Luận văn Qui trình công nghệ sản xuất xi măng, thiết kế máy phân ly trong dây chuyền sản xuất xi măng tại công ty cổ phần xi măng Hạ Long-Trạm nghiền phía nam

CHÖÔNG I GIÔÙI THIEÄU CHUNG MAÙY PHAÂN LY VAÄT LIEÄU 1.Khaùi nieäm chung. Duøng saøng cô khí ñeå phaân ly vaät lieäu rôøi, khoâ vôùi kích thöôùc nhoû hôn 1mm thöôøng raát khoù khaên vaø khoâng mang laïi hieäu quaû cao, khoù thöïc hieän. Hieäu quaû hôn caû laø duøng phöông phaùp phaân loaïi baèng doøng khí, trong vuøng phaân loaïi caùc haït coù kích thöôùc ñuû lôùn do troïng löôïng baûn thaân (hoaëc do löïc ly taâm ) ñöôïc taùch ra khoûi hoãn hôïp, coøn caùc haït nhoû hôn ñöôïc tieáp tuïc ñöa tôùi boä loïc. Ñieàu chænh toác ñoä hoãn hôïp khí cho pheùp ñieàu chænh ñoä lôùn caùc haït cuøng khí neùn ñöa ra khoû vuøng phaân loaïi. Trong coâng nghieäp saûn xuaát vaät lieäu xaây döïng, caùc thieát bò phaân loaïi khí ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc heä thoáng nghieàn boät theo chu trình kính, söû duïng quy trình coâng ngheä naøy cho pheùp taêng naêng suaát, giaûm chi phí naêng löôïng nhôø thu ñöôïc saûn phaåm nghieàn moät caùch lieân tuïc. Khi söû dung khí noùng cho caùc thieát bò phaân loaïi khí thì ñoàng thôøi cho pheùp phaân loaïi vaät lieäu, vöøa saáy chuùng. Yeâu caàu coâng ngheä cô baûn nhaát ñoái vôùi caùc thieát bò phaân loaïi khí laø ñoä chính xaùc phaân loaïi hoãn hôïp. Thöïc teá saûn xuaát ñaõ chöùng toû raèng phaân loaïi hoãn hôïp moät caùch chính xaùc laø khoâng theå thöïc hieän ñöôïc do khoâng theå duy trì moät caùch lieân tuïc oån ñònh caùc quaù trình xaûy ra, vì maät ñoä haït, hình daùng haït vaø caùc vò trí xoaùy loác cuûa doøng chảy luoân thay ñoåi. Ñoä chính xaùc phaân loaïi ñöôïc ñaùnh giaù qua heä soá höõu ích vaø hieäu quaû phaân loaïi. Heä soá höõu ích laø tæ soá giöõa khoái löôïng cuûa moät loaïi saûn phaåm (moät loaïi kích côõ) vaø khoái löôïng saûn phaåm ñoù coù trong vaät lieäu ban ñaàu, bieåu thò baèng (%), heä soá höõu ích ñöôïc xaùc ñònh theo: (2.72).[1]: (1.1) Trong ñoù: : Khoái löôïng loaïi saûn phaåm coù kích côõ naøo ñoù laáy ra töø boä phaän phaân loaïi khí. :Khoái löôïng cuøng loaïi saûn phaåm ñoù coù trong vaät lieäu ban ñaàu. : Heä soá höõu ích. Heä soá höõu ích chæ cho pheùp xaùc ñònh naêng suaát loaïi vaät lieäu nhoû hay lôùn moät caùch chung chung, khoâng theå ñaùnh giaù möùc ñoä laãn giöõa hai loaïi saûn phaåm ñoù. Vaäy ñeå ñaùnh giaù moät caùch toaøn dieän, ngöôøi ta ñöa ra moät thoâng soá khaùc, ñöôïc goïi laø hieäu quaû phaân loaïi,theo (2.73).[1]: (1.2) Trong ñoù: : Hieäu quaû phaân loaïi. : Naêng suaát loaïi coù kích thöùôc nhoû trong saûn phaåm : Naêng suaát loaïi coù kích thöôùc nhoû coù trong vaät lieâuï ban ñaàu. : Naêng suaát loaïi coù kích thöôùc lôùn hôn trong saûn phaåm. : Naênh suaát loaïi coù kích thöôùc lôùn hôn coù trong vaät lieäu ban ñaàu. Trong ñieàu kieän saûn xuaát, heä soá höõu ích thöôøng baèng 65 – 70% hieäu quaû phaân loaïi trung bình chieám 55%. Cuï theå hôn trong höôùng daãn söû duïng thieát bò coù ñoà thò ñöôøng ñaëc tính phaân loaïi. 