Đồ án Thiết kế thiết bị nhiệt trong sản xuất clanhker xi măng pooclăng có tháp trao đổi nhiệt công suất 4000 tấn Clk/ngày đêm

Lêi nãi ®Çu HiÖn nay trong lÜnh vùc s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng ®· vµ ®ang ®­îc øng dông vµ sö dông rÊt nhiÒu thµnh tùu,tiÕn bé cña khoa häc kü thuËt.C¸c thiÕt bÞ m¸y mãc ngµy cµng hoµn thiÖn vµ hiÖu qu¶ h¬n gãp phÇn kh«ng nhá vµo viÖc n©ng cao n¨ng suÊt còng nh­ chÊt l­îng s¶n phÈm vËt liÖu x©y dùng. PhÇn lín c¸c lo¹i vËt liÖu x©y dùng ®Òu ph¶i tr¶i qua mét kh©u quan träng ®ã lµ qu¸ tr×nh gia c«ng nhiÖt. Trong s¶n xuÊt xi m¨ng mµ cô thÓ lµ giai ®o¹n s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng th× qu¸ tr×nh gia c«ng nhiÖt l¹i cµng ®ãng vai trß quan träng,chi phÝ cho qu¸ tr×nh nµy cã thÓ chiÕm tíi 70¸80% tæng gi¸ thµnh s¶n phÈm xi m¨ng. ChÝnh v× nh÷ng lý do trªn ,viÖc nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ c¸c thiÕt bÞ gia c«ng nhiÖt trong s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng nãi chung vµ trong s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng nãi riªng lµ hÕt søc cÇn thiÕt. Trong giíi h¹n ph¹m vi ®å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ nhiÖt trong s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng” ®­îc giao, chóng em ®· thiÕt kÕ ®­îc thiÕt bÞ nhiÖt trong s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng poocl¨ng mµ cô thÓ lµ ®· thiÕt kÕ lß quay nung clanhker xi m¨ng poocl¨ng cã th¸p trao ®æi nhiÖt,c«ng suÊt 4000 tÊnCLK/ngµy ®ªm vµ tÝnh to¸n phôc vô viÖc thiÕt kÕ s¬ bé ®­îc mét sè thiÕt bÞ phô trî nh­: KÝch th­íc cña c¸c xicl«n trong th¸p trao ®æi nhiÖt,chän qu¹t cho thiÕt bÞ. Víi tr×nh ®é cã h¹n vµ ph¹m vi cña ®å ¸n m«n häc ®Çu tiªn nªn cã thÓ cßn nhiÒu sai xãt. Chóng em rÊt mong vµ ch©n thµnh c¶m ¬n nÕu ®­îc sù ®ãng gãp ý kiÕn h­íng dÉn nhËn xÐt,bæ xung cña c¸c thÇy,c« gi¸o. PhÇn I: giíi thiÖu chung vÒ clanhker xi m¨ng vµ thiÕt bÞ gia c«ng I- Giíi thiÖu chung vÒ clanhker xi m¨ng: Xi m¨ng pool¨ng lµ chÊt kÕt dÝnh v« c¬ d¹ng bét ®­îc nghiÒn mÞn tõ clanhker xi m¨ng, th¹ch cao vµ cã thÓ víi mét sè phô gia kh¸c. Nã cã kh¶ n¨ng ®«ng kÕt,r¾n ch¾c vµ ph¸t triÓn c­êng ®é trong m«i tr­êng kh«ng khÝ vµ m«i tr­êng n­íc ®­îc gäi lµ chÊt kÕt dÝnh r¾n trong m«i tr­êng n­íc hay chÊt kÕt dÝnh thuû ho¸. Xi m¨ng poocl¨ng ®­îc ph¸t minh vµ ®­a vµo sö dông trong trong x©y dùng tõ ®Çu thÕ kû 19. Theo ®µ ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt chÊt kÕt dÝnh nãi chung vµ xi m¨ng nãi riªng,xi m¨ng vµ c¸c s¶n phÈm dïng xi m¨ng ngµy cµng ®­îc hoµn thiÖn vÒ thµnh phÇn ho¸ vµ tÝnh chÊt c¬ lý. Ngµy nay c¸c s¶n phÈm xi m¨ng ®­îc s¶n xuÊt trªn d©y truyÒn c«ng nghÖ cã møc ®é c¬ giíi ho¸ vµ tù ®éng ho¸ cao do ®ã chÊt l­îng æn ®Þnh vµ kh«ng ngõng ®­îc c¶i thiÖn,chÝnh v× thÕ c¸c s¶n phÈm xi m¨ng poocl¨ng ®· vµ ®ang ®­îc sö dông réng r·i víi khèi l­îng lín trong x©y dùng. Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt xi m¨ng poocl¨ng gåm hai giai ®o¹n chÝnh lµ s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng poocl¨ng vµ nghiÒn clanhker xi m¨ng poocl¨ng víi th¹ch cao vµ cã thÓ cïng víi c¸c phô gia kh¸c,trong ®ã s¶n xuÊt xi m¨ng b¸n thµnh phÈm clanhker xi m¨ng poocl¨ng lµ qu¸ tr×nh phøc t¹p nhÊt,chiÕm 70¸80% gi¸ thµnh xi m¨ng,nã phô thuéc vµo thµnh phÇn chÊt l­îng nguyªn liÖu,tØ lÖ gi÷a c¸c cÊu tö ban ®Çu,®é ph©n t¸n mÞn,®é ®ång nhÊt cña hæn hîp phèi liÖu,chÕ ®é nung vµ chÕ ®é lµm l¹nh clanhker. §Ó s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng cã thÓ sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau: ph­¬ng ph¸p ­ít,ph­¬ng ph¸p kh«, ph­¬ng ph¸p hçn hîp. Tuú thuéc vµo ph­¬ng ph¸p gia c«ng c¸c nguyªn liÖu ban ®Çu (®Êt sÐt,®¸ v«i,mét sè phô gia kh¸c) vµ hçn hîp nguyªn liÖu vµo lß. Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p ­ít vµ ph­¬ng ph¸p kh« s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng ®­îc sö dông réng r·i nhÊt trong s¶n xuÊt xi m¨ng. +Ph­¬ng ph¸p ­ít s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng lµ ph­¬ng ph¸p cã nh÷ng c«ng ®o¹n ph¶i dïng n­íc (nghiÒn,trén); hçn hîp nguyªn liÖu sau gia c«ng cã d¹ng bïn. §¸ v«i sau khi khai th¸c tõ quÆng vÒ ®­îc ®Ëp nhá ®Õn kÝch th­íc nhÊt ®Þnh sau ®ã ®em nghiÒn cïng ®Êt sÐt (còng ®· ®­îc gia c«ng ®Ëp s¬ bé) vµ phô gia kh¸c trong m¸y nghiÒn bi,trong qu¸ tr×nh nghiÒn cho thªm n­íc ®Ó hçn hîp nguyªn liÖu sau nghiÒn ®¹t ®é Èm 30¸40%,hçn hîp sau nghiÒn cã kÝch th­íc h¹t £80mm ®¹t 80%. Hçn hîp nµy ®­îc ®iÒu chØnh vµ ®ång nhÊt thµnh phÇn ho¸ trong c¸c bÓ,ngoµi ra bÓ ®ång nhÊt cßn cã t¸c dông dù tr÷ nguyªn liÖu tr­íc khi ®­a vµo lß nung vµ trong tr­êng hîp c¸c m¸y ®Ëp bÞ háng. VËy trong ph­¬ng ph¸p ­ít s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng hçn hîp nguªn liÖu ®Çu vµo thiÕt bÞ lß nung lµ d¹ng bïn vµ ®Çu ra lµ b¸n s¶n phÈm viªn clanhker xi m¨ng. Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm lµ dÔ nghiÒn,®é ®ång nhÊt cña phèi liÖu cao,Ýt bôi trong qu¸ tr×nh gia c«ng nh­ng tèn nhiªn liÖu nung còng nh­ n¨ng l­îng ®Ó sÊy vµ nghiÒn (1400¸1700Kcal/kgCLK),kÝch th­íc lß nung vµ diÖn tÝch x©y dùng lín. + Ph­¬ng ph¸p kh« s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng lµ ph­¬ng ph¸p nghiÒn trén nguyªn liÖu ë d¹ng kh«,yªu cÇu hçn hîp nguyªn liÖu sau nghiÒn cã ®é Èm w<2%. C¸c c«ng ®o¹n chÝnh trong qu¸ tr×nh gia c«ng còng t­¬ng tù nh­ ph­¬ng ph¸p ­ít nh­ng v× qu¸ tr×nh hçn hîp nguyªn liÖu ®­îc thùc hiÖn ë tr¹ng th¸i kh« v× thÕ khã nghiÒn h¬n,khã nghiÒn mÞn chi phÝ n¨ng l­îng lín h¬n,®é ®ång nhÊt cña hçn hîp phèi liÖu kÐm h¬n ph­¬ng ph¸p ­ít,l­îng bôi ph¸t sinh ra nhiÒu lµm t¨ng chi phÝ läc bôi. Tuy nhiªn: Chi phÝ nhiÖt thÊp,tèn Ýt nhiªn liÖu (800¸1200 Kcal/kgCLK), kÝch th­íc lß nung ng¾n,møc ®é tù ®éng ho¸ cao,do cã bé phËn läc bôi vµ lµm s¹ch khÝ khãi lß nªn kh¶ n¨ng sö dông nhiÖt ra khÝ th¶i ®Ó sÊy nguyªn liÖu lín h¬n,lµm gi¶m tiªu tèn nhiÖt dïng s¶n xuÊt clanhker. + Ph­¬ng ph¸p liªn hîp s¶n xuÊt xi m¨ng lµ ph­¬ng ph¸p trung gian nã cã thÓ dùa trªn c¬ së ph­¬ng ph¸p ­ít hay ph­¬ng ph¸p kh«: Khi sö dông ph­¬ng ph¸p ­ít th× hçn hîp nguyªn liÖu ®­îc gia c«ng ë tr¹ng th¸i ­ít t¹o bïn phèi liÖu,hçn hîp bïn nµy sau ®ã ®­îc sÊy hoÆc khö n­íc trong c¸c thiÕt bÞ läc ch©n kh«ng,m¸y Ðp läc,.. §Õn khi ®é Èm ®¹t W=12¸14% tõ ®ã ®em vª viªn vµ cho vµo lß nung. Ph­¬ng ph¸p liªn hîp cã ­u ®iÓm lµ tèn Ýt nhiÖt nung,kÝch th­íc lß nhá h¬n ph­¬ng ph¸p ­ít tuy nhiªn,kh«ng ph¶i nguyªn liÖu nµo còng dïng ®­îc ph­¬ng ph¸p nµy (chØ cã nguyªn liÖu cã kh¶ n¨ng t¹o h¹t); c¸c bé phËn (xÝch,canxinat¬) hay bÞ háng trong qu¸ tr×nh vËn hµnh. ViÖc lùa chän ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng ph¶i c¨n cø vµo tÝnh chÊt cña nguyªn liÖu,kh¶ n¨ng kinh tÕ kü thuËt cña ®Êt n­íc,c«ng suÊt yªu cÇu cña nhµ m¸y. Ph­¬ng ph¸p kh« cã hiÖu qu¶ kinh tÕ lín khi nguyªn liÖu cã ®é Èm W=10¸15%,yªu cÇu ®é ®ång nhÊt kh«ng cao,®iÒu kiÖn kü thuËt tiªn tiÕn,yªu cÇu c«ng suÊt nhá. Ph­¬ng ph¸p ­ít phï hîp víi nhµ m¸y cã c«ng suÊt lín,xi m¨ng cÇn ®¹t chÊt l­îng cao,®é Èm nguyªn liÖu lín. II- giíi thiÖu c¸c thiÕt bÞ gia c«ng nhiÖt trong s¶n xuÊt clanhker xi m¨ng poocl¨ng. 1. Th¸p trao ®æi nhiÖt: Trong lß quay qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt gi÷a khÝ nãng vµ vËt nung x¶y ra chñ yÕu do bøc x¹ nhiÖt, ngoµi ra cßn cã sù truyÒn nhiÖt,nh­ng hiÖu suÊt trao ®æi nhiÖt trong lß lµ rÊt kÐm v× thÕ ®Ó t¨ng hiÖu suÊt trao ®æi nhiÖt ng­êi ta dïng c¸c biÖn ph¸p kh¸c nhau: trong lß quay ph­¬ng ph¸p ­ít ng­êi ta dïng c¸c thiÕt bÞ n»m trong lß nh­ xÝch treo vµo vßm trªn cña lß nh»m t¨ng bÒ mÆt tiÕp xóc cña khÝ nãng vµ vËt liÖu. Trong lß quay ph­¬ng ph¸p kh« ng­êi ta ®­a thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt ra ngoµi lß gäi lµ th¸p trao ®æi nhiÖt (nã bao gåm c¸c xicl«n trao ®æi nhiÖt),trong thiÕt bÞ nµy vËt liÖu