- - 0 - - AI HOĩC Aè NễNG TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA PHAM THANH GIAẽO TRầNH LOè CNG NGHIP aỡ Nụng 2007 - - 1 - - LÅÌI NỌI ÂÁƯU Giạo trçnh L cäng nghiãûp ( LCN ) trçnh by nhỉỵng nẹt cå bn vãư : - Cạc âàûc trỉng cå bn ca LCN; - Cạc váún âãư truưn nhiãût, cå hc cháút khê trong LCN; - K thût âäút nhiãn liãûu v thiãút bë âäút nhiãn liãûu; - Váût liãûu xáy l v kãút cáúu cạc thãø xáy; - Hãû thäúng cáúp giọ v thoạt khọi ca l; - Phỉång phạp tênh toạn cán bàòng nhiãût v xạc âënh lỉåüng tiãu hao nhiãn liãûu - Mäüt säú dảng l cå bn âỉåüc dng phäø biãún trong cäng nghiãûp. Våïi näüi dung trãn, sạch âỉåüc lm giạo trçnh ging dảy cho sinh viãn âải hc, cao âàóng, hc sinh trung cáúp cạc ngnh: K thût nhiãût v mạy lảnh, Luûn kim, Silicat, Cå khê rn dáûp v cạc ngnh cọ liãn quan. Giạo trçnh chàõc khäng trạnh khi sai sọt.Ráút mong nháûn âỉåüc nhỉỵng kiãún âọng gọp ca cạc âäưng nghiãûp v bản âc âãø këp thåìi chènh l bäø sung trong nhỉỵng láưn tại bn sau.Thỉ tỉì gọp xin gỉíi vãư âëa chè: Khoa Cäng nghãû nhiãût âiãûn lảnh-Trỉåìng Âải hc Bạch khoa-Âải hc  Nàòng.Xin chán thnh cạm ån. TẠC GI - - 2 - - Chỉång 1: CẠC ÂÀÛC TRỈNG CÅ BN CA L CÄNG NGHIÃÛP 1.1. PHÁN LOẢI L CÄNG NGHIÃÛP 1.1.1 KHẠI NIÃÛM L cäng nghiãûp ( LCN ) l thiãút bë nhiãût tảo ra mäi trỉåìng cọ nhiãût âäü cao âãø thỉûc hiãûn cạc quạ trçnh cäng nghãû nung nọng, náúu chy, sáúy Trong sn xút, LCN thỉåìng gàûp nhỉ:l cao, l nung, l luûn thẹp âãø cạn, rn dáûp, l náúu thu tinh, l äúng quay sn xút ximàng, l sáúy, l âiãûn. Trong LCN, lỉåüng nhiãût cáúp cho l l nhiãût nàng to ra khi âäút chạy nhiãn liãûu hồûc nhiãût to ra tỉì váût liãûu âỉåüc gia cäng nhiãût hồûc âiãûn nàng biãún âäøi thnh nhiãût nàng.Sỉû trao âäøi nhiãût, cáúu trục l, viãûc sỉí dủng nhiãn liãûu våïi thiãút bë âäút cng nhỉ chãú âäü nhiãût v nhiãût âäü ph håüp u cáưu cäng nghãû l nhỉỵng nhán täú cọ nh hỉåíng nhiãưu tåïi: - Cháút lỉåüng sn pháøm; - Nàng sút ca l cng våïi cạc thiãút bë liãn quan tåïi l; - Gim t lãû phãú pháøm, chi phê váût liãûu, sút tiãu hao nhiãn liãûu; - Khäng lm ä nhiãùm mäi trỉåìng. 