2. Lyù thuyeát cô baûn veà phaân ly baèng doøng khí Taïi vuøng laøm vieäc cuûa maùy phaân ly nôi vaät lieäu seõ taùch thaønh caùc phaàn, thì caùc haït vaät lieäu seõ chòu taùc duïng cuûa caùc löïc, aùp suaát, troïng löôïng vaø löïc quaùn tính. Tuyø thuoäc vaøo sô ñoà töông taùc giöõa caùc löïc maø haït vaät lieäu seõ di chuyeån veà höôùng naøy hoaëc höôùng kia. Löïc taùc duïng leân caùc haït vaät lieäu kích côõ khaùc nhau thì cuõng khaùc nhau, vì doøng aùp löïc leân haït vaät lieäu seõ tæ leä baäc hai vôùi ñöôøng kính haït, coøn troïng löïc vaø löïc quaùn tính thì phuï thuoäc caùc khoái löôïng haït vaø tæ leä baäc ba vôùi ñöôøng kính haït. Ñeå quaù trình phaân ly ñöôïc toát thì keát caáu cuûa maùy phaûi ñaûm baûo caùc ñieàu kieän trong vuøng phaân ly nhö sau: Doøng khí caàn coù tröôøng vaän toác ñoàng nhaát Löïc taùc duïng leân moãi phaàn töû caàn phaûi naèm trong caùc haøm phuï thuoäc vaøo kích côõ haït ôû caùc cung baäc khaùc nhau vaø coù chieàu taùc duïng cuõng khaùc nhau. Ñoái vôùi caùc haït cuøng kích côõ, ñöôïc goïi laø bieân phaân chia, thì caàn coù traïng thaùi caân baèng ñoäng hoïc trong toaøn vuøng. Caùc haït vaät lieäu kích côõ khaùc nhau: haït nhoû hôn bieân phaân chia veà moät höôùng,haït lôùn hôn bieân phaân chia veà höôùng khaùc Giaù trò löïc taùc duïng leân caùc haït moïi kích thöôùc caàn ñieàu chænh trong khoaûng roäng Caùc sô ñoà nguyeân lyù vuøng phaân chia vaø laéng haït vaät lieäu cuûa maùy phaân ly ñöôïc theå hieän ôû hình treân Troïng Löïc Löïc Ly Taâm Phaân chia ngöôïc doøng Vuøng laéng Vuøng ly taâm Vuøng doøng thaúng ñöùng Laéng doøng ngang Vuøng khoang ngang Vuøng cilo Phaân chia doøng ngang Vuøng doøng ngang Vuøng doøng caét ngang Hình 1.1 Caùc sô ñoà nguyeân lyù caùc vuøng laéng vaø phaàn chia trong maùy phaân ly baèng khí. Theo ñònh luaät khí ñoäng löïc hoïc ta ñöôïc bieát löïc eùp cuûa doøng khí leân haït vaät lieäu seõ ñöôïc xaùc ñònh theo (2.75).[1]: (1.3) Hay (1.4) Trong ñoù maët caét ngang, coù nghóa laø hình chieáu cuûa haït leân maët phaúng vuoâng goùc vôùi phöông vaän toác doøng, m2 c- heä soá caûn khí ñoäng hoïc - noàng ñoä khí V0- vaän toác töông ñoái cuûa doøng khí, coù nghóa laø vaän toác chaûy cuûa haït baèng doøng, m/giaây d- ñöôøng kính qui daãn cuûa haït, m g- gia toác troïng tröôøng, m/giaây2 k- heä soá hình daïng haït ñoái vôùi haït daïng caàu: 1,00 Ñoái vôùi haït daïng troøn : 1.10 Ñoái vôùi haït goùc caïnh : 1.53 Ñoái vôùi daïng daøi: 1.76 Ñoái vôùi daïng deûo: 3.8 Heä soá caûn khí ñoäng hoïc c seõ phuï thuoäc vaøo hình daïng cuûa haït, thöôøng laø theo heä soá hình daïng k, vaø ñaët bieät laø vaøo soá Renol. Ñoái vôùi haït daïng caàu thì trò soá Renol ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: (1.5) Trong ñoù v: ñoä nhôùt tónh ñoäng hoïc cuûa