d¹ng bét n»m trong m«i tr­êng khÝ ë tr¹ng th¸i l¬ löng do ®ã bÒ mÆt tiÕp xóc víi khÝ nãng lín lµm cho hiÖu suÊt trao ®æi nhiÖt lín,ngoµi ra xicl«n trao ®æi nhiÖt cßn lµ thiÕt bÞ cã t¸c dông ph©n huû mét phÇn c¸cbonat. H×nh vÏ trªn lµ s¬ ®å d¹ng trao ®æi nhiÖt xicl«n .ThiÕt bÞ ®­îc cÊu t¹o tõ 4 bËc xicl«n (4,5,7,9) lµm tõ l¸ thÐp dµy 8¸12mm hµn nèi víi nhau,bªn trong xicl«n ®­îc lãt vËt liÖu chÞu löa. BÒ ngoµi th¸p cã thÓ lµm b»ng thÐp hoÆc bª t«ng d¹ng c¸c bËc,tÇng vµ nèi víi nhau b»ng kªnh dÉn khÝ (2,6,8,10,13),ba kªnh ®Çu ®­îc lãt vËt liÖu chÞu löa. Bét liÖu ®­îc b¬m khÝ nÐn b¬m vµo bunke (12) ,tõ bunke(12) nhê tiÕp liÖu (15) ®­a ®Õn gÇu n©ng (17) tíi thiÕt bÞ c©n ®o (18,19,20). §Þnh l­îng xong,bét ®­îc ®­a qua kªnh dÉn (8). D­íi t¸c dông cña luång khÝ nãng (4000c) ®i tõ d­íi lªn víi tèc ®é lín sÏ cuèn vËt liÖu xo¸y ch«n èc ®­a qua xicl«n (7). KhÝ lµm l¹nh ®Õn nhiÖt ®é 300¸3500c d­a qua kªnh dÉn khÝ (10),qua hÖ thèng läc bôi (11) vµ nhê qu¹t giã (21) ®Èy sang èng khãi. Bét phèi liÖu bÞ r¬i l¾ng xuèng ë xicl«n (7) ®­îc nung ®Õn nhiÖt ®é 250¸3500c ch¶y vµo èng dÉn khÝ (6) vµ ®­îc dßng khÝ cuèn theo d­a vµo xicl«n (9),sau ®ã l¹i ch¶y xuèng èng (3) vµ cïng víi khÝ nãng sang xicl«n (5). Theo ®­êng t­¬ng tù bét phèi liÖu qua xicl«n (4) råi ch¶y vµo lß (1). VËy kh«ng khÝ ®i trong xicl«n bÞ gi¶m dÇn nhiÖt ®é vµ t¨ng dÇn nång ®é bôi cßn hçn hîp bét phèi liÖu ®­îc t¨ng nhiÖt ®é lªn kho¶ng 700¸8000C lµm bét ®¸ v«i trong hçn hîp bét phèi liÖu bÞ ph©n huû mét phÇn thµnh oxÝt CaO (kho¶ng 40%). 2. Lß quay nung clanhker xi m¨ng : Lß quay lµ thiÕt bÞ cã d¹ng nh­ mét thïng rçng,®­îc hµn tõ c¸c èng thÐp,phÝa trong lãt vËt liÖu chôi löa. Th©n lß ®­îc ®Æt n»m nghiªng 3¸40 so víi mÆt n»m ngang,lß cã thÓ quay xung quanh trôc däc víi tèc ®é 0,5¸1,5 v/ph nhê hÖ thèng ®éng c¬ cã nèi b»ng b¸nh r¨ng truyÒn ®éng qua c¸c ®ai lß. Tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cña khÝ nãng trong tõng vïng lß,tÝnh baz¬ cao hay thÊp cña vËt liÖu nung mµ ng­êi ta sö dông g¹ch chÞu löa (g¹ch chÞu löa samèt, g¹ch cao alumin, g¹ch manhªgi ,... ) ë c¸c vïng kh¸c nhau. Trong vïng thiªu kÕt lµ vïng cã nhiÖt ®é cao nhÊt nªn chñ yÕu sö dông g¹ch chÞu löa cr«m manhªgi,vïng lµm l¹nh vµ vïng ph©n huû th­êng sö dông g¹ch chÞu löa samèt A ®Ó t¨ng tÝnh bÒn kiªn kÕt gi÷a c¸c viªn vËt liÖu chÞu löa v× ta kh«ng dïng v÷a chÞu löa mµ x©y kh« sau ®ã chÌn c¸c miÕng kim lo¹i máng ph¼ng nh½n vµo khe hë. Khi nung hçn hîp nguyªn liÖu trong lß quay x¶y ra c¸c qu¸ tr×nh ho¸ lý phøc t¹p , tõ hçn hîp phèi liÖu t¹o thµnh c¸c h¹t clanhke gåm chñ yÕu lµ c¸c kho¸ng