Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế tháp sấy phun sấy bột ceramic, công suất 1,5 triệu m2/năm, dùng nhiên liệu là dầu mazut đen 20 có thành phần cơ bản
Nguyễn Hải Đăng 1 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng Đề tài : Thiết kế tháp sấy phun sấy bột ceramic, công suất 1,5 triệu m 2 /năm, dùng nhiên liệu là dầu mazut đen 20 có thành phần cơ bản C c H c S c N c O c A c W c 85 11.6 2.9 0.25 0.25 0 0 Biết khối lượng thể tích của sản phẩm là: 0 1950 ρ = (kg/m 3 ) Độ ẩm đưa vào nung: 0,5% Độ ẩm sau tháp sấy: 6% Nhiệt độ không khí ngoài trời: 30 o C Độ ẩm không khí: 65% Nguyễn Hải Đăng 2 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 3 PHẦN I I.I Vị trí, vai trò của ngành Vật liệu xây dựng trong lĩnh vực xây dựng cơ bản 4 I.2 Giới thiệu về các phương pháp sấy bột ceramic 6 I.3 Đặc điểm, vị trí của thiết bị nhiệt dự kiến thiết kế trong các công nghệ sản xuất Vật liệu xây dựng I.4 Giới thiều chung về yêu cầu của hồ, bột và các yêu tố khác I.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ PHẦN II II.1 Tính quỹ thời gian làm việc II.2 Cần bằng vật chất quá trình sấy II.3 Chọn tháp sấy và số lượng II.4 Tính cháy nhiên liệu II.5 Thiết kế tháp sấy phun II.6 Tính chi pí nhiệt riêng và chất tải nhiệt cho quá trình cháy II.6.1 Tính tổn thât nhiệt của quá trình sấy thực tế II.6.2 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d II.7 Cân bằng nhiệt buồng sáy của tháp sấy phun II.8 Tính chi phí riêng nhiên liệu, lượng dung tác nhân sấy, nhiên liệu, nhiệt trong một giờ II.8.1 Tính chi phí riêng nhiên liệu II.8.2 Tính lượng dùng tác nhân sấy, nhiên liệu, nhiệt trong một giờ II.9 Tính buồng đốt II.10 Chọn hệ thống lọc bụi II.11 Tính trở lực khí động học II.12 Chọn quạt PHẦN III Thông số kinh tế, kỹ thuật, vật tư của tháp sấy phun PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hải Đăng 3 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng đã và đang được ứng dụng và sử dụng rất nhiều thành tựu,tiến bộ của khoa học kỹ thuật.Các thiết bị máy móc ngày càng hoàn thiện và hiệu quả hơn góp phần không nhỏ vào việc nâng cao năng suất cũng như chất lượng sản phẩm vật liệu xây dựng. Phần lớn các loại vật liệu xây dựng đều phải trải qua một khâu quan trọng đó là quá trình gia công nhiệt. Sấy là một quá trình gia công nhiệt quan trọng và phức tạp trong sản xuất vật liệu xây dựng và nhiều nghành công nghiệp khác. Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đạt chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Vấn đề này càng quan trọng và khó khăn hơn khi ta sấy vật liệu dạng bột nhão Chính vì những lý do trên , việc khảo sát, nghiên cứu và chế tạo thiết bị sấy cho vật liệu bột nhão trong các ngành sản xuất nói chung và bột ceramic trong sản xuất gạch lát nền là rất cần thiết. Trong giới hạn phạm vi đồ án môn học “Thiết bị nhiệt trong sản xuất vật liệu xây dựng” được giao, chúng em đã thiết kế được tháp sấy phun sấy phun bột ceramic, công suất 1,5 triệu m 2 /năm và tính toán phục vụ việc thiết kế sơ bộ được một số thiết bị phụ trợ như: Kích thước của các cyclon trong tháp trao đổi nhiệt, chọn quạt cho thiết bị. Với trình độ có hạn và phạm vi của đồ án môn học đầu tiên nên còn nhiều sai xót. Chúng em rất mong và chân thành cảm ơn nếu được sự đóng góp ý kiến hướng dẫn nhận xét,bổ xung của các thầy, cô giáo. Sinh viên thực hiện Nguyễn Quang Hưng Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Hải Đăng 4 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng PHẦN I I. VỊ TRÍ, VAI TRÒ CỦA NGÀNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG TRONG LĨNH VỰC XÂY DỰNG CƠ BẢN Ngành vật liệu xây dựng chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực xây dựng cơ bản. Chất lượng vật liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và tuổi thọ của công trình. Chi phí về vật liệu xây dựng chiếm một tỷ lệ cao trong tổng giá thành công trình: 74 – 75% đối với các công trình dân dụng, 70% đối với các công trình giao thông, 50% đối với các công trình thủy lợi. Nhu cầu vật liệu xây dựng ở Việt Nam trong thời gian qua và trong tương lai là rất lớn cả về giá trị, số lượng lẫn yêu cầu chất lượng, chủng loại, mẫu mã theo thị hiếu của người tiêu dùng trong tiến trình hội nhập quốc tế Nước ta giàu tài nguyên khoáng sản làm vật liệu xây dựng, tuy phân bố không đều nhưng có ở hầu hết các vùng trong cả nước. Đồng thời, Việt Nam là một thị trường tiêu thụ lớn về vật liệu xây dựng. Chính phủ đã lập quy hoạch tổng thể phát triển ngành vật liệu xây dựng thành ngành kinh tế mũi nhọn trong tương lai. Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam vừa được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, nêu rõ: “Phát triển vật liệu xây dựng (VLXD) phải bảo đảm tính bền vững, góp phần phát triển kinh tế, tạo sự ổn định xã hội và bảo vệ môi trường; phù hợp với các quy hoạch khác liên quan. Tiềm năng về tài nguyên khoáng sản, thị trường, công nghệ, lao động sẽ được khai thác để phát triển ngành VLXD thành ngành kinh tế mạnh, từ năm 2010, đáp ứng về số lượng, chất lượng và các chủng loại VLXD cơ bản cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Mọi nguồn lực sẽ được thu hút vào phát triển sản xuất VLXD. Khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia sản xuất và kinh doanh VLXD” Nguyễn Hải Đăng 5 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng II GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY BỘT CERAMIC Quá trình sấy bột có thể được tiến hành trong các thiết bị sấy trục, sấy phun hay là trong các thiết bị sấy tầng sôi. Trong sấy trục, giới hạn nhiệt độ của tác nhân