khí, m2/giaây. Giaù trò heä soá caûn c coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng nhöõng bieåu ñoà thöïc nghieäm, hay ñoái vôùi haït daïng caàu seõ ñöôïc xaùc ñònh theo thöïc nghieäm sau: Tröôøng hôïp 0<Re <1 (1.6) Tröôøng hôïp 1<Re<10 (1.7) Tröôøng hôïp 10<Re<1000 (1.8) Tröôøng hôïp 1000<Re<200.000 Coâng thöùc treân thöôøng söû duïng trong vuøng 1<Re<10 2.1 Vuøng phaân chia theo doøng thẳng ñöùng Caùc haït seõ chòu caùc löïc taùc duïng: + Troïng Löïc Q: höôùng veà phía döôùi + AÙp löïc doøng P: höôùng leân treân Quyõ ñaïo chuyeån ñoäng haït seõ cuøng chieàu vôùi caùc löïc naøy trong ñieàu kieän lyù töôûng seõ laø phöông thaúng ñöùng Caùc haït nhoû coù P>G seõ ñöôïc doøng ñöa ra khoûi vuøng phaân chia goïi laø saûn phaåm tinh Caùc haït nhoû coù P<G seõ ñöôïc doøng ñöa ra khoûi vuøng phaân chia goïi laø saûn phaåm th oâ Caùc haït P=G seõ lô löûng hoaëc laéng xuoáng hoaëc bay ra khoûi vuøng phaân chia do nhöõng nguyeân nhaân tình côø nhö va chaïm vôùi caùc haït khaùc doøng xoaén hay ma saùt vôùi thaønh…kích thöôùc caùc haït haàu nhö baèng nhau (1.9) Trong ñoù -t yû troïng cuûa haït vaät lieäu (kg/m3) Bieân phaân chia vôùi vaän toác cho tröôùc vd : (1.10) Vaø vaän toác lô löûng cuûa moïi haït coù kích thöôùc d laø: (1.11) Vaän toác haït seõ ñöôïc xaùc ñònh : Vh = Vd - Vll Vh vaän toác haït, m/giaây Thay giaù trò heä soá c phuï thuoäc haèng soá Renol ôû caùc bieåu thöùc ta seõ xaùc ñònh ñöôïc kích thöôùc haït ôû bieân giôùi haïn vaø vaän toác lô löûng. Vôùi 0<Re<1 vaø vaän toác doøng vaøo laø vd. (1.12) Vaø vaän toác haït lô löûng kích thöôùc d laø: (1.13) Vôùi 1<Re< 10 vaø vaän toác doøng vd. , m (1.14) Vaø vaän toác lô löûng cuûa haït kích thöôùc d: (1.15) Vôùi 10<Re<1000 Trong tröôøng hôïp naøy khi thay giaù trò ta nhaän coâng thöùc töông ñoái phöùc taïp vì vaäy Re<4 thöïc teá cho thaáy coù theå söû duïng coâng (1.16) Coøn khi Re>4 thì duøng (1.17) Vôùi 1000<Re<20000 (1.18) Vaø vaän toác lô löûng cuûa haït (1.19) 2.2 ÔÛ vuøng doøng ngang laéng ñöùng Löïc taùc duïng leân caùc haït vaät lieäu goàm: - AÙp löïc doøng : theo phöông ngang vôùi vng - Troïng löïc haït: Q theo phöông thaúng ñöùng veà phía döôùi öùng vôùi vaän toác vd. - Quyõ ñaïo haït: parabol khi chöa ñaït chuyeån ñoäng oån ñònh - Vaän toác laéng oån ñònh seõ ñaït khi vng = vd; vdg = vu\ - Bieân giôùi phaân chia laø kích thöôùc haït rôùt daàn theo phöông ngang tng vaø vd = const öùng vôùi thôøi gian tdg. Bieân giôùi phaân chia ñöôïc xaùc ñònh khi haït rôi theo ñoä cao h vaø chieàu daøi l. Ta coù: vng = vd; Hay Thay giaù trò: vng = vd; Vaø vdg = vll vaø söû duïng coâng thöùc treân ñoàng thôøi thay giaù trò d = ta coù: (1.20) töø ñoù ta coù bieân phaân chia vôùi vaän toác doøng ngang vd ,m (1.21) Töông töï nhö treân seõ ñöôïc xaùc ñònh theo heä soá c phuï thuoäc vaøo haèng soá Renol Ñoái vôùi 0<Re<1 ta coù: (1.22) Ñoái vôùi 1<Re<10 ta coù: (1.23) Ñoái vôùi 10<Re<1000 ta coù: Trong caùc maùy phaân ly, vuøng doøng ngang laéng ñöùng thöôøng chæ laø vuøng phuï keát hôïp cuøng vôùi caùc vuøng phaân chia khaùc ñeå laøm laéng vaät lieäu. 