C3S, C2S, C4AF, vµ pha thuû tinh . Theo chiÒu dµi cña lß nung clanhke cã thÓ chia lµm c¸c vïng lß t­¬ng øng víi c¸c giai ®o¹n x¶y ra trong qu¸ tr×nh nung clanhke nh­ sau : Vïng nung nãng ®Õn 100oC :Lµ vïng ®Çu tiªn cña lß x¶y ra qu¸ tr×nh sÊy nguyªn liÖu lµm bay h¬i n­íc lý häc . Vïng nung nãng 100- 500oC : Lµ vïng x¶y ra qu¸ tr×nh ph©n huû caolanh lµm mÊt n­íc cña ®Êt sÐt theo ph­¬ng tr×nh: Al2O3.2SiO2.2H2O ® Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O­ Vïng nung nãng vµ ®Ò cacbonat ho¸ : Vïng cã nhiÖt ®é tõ 500 - 1150oC lµ giai ®o¹n nung tiÕp nhiÖt ®é vµ x¶y ra qu¸ tr×nh nhiÖt ph©n c¸c kho¸ng cacbonat (CaCO3,MgCO3,... ) theo c¸c ph­¬ng tr×nh : CaCO3 ® CaO + CO2­ MgCO3 ® MgO + CO2­ Vïng to¶ nhiÖt vµ thiªu kÕt : Lµ vïng cã nhiÖt ®é 1150 -1450oC x¶y ra qu¸ tr×nh ph¶n øng ho¸ häc t¹o thµnh c¸c kho¸ng : Aluminatcanxi - C3A , Alumoferitcanxi - C4AF, vµ c¸c silicat canxi (C3S, C2S). Vïng lµm l¹nh : øng víi nhiÖt ®é 1450- 1000oC,vïng nµy cã t¸c dông lµm l¹nh clanhke b»ng kh«ng khÝ vµ thiÕt bÞ lµm l¹nh ®Ó thu håi nhiÖt tr­íc khi ®i vµo xil« chøa clanhke chuÈn bÞ cho giai ®o¹n nghiÒn thµnh xi m¨ng . 3. ThiÕt bÞ lµm l¹nh clanhker : Clanhker sau khi ra lß ë nhiÖt ®é 1000¸12000c ®­îc lµm nguéi ®Õn 50¸2000c nhê c¸c hÖ thèng m¸y l¹nh: m¸y èng quay,m¸y thu håi nhiÖt,m¸y lµm l¹nh kiÓu ghi ®Èy. XÐt m¸y lµm l¹nh kiÓu ghi ®Èy: ThiÕt bÞ cã ®é lµm l¹nh lín,vËn tèc dÞch chuyÓn clanhker lín. Ra khái m¸y lµm l¹nh clanhker ë nhiÖt ®é 80¸1200c.Clanhker tõ lß quay (2) chuyÓn ®Õn buång m¸y lµm l¹nh gåm c¸c ghi nghiªn cè ®Þnh,kh«ng khÝ l¹nh ®­îc thæi d­íi ®¸y ghi nhê qu¹t ¸p lùc cao,qu¹t thæi ¸p lùc cao t¹o ra sù ph©n bè ®Òu clanhker trªn l­íi m¸y l¹nh.Clanhker ®­îc chuyÓn tiÕp ®Õn l­íi n»m ngang,l­íi nµy ®­îc t¹o tõ c¸c ghi cè ®Þnh (13) vµ ghi di ®éng (12),ghi di ®éng thùc hiÖn chuyÓn ®éng qua l¹i. Clanhker ®­îc b¨ng t¶i (9) d­a ®Õn kho ñ. Sè clanhker r¬i ra ngoµi ghi m¸y l¹nh ®­îc b¨ng t¶i (10) chuyÓn ®i. Trong qu¸ tr×nh dÞch chuyÓn trong thiÕt bÞ lµm l¹nh clanhker nãng trao ®æi nhiÖt víi kh«ng khÝ l¹nh trªn mÆt ghi,kÕt qu¶ clanhker nguéi dÇn cßn kh«ng khÝ ®­îc ®èt nãng lªn ®Õn 550¸6000c. L­îng kh«ng khÝ nãng sau lµm l¹nh cã thÓ ®­îc dïng mét phÇn cung cÊp cho vßi ®èt,mét phÇn trÝch quay trë l¹i vµo ®Çu cña xicl«n (tr­íc lß nung) vµ phÇn cßn l¹i th¶i ra m«i tr­êng. PhÇn II: TÝnh to¸n thiÕt kÕ kÝch th­íc c¸c thiÕt bÞ : I. TÝnh quü thêi gian lµm viÖc cña thiÕt bÞ: C«ng suÊt thiÕt kÕ lß quay nung clanhker xi m¨ng poocl¨ng: 4000tÊnCLK/ngµy ®ªm. Thêi gian lµm viÖc cña thiÕt bÞ : V× thiÕt bÞ lß quay nung hop¹t ®éng liªn tôc nªn hÖ sè