Ket-noi.com diễn đàn công nghệ, giáo dục Luận văn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Lời cảm ơn Lời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Trần Ngọc Tân tận tình dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ môi trường cung cấp kiến thức quý báu cho em thời gian qua Và cuối em xin chân thành cảm ơn đến người thân gia đình, bạn bè em hết lòng giúp đỡ, động viên đóng góp ý kiến cho em nhiều trình hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, ngày 16 tháng 06 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Thị Hiền Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Mục lục Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình Mở đầu I.1/ Một vài nét ngành công nghiệp sản xuất xi măng 10 I.1.1/ Lịch sử đời xi măng 10 I.1.2/ Tình hình phát triển ngành công nghiệp xi măng nước giới 10 I.1.2.1/ Trên giới [2] .10 a./ Nhu cầu xi măng 10 b./ Tình hình sản xuất tiêu thụ xi măng số nước 11 I.1.2.2/ Ở Việt Nam .13 b./ Tình hình sản xuất kinh doanh Tổng công ty Công nghiệp xi măng Việt Nam 16 I.2/ Nguyên – nhiên liệu dùng trình sản xuất [5,6] 20 I.2.1/ Nguyên liệu để sản xuất xi măng .20 I.2.1.1/ Thành phần hóa clinke xi măng Poolăng 20 I.2.1.2/ Nhóm khoáng clinke xi măng Poolăng 21 I.2.1.3/ Nhóm phụ gia điều chỉnh hệ số 24 I.2.2/ Nhiên liệu để sản xuất xi măng 24 I.3/ Công nghệ sản xuất xi măng 25 I.3.1/ Quy trình công nghệ sản xuất xi măng 25 I.3.2/ So sánh công nghệ sản xuất xi măng .29 I.3.3/ So sánh môi trường .30 I.4./ Đặc trưng chất thải từ trình sản xuất xi măng 31 I.4.1./ Bụi 32 I.4.1.1/ Bụi thô 32 I.4.1.2./ Bụi mịn .32 Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN I.4.2./ Khí thải 33 I.4.2.1./ Khí CO CO2 .33 I.4.2.2./ Khí SO2 34 I.4.2.3./ Khí NOx 34 I.4.2.4./ Khí HF .35 I.4.2.5./ Tro khói .35 I.4.3./ Nước thải 35 I.4.4./ Xỷ than thải .36 I.4.5./ Tiếng ồn 37 I.4.6./ Ô nhiễm nhiệt .37 I.5./ Các giải pháp giảm thiểu xử lý chất ô nhiễm môi trường .37 I.5.1./ Áp dụng biện pháp thông thường 37 I.5.2/ Áp dụng công nghệ đại vào sản xuất xi măng 37 I.5.3/ Áp dụng chế phát triển CDM 38 I.5.4/ Áp dụng phương pháp sản xuất .38 Chương II : TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU CLINKER XI MĂNG POOCLĂNG VÀ NỒNG ĐỘ KHÍ Ô NHIỄM TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG 39 II.1./ Tính toán phối liệu clinker xi măng poolăng [5] 39 II.1.1./ Thành phần nguyên nhiên liệu sản xuất clinker 39 II.1.2./ Lượng nguyên nhiên liệu cần thiết .40 II.1.2.1/ Lượng nhiên liệu cần thiết để nung kg clinker 40 II.1.2.2./ Lượng nguyên liệu cần thiết để nung kg clinker .41 II.1.2.2./ Kiểm tra lại thông số chọn 44 II.2./ Tính toán nồng độ khí ô nhiễm : [7] 45 III.1./ Các tính chất bụi hiệu tách bụi .52 III.1.1/ Độ phân tán phân tử .52 III.1.2./ Tính kết dính bụi 52 III.1.3./ Độ mài mòn bụi 53 III.1.4./ Độ thấm ướt bụi 53 III.1.5./ Độ hút ẩm bụi .53 III.1.6./ Độ dẫn điện lớp bụi 53 Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN III.1.7./ Sự tích điện lớp bụi .53 III.1.8./ Tính tự bốc nóng tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí .53 III.1.9./ Hiệu thu hồi bụi .54 III.2./ Các phương pháp xử lý bụi 54 III.2.1./ Phương pháp khô 54 III.2.1.1./ Buồng lắng bụi 55 III.2.1.2./ Thiết bị tách bụi kiểu quán tính 56 III.2.1.3./ Cyclon 56 III.2.1.4./ Thiết bị tách bụi lực tĩnh điện .57 III.2.2./ Phương pháp ướt 58 III.2.2.1./ Tháp rửa .58 III.2.2.2./ Cyclon ướt 59 III.2.2.3./ Thiết bị Ventury 60 III.3./ Các phương pháp xử lý khí SO2 60 III.3.1./ Trộn thêm đá vôi vào than đá .60 