2.3 Vuøng phaân chia ly taâm doøng ngöôïc Taïi vuøng bieân phaân chia, haït vaät lieäu chòu caùc löïc taùc duïng sau: - Löïc ly taâm Plt, ñi töø taâm ra. - AÙp löïc doøng P, höôùng veà taâm - Troïng löôïng G, veà phía döôùi Hình 1.2 Löïc vaø vaän toác ôû vuøng phaân chia ly taâm doøng ngöôïc Khoâng khí ôû trong vuøng naøy seõ chuyeån ñoäng theo doøng xoaùy aximet, coøn haït seõ theo ñöôøng cong gaàn gioáng ñöôøng xoaén loâgarit. Nhöõng haït nhoû coù aùp löïc lôùn hôn löïc ly taâm (Plt> P) seõ ñi vaøo taâm. Coøn haït lôùn hôn (Plt>P) seõ ñi ra ngoaïi bieân. Nhöõng haït kích thöôùc bieân phaân chia (P=Plt) seõ ra khoûi vuøng phaân chia veà phía taâm (nhö vaät lieäu nhoû), hoaëc ra xa taâm (nhö vaät lieäu lôùn) do nhöõng nguyeân nhaân tình côø. Ñieàu kieän caân baèng haït kích thöôùc bieân (boû qua troïng löôïng) Plt = P Maø Plt=m.a = (1.24) Trong ñoù alt = laø gia toác ly taâm (a=Vt2/R) AÙp löïc doøng ñöôïc tính caân baèng vôùi löïc ly taâm Ta coù: (1.25) töø ñoù bieân phaân chia: (1.26) Trong ñoù Vr vaø Vt laø vaän toác höôùng kính vaø tieáp tuyeán cuûa doøng R – baùn kính trung bình cuûa vuøng phaân chia. Thay giaù trò C phuï thuoäc vaøo haèng soá Renol trong caùc bieåu thöùc ta coù Ñoái vôùi 0<Re<1 (1.27) Ñoái vôùi 1<Re<10 ,m (1.28) Ñoái vôùi 10<R<1000 (1.30) 2.4 Vuøng phaân chia ly taâm doøng ngang. Haït vaät lieäu quay cuøng vôùi doøng vaø chòu nhöõng löïc taùc duïng: löïc ly taâm Plt naèm ngang theo baùn kính tôùi bieân, aùp löïc doøng P theo phöông thaúng ñöùng höôùng leân treân vaø troïng löôïng G höôùng xuoáng döôùi. Döôùi taùc duïng cuûa nhöõng löïc naøy haït seõ chuyeån ñoäng theo doøng coân xoaùy. Nhöõng haït lôùn coù löïc ly taâm lôùn quay trong phöông ngang khi chaïm vaøo thaønh maát vaän toác seõ rôi xuoáng. Nhöõng haït kích thöôùc bieân seõ ñoàng thôøi chuyeån ñoäng leân treân moät ñoaïn h vaø theo phöông ngang ñoaïn l trong moät thôøi gian naøo ñoù. Nhö vaäy, bieân phaân chia coù theå xaùc ñònh töø bieåu thöùc thôøi gian chuyeån ñoäng cuûa haït theo phöông ñöùng ñoaïn h vaø phöông ngang ñoaïn l Hay Vaän toác chuyeån ñoäng haït theo phöông ñöùng: Vdg= vd - vll Trong ñoù: vdg - vaän toác ñöùng cuûa haït Vd-vaän toác doøng theo phöông ñöùng Vll-vaän toác lô löûng Vaän toác chuyeån ñoäng ngang cuûa haït ñöôïc tính töø bieåu thöùc : Plt = Pn AÙp löïc ngang laø aùp löïc doøng ñöôïc xaùc ñònh vaø neân ta coù: (1.31) Ta coù vaän toác cuûa haït chuyeån ñoäng theo phöông ngang: (1.32) Thay giaù trò vaän toác ta coù: (1.33) töø ñoù ta coù vôùi vaän toác doøng theo phöông thaúng ñöùng xaùc ñònh (Vd), bieân phaân chia ñöôïc tính: (1.34) Trong ñoù: Cd - heä soá khí ñoäng hoïc cuûa haït chuyeån ñoäng theo phöông ñöùng CR - heä soá caûn khí ñoäng hoïc cuûa haït chuyeån ñoäng theo phöông ngang.