sấy là 70 - 800C, trong sấy phun 3000C, trong sấy tầng sôi 3000C.Máy sấy kiểu trục quay được ứng dụng để sấy nguyên liệu dạng lỏng, dạng bột nhão ở áp suất khí quyển hay trong chân không. Thiết bị sấy một trục ở áp suất khí quyển (hình vẽ) có tang quay 2 với bộ dẫn động 3. Hơi được nạp vào bên trong tang quay. Một phần tang quay nằm trong thùng 7, dung dịch được cho vào đây qua ống nối 5. Bộ khuấy trộn 6 làm chuyển đảo dung dịch trong thùng và tráng lên tang quay một lớp có bề dày 0,1 - 1,0 mm. Khi tang quay một vòng thì lớp sản phẩm sẽ kịp khô và bóc khỏi bề mặt tang nhờ các dao cạo 4. Vít 8 tải sản phẩm khô ra khỏi máy. Hơi có áp suất đến 0,5 MPa được đưa vào qua cổ trục của tang quay, nước ngưng cũng được tháo ra qua chính cổ trục đó theo ống xifông 1. Đường kính của tang quay thường được sản xuất theo các cỡ 600, 800, 1000, 2000 mm. Năng suất của máy sấy tính theo ẩm bốc hơi phụ thuộc vào dạng sản phẩm sấy khoảng 10 -50 kg/(m 2 /h). Tháp sấy phun thường đặt trong nhà, dùng thiết bị phun ly tâm cho khả năng phun đều sản phẩm chất lỏng và tăng cường quá trình bốc hơi. Dung dịch đem sấy chảy qua Nguyễn Hải Đăng 6 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng đĩa có đầu phun với số vòng quay lớn, nhờ đó các tiểu phần chất lỏng biến thành những hạt rất nhỏ và bề mặt hoạt hoá của chất lỏng được tăng lên. Tháp sấy phun có 2 loại: loại có đấy phẳng và loại có đáy nón. Loại đáy phẳng phải có cơ cấu để tháo sản phẩm khô. Còn loại đáy hình nón thì thành phẩm ở dạng bột được đẩy ra dưới tác động của lực ly tâm. Những ưu việt của máy sấy phun là: nhanh chóng trong quá trình sấy, nhiệt độ của vật liệu sấy thấp, sản phẩm nhận được ở dạng bột nhỏ không cần phải nghiền lại và có độ hoà tan lớn. Vì sấy quá nhanh, nhiệt độ của vật liệu trong suốt chu kỳ sấy không vượt quá nhiệt độ của ẩm bốc hơi (60 -700C) và thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của tác nhân sấy. Nhược điểm của loại này là kích thước của phòng sấy tương đối lớn, do tốc độ chuyển động của các tác nhân sấy không lớn cũng như sự phức tạp về cơ cấu phun, hệ thu hồi bụi và tháo dỡ sản phẩm. Tháp sấy phun có đáy phẳng có phòng sấy 3, sản phẩm lỏng được phun trong phòng nhờ đĩa quay nhanh 6. Không khí nóng hay khí lò được đẩy vào phòng và sản phẩm chuyển động thành dòng song song với vật liệu (hình vẽ) Hồ khi rơi vào dòng không khí nóng, hay khi chúng bị chất tải nhiệt bao phủ lấy mọi hướng và trong một vài giây ẩm bốc hết và sản phẩm lắng xuống đáy phòng ở dạng bột. Sản phẩm được chuyển dịch nhờ cào 5 và ra khỏi máy sấy nhờ vít tải 4 hay nhờ cơ cấu vận chuyển khác. Tác nhân sấy bị hút liên tục nhờ quạt 1. Khi đi qua bộ lọc 2 để làm lắng, những tiểu phần nhỏ của sản phẩm bị dòng khí Nguyễn Hải Đăng 7 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng mang đi. Trong các tháp sấy tương tự, các chất lỏng có thể phân tán bằng các đĩa phun, vòi cơ học, vòi khí động học. Các tháp sấy phun làm việc có đường kính từ 500 đến 15000 mm, năng suất bốc hơi ẩm từ 1500 -3500 kg/h. Với tháp sấy phun có đáy hình nón: thiết bị có năng suất ẩm bốc hơi 500 đến 15000 kg/h. Máy sấy gồm: Vỏ trụ 9 có đáy hình nón để tháo bột khô. Dung dịch đẩy vào sấy bị phun ra nhờ cơ cấu ly tâm 13 có đĩa 10. Tác nhân sấy đưa vào phần trên của thiết bị theo ống dẫn 7. Ở cuối ống dẫn 7 lắp cơ cấu phun hình nón 8. Nhờ cơ cấu 8, tạo ra dòng xoáy của khí đưa vào. Các giọt sản phẩm được phun bằng đĩa bị bao phủ bởi dòng không khí và chuyển xuống dưới. Ẩm được bốc hơi, các phần tử bột nhỏ còn lại lắng xuống ở đáy hình nón và tháo đến cơ cấu 1 để chuyển sản phẩm vào hệ băng tải khí động học. Để tẩy sạch các tiểu phần của sản phẩm bám trên tường, lắp máy rung 17. Tác nhân sấy bị thải có mang theo các tiểu phần nhỏ của sản phẩm ra khỏi thiết bị sấy qua ống dẫn 2 vào xyclon để tách bột. Để khảo sát bên trong, có xe nâng 4, nguồn chiếu sáng 6 và cửa 5. Tấm ngăn máy sấy 11 có các van bảo hiểm ở dạng các đĩa chồng nhau và dạng đường ống 12 để xả khí sấy khi tăng áp suất đáng kể.Đĩa phun 10 quay với tốc độ cao từ động cơ qua hộp giảm tốc. Để bôi trơn cơ cấu phun, ở phần trên của thiết bị có lắp cơ cấu cơ học và bộ lọc mỡ 14. Vô lăng điện 15 dùng để nâng cơ cấu phun. Nguyễn Hải Đăng 8 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng Với yêu cầu của đề bài là nhiệt độ của tác nhân sấy là 650 o C, lượng bốc hơi một giờ là 5920 kg/h, qua khảo sát chúng em thấy là chọn mô hình tháp sấy phun là có hiệu quả nhất. Do vậy chúng em quyết định chọn mô hình tháp sấy phun để thực hiện tính toán Nguyễn Hải Đăng 9 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng II. ĐẶC ĐIỂM, VỊ TRÍ CỦA THIẾT BỊ NHIỆT DỰ KIẾN THIẾT KẾ TRONG CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG Tháp sấy phun được sử dụng để sấy vật liệu ở dạng hồ được phun trong dòng tác nhân sấy nóng nhờ thiết bị phun khí nén hoặc cơ học. Tháp sấy thường được bố trí trong dây chuyền công nghệ sản xuất tấm ốp, lát, gạch xây dựng v.v… từ bột ép theo phương pháp bán khô. Trong tháp sấy phun, vật liệu được phun ra có diện tích bề mặt rất lớn nên quá trình bốc ẩm xẩy ra tích cực, thời gian sấy chỉ kéo dài không đầy 15 – 30 s. Nguyên liệu sơ bộ được nghiền mịn, trộn khuấy đều trong nước, ủ sau đó được chuyển lên sấy tháp phun. Thiết bị sấy tháp phun bao gồm: tháp sấy có chiều cao từ 15-25m, có tỷ lệ H/D = 1,1 ÷ 1,2, thiết bị phun hồ, buồng đốt với quạt đẩy để cấp tác nhân sấy dưới dạng khói lò đố vào tháp sáy, thiết bị lọc bụi, thiết bị vận chuyển vật liệu đã được sấy khô từ tháp sấy vào kho hoặc bunke chứa. Hồ sau khi được phun lên đạt tỷ diện 200 – 300 m 2 /l. Điều khiển sấy tháp phun ở mức tự động hoặc bán tự động III GIỚI THIỆU VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Công suất 1,5 triệu m 2 /năm Kích thước sản phẩm: a x b x h = 500 x 500 x 10 (mm) Độ ẩm tương đối của hồ đưa vào hệ thống tháp sấy phun: W h =33% Nguyễn Hải Đăng 10 Thuyết minh đồ án Nguyễn Quang Hưng Độ ẩm tương đối của hồ trước khi ra khỏi tháp sấy: W b =6% Nhiệt độ sấy cao nhất: t = 650 o C Nhiệt đọ của hồ trước khi đưa vào tháp sấy: t h = 40 ο C Nhiệt độ của bột khi ra khỏi tháp sấy: t b =75 ο C Tổn thất bột theo khí thải tháp sấy: tt b G =1% Khối lượng thể tích của xương gốm: 0 1950 ρ = (kg/m 3 ) Nhiên liệu: dầu mazut đen 20 có thành phần cơ bản và thành phần làm việc cho trong bảng sau Thành phần cơ bản: C c H c S c N c O c A c W c 85 11.6 2.9 0.25 0.25 0 0 Thành phần làm việc: C lv H lv S lv N lv O lv A lv W lv 83.3 11.368 2.842 0.245 0.245 0 2 Nhiệt độ khí thải ra khỏi tháp sấy: t 2 = 80 o C Nhiệt độ không khí ngoài môi trường: t 0 = 30 o C Độ ẩm tương đối của không khí: 0 65% ϕ = Hàm ẩm của không khí: d o = 17,43 (g/kg.kkk) Hàm nhiệt: I o = 74,75 kCal/kg [...]... − 145 100 = 12, 4% 145 Tháp tương tự là tháp của hãng Nhiroatomaider của Đan Mạch, có thể tích tháp sấy là 163 kg/(m3.h) IV TÍNH CHÁY NHIÊN LIỆU Nhiên liệu sử dụng là dầu mazút đen có tính chất như sau: Nhiệt trị làm việc cao của nhiên liệu: c Qlv = 81.C lv + 300.H lv − 26(O lv − S lv ) =81.83,3 + 300.11,368 -26(0,245-2,842) =10225 (kCal/kg) Nhiệt trị làm việc thấp của nhiên liệu: t c Qlv = Qlv − 6(9... Chủng loại Xi măng Gạch ốp lát Sứ vệ sinh Đơn vị Triệu tấn Triệu m2 Triệu sản phẩm Kính xây dựng Triệu m2 Vật liệu xây Tỷ viên Trong đó: vật liệu Tỷ viên xây không nung Vật liệu lợp Triệu m2 Đá xây dựng Triệu m3 Cát xây dựng Triệu m3 Thuyết minh đồ án 33 Năm 201 0 Công Sản lượng suất 65,59 59,02 275,4 206 10 9 Năm 201 5 Năm 202 0 Công Sản Công suất Sản lượng suất lượng 99,5 88,5 > 112 112 335 302 460 414... khí lẫn bụi công suất động cơ được tính theo công thức N= 1, 2Vyc H tt 3600.102.η qη dc Với ηdc là hệ số hữu ích động cơ, đối với hệ thống truyền đai ηdc =0,95 ⇒ N= 1, 2.14584.79 = 7,93 kW 3600 102 0,5 0,95 Công suất yêu cầu cho động cơ Nyc=N.Kdt = 7,93.1,2 = 9,52 kW Với Kdt là hệ số dự trữ, Kdt= 1,2 PHẦN III: Thông số kinh tế, kỹ thuật, vật tư của tháp sấy phun Thể tích làm việc của buồng sấy: V= 145... của tháp sấy phun: Quạt số 12, có áp lực động khí là 7mmH 2O Công suất quạt: N=18 kW Cấu tạo nắp phẳng: nắp phẳng gòm có 2 lớp Lớp thép ngoài cùng có δ1 =6mm; λ1 =58 W/m.0C Lớp thép trong cùng có δ 2 =6mm; λ1 =58 W/m.0C Lớp lót giữa là bông khoáng có δ 3 = 170mm, λ2 = 0,08W/m oC Phần trụ của kết cấu bao che cũng gồm 3 phần: Lớp thép ngoài cùng có δ1 =6mm; λ1 =58 W/m.0C Lớp thép trong cùng có δ 2 =6mm;... nóng phần khô