Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xuôi chiều dùng để sấy than với năng suất 3540 kg/giờ
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3BỘ CƠNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘICỘNG HỒ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập – Tự do – Hạnh phúc-------o0o----------ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊHọ và tên SV : Đào Hồng QnLớp : ĐH Hóa 2 Khóa 3 Khoa : Cơng Nghệ Hố Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh KhơiNỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xi chiều dùng để sấy than với năng suất 3540 kg/giờCác số liệu ban đầu:Độ ẩm đầu của vật liệu: 8.5%Độ ẩm cuối của vật liệu: 2.5%Nhiệt độ khói đầu vào : 210oCNhiệt độ khói lò ra: 80oCPhần thuyết minh1.Mởi đầu.2.Vẽ và thuyết minh dây chuyền.3.Tính tốn thiết bị chính.4.Tính tốn và chọn thiết bị phụ5.Tính cơ khí6.Kết luậnTT Tên bản vẽ khổ giấy Số lượng1 vẽ dây chuyền sản xuất A4 12 vẽ máy sấy thùng quay A0 1Ngày giao đề: 15/11/2010 Ngày hồn thành:15/01/2010 Trưởng khoa: Giáo viên hướng dẫnNgun Xu©n Tïng Vũ Minh KhơiMỤC LỤC1GVHD: Vũ Minh Khơi Đồ Án Mơn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3Lời mở đầu:Trong ngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm, vật liệu xây dùng…thì sấy là một vấn đề rất quan trọng . Trong ngành hóa chất vật liệu xây dựng quá trình sấy dùng để tách nước và hơi nước ra khỏi nguyên liệu và sản phẩm. trong nghành công nghiệp và thực phẩm , sấy là công đoạn quan trọng sau thu hoạch.Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng các thiết bị :buồng sấy, thùng sấy ,hầm sấy… Được thầy Vũ Minh Khôi giao cho nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ thống sấy thùng quay với phương thức sấy xuôi chiều ,sản phẩm sấy là than. Mặc dù đã cố gắng rât nhiều song vẫn con rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làm đồ án nên cũng chưa có kinh nghiệm. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duy còn bị giới hạn, nên đồ án của em không thê tránh nhiều thiếu sót. Qua lần làm đồ án này em kính mong quý thầy cô chỉ bao để em có thể hoàn thiên tốt hơn đồ án cũng nhu bài tập lớn mà thầy cô giáo cho em vào những lần sauEm xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Giáo hướng dẫn, các thầy cô giáo và bạn bè dã giúp em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn.Phần 1: Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay1. Định nghĩa, phạm vi ứng dụng và phân loại:Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu. Quá trình sấy có thể tiến hành tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời , năng lượng gió…(gọi là quá trình phơi hay sây tự nhiên).Dùng các phương pháp này chỉ đỡ tốn nhiệt năng nhưng không chủ động diều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kĩ thuật sấy, năng suất thấp … Bởi vậy trong ngành công nghiệp người ta thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo bằng nguồn năng lượng do con người tạo ra.2GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kĩ thuật sấy cũng chia ra:-Sấy đối lưu: Phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí nóng khói lò … (tác nhân sấy).-Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy.-sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại, do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy-Sấy bằng dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày lớp vật liệu-Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao, nhiệt đọ thấp nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.Ba phương pháp sấy cuối cùng ít được sử dụng trong công nghiệp nên gọi chung là các phương pháp sấy đặc biệt.Trong công nghiệp hoá chất và thực phẩm, công nghệ và thệt bị sấy đối lưu và tiếp xúc được dùng phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu. Nó có nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết các dạng vật liệu sấy.Theo kết cấu nhóm thết bị sấy đối lưu có thể gặp các dạng sau:-Thiết bị sấy buồng: Năng suất thấp, làm việc không thường xuyên.-Thết bị sấy hầm: Năng suất sấy cao, làm việc bán liên tục.-Thiết bị sấy tháp: Sấy vật liệu dạng hạt như thóc ngô…-Thiết bị sấy thùng quay: Năng suất không cao, sấy vật liệu dạng cục, hạt và bột.-Thết bị sấy phun : sấy vật liệu dạng huyền phù như cà phê tan sữa bột…-Thiết bị sấy khí động: Sấy vật liệu dạng bé, nhẹ và có chứa ẩm bề mặt.-Thết bị sấy tầng sôi: năng suất cao.2. Giới thiệu chung về máy sấy thùng quay3GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như : cát, than đá ,các loại quặng…Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1- 6o, có 2 vành đai đỡ, vành đai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay. Vật liệu vào sấy qua phễu nạp liệu.Vật liệu trong thùng không quá 20 – 25% thể tích thùng. Sau khi sấy xong ,thành phẩm qua bộ phận tháo sản phẩm ra ngoài.Bên trong thùng có lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt được cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cắm vào lò đốt hoặc nối với ống tạo tác nhấn sấy.Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để không khí nóng và khói lò không thoát ra ngoài. Ngoài ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo và thải khí sạch ra môi trường.Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hoặc ngược chiều ở bên trong thùng. Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp các cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700 – 1000mm, chiều dài của đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng.Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được >3m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng.Vận tốc quay của thùng là 5–8 vòng /phút.Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối đều cho vật liệu theo tiết diên thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy.Cấu tạo của đệm ngăn(Cánh trộn) Phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm cửa nó.Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là:-Đệm ngăn mái chèo Nâng và loại phối hợp: Dùng khi sấy những vật liệu cực to, ẩm , có xu hướng đóng vón. Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không quá 0.1 - 0.2-Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau.-Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiêt diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng 4GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy lớn. -Đệm ngăn kiểu phân khu: Để sấy các vật liệu đã được đập nhỏ, bụi. Loại này chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15 - 0,25-Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 200oC thì dùng khói lò nhưng không dùng cho nhiệt độ >800oC.*Ưu và nhược điểm của thùng sấy quay-Ưu điểm: +Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100kg ẩm bay hơi/m3h.+thiết bị nhỏ gọn, có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn.-Nhược điểm:+Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn. Do đó trong nhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy. 5GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K33.Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay:15812345691011121437131.Thùng quay 2.Vành đi đỡ 3.Con Lăn đỡ4.Bánh răng 5.Phễu hứng sản phẩm 6.Quạt hút7.Thiết bị lọc bụi 8.Lò đốt 9.Con lăn chặn10.Mô tơ quạt chuyển động 11.Bê tông 12.Băng tải13.Phểu tiếp liệu 14.Van diều chỉnh 15.Quạt thổiMáy sấy thùng quay gồm 1thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 1÷6o. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2).6GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng .Thùng quay được là nhờ có bánh răng (4 ). Bánh răng (4) ăn khớp với với bánh răng dẫn động (12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc.Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa (14) và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều nật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của khói lò hay không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2÷3 m/s,thùng quay 5÷8 vòng/phút. Vật liệu khô ở cuối máy sấy đươc tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (13)vận chuyển vào kho.Khói lò hay không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,… để tách những hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi thô được tách ra, hồi lưu trở lại băng tải xích (13). Khí sạch thải ra ngoài.4. Lựa chọn thiết bị.Theo số liệu ban đầu của than đá 25%, quá trình sấy cần thực hiện liên tục với năng suất lớn:3540 kg/h, vật liệu dạng cục có thể tự chảy được nên lựa chọn cánh đảo trộn kiểu mái chèo. Tác nhân sấy là khói lò vì nhiệt độ đầu của khói lò lớn(210oC). Nên chiều chuyển động của tác nhân và vật liệu sấy là xuôi chiều.Phần 2. Giới thiệu về than đá1. Giới thiệu chung7GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3Than đá là một loại nhiên liệu hóa thạch (tên tiếng Anh là anthracite) được hình thành ở các hệ sinh thái đầm lầy nơi xác thực vật được nước và bùn lưu giữ không bị ôxihóa và phân hủy sinh vật (biodegradation). Thành phần chính của than đá là cacbon , ngoài ra còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh . Than đá, là sản phẩm của quá trình biến chất, là các lớp đá có màu đen hoặc đen nâu có thể đốt cháy được. Than đá là nguồn nhiên liệu sản xuất điện năng lớn nhất thế giới, cũng như là nguồn thải khí carbon dioxide lớn nhất, được xem là nguyên nhân hàng đầu gây nên hiện tượng nóng lên toàn cầu. Than đá được khai thác từ các mỏ than lộ thiên hoặc dưới lòng đất (hầm lò).2. Sơ đồ dây chuyền8GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3Than đáBãi chứaBăng tảiLò cao Bãi chứa Khói lò xỉ lò Sấy thùng quay2. Các thông số ban đầu Thiết kế hệ thống sấy thùng quay , phương thức sấy xuôi chiềuTác nhân sấy khói lòNhiệt độ khói lò ban đầu t1 = 210oCNhiệt độ khói ra thùng : t2 = 80oC9GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học Trường ĐHCN Hà Nội Khoa CN Hóa 2K3Vật liệu sấy là than đáĐộ ẩm ban đầu vật liệu khi vào máy sấy : w1 = 8.5 %Độ ẩm ra vật liệu khỏi máy sấy : w2 = 2.5%Nơi tiến đặt thiết máy là Hà Nội chọn các thông số sau:Nhiệt độ môi trường : to = 25oCĐộ ẩm tương đối :ϕ = 80%Phần 3. Tính toán 3. Tính toán và lựa chọn Trong thiết bị sấy đối lưu (thùng quay) khói lò cũng như không khí nóng được sử dụng như là chất vừa mang nhiệt vừa mang ẩm thải ra môi trường. Khói lò có thể là sản phẩm tận dụng tù các loại lò nung kim lọai tạo ra từ buồng đốt. Trong kĩ thuật sấy ta xem khói lò là hỗn hợp lý tưởng và hơn thế nữa xem nó là một lọai khí tương đương nào đó. Vì vậy chúng ta tính toán quá trình cháy để tạo ra khói lò và xác định entanpi và lượng chứa ẩm của nó để có thể tính toán thiết bị sấy dùng khói lò.3.1. Nhiệt trị riêng của than: Ct = 837+3,7.to +625.x (CT1.48-STT1-153)Trong đó :x - hàm lượng chất bốc x =3% =0,03to - nhiệt độ của than đá, chọn to = 25C°⇒ G = 837+3,7.25 +625.0,03 = 948,25 (J/kgC°) Thành phần của than đá (sổ tay tập 2)C = 82% N= 1,8% W = 7%(thành phần hơi nước)H = 4,56% S = 4,25% A= 7,6%(thành phần tro)O = 3,44%Từ số liệu trên ta tính các thông số làm việcĐộ trơ của nguyên liệu : 10GVHD: Vũ Minh Khôi Đồ Án Môn Học [...]... 3.4.3.Phng trỡnh cõn bng nhit lũ t than: Qvo = Qra 27460,849 + 644,822 = 2982,63 + 2475,822 24478,219 = 1831 = 13,369 Vy khi lng khi t 1kg than l: GSO 2 = 0,073 (kg/kgthan) GCO 2 = 2,586 (kg/kgthan) GN 2 = 97,2 (kg/kgthan) G H 2 O = 3,78 (kg/kgthan) GO 2 (kg/kgthan) = 27,11 Vy lng khụng khớ thc t cn cung cp cho lũ t l: L = Lo = 13,369.9,4877 = 126,84 ( kg kkk/kg than) 4 CN BNG VT LIU 4.1 Lng m bc... Nhit trị của than: -Nhit tr cao ca than: Qc lv = [339C lv +1256H lv +109,9(0 lv S lv )] 10 3 =[339.70,464 + 1256.3,918 109,9(2,956 3,652)]10 3 =28884,168(kcal/kg than) (ST2 VII.37-110) -Nhit tr thp ca than: Q lv th = Qc lv - 25(W+9H lv ) = 28884,168 25(8,5+9.3,918) = 27790,118 (kj/Kg than) 3.3 Lng khớ lý thuyt t chỏy 1kg than: L0= 0,115.C lv +0,346H lv +0,043(S lv O lv ) (kgkkk/kg than) ( s tayT2... :Nhit dung riờng ca cỏc cu t tng ng GVHD: V Minh Khụi 26 n Mụn Hc Trng HCN H Ni Khoa CN Húa 2K3 Khi lng ca cỏc khớ khi t 1kg than ó tớnh cõn bng nhit lũ t l: GSO 2 = 0,073 (kg/kgthan) GCO 2 = 2,586 (kg/kgthan) GN 2 = 97,2 (kg/kgthan) G H 2 O = 3,78 (kg/kgthan) GO 2 (kg/kgthan) = 27,11 Nhit dung riờng ca cỏc khớ t2=80 o C l: o o CSO 2 = 0,19(kcal/kg C) = 0,795 (kj/kg C) CCO 2 =0,222 + 43.10 6 t2... buồng hòa trộn 3.4.1.Nhit lng vo tớnh khi t 1kg than Qvo = Q1+Q2 + Q3 (KJ) Trong ú: Q1:Nhit lng than mang vo(tớnh theo 1kg than) (KJ) Q2:Nhiờt dung do khụng khớ mang vo bung t (KJ) Q3:Nhit do t chỏy 1kg than (KJ) Ta cú: Q1 = G Cn to = 0,96075.25.1= 24,019 (kj) G: Khối lợng 1Kg than Cn:Nhit dung riờng ca than ỏ Cn = 0,96075 (kj/kg độ) Q2 = Lo.Io. (kj) Io :Hm nhit khụng khớ trc khi vo mỏy sy to Nhit... =9,4877 (kgkkk/kg than) GVHD: V Minh Khụi 11 n Mụn Hc Trng HCN H Ni Khoa CN Húa 2K3 3.3.1 Entanpi ca hi nc : ih = ro+ Cn.tl (QTTBT T4-273) Trong ú: tl L nhit hoỏ hi rn:Nhit lng riờng ca hi nc 0 0 C = 2493 (kj/kg) Ch: Nhit dng riờng ca hi nc Ch=1,97 (kj/kg) vy ih = 2493+1,97.210 = 2906,7 (kj/kg 0 C) 3.4.Tính hệ số d không khí ở buồng đốt và buồng hòa trộn 3.4.1.Nhit lng vo tớnh khi t 1kg than Qvo = Q1+Q2... w1 w2 (Kg/h) 100 w2 GVHD: V Minh Khụi (7.27-QTTB T4-289) 16 n Mụn Hc Trng HCN H Ni = 3540 Khoa CN Húa 2K3 8,5 2,5 = 232,131 (kg/h) 100 8,5 Lng vt liu khụ: Gk = G 2 100 2,5 100 W2 = 3540 = 3451,5 (CT7.22- QTTB T4-289) 100 100 4.2 Phng trỡnh cõn bng nhit: G1= G2 +w G2 :khi lng vt liu khụ i ra khi thit b: G1= 3540 + 232,131 = 3772,131 (kg/h) 4.3 TNH TON THIT B SY 4.3.1 Th tớch thựng sy : Vth= W... Vtt = = 18,21 (phỳt) 0,0466 U GVHD: V Minh Khụi (CT10.6-T81-TKmỏy húa cht) 18 n Mụn Hc Trng HCN H Ni Khoa CN Húa 2K3 4.3.4 S vũng quay ca thựng sy: S vũng quay ca thựng xỏc nh theo cụng thc: n= m.k Lt , Dt tg (S tay -tp2-trang122) Trong ú : + : Gúc nghiờng ca thựng quay, Thng gúc nghiờng ca thựng di l 2,5ữ3 cũn thựng ngn n 6, chn = 3 + m : H s ph thuc vo cu to cỏnh trong thựng, m = 1 (Bng VII.4-T122-STT2)... VII.5-T122-STT2) + : Thi gian lu li ca vt liu trong thựng quay, phỳt n= 1 0,7 5 = 3,6679 (Vũng/phỳt) 1,2.18,21.tg3o 4 8 Vỡ n = 3,6679 ( D ữ D ) t t (Theo 10.3-T79-TK mỏy hoỏ cht) vy chn Dt = 1.2 v Lt = 5m l hp lý 4.3.5 Cụng sut cn thit quay thit b: Ta cú: N = 0,13 10 2 Dt Lt a n x 3 (VII.54-trang123-STT2) Trong ú: + n : S vũng quay ca thựng, vũng /phỳt + : H s ph thuc vo dng cỏnh,Chn loi... 0,02.S = 0,02.3,625= 0,073 kg/kgthan Khi lng CO2 GCO 2 = 0,0367C lv = 0,03677.0,464 = 2,586( kg) khi lng N2: GN 2 = 0,769 L0 + 0,01N GVHD: V Minh Khụi 14 n Mụn Hc Trng HCN H Ni Khoa CN Húa 2K3 = 0,769 9,4877 + 0,01.1,547 =7,269 +0,01547 (kg/kgthan) Khi lng m: GH 2 O = mH 2 O + Loxo 9 H LV + W = + Loxo 100 = 9.3,918 + 7 + 9,4877.0,0265 100 =0,423 + 0,251 (Kg/kg than) Khi lng O2: GO 2 = 0,231(... 28884,168.0,95 = 27436,83 (kj/kgthan) Tng nhit lng vo bung t l: Qvo = Q1+ Q2 + Q3 = 24,019+644,822 +27436,83 = 27460,849 + 644,822 Nhit lng ra khi bung trn Qra = Q4 + Q5 + Qm Trong ú: Q4: Nhit do x mang ra (KJ) GVHD: V Minh Khụi 13 n Mụn Hc Trng HCN H Ni Khoa CN Húa 2K3 Q5:Nhit do khụng khớ mang ra khi bung t (KJ) Qm:Nhit mt mỏt ra mụi trng (KJ) Ta cú: Q4 = Gx.Cx.Tx G:khi lng khớ khi t 1kg than Gx = Tr lv Cx: . hướng dẫn : Vũ Minh KhơiNỘI DUNG Thiết kế hệ thống sấy thùng quay làm việc xi chiều dùng để sấy than với năng suất 3540 kg/giờCác số liệu ban đầu:Độ ẩm. hầm: Năng suất sấy cao, làm việc bán liên tục. -Thiết bị sấy tháp: Sấy vật liệu dạng hạt như thóc ngô… -Thiết bị sấy thùng quay: Năng suất không cao, sấy vật