năng suất riêng (T/m2x24h). Diện tích hiệu dụng giàn ghi (m2) Năng suất (T/24h) Dựa vào biểu đồ trên ta chọn máy làm lạnh kiểu 1072 của hãng FLSmidth. * Các thông số chính : + Năng suất : 3300 (TCL/24h). + Năng suất riêng : 50 (TCL/m2.24h). + Tổng diện tích ghi : 67,5 (m2). + Diện tích hiệu dụng ghi : 65 (m2). + Hai giàn ghi cùng hai hệ thống thủy lực đẩy giàn ghi. + Nhiệt độ Clinker vào : 1100oC. + Hiệu suất làm lạnh :73%. + Tốc độ ghi : 4 ÷ 25 nhịp/phút. + Máy đập búa đập Clinker : năng suất 200 (TCL/h). Kích thước : L = 25,8 (m). B = 4,2 (m). H = 8,6 (m). h = 0,8 (m). H1 = 10,9 (m). IV. TÍNH VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ : * Các số liệu ban đầu : + Năng suất lò : 137,5 (TCL/h). + Phối liệu ẩm thực tế tiêu hao cho 1 Tấn Clinker : 1,567 (TFL/TCL). + Lượng liệu cần cấp cho lò trong 1h : G = 137,5 * 1,567 = 215,4625 (TFL/h). 1. Chọn quạt ID hút khí thải đầu lò : - Để hệ thống lò làm việc ổn định thì quạt phải có : + Lưu lượng khí > lưu lượng khí ra từ Cyclone. + Áp suất tổng > tổng trở lực của hệ thống lò. Năng suất quạt phải chọn : Q = 1,1 * VVR = 1,1* 235,90 = 259,5 (m3/s) Áp suất quạt : trong đó : t : Nhiệt độ của khí thải ra khỏi cyclôn tầng V( t = 3000C). gk = 0,686 (kg/m3) [bảng ]. ΔH : tổng trở lực của hệ thống (mmH2O). - Ta quạt cần phải đảm bảo các thông số sau: + Áp suất đạt: 306,7 mmH2O = 3070 Pa. + Lưu lượng: 259,5 (m3/s). + Nhiệt độ làm việc: 3500C. Do đó ta chọn quạt loại MT-S của hãng FL.Smidth, có các thông số kỹ thuật như sau:( theo tài liệu chào của hãng FL.Smidth) + Áp suất : 3100 Pa. + Lưu lượng : 260 (m3/s). + Nhiệt độ làm việc : 350oC. + Công suất động cơ : 800 (kW). 2. Chọn quạt hút khí thải sau máy làm lạnh : + Lưu lượng khí thải sau máy làm lạnh (khí dư): 77,56 (m3/s). _ Bảng + Nhiệt độ khí vào : 300oC. + Chọn áp suất hệ thống : 2500 Pa. * Với các điều kiện trên ta chọn quạt loại XPW 500 của hãng FL.Smidth, với các thông số kỹ thuật sau: dựa vào biểu đồ trên ta chọn quạt có : + Lưu lượng : 80 (m3/s) . + Áp suất : 2500 (Pa). + Công suất động cơ : 220 (kW). + Nhiệt độ làm việc : 350oC. 3. Chọn tháp