sö dông thiÕt bÞ k=0,9¸0,95 , ta chän k=0,95. VËy thêi gian lµm viÖc cña thiÕt bÞ trong mét n¨m lµ: T=365.k=365.0,95=347 (ngµy). C«ng suÊt thiÕt kÕ lß quay nung trong mét n¨m lµ: G0=4000.T=4000.347=1388000 (tÊnCLK/n¨m). VËy c«ng suÊt thiÕt bÞ lß quay: Blq==»167 (tÊn/giê). C¸c sè liÖu ban ®Çu tÝnh to¸n: Sè bËc cña thiÕt bÞ xicl«n trao ®æi nhiÖt : 4 bËc. Lo¹i thiÕt bÞ lµm l¹nh: thiÕt bÞ lµm l¹nh kiÓu ghi ®Èy. N¨ng suÊt cña lß: Blq=167 (tÊn/giê). Hçn hîp nung clanhke cã thµnh phÇn ho¸ nh­ sau: SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 MKN 14,5% 3,72% 2,59% 43,61% 0,72% 0,21% 34,65% Nhiªn liÖu láng lµ:dÇu ma zót m¸c 40 cã thµnh phÇn ho¸ nh­ sau: Cc Hc Sc Nc+Oc Alv Wlv 87,4 11,2 0,5 0,9 0,2 3,0 NhiÖt trÞ cña nhiªn liÖu: (tÝnh ë phÇn tÝnh ch¸y nhiªn liÖu). L­îng khi nung nguyªn liÖu kh«: MKNngl=34,65% (ë ®©y coi MKN lµ do CO2 tõ CaCO3 ph©n huû t¹o thµnh). Chi phÝ nguyªn liÖu kh« cho 1kg clanhker : 100 (kg) nguyªn liÖu kh« sÏ cho: 100-MKN (kgCLK ). (kg) nguyªn liÖu kh« sÏ cho: 1 (kgCLK). VËy ===1,53 (kg/kgCLK). §é Èm cña bét phèi liÖu: Wngl=1¸2% nªn ta chän Wngl=1%. Møc ®é ph©n huû ®¸ v«i CaCO3 trong c¸c xicl«n: y=15%. NhiÖt ®é cña nhiªn liÖu láng ®i vµo lß: Tnhl=200c. L­îng kh«ng khÝ,®Ó hoµ lµm l¹nh clanhker: =2,8 (m3/kgCLK). L­îng thu håi tõ thiÕt bÞ läc bôi hoµn l¹i qu¸ tr×nh cã nhiÖt ®é: Tb=400c. L­îng kh«ng khÝ lät vµo do khe hë kh«ng kÝn ë ®Çu lß =5%l­îng kh«ng khÝ cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y nhiªn liÖu. NhiÖt ®é cña kh«ng khÝ m«i tr­êng: Tkk=250c. NhiÖt ®é trung b×nh cña nguyªn liÖu ®i vµo xicl«n bËc I: Tngl=400c. NhiÖt ®é cña khÝ th¶i ®i ra khái xicl«n bËc I lµ: Tkth=200c. NhiÖt ®é cña clanhker ra khái thiÕt bÞ lµm l¹nh: =1000c. NhiÖt ®é l­îng khÝ d­ thõa ra khái thiÕt bÞ lµm l¹nh: =1000c. NhiÖt lý t¹o clanhker: qCLK (kcal./kgCLK),ta sÏ tÝnh ë phÇn tÝnh c©n b»ng nhiÖt. L­îng giã 1(lµ l­îng kh«ng khÝ thæi vµo cïng nhiªn liÖu) ta lÊy b»ng 25% l­îng kh«ng khÝ cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y nhiªn liÖu. NhiÖt ®é clanhker ra khái lß: =12000c. HÖ sè d­ kh«ng khÝ sau lß=1,1; tr­íc xicl«n IV=1,2 ; sau xicl«n IV=1,3 ; sau xicl«n III=1,4 ; sau xicl«n II=1,5 ; sau xicl«n I=1,6. HÖ sè t¸c dông h÷u Ých cña thiÕt bÞ läc bôi tÜnh ®iÖn: hlb=0,95 ; cña xicl«n bËc I=0,9 ; bËc II=0,7 ; bËc III,IV=0,7. Tæn thÊt nhiÖt ra m«i tr­êng xung quanh: + Do lß quay =120 (kcal./kgCLK). + Do buång l¾ng bôi = 5 (kcal./kgCLK). +Do xicl«n I,II,III,IV= 4,6,8,10 (kcal./kgCLK). +Do thiÕt bÞ lµm l¹nh =10 (kcal./kgCLK). L­îng bôi ra khái lß(% cña nguyªn liÖu kh«): Z=15%. II. TÝnh ch¸y cña nhiªn liÖu: Nhiªn liÖu dïng lµ dÇu mazót m¸c 40 cã thµnh phÇn cña nhiªn liÖu: Cc Hc Sc Nc+Oc Alv Wlv 87,4 11,2 0,5 0,9 0,2 3,0 Ta cã: Cc+ Hc+ Sc+ Nc+Oc=100%ta kh«ng ph¶i quy ®æi vÒ 100%. §æi sang thµnh phÇn lµm viÖc cña nhiªn liÖu: + HÖ sè quy ®æi: k===0,968. +Clv=k.Cc=0,968.87,4=84,61. +Hlv=k.Hc=0,968.11,2=10,84. +Slv=k.Sc=0,968.0,5=0,48. +Nlv+ Olv =k.