III.3.2./ Hấp thụ sữa vôi 61 III.3.3./ Hấp thụ sữa vôi kết hợp với MgSO4 61 III.3.4./ Một số phương pháp khác 62 III.4./ Lựa chọn công nghệ xử lý 62 Chương IV : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 65 IV.1./ Tính toán thiết bị lọc bụi Ventury [7,8,9] 65 IV.1.1./ Tính toán ống Ventury 65 IV.1.2./ Tính toán hiệu lọc thiết bị Venturi [7,8,9,10] .67 IV.2./ Tính toán thiết bị xử lý khí : 71 IV.2.1./ Cơ sở tính toán trình hấp thụ : .71 b./ Tính nắp thiết bị: .80 c./ Tính bích nối : 81 IV.3./ Tính toán thiết bị phụ : [11,12] 82 IV.3.1./ Tính toán bơm dẫn lỏng vào tháp : .82 IV.3.2./ Tính toán bơm dẫn nước vào ống Venturi 85 IV.3.3./ Tính toán quạt hút khí 85 IV.3.3.1./ Tính tổn thất áp suất 85 Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN IV.3.3.2./ Công suất quạt 87 Chương V : TÍNH TOÁN CHI PHÍ XỬ LÝ .88 V.1./ Chi phí thiết bị .88 V.1.1./Hệ thống đường ống .88 V.1.2./ Tháp rửa rỗng .88 V.1.3./ Các thiết bị khác 88 VI.2 Chi phí thiết kế thi công 89 VI.3 Chi phí 1ngày .89 Kết luận 90 90 Tài liệu tham khảo .91 Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Danh mục bảng Bảng I – Các nước tiêu thụ nhiều xi măng hành tinh 12 Bảng I 2- Kết Sản xuất – kinh doanh năm 2009 ViCem: [4] .17 Bảng I – So sánh công nghệ sản xuất xi măng 29 Bảng I – Tổng hợp kết cân vật chất, lượng thải loại hình sản xuất xi măng ( tính cho 1000 sản phẩm ) .30 Bảng I.5 – Các dòng thải từ trình sản xuất xi măng 31 Bảng II – Thành phần hóa học nguyên liệu : 39 Bảng II – Thành phần hóa học quy đổi 100% 39 Bảng II – Thành phần hóa học sau nung 40 Bảng II – Thành phần hóa học than 40 Bảng II – Mối tương quan KH, n p 41 Bảng II – Thành phần hóa học oxit 41 Bảng II – Thành phần khoáng clinker .44 Bảng II – Nguyên nhiên liệu sử dụng để nung 1kg clinker 45 Bảng II – Lượng khói thải tải lượng chất ô nhiễm khói ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B kg/h 46 Bảng II 10– Nồng độ phát thải chất ô nhiễm khói thải 50 Bảng II 11 – Nồng độvà thành phần chất ô nhiễm khí thải 51 Bảng II 12 – Nồng độ C thông số ô nhiễm khí thải công nghiệp sản xuất xi măng ( QCVN 23 : 2009 ) 51 Bảng III – Các nhóm bụi 52 Bảng III – Các thông số đặc trưng thiết bị thu hồi bụi khô 54 Bảng IV – Nhiệt dung riêng cấu tử khói thải 67 Bảng IV – Khối lượng riêng cấu tử khói thải 68 Bảng IV – Độ nhớt cấu tử khói thải 70 Bảng IV – Phân bố đường kính trung bình khói lò 71 Bảng IV – Phân bố đường kính trung bình khói thải xi măng 71 Bảng IV - Các thông số bích nối thiết bị .81 Bảng IV - Các thông số bích nối ống dẫn với thiết bị .82 Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Danh mục hình Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Mở đầu Xi măng vật liệu thông dụng ngành công nghiệp xây dựng Xi măng có mặt đời sống người hàng nghìn năm qua người sử dụng hầu hết công trình xây dựng Theo dự đoán xi măng chất kết dính chủ lực kỷ tới Đất nước ta trải qua chiến tranh tàn phá sở hạ tầng thất kén Do nhu cầu sử dụng xi măng ngày tăng nước ta bước vào thời kỳ đổi tiến tới công nghiệp hoá đại hoá đất nước Hàng loạt công trình xây dựng : thuỷ điện, cầu cống, đường xá, công trình thuỷ lợi, nhà , tiêu thụ lượng xi măng lớn Mặc dù, sản lượng xi măng sản xuất nước ngày tăng nhanh không đủ nhu cầu sử dụng nước Vì vậy, việc tăng sản lượng xi măng nhằm cân đối cung - cầu nước, phần tham gia xuất mục tiêu ngành công nghiệp xi măng Việt Nam Để góp phần thúc đẩy tăng trưởng kinh tế đất nước đồng thời thực mục tiêu việc xây dựng nhà máy xi măng cần thiết Tuy nhiên, trình hoạt động sản xuất