khí thải 100 Tổng 2890 20 241 2909 0,73 4 100 2909 − 2560 100 = 0.65% 2909 Không cân bằng hai vế là VIII TÍNH CHI PHÍ RIÊNG NHIÊN LIỆU, LƯỢNG DÙNG TÁC NHÂN SẤY, NHIÊN LIỆU, NHIỆT TRONG MỘT GIỜ VIII.1 TÍNH CHI PHÍ RIÊNG NHIÊN LIỆU Khi tính chi phí riêng nhiên liệu cần xem xét hệ số sử dụng hữu ích buồng đốt, trong trường hợp này nhận ηbd = 0,9 Ở điều kiện như vậy chi phí riêng nhiệt sẽ là: ... chế tạo được các dây chuyền sản xuất vật liệu xây dựng quy mô tương đối lớn, có trình độ công nghệ tiên tiến, phải làm chủ trong việc sản xuất, dịch vụ cung cấp phụ tùng thay thế, đặc biệt là phụ tùng thay thế cho nhà máy xi măng 2 CÔNG SUẤT THIẾT KẾ VÀ SẢN LƯỢNG VẬT LIỆU XÂY DỰNG ĐẾN NĂM 202 0 (Ban hành kèm theo Quyết định số: 121 /200 8/QĐ-TTg ngày 29 tháng 8 năm 200 8 của Thủ tướng Chính phủ) Nguyễn Hải... 0,804VH 2O + 1,3∆V Vkl 1,964 .1,58 + 1, 25.14,58 + 0,804.1,8 + 1,37,85 19, 61 = 1,68 (kg/m3chuẩn) Hàm ẩm của khói lò: d= GH 2O k kl G = 0,804.VH 2O 1000 1,964VRO2 + 1, 25VN 2 + 1, 43VO2 0,804.1,8.1000 = 1,964 .1,58 + 1, 25.14,58 + 1,3.1, 65 =61,65 (g/kg kkk) V.THIẾT KẾ THÁP SẤY PHUN Mất ra môi trường xung quanh qua các kết cấu bao che gồm: nắp tháp, phần trụ, phần chóp của tháp Tháp sấy được xây dựng nằm trong... 1− 100 100 m h (kg/h) Lượng phối liệu khô tuyệt đối cấp vào tháp sấy có tính đến phần mất mát theo khí thải: m Gh 3928 G = = = 3968 G 1 1 − tt 1 − 100 100 m' h (kg/h) Lượng bột phối liệu ở độ ẩm 6% cần nhận đựoc từ tháp sấy: Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng b Gh = 13 m Gh 3928 = = 4179 Gb 6 1− 1− 100 100 Thuyết minh đồ án (kg/h) Lượng bột phối liệu cần sấy tính cả phần bay theo khí thải: b Gh ' =... = 2890.1701 = 4915900 kJ/h Công suất nhiệt yêu cầu của buồng đốt Φ bh = Qh 4915900 = = 5462 kW ηbd 0,9 IX TÍNH BUỒNG ĐỐT Buồng đốt thiết kế kiểu hình khối trụ thẳng đứng Theo chu vi tháp sấy bố trí 6 buồng đốt nằm cách đều nhau Yêu cầu công suất nhiệt của một buồng đốt sẽ là Φ bd = Φ bh 5462 = = 910 kW nbd 6 Nhận dự phòng 20% Công suất nhiệt tính toán của 1 buồng đốt sẽ là: Φ bt = 1, 2.910 = 1092 kW... 1952 Lượng ẩm còn lại trong bột 251 Lượng ẩm bay hơi 1701 Tổng hợp 5 920 Tổng hợp 5 920 III CHỌN THÁP SẤY VÀ SỐ LƯỢNG Thể tích làm việc yêu cầu của buồng sấy Vts đựoc tính theo công thức: Vyc = ∆Gw RWV Với RWV là cường độ thể tích của tháp sấy theo lượng ẩm bay hơi kg/(m 3.h) Chọn RWV= 7 kg/(m3.h) Nguyễn Hải Đăng Nguyễn Quang Hưng ⇒ Vyc = 1690 = 145 11, 7 14 m3 , nhận một tháp sấy với hệ số dự trữ Thuyết . Hưng Đề tài : Thiết kế tháp sấy phun sấy bột ceramic, công suất 1,5 triệu m 2 /năm, dùng nhiên liệu là dầu mazut đen 20 có thành phần cơ bản C c H c S. chúng em đã thiết kế được tháp sấy phun sấy phun bột ceramic, công suất 1,5 triệu m 2 /năm và tính toán phục vụ việc thiết kế sơ bộ được một số thiết bị