( Nc+ Oc) =0,968.0,9=0,87 Suy ra Nlv=Olv==0,435. KiÓm tra thÊy: Clv+ Hlv+ Slv+ Nlv+Olv+ Alv + Wlv =100% NhiÖt trÞ thÊp lµm viÖc: TÝnh nhiÖt trÞ cho 1 kg nhiªn liÖu + = 81Clv+300Hlv-26(Olv-Slv) = 81.84,61+300.10,84-26(0,435-0,48) = 10106,58 (kcal./kg). + = -6(9.Hlv+Wlv) = 10106,58-6(9.10,48+3,0) =9503 (kcal./kg). L­îng kh«ng khÝ ®Ó ®èt ch¸y hÕt nhiªn liÖu: + L­îng kh«ng khÝ lý thuyÕt: = 0,0889Clv+0,265Hlv-0,0333(Olv-Slv) = 0,0889.84,61+0,265.10,84-0,0333(0,435-0,48) = 10,4 (m3.ch/kg). +L­îng kh«ng khÝ thùc tÕ: = a. Chän hÖ sè d­ kh«ng khÝ a=1,2 =1,2.10,4=12,48 (m3.ch/kg). L­îng s¶n phÈm khãi lß: +L­îng s¶n phÈm ch¸y lý thuyÕt: =0,79+0,8=0,79.10,4+0,8=8.22 (m3.ch/kg). =+=1,867 =1,867=1,58(m3.ch/kg). =+0,0016.d. Chän nhiÖt ®é m«i tr­êng Tmtr=250c ; ®é Èm =90% d=18 (g/kgKKK). =1,867=1,54 (m3.ch/kg). VËy ta cã: =++=11,34 (m3.ch/kg). Gi¶ thiÕt nhiªn liÖu cÇn ®èt ®Ó nung s¶n phÈm,nhiÖt ®é nung lµ: tmax=14500c;hÖ sè t¸c dông nhiÖt h=0,75 (v× h=0,72¸0,77). + NhiÖt ®é lý thuyÕt ph¶i b»ng: ==1933 (0c). +NhiÖt dung cña khãi lß ë 14500c lµ: T=14500c tra b¶ng ta ®­îc: =0,56175 (kcal/m3.0c). =0,34445 (kcal/m3.0c). =0,43635 (kcal/m3.0c). Ckl== =0,39 (kcal/m3.0c). ===1952 (0c). L­îng kh«ng khÝ d­ trong khãi lß: DV=(a-1)=(1,2-1).10,4=2,08. Thµnh phÇn khãi lß thùc tÕ: =+0,79DV =8,22+0,79.2,08=9,86 (m3.ch/kg). ==1,58 (m3.ch/kg). =+0,0016.d.DV =1,54+0,0016.18.2,08 =1,6 (m3.ch/kg). =0,21.DV=0,21.2,08=0,44 (m3.ch/kg). VËy ta cã: ==13,48 (m3.ch/kg). Dung träng khãi lß: = ==1,28 (kg/m3). Hµm Èm khãi lß: dkh=.1000 ==80(g/kgkhl). ¸p suÊt riªng phÇn cña c¸c khÝ: KhÝ CO2: ===11,72%. H¬i n­íc:===11,87%. III.TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho th¸p trao ®æi nhiÖt : 1. l­îng khÝ ch¸y t¹o thµnh tõ nguyªn liÖu: Tæng l­îng khÝ CO2 tho¸t ra khi ph©n huû nguyªn liÖu: === 0,53 (kg./kgCLK). hay chuyÓn sang thÓ tÝch: === 0,268 (m3./kgCLK). L­îng CO2 tho¸t ra tõ nguyªn liÖu ë trong xicl«n IV: === 0,08 (kg./kgCLK). hay chuyÓn sang thÓ tÝch: === 0,04 (m3./kgCLK). L­îng CO2 tho¸t ra do ph©n huû ®¸ v«i ë trong lß quay: =- = 0,53-0,08 = 0,45 (kg./kgCLK). hay chuyÓn sang thÓ tÝch: =- =0268-004 = 0,228 (m3./kgCLK). L­îng h¬i n­íc t¹o thµnh tõ nguyªn liÖu: === 0,0155 (kg./kgCLK). hay chuyÓn