ngành công nghiệp xi măng thải nhiều chất ô nhiễm gây hại cho người môi trường sống Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng phát thải nhiều chất ô nhiễm công nghệ sản xuất xi măng lò quay Hiện hầu hết sở, nhà máy sản xuất xi măng dần chuyển sang công nghệ lò quay để nâng cao chất lượng sản phẩm phần giảm nồng độ phát thải Đề tài tốt nghiệp giao “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinker/ngày ” gồm phần : - Tổng quan ngành công nghiệp xi măng ảnh hưởng khí thải người môi trường sống Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải xi măng lò đứng Nội dung đồ án gồm phần : Chương I : Tổng quan ngành công nghiệp xi măng Chương II : Tính toán phối liệu clinker xi măng pooclang nồng độ khí ô nhiễm công nghệ sản xuất xi măng Chương III : Lựa chọn phương pháp xử lý khí ô nhiễm Chương IV : Tính toán thiết bị xử lý Chương V : Tính toán chi phí xử lý Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Chương I : TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI MĂNG I.1/ Một vài nét ngành công nghiệp sản xuất xi măng I.1.1/ Lịch sử đời xi măng Vào thời tối cổ, người biết đến vôi đất sét sử dụng chúng thứ vữa để gắn viên đá lại với Khoảng 3000 năm trước Công nguyên người Ai Cập dùng vôi làm vật liệu (được thấy Kim tự tháp Cheops) 1000 năm trước Công nguyên, người Hy Lạp sử dụng vôi trộn với đất núi lửa Santorin 100 năm trước Công nguyên người La Mã dùng vôi tro núi lửa miền Puzzolles tạo thành vật liệu gọi bê tông Thế kỷ I, kiến trúc sư La Mã viết: "Có loại bột tìm thấy gần vùng Vennuvious mang tính chất kỳ lạ Loại bột trộn với vôi mủ cao su thích hợp cho việc xây dựng nhà cửa mà đông cứng nước" Đến kỷ TCN người La Mã phát minh xi măng (nhưng cốt thép) dùng xây dựng công thức xi măng họ bị thất truyền Năm 1750 Smeaton xây dựng hải đăng Eddyston vùng Cornualles, ông khám phá : chất kết dính tốt hỗn hợp đá vôi đất sét Năm 1789 loại xi măng chất lượng kĩ sư Smeaton (Anh) với việc cho thêm có mặt đất sét cuội sét đá vôi Năm 1812 Louis Vicat (Pháp) hoàn chỉnh khám phá Smeaton cách xác định tỷ lệ hỗn hợp Năm 1824 Joseph Aspdin với sáng chế chất kết dính sở nung hỗn hợp phần đá vôi phần đất sét Và 20 năm sau, Isaac Charles John đẩy thêm bước cách nâng cao nhiệt độ nung tới mức làm nóng chảy phần nguyên liệu trước kết nối thành clinker Từ thời tối cổ người biết sử dụng đất sét vôi để kết dính viên đất lại với Phải trải qua trình dài nhà nghiên cứu tìm tòi thêm công thức mới, hợp chất để tạo nên hợp chất kết nối vững xi măng Đó thành tựu lớn khoa học nghiên cứu ứng dụng loài người [1] I.1.2/ Tình hình phát triển ngành công nghiệp xi măng nước giới I.1.2.1/ Trên giới [2] a./ Nhu cầu xi măng Năm 2002, nhu cầu xi măng toàn giới đạt 1,7 tỷ Năm 2004 2,16 tỷ Năm 2005 ( dự kiến ) 2,246 tỷ (tăng gần 4% so với 2004) Riêng Trung Quốc năm 2005 ước tính đạt 1,06 tỷ (tăng 9,2% so với 2004) Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 10 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN C = C1 + C2 + C3 (m) Trong đó: C1 : hệ số bổ sung ăn mòn Đối với vật liệu bền (0,05- 0,1 mm/năm) lấy C1 = 1mm = 10-3 m (Tính theo đơn vị thời gian làm việc từ 15 - 20 năm) C2 : đại lượng bổ sung bào mòn, bỏ qua C2 = C3 : đại lượng bổ sung dung sai chiều dày phụ thuộc vào chiều dày vật liệu C3 = 0,8 mm thép X18H10T Vậy C = + 0,8 = 1,8 (mm)  Tính [σk]: Ứng suất cho phép loại thép X18H10T tính theo bảng XIII-4, ta chọn giá trị nhỏ tính theo công thức sau : - Theo giới hạn bền kéo: Trong đó: η : hệ số hiệu chỉnh, η = σk = 550.106 (N/m2) nk - hệ số an toàn theo giới hạn bền kéo, ηk = 2,6 - Theo giới hạn bền chảy : Trong đó: η : hệ số hiệu chỉnh, η = σc = 220.106 (N/m2) ηc - hệ số an toàn theo giới hạn bền chảy, ηc = 1,5 Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 78 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Ta lấy giá trị bé hai kết vừa tính ứng suất : Nên bỏ qua giá trị P mẫu số công thức tính bề dày thân tháp Hay ta chọn S = 10 mm Trước đưa vào sử dụng, thiết bị phải qua kiểm tra với mức độ tối đa mà chịu được: Kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử (dùng nước) Trong đó: P0 : áp suất thử tính toán, N/m2 Tính theo công thức sau: P0 = Pth + Ptt Với : Pth - áp suất thử thuỷ lực Ptt - áp suất thuỷ tĩnh cột nước Vì Ptt=78302 nằm khoảng (0,07.106÷0,5.106)N/m2 nên ta chọn Pth = 1,5Ptt Do : P0 = Pth + Ptt = 2,5Ptt = 195755 (N/m2) Do chiều dày thân tháp S = 10 mm phù hợp Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 79 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN b./ Tính nắp thiết bị: s hb h dt Hình IV – Mặt cắt nắp thiết bị Chọn nắp thiết bị hình elip có gờ, thiết bị làm việc chịu áp suất = 274179 > 7.104 (N/m2) nên chiều dày S xác định công thức : Trong đó: P : áp suất thiết bị, P = 274179 (N/m2) hb : chiều cao phần lồi nắp, chọn hb = 4,5 (m) [σk] : ứng suất cho phép thiết bị, [σk] = 146,7.106 (N/m2) ϕh : hệ số bền mối hàn hướng tâm Với mối hàn tay hồ quang điện, vật liệu thép cacbon không gỉ, lớp ta chọn ϕh = 0,95 C - đại lượng bổ sung, C = 1,8 (mm) k - hệ số không thứ nguyên Chọn k=1 (đối với đáy lỗ hay có lỗ tăng cứng hoàn toàn) nên đại lượng P mẫu công thức tính S bỏ qua Vì vậy, chiều dày đáy nắp tính: Vậy S = 5mm Xét S - C = 3,2 mm < 10 mm Vì phải tăng C thêm 2mm so với ban đầu, tức C = 1,8 + = 3,8 mm hay S = mm Kiểm tra ứng suất đáy, nắp thiết bị theo áp suất thử : Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 80 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Do S = 7mm phù hợp Tuy nhiên, tháp có đường kính 7,2m lớn nên để đảm bảo an toàn lâu dài sử dụng ta chọn S=10mm với chiều dày thân tháp Suy : chiều cao gờ h = 2,5.S = 25 mm c./ Tính bích nối : Mặt bích phận quan trọng để nối phần thiết bị, nối phận khác với thiết bị Công nghệ chế tạo mặt bích phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo mặt bích, phương pháp nối áp suất môi trường  Bích nối thiết bị: Ta dùng bích nối để nối thiết bị, bích nối nắp đáy với thân, bích lại nối đoạn tháp Chọn loại bích liền thép kiểu I loại phù hợp với hàn, đúc, rèn để nối thiết bị Do thiết bị có đường kính lớn (D = 7200 mm) khuôn khổ đồ án tốt nghiệp chưa tính bích nối cho thiết bị này, giả thiết chọn bích nối tương tự thiết bị có đường kính D = 3000 mm Bảng IV - Các thông số bích nối thiết bị Kích thước nối Dt D Db DI Do Mm 3000 3180 3110 3070 3019 Kiểu bích Bu lông I db (mm) Z (cái) h (mm) M48 64 40 Trong đó: Dt đường kính tháp, D0 đường kính bích, D đường kính bích, Db đường kính tới tâm bu lông, DI đường kính mép vát, db đường kính bu lông, h chiều cao bích Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 81 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN  Bích nối ống dẫn với thiết bị: Ta dùng kiểu bích liền kim loại đen, kiểu I để nối ống dẫn với thiết bị Bảng IV - Các thông số bích nối ống dẫn với thiết bị Kích thước nối Dy Dn D Db DI Mm 1600 1620 1750 1690 Kiểu bích 1660 Bu lông I db (mm) Z (cái) h (mm) M24 40 40 Trong đó: Dy đường kính ống, Dn đường kính bích, D đường kính bích, Db đường kính tới tâm bu lông, DI đường kính mép vát, db đường