tính toán và thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy caolanh với năng suất 6,6 tấn/h

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay ngành công nghiệp hóa chất đang được chú trọng xây dựng và phát
triển.Được ứng dụng trong nhiều ngành : thực phẩm,vật liệu xây dựng,sản xuất hóa
chất,…Và trong ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm không thể thiếu giai đoạn
sấy.Đây là công đoạn sau thu hoạch
Trong nguyên liệu sản xuất trong ngành công nghiệp thi caolanh cũng là một
trong những nguyên liệu khá quan trọng và phổ biến , được ứng dụng nhiều
tronggsản xuất đồ gốm và sản xuất vật liệu xây dựng ,thông thường caolanh nguyên
liệu ban đầu thường có độ ẩm khá cao (độ ẩm khoảng 20-25% ) vì vậy yêu cầu đặt ra
trước khi đi vào sản xuất caolanh cần qua giai đoạn sấy để tách bớt lượng ẩm đảm
bảo yêu cầu kỹ thuật trong quá trình sản xuất
Trong quá trình sấy thì người ta có thể áp dụng nhiều phương thức sấy khác
nhau.Ở đồ án này em xin trình bày phương pháp sấy khô caolanh bằng hệ thống sấy
thùng quay với tác nhân sấy là khói lò
Phương thức sấy thùng quay với tác nhân sấy là khói lò là phương thức sấy khá
phổ biến,được ứng dụng nhiều trong thực tế sản xuất
Được thấy giáo Vũ Minh Khôi giao nhiệm vụ : “ tính toán và thiết kế hệ thống
sấy thùng quay để sấy caolanh với năng suất 6,6 tấn/h” .Dựa trên những kiến thức đã
học cùng với sự hướng dẫn của thấy em đã hoàn thành đồ án của mình
Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Minh Khôi cùng với các thầy cô trong
khoa công nghệ Hóa đã chỉ bảo,giúp đỡ tận tình em trong thời gian vừa qua
Em xin chân thành cảm ơn
Sinh viên thực hiện
Bùi Đức Hiếu
1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ SẤY CƠ BẢN
I - Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống :
Sấy là qúa trình tách pha lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Ngày
xưa người ta đã biết sử dụng phương pháp sấy tự nhiên rất đơn giản là phơi nắng.
Tuy nhiên, phơi nắng bị hạn chế lớn là cần diện tích sân phơi rộng và phụ thuộc vào
thời tiết, đặc biệt bất lợi trong mùa mưa. Vì vậy, trong nhiều lĩnh vực sản xuất người

ta phải sấy nhân tạo.
- Kết quả của qúa trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên. Điều
đó có ý nghĩa quan trọng trên nhiều phương diện khác nhau.
Ví dụ: + đối với các nông sản và thực phẩm thì tăng cường tính bền vững
trong bảo quản
+đối với các nhiên liệu ( củi, than) được nâng cao nhiệt lượng cháy, đối với các
gốm sứ thì làm tăng độ bền cơ học…
+và ngoài ra tất cả các vật liệu sau khi sấy đều được giảm giá thành vận chuyển.
- Do các ý nghĩa đã nêu trên mà đối tượng của qúa trình sấy thật đa dạng, bao
gồm nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạn khác nhau của
qúa trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau. Nói cách
khác, kỹ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp và nông
nghiệp.
- Nguyên tắc của qúa trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng
thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Hầu hết các vật liệu trong qúa trình sản
xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm. Như vậy trong thực tế
có thể xem sấy là qúa trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt.
- Việc cung cấp năng lượng cho vật liệu trong qúa trình sấy được tiến hành
theo các phương pháp truyền nhiệt đã biết.
Ví dụ : cấp nhiệt bằng đối lưu gọi là sấy đối lưu,
+ cấp nhiệt bằng dẫn nhiệt gọi là sấy tiếp xúc,
2
+cấp nhiệt bằng bức xạ gọi là sấy bức xạ.
+Ngoài ra, còn có các phương pháp sấy đặc biệt như sấy bằng dòng điện cao tần, sấy
thăng hoa, sấy chân không…
- Tóm lại, để bảo quản các loại sản phẩm trong thời gian dài, trong qui trình
công nghệ sản xuất của nhiều sản phẩm đều có công đoạn sấy khô.
- Để chất lượng sản phẩm ngày càng được nâng cao, công nghệ sấy cũng được
cải tiến và phát triển như trong nghành hải sản, rau quả và nhiều loại thực phẩm khác.
Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu…sau khi thu hoạch cần sấy

khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ bị giảm chất lượng thậm chí bị hỏng dẫn đến
tình trạng mất mùa sau thu hoạch.
Do nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy để
sấy các loại sản phẩm khác nhau. Ngoài ra, đôi khi cùng một loại sản phẩm nhưng
nếu yêu cầu về qui mô sấy khác nhau thì cũng đòi hỏi thiết bị sấy phù hợp. Đối với
từng loại sản phẩm đã được biết trước, nhằm đạt được các yêu cầu của sản phẩm sấy
với chi phí nhiên liệu và đầu tư thiết bị ban đầu thấp nhất.
II. Phân loại máy sấy :
Có nhiều cách phân loại :
1. Dựa vào tác nhân sấy:
- Sấy bằng không khí hay khói lò.
- Sấy thăng hoa.
- Sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tầng.
2. Dựa vào áp suất làm việc:
- Sấy chân không.
- Sấy ở áp suất thường.
3. Dựa vào phương pháp làm việc:
- Máy sấy liên tục.
- Máy sấy gián đoạn.
4. Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho qúa trình sấy:
3
- Máy sấy tiếp xúc hoặc máy sấy đối lưu.
- Máy sấy bức xạ hoặc máy sấy bằng dòng điện cao tầng.
5. Dựa vào cấu tạo thiết bị:
Phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy
phun…
6. Dựa và chuyển động tương hỗ của tác nhân sấy và vật liệu sấy :
Sấy xuôi chiều, ngược chiều, chéo dòng…
III.Khái quát về máy sấy thùng quay
1.Cấu tạo:

- Gồm thùng hình trụ 1 đặt dốc khoảng 1
÷
6 độ so với mặt phẳng nằm ngang.
Có 2 vành đai trượt trên các con lăn tựa 4 khi thùng quay. Khoảng cách giữa các con
lăn có thể điều chỉnh được, để thay đổi góc nghiêng của thùng. Thùng quay được nhờ
lắp chặt trên thân thùng, bánh răng 2 ăn khớp với bánh răng 3 nối với môtơ thông qua
hộp giảm tốc. Thùng quay với vận tốc khoảng từ 1
÷
8 vòng/phút. Bánh răng đặt tại
trọng tâm của thùng.
- Máy sấy thùng quay làm việc ở áp suất khí quyển. Tác nhân sấy có thể là không
khí hay khói lò. Thường thì vật liệu sấy hay tác nhân sấy chuyển động cùng chiều để
tránh sấy quá khô và tác nhân sấy khỏi mang theo vật liệu sấy nhiều như sấy ngược
chiều. Vận tốc của không khí hay khói lò đi trong thùng khoảng 2
÷
3 m/s.
- Vật liệu uớt qua phểu 10 rồi vào thùng ở đầu cao và được chuyển động trong
thùng nhờ những đệm chắn 11. Đệm chắn vừa phân