sang thÓ tÝch: === 0,019 (m3./kgCLK). L­îng bôi ®i qua thiÕt bÞ läc bôi: L­îng bôi theo khÝ th¶i ra khái lß quay: ===0,256 (kg./kgCLK). L­îng bôi ë xicl«n IV: L­îng bôi l¾ng ®äng trong xicl«n : =1,0++=1+0,45+0,256=1,706 (kg./kgCLK). Tæng L­îng bôi trong xicl«n : ===2,551 (kg./kgCLK). L­îng bôi tho¸t ra khái xicl«n cïng víi khÝ th¶i: =--=2,551-1,706-0,08=0,765 (kg./kgCLK). L­îng ë xicl«n III: L­îng bôi l¾ng ®äng trong xicl«n : =-=2,551-0,256 = 2,295 (kg./kgCLK). L­îng bôi l¾ng ®äng trong xicl«n : ===2,295 (kg./kgCLK). L­îng bôi tho¸t ra khái xicl«n: =-=2,295-2,295=0,983 (kg./kgCLK). L­îng ë xicl«n II: L­îng bôi l¾ng ®äng trong xicl«n : =- =3,278-0,765=2,513 (kg./kgCLK). L­îng bôi l¾ng ®äng trong xicl«n : ===3,59 (kg./kgCLK). L­îng bôi tho¸t ra khái xicl«n: =-=3,59-2,513=1,077 (kg./kgCLK). L­îng ë xicl«n I: L­îng bôi l¾ng ®äng trong xicl«n : =- =3,59-0,983=2,607 (kg./kgCLK). L­îng bôi l¾ng ®äng trong xicl«n : ===2,914 (kg./kgCLK). L­îng bôi tho¸t ra khái xicl«n: =--=2,914-2,607-0,0153 = 0,292 (kg./kgCLK). L­îng nguyªn liÖu (bôi) ®i vµo tõ bunke: =-=2,914-1,077=1,84 (kg./kgCLK). KiÓm tra c©n b»ng l­îng bôi ®i vµo xicl«n I tõ bunke: Ta cã: 1+++=1+0,53+0,0153+0,292=1,84 (kg./kgCLK). =1,84 (kg./kgCLK). =1+++. KÕt qu¶ tÝnh to¸n dßng vËt liÖu trong c¸c xicl«n ®­îc ghi trong b¶ng sau: §¹i l­îng §¬n vÞ Xicl«n I Xicl«n II Xicl«n III Xicl«n IV 1. L­îng bôi vµo cïng khÝ th¶i kg/kgCLK 1,077 0,983 0,765 0,256 2. L­îng bôi vµo tõ xicl«n tiÕp theo hoÆc tõ bunke phèi liÖu kg/kgCLK 1,84 2,607 2,513 2,295 3. L­îng bôi vµo xicl«n kg/kgCLK 2,914 3,59 3,278 2,551 4. L­îng bôi l¾ng trong xicl«n kg/kgCLK 2,607 2,513 2,295 1,706 5. L­îng bôi ra khái xicl«n cïng khÝ th¶i. kg/kgCLK 0,292 1,077 0,983 0,765 IV.TÝnh c©n b»ng nhiÖt cho toµn thiÕt bÞ : NhiÖt l­îng vµo: NhiÖt do qu¸ tr×nh ch¸y cña nhiªn liÖu: (Kcal/Kg CLK) NhiÖt lý häc do nhiªn liÖu mang vµo: (KCal/Kg CLK) NhiÖt lý häc do nguyªn liÖu mang vµo: Víi Ck lµ nhiÖt dung riªng cña nguyªn liÖu kh« tra b¶ng cã: Ck = 0,22 (KCal/Kg oC) (KCal/Kg CLK) NhiÖt lý häc cña kh«ng khÝ: Ta cã c«ng thøc tÝnh lµ: + L­îng kh«ng khÝ thùc tÕ ®Ó ®èt ch¸y nhiªn liÖu : (m3/Kg CLK) + L­îng kh«ng khÝ lät qua khe hë vµo lß: (m3/Kg CLK) +L­îng kh«ng khÝ lät vµo theo c¸c ®­êng èng cña xicl«n trao ®æi nhiÖt: (m3/Kg CLK) Tæng l­îng kh«ng khÝ ®i vµo thiÕt bÞ lß nung: (m3/Kg CLK) VËy (m3/Kg CLK). NhiÖt vËt lý do l­îng bôi thu håi ®­a trë l¹i: (KCal/Kg CLK) . Víi h: lµ hiÖu suÊt cña thiÕt bÞ läc bôi tÜnh ®iÖn h = 0,95 t : nhiÖt ®é bôi ra kho¶ng 350 - 300 oC nh­ng qua thiÕt bÞ läc bôi nã bÞ mÊt nhiÖt nªn ta lÊy b»