kính bu long, h chiều cao bích IV.3./ Tính toán thiết bị phụ : [11,12] IV.3.1./ Tính toán bơm dẫn lỏng vào tháp : Chọn loại bơm dùng bơm ly tâm Công suất yêu cầu trục bơm Trong đó: Q : Năng suất bơm (m3/s) ρ : Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) g : Gia tốc trọng trường (m/s2) H : Áp suất toàn phần bơm (m) η : Hiệu suất bơm  Tính H : Áp suất toàn phần bơm tạo xác định sau : Trong : p2 : áp suất bề mặt chất lỏng ống đẩy, p2 = at Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 82 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN p1 : áp suất bề mặt chất lỏng ống hút, p1 = at H0 : chiều cao nâng chất lỏng, H0 = 18 m hm : áp suất tiêu tốn để thắng toàn trở lực đường ống hút đẩy (kể trở lực cục chất lỏng khỏi ống đẩy), m  Tính hm : Trong : ∆P : Áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục tất sức cản thuỷ lực hệ thống ∆ P = ∆ Pđ + ∆ Pm + ∆ Pt + ∆ Pk + ∆ PC Với : • ∆Pđ : Áp suất động học, tức áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy khỏi ống (N/m2) ρ : Khối lượng riêng huyền phù: ρ=1019,375 (kg/m3) Đường kính tương đương ống chất lỏng: dtđ = 50 mm Vận tốc trung bình dung môi ống khoảng 0,5 – (m/s) Chọn vận tốc trung bình dung môi ống ω = 1,5 (m/s) • ∆Pm :Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng L : Chiều dài toàn hệ thống ống dẫn chọn L = 25m dtđ : Đường kính tương đương ống dẫn = 0,05 m λ : Hệ số ma sát xác định theo công thức Re : Chuẩn số Rêynol xác định theo công thức => Chất lỏng chảy xoáy xác định λ theo công thức phù hợp ∆ : Độ nhám tương đối Chọn ống có ε = 0,2.10-3 (m) Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 83 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN • ∆PC: Áp suất để khắc phục trở lực cục ξ : Hệ số trở lực cục toàn đường ống, ξ = Σξi Chọn van tiêu chuẩn có ξ = 5,5 Khuỷu ghép 900 với mặt cắt ngang hình vuông (do khuỷu 45 tạo thành) nên ξ=0,38 Hệ ống có khuỷu Độ nhám bên ống, chọn ống không hàn thép có ξ = 0,2 nên ξ = 2.5,5+3.0,38+ 0,2 = 12,34 • ∆Pt : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong, coi ∆ Pt = • ∆Pk : Áp suất bổ sung cuối ống dẫn coi ∆ Pk = Vậy Áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục tất sức cản thuỷ lực hệ thống : => ∆ P = ∆ Pđ + ∆ Pm + ∆ Pc + ∆ Pk + ∆ Pt = 1147 + 20069 + 14151 + + = 35394 N/m2  Hiệu suất bơm Trong đó: η coi (đối với bơm pittông) ηtl : hiệu suất thủy lực, tính đến ma sát tạo dòng xoáy bơm Chọn ηtl = 0,85 ηck : hiệu suất khí có tính đến ma sát ổ bi, ổ lót trục Chọn η ck =0,95 Do η = 0,85.0,95 = 0,81  Công suất bơm : Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 84 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN  Công suất động điện ηtr : Hiệu suất truyền động lấy ηtr = 0,85 ηđc : Hiệu suất động điện lấy ηđc = 0,9 Thường động điện chọn có công suất dự trữ với hệ số dự trữ công suất β = 1,1 Vậy động cần mắc cho bơm hệ thống : Nđcchọn = β Nđc = 1,1 0,74 = (kW) IV.3.2./ Tính toán bơm dẫn nước vào ống Venturi Tính toán tương tự ta có thông số bơm dẫn nước vào ống venturi sau : Công suất bơm : 4,95 kW Công suất động điện : kW IV.3.3./ Tính toán quạt hút khí Chọn chiều dài đoạn ống dẫn khí : l = 0,5 + 42 + + 20 + 18 + 0,5 = 86m IV.3.3.1./ Tính tổn thất áp suất Tổn thất áp lực toàn hệ thống = tổn thất áp lực ống dẫn + tổn thất áp lực thiết bị  Tổn thất áp lực đoạn ống dẫn : Trở lực đoạn ống dẫn bao gồm trở lực đoạn ống dẫn từ ống khói lò nung đến thiết bị lọc bụi venturi, tháp rửa rỗng ống phóng không Đoạn ống dẫn có đường kính nên coi trở lực đoạn ống Ta có : Ta có số liệu ban đầu : Chiều dài đường ống : L = 86 m Độ nhớt khói thải : Khối lượng riêng khói thải : Lưu lượng khí ống : Chọn vận tốc dòng khí ống ω = 15 m/s Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 85 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Đường kính ống dẫn : d = 1,600 m Ta có : Khí ống theo chế độ chảy rối ∆ : Độ nhám tương đối Chọn ống có ε = 0,2.10-3 (m) Vậy • ∆Pđ : Áp suất động học, tức áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng khí ống (N/m2) • ∆Pm :Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng • ∆PC: Áp suất để khắc phục trở lực cục ξ : Hệ số trở lực cục toàn đường ống, ξ = Σξi Chọn van tiêu chuẩn có ξ = 5,5 Khuỷu ghép 900 với mặt cắt ngang hình vuông (do khuỷu 45 tạo thành) nên ξ = 0,32 Hệ ống dẫn có khuỷu Độ nhám bên ống, chọn ống không hàn thép có ξ = 0,2 nên ξ = 1.5,5+6.0,32+ 0,2 = 11,732  Trở lực toàn đoạn ống dẫn :  Tổn thất áp lực thiết bị : Như tính toán phần ta có trở lực ống venture : Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 86 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Vậy tổn thất áp suất toàn hệ thống : Áp suất toàn phần quạt hút tạo Trong đó: Hp : trở lực hệ thống : khối lượng riêng không khí điều kiện tiêu chuẩn điều kiện làm việc B : áp suất chỗ đặt quạt IV.3.3.2./ Công suất quạt Công suất quạt : Chọn quạt lắp tực tiếp với trục động điện, Lưu lượng Q = 49,22 m3/s, tra bảng đặc tính quạt ly tâm ta có Công suất động diện: Chọn K = 1,1 Vậy công suất động diện sau : Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 87 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Chương V : TÍNH TOÁN CHI PHÍ XỬ LÝ V.1./ Chi phí thiết bị V.1.1./Hệ thống đường ống Thép làm ống dùng thép 1000mm x 2000 x 3mm Diện tích : 1000 x 2000 = m2 Thể tích : 1000 x 2000 x = 0,006 m3 Khối lượng riêng thép : 7850 kg/m3 Khối lượng thép : 0,006 x 7850 = 47,1 kg Giá thành kg : 6000 đ/kg Chi phí toàn đường ống Đoạn ống dài 86m, D = 1600 nên ta cần 86 Phần lại tận dụng làm ống dẫn nước Thép làm cút : 15 1m x 2m x 0,003m  Chi phí = (86 + 15) x 47,1 x 6000 = 28.542.600 đồng V.1.2./ Tháp rửa rỗng Thép làm ống dùng thép 1000mm x 2000 x 10mm Diện tích : 1000 x 2000 = m2 Thể tích : 1000 x 2000 x 10 = 0,02 m3 Khối lượng thép : 0,02 x 7850 = 157 kg Đáy : Thân : 32  Chi phí = (32 + + ) x 157 x 6000 = 37.680.000 đồng V.1.3./ Các thiết bị khác Bảng V - Chi phí thiết bị khác Tên hạng mục thiết bị Hàng rào, sàn công tác Bê tong cốt thép Bu long M48 Quạt Bơm nước Đơn vị Số lượng Kg m3 Cái Cái Cái 200 10 1000 Thành tiền ( triệu đồng ) 6000 1.500.000 15 10.000 10 100.000.000 100 50.000.000 100 Tổng : 226 triệu đồng Đơn giá  Chi phí hệ thống : 28.542.600 + 37.680.000 + 226.000.000 = 242.222.600 đồng ≈ 293 triệu đồng Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 88 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN VI.2 Chi phí thiết kế thi công Bảng V – Chi phí thiết kế thi công Phí thi công Ptc = 30% Ptb Phí thiết kế Ptk = 3%.Ptb Thuế VAT = 10%.(Ptb+ Ptc + Ptk) Tổng chi phí xây dựng hệ thống 88.000.000 8.000.000 39.000.000 135.000.000 VI.3 Chi phí 1ngày Bảng V 3- Chi phí ngày TT Nhiên liệu Than Vôi Điện Số lượng 200 9643 1000 Tổng cộng Đơn vị Tấn kg kW Đơn giá VND 5.000.000 1.180 2.000 Thành tiền (triệu đồng) 1000 11,4 1013,4 Giá thành xử lý : Lượng khí cần xử lý ngày 4.252.608 m3 Số công nhân vận hành người, mức lương 1.500.000 đồng/tháng = 50.000 đồng/ngày Chi phí nguyên nhiên liệu: 1013,4 triệu đồng/ngày Vậy giá thành xử lý 1kg rác là: Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 89 