1.1.2 PHÁN LOẢI LCN Ngỉåìi ta chia LCN thnh 4 nhọm l theo cạc âàûc âiãøm sau : 1.1.2.1. LCN theo âàûc âiãøm ngưn nhiãût. Dỉûa vo cạc dảng nàng lỉåüng cọ thãø biãún âäøi thnh nhiãût nàng LCN âüc phán lm 3 loải: a - Cạc l nhiãn liãûu. Âáy l cạc l cọ sỉí dủng nhiãn liãûu. Nhiãût lỉåüng sinh ra trong cạc l ny l do quạ trçnh âäút chạy nhiãn liãûu vç thãú chụng cn âỉåüc gi l l cọ ngn lỉía. b- Cạc l âiãûn. Âáy l cạc l sỉí dủng âiãûn nàng. Theo ngun l biãún âäøi âiãûn nàng thnh nhiãût nàng, cạc l âiãûn âỉåüc phán thnh l âiãûn tråí, l âiãûn häư quang, l âiãûn cm ỉïng, l nung âiãûn mäi v l Plazma.(Pháưn ny s âỉåüc trçnh by k trong chỉång 8 ) c - Cạc l tỉû phạt nhiãût. Âáy l cạc l khäng cáưn cung cáúp nàng lỉåüng tỉì bãn ngoi. Trong cạc l ny nhiãût âỉåüc to ra tỉì bn thán váût liãûu âỉåüc gia cäng nhiãût. Vê - - 3 - - dủ nhỉ l luûn thẹp LD, trong quạ trçnh cäng nghãû, ngỉåìi ta rọt vo l gang lng cọ chỉïa tỉì 2 âãún 4 % cạcbon. Khi thäøi giọ vo gang lng s xy ra cạc phn ỉïng hoạ hc cọ to nhiãût giỉỵa oxy våïi cacbon : [ C ] + O 2 = CO 2 + Q 1.1.2.2 LCN theo âàûc âiãøm cäng nghãû. Phủ thüc vo tênh cháút quạ trçnh gia cäng nhiãût váût liãûu ngỉåìi ta phán thnh 2 loải : a - Cạc l náúu chy. Trong cạc l ny váût liãûu gia cäng âỉåüc náúu chy.Vê dủ nhỉ l náúu thu tinh, l náúu chy men, l náúu chy kim loải âen âãø âục hoảc håüp kim hoạ b - Cạc l nung. Trong cạc l ny váût liãûu gia cäng âỉåüc nung nọng nhỉng khäng hoạ lng. Vê dủ nhỉ l nung thẹp âãø rn, âãø cạn; cạc l nhiãût luûn kim loải ( l täi, , ram ) 1.1.2.3 LCN theo chãú âäü nhiãût. Theo âàûc âiãøm quạ trçnh trao âäøi nhiãût tỉì ngưn nhiãût tåïi bãư màût váût gia cäng, cọ sỉû tham gia trao âäøi nhiãût ca tỉåìng l, ngỉåìi ta phán LCN thnh 3 nhọm: a - Cạc l lm viãûc åí chãú âäü bỉïc xả nhiãût. Trong cạc l ny sỉû trao âäøi nhiãût ch úu bàòng bỉïc xả nhiãût, nhiãût âäü l thỉåìng ≥ 600 0 C. Cạc l ny lải âỉåüc chia thnh 3 nhọm : bỉïc xả phán bäú âãưu, bỉïc xả trỉûc tiãúp v bỉïc xả giạn tiãúp. Thê dủ nhỉ cạc l nung nhiãût luûn, l nung trong xỉåíng cạn v rn. b- Cạc l lm viãûc åí chãú âäü âäúi lỉu. Trong cạc l ny sỉû trao âäøi nhiãût ch úu bàòng trao âäøi nhiãût âäúi lỉu, nhiãût âäü l nh hån 600 0 C. Thê dủ nhỉ cạc l sáúy, l múi, l nung giọ c - Cạc l lm viãûc åí chãú âäü theo låïp. Trong cạc l ny váût liãûu âỉåüc gia cäng nhiãût åí dảng củc, dảng hảt hồûc bủi v âỉåüc cháút trong khäng gian lm viãûc ca l. Khê nọng chuøn âäüng giỉỵa cạc hảt liãûu v täưn tải âäưng thåìi c ba dảng trao âäøi nhiãût : dáùn nhiãût, âäúi lỉu, bỉïc xả. ÅÍ chãú âäü theo låïp cọ 3 dảng : - Låïp chàût : åí âáy váût liãûu nàòm thnh låïp, cháút âáưy trong khäng gian l v chuøn âäüng tỉì trãn xúng. Khê nọng âỉåüc thäøi tỉì dỉåïi lãn, chuøn âäüng qua khe håí giỉỵa cạ c hảt liãûu. Vê dủ: l cao luûn gang, l âỉïng náúu gang. - Låïp säi : åí âáy cạc hảt liãûu âỉåüc xạo träün mảnh m trong trảng thại giäúng nhỉ sỉû säi dỉåïi tạc âäüng ca dng khê cọ täúc âäü cao. Vê dủ:cạc l nung manhãdit, oxyt km. - - 4 - - - Låïp lå lỉỵng : åí âáy váût liãûu âỉåüc nghiãưn nh v lå lỉíng trong khäng gian l dỉåïi tạc âäüng thäøi ca dng khê. Vê dủ: cạc l nung qûng sunfua, l nung dung dëch cä ca sunfua km. 1.1.2.4 LCN theo âàûc âiãøm cáúu trục. Dỉûa vo hçnh dảng, cáúu trục cọ cạc loải l nhỉ: l bưng, l bãø, l äúng quay, l háưm, l nung liãn tủc. 1.2. CẠC ÂÀÛC TRỈNG CÅ BN CA LCN Âãø âạnh giạ, so sạnh vãư cáúu tảo, chãú âäü nhiãût, cháút lỉåüng thiãút bë cáưn xẹt âãún cạc thäng säú k thût v kinh tãú âàûc trỉng nháút. Âäúi våïi LCN cọ cạc thäng säú sau : 1.2.1. CHÃÚ ÂÄÜ NHIÃÛT ÂÄÜ CA L 1.2.1.1.Nhiãût âäü l. Âáy l nhiãût âäü trung bçnh trong khäng gian lm viãûc ca l. Nhiãût âäü ny mang tênh quy ỉåïc, thỉåìng nh hån nhiãût âäü ca ngưn nhiãû t v låïn hån nhiãût âäü ca tỉåìng, nọc l; k hiãûu :t k hồûc T k ; t l hồûc T l . Nhiãût âäü l phủ thüc vo nhiãût âäü chạy l thuút ca nhiãn liãûu, phủ ti nhiãût, cáúu trục v cạch nhiãût ca l; âỉåüc xạc âënh gáưn âụng theo cäng thỉïc : t l = η . t lt , o C ( 1- 1 ) åí âáy: - t lt : nhiãût âäü chạy l thuút ca nhiãn liãûu, o C - η :hãû säú nhiãût âäü, phủ thüc vo cáúu trục v cháút lỉåüng cạch nhiãût ca l; thỉåìng cọ giạ trë tỉì 0, 65 âãún 0, 85 tu thüc vo kiãøu l [ 1 ] 1.2.1.2.Chãú âäü nhiãût âäü ca l . Phủ thüc vo cäng nghãû gia cäng váût liãûu, nhiãût âäü ca l cọ thãø thay âäøi theo thåìi gian, theo khäng gian lm viãûc ca l. Sỉû thay âäøi nhiãût âäü l theo thåìi gian gi l chãú âäü nhiãût âäü ca l: t l = f ( τ ) Khi nhiãût âäü khäng thay âäøi, ta cọ chãú âäü nhiãût âäü l äøn âënh. Khi nhiãût âäü l thay âäøi theo thåìi gian l chãú âäü nhiãût âäü khäng äøn âënh. 1.2.2. CHÃÚ ÂÄÜ NHIÃÛT CA L Trong quạ trçnh gia cäng váût liãûu, phủ thüc vo cäng nghãû m lỉåüng nhiãût cung cáúp cho l cọ thãø thay âäøi åí cạc thåìi âiãøm khạc nhau ( cn gi l phủ ti nhiãût ).Sỉû thay âäøi phủ ti nhiãût theo thåìi gian âỉåüc gi l chãú âäü nhiãût ca l. Q = f ( τ ) - - 5 - - Khi phủ ti nhiãût khäng thay âäøi ta cọ chãú âäü nhiãût äøn âënh; cn khi phủ ti nhiãût thay âäøi l chãú âäü nhiãût khäng äøn âënh. Chãú âäü nhiãût cọ quan hãû máût thiãút våïi chãú âäü nhiãût âäü ca l. Âãø âm bo âụng chãú âäü nhiãût âäü theo u cáưu cäng nghãû, cáưn tiãún hnh tênh toạn cáúp nhiãût dỉûa trãn cå såí tênh cán bàòng nhiãût. 1.2.3. CÄNG SÚT NHIÃÛT CA L Cäng sút nhiãût ca l l phủ ti nhiãût låïn nháút m l cọ thãø tiãúp nháûn âỉåüc trong mäüt âån vë thåìi gian; âỉåüc k hiãûu bàòng Q hồûc P, âån vë âo kW. 1.2.4. NÀNG SÚT CA L Âáy l lỉåüng váût liãûu âỉåü c gia cäng nhiãût ca l tênh trong mäüt âån vë thåìi gian, k hiãûu l G ; âån vë âo : t / h hồûc kg / h hay t / ngy hồûc kg / ngy. Nàng sút l phủ thüc vo nhiãût âäü bưng l, nhiãût âäü khọi ra khi l, cỉåìng âäü, âàûc âiãøm quạ trçnh truưn nhiãût tỉì khê l tåïi váût liãûu v cáúu trục ca l. Khi so sạnh cạc l khạc nhau cn cọ khại niãûm nàng sút riãng ca l ( cỉåìng âäü âạy l ). Âáy l lỉåüng sn pháøm gia cäng âỉåüc tênh trãn mäüt mẹt vng diãûn têch âạy l trong mäüt âån vë thåìi gian; k hiãûu l “ h “ ; âån vë kg / m 2 .h 1.2.5. CẠC HIÃÛU SÚT 1.2.5.1. Hiãûu sút sỉí dủng nhiãût cọ êch . Âáy l t säú giỉỵa lỉåüng nhiãût cọ êch âãø gia cäng váût liãûu v ton bäü lỉåüng nhiãût cung cáúp cho l. η cọ êch = 100. cáp coich Q Q ∑ % ( 1 - 2 ) åí âáy : - Q coich bao gäưm nhiãût âãø gia cäng váût liãûu Q VL , kJ/h ; nhiãût âãø gia cäng cho xè khi cäng nghãû cọ tảo xè Q X, kJ/h ; nhiãût ca cạc phn ỉïng hoạ hc Q PUHH, kJ/h . - Q Σ cap bao gäưm lỉåüng nhiãût to ra khi âäút chạy nhiãn liãûu Q C, kJ/h ; lỉåüng nhiãût váût l ca khäng khê âỉåüc nung nọng Q KK, kJ/h ; lỉåüng nhiãût váût l ca nhiãn liãûu âỉåüc nung nọng ( thỉåìng chè tênh âäúi våïi nhiãn liãûu l cháút khê ) Q NL, kJ/h. Củ thãø cạc lỉåüng nhiãût ny âỉåüc trçnh by trong chỉång 6 . 1.2.5.2. Hiãûu sút sỉí dủng nhiãût. Âáy l t säú giỉỵa täøng lỉåüng nhiãût cọ êch v lỉåüng nhiãût täøn tháút trong khu vỉûc l våïi ton bäü lỉåüng nhiãût cung cáúp cho l. - - 6 - - q = cap tonthatcoich Q QQ + . 100 % ( 1 - 3 ) ồớ õỏy : - tonthat Q laỡ lổồỹng nhióỷt tọứn thỏỳt dổồùi tỏỳt caớ caùc daỷng ( dỏựn nhióỷt qua tổồỡng, bổùc xaỷ qua cổớa mồớ, do nổồùc laỡm maùt ), kJ/h. 1.2.5.3. Hióỷu suỏỳt sổớ duỷng nhión lióỷu. ỏy laỡ tyớ sọỳ giổợa lổồỹng nhióỷt coù ờch õóứ gia cọng vỏỷt lióỷu coich Q vaỡ lổồỹng nhióỷt toaớ ra khi õọỳt chaùy nhión lióỷu Q C. nl = c coich Q Q . 100 % ( 1 - 4 ) So saùnh cọng thổùc (1-2) vaỡ (1-4) ta thỏỳy : khi khọng nung noùng trổồùc khọng khờ, Q KK = 0 vaỡ khọng nung noùng trổồùc nhión lióỷu, Q NL =0 thỗ coù ờch = nl . 1.2.6. SUT TIU HAO NHIN LIU TIU CHUỉN Do vióỷc sổớ duỷng caùc loaỷi nhión lióỷu khaùc nhau hoỷc tuy cuỡng mọỹt daỷng nhổng nhión lióỷu laỷi coù nhióỷt trở khaùc nhau nón õóứ õaùnh giaù vaỡ so saùnh caùc LCN vóử phổồng dióỷn sổớ duỷng nhióỷt ngổồỡi ta duỡng mọỹt õỷc trổng cồ baớn : suỏỳt tióu hao nhión lióỷu tióu chuỏứn, kyù hióỷu : b .ỏy chờnh laỡ lổồỹng nhión lióỷu tióu chuỏứn õóứ gia cọng mọỹt õồn vở khọỳi lổồỹng vỏỷt lióỷu. b = G QB T .29300 . , kg nhión lióỷu tióu chuỏứn / kg vỏỷt lióỷu ( 1 - 5 ) ồớ õỏy : - B laỡ lổồỹng tióu hao nhión lióỷu , kg / h hoỷc m 3 / h ; - Q T laỡ nhióỷt trở thỏỳp cuớa nhión lióỷu, kJ / kg hoỷc kJ / m 3 - 29300 laỡ nhióỷt trở cuớa 1 kg nhión lióỷu tióu chuỏứn ( quy ổồùc ), kJ / kg - G laỡ nng suỏỳt cuớa loỡ, kg / h . Theo [ 1 ], giaù trở caùc hióỷu suỏỳt sổớ duỷng nhión lióỷu vaỡ giaù trở suỏỳt tióu hao nhión lióỷu tióu chuỏứn cuớa LCN hióỷn nay nhổ sau : Loaỷi loỡ nl , % b , kg / kg Loỡ nung lión tuỷc Loỡ buọửng õóứ caùn vaỡ reỡn Loỡ buọửng õóứ nhióỷt luyóỷn 30 ữ 50 15 ữ 30 5 ữ 20 0, 05 ữ 0, 15 0, 1 ữ 0, 25 0, 1 ữ 0, 50 . - - 0 - - AI HOĩC Aè NễNG TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA PHAM THANH GIAẽO TRầNH LOè CNG NGHIP aỡ Nụng 2007 - - 1 - - LÅÌI. nhiãût âiãûn lảnh-Trỉåìng Âải hc Bạch khoa-Âải hc  Nàòng.Xin chán thnh cạm ån. TẠC GI - - 2 - - Chỉång 1: CẠC ÂÀÛC TRỈNG CÅ BN CA L CÄNG NGHIÃÛP 1. 1. PHÁN LOẢI. nhióỷt toaớ ra khi õọỳt chaùy nhión lióỷu Q C. nl = c coich Q Q . 10 0 % ( 1 - 4 ) So saùnh cọng thổùc ( 1- 2 ) vaỡ ( 1- 4 ) ta thỏỳy : khi khọng nung noùng trổồùc khọng khờ, Q KK = 0 vaỡ khọng