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Kết luận Đồ án tiến hành tính toán nồng độ số chất ô nhiễm khói thải lò nung clinker Nồng độ bụi khí SO2 khói thải lò nung vượt QCVN 23 : 2009, tiêu khác nằm giới hạn cho phép Đã tiến hành tính toán, thiết kế hệ thống xử lý bụi khói thải lò nung clinker Ngoài giải pháp kỹ thuật công nghệ chủ yếu có tính chất định làm giảm nhẹ chất ô nhiễm gây cho người môi trường, biện pháp hỗ trợ góp phần làm hạn chế ô nhiễm cải tạo môi trường Giáo dục ý thức vệ sinh môi trường vệ sinh công nghiệp cho cán bộ, nhân viên sở Thực thường xuyên có khoa học chương trình vệ sinh quản lý chất thải xí nghiệp vệ sinh nhà xưởng hàng ngày vệ sinh xí nghiệp hàng tuần… Ứng dụng hình thức giáo dục khác làm áp phích, báo, … để nâng cao nhận thức tầm quan trọng môi trường cho toàn thể cán công nhân viên Dần dần thực việc hoàn thành cải tạo công nghệ nhằm hạn chế ô nhiễm Đôn đốc giáo dục cán bộ, nhân viên sở thực quy định an toàn lao động, phòng chốn cháy nổ Thực việc kiểm tra sức khỏe, kiểm tra y tế định kỳ Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 90 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Tài liệu tham khảo [1] Lịch sử đời xi măng, (Theo VLXD đương đại - Số - 03/06), Siêu thị thông tin xây dựng - Tổng hội xây dựng Việt Nam, truy cập ngày 02/4/2010 từ trang web: http://sieuthixaydung.com.vn/modules.php? name=News&opcase=detailsnews&mid=960&mcid=259&menuid=200 [2] Công nghiệp xi măng giới qua số, ( Nguồn tin : Trang web Bộ xây dựng – Ministry of construction of socialist republic of Viet Nam ) http://www.moc.gov.vn; http://thuvien.xaydung.gov.vn/site/moc/cms? cmd=4&portionId=57&categoryId=86&articleId=16467&portalSiteId=6&language =vi_VN [3] Các website Tổng công ty xi măng Việt Nam công ty xi măng thành viên http://www.vicem.vn [4] Báo cáo tổng kết sản xuất kinh doanh năm 2009 Tổng công ty Công nghiệp xi măng Việt Nam, Theo website http://www.vicem.vn [5] PGS Bùi Văn Chén, (2001), Kỹ thuật sản xuất xi măng Pooclăng chất kết dính, Đại học Bách khoa Hà Nội [6] TS Tạ Ngọc Dũng, (09/2003), Bài giảng công nghệ xi măng, Bách khoa [7] GS.TS Trần Ngọc Chấn, (2004), Ô nhiễm không khí xử lý khí thải, Tập 1, 2, 3, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [8] Hoàng Kim Cơ,() , Kỹ thuật lọc bụi làm khí, NXB Giáo dục [9] Nguyễn Duy Động, Thông gió kỹ thuật xử lý khí thải [10] GS.TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, KS Long Thanh Hùng, TS Đinh Văn Huỳnh, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phan Văn Thơm, TS Phạm Xuân Toàn, TS Trần Xoa (1990), Sổ tay trình công nghệ hoá chất tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [11] GS.TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, KS Long Thanh Hùng, TS Đinh Văn Huỳnh, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phan Văn Thơm, TS Phạm Xuân Toàn, TS Trần Xoa (1990), Sổ tay trình công nghệ hoá chất tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [12] TS.Nghiêm Trung Dũng (2002), Bài giảng công nghệ xử lý ô nhiễm khí, Viện KH CN Môi trường- ĐHBK Hà Nội Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 91 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Viện khoa học Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 92 [...]... 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 17 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Hình I 2 – Biểu đồ tương quan tiêu thụ xi măng 3 miền năm 2009 Viện khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 18 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinke/ngày Nguyễn... hết các nhà máy sản xuất xi măng sử dụng phương pháp kỹ thuật khô, ngoại trừ những nhà máy có lò trộn xi măng đứng với thiết bị và kỹ thuật lạc hậu, thì những nhà máy còn lại có năng suất trộn xi măng từ 1,4 triệu đến 2,3 triệu tấn mỗi năm với thiết bị và trình độ kỹ thuật tương đương với nhữn g nhà máy khác ở Đông Nam Á.Việt Nam đang có khoảng 31 dự án xi măng lò quay với tổng công suất thiết kế là... những năm gần đây, một số nhà máy sản xuất xi măng lớn tập trung nhiều vào thị trường trong nước do thị trường này đang tăng trưởng mạnh mẽ Ngành công nghiệp xi măng Việt Nam hiện nay đã có khoảng 14 nhà máy xi măng lò quay với tổng công suất thiết kế là 21,5 triệu tấn/năm, 55 cơ sở xi măng lò đứng, lò quay chuyển đổi tổng công suất thiết kế 6 triệu tấn/năm, khoảng 18 triệu tấn xi măng được sản xuất từ... hạt xi măng mịn, nhỏ, dễ phát tán trong không khí  bụi  - Viện khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 28 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN I.3.2/ So sánh giữa các công nghệ sản xuất xi măng Lò quay có nhiều ưu điểm hơn lò đứng Bảng I 3 – So sánh giữa các công nghệ... Bụi từ nung clinke : với trường hợp các thiết bị xử lý bụi không hoạt động, lượng bụi thoát ra do quá trình nung clinke trong lò quay ( ướt + khô ) là lớn nhất, do lò quay sử dụng nhiều nhiên liệu hơn lò đứng - Nếu có thiết bị xử lý bụi hoạt động, có thể lượng bụi thoát ra trong sản xuất xi măng lò đứng nhiều hơn, do các nhà máy xi măng lò đứng thường chỉ lắp hệ thống thu hồi bụi với hiệu suất thấp (... măng theo bảng dưới đây : Bảng I.5 – Các dòng thải từ quá trình sản xuất xi măng STT Tên dòng thải 1 Khí thải chứa SO2, SO3, CO, NOx… SXXM lò đứng Có SXXM lò quay phương pháp khô Có Ghi chú Phát tán vào pha khí Viện khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 31 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinke/ngày Nguyễn Thị... cao) được nghiền trong nước tạo thành bùn có thể bơm Bùn nhão được cung cấp trực tiếp cho lò hoặc đầu tiên đến máy sấy bùn I.3.1/ Quy trình công nghệ sản xuất xi măng Công nghệ sản xuất xi măng gồm có 2 công nghệ cơ bản là : sản xuất xi măng lò đứng và sản xuất xi măng lò quay Trong đó công nghệ sản xuất xi măng lò quay có 2 phương pháp sản xuất là : phương pháp ướt và phương pháp khô - Nung clinke... toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinke/ngày Nguyễn Thị Hiền Lớp CNMT_K50QN Nhu cầu xi măng toàn thế giới năm 2020 là 3,06 tỷ (riêng nhu cầu các nước đang phát triển sẽ chiếm 84%) Đến 2004, toàn thế giới có 163 nước sản xuất xi măng với 1655 nhà máy và 344 cơ sở nghiền xi măng với tổng công suất là 2,1 tỷ tấn với gần 900.000 người làm việc Nhu cầu sử dụng xi măng. .. xuất xi măng phía Bắc đã đẩy mạnh được công tác tiêu thụ sản phẩm, chiếm lĩnh thị trường tốt hơn năm 2008 như: Công ty xi măng Hoàng Thạch, CP xi măng Bỉm Sơn, xi măng Hải Phòng, CP xi măng Bút Sơn, CP xi măng Hoàng Mai Hình I 4 – Biểu đồ tương quan tiêu thụ sản phẩm Viện khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 19 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí. .. công nghệ lò quay khô - Chỉ có thể dùng nhiên liệu rắn ( than ) - Quá trình tạo khoáng diễn ra theo chiều cao của lò và trong từng viên phối liệu - Tương tự công nghệ lò quay khô - Tương tự công nghệ lò quay khô - Nhiệt độ lò rất khó đạt tới 14500C Viện khoa học và Công nghệ môi trường (INEST) ĐHBKHN – Tel :(84.4) 8681686 – Fax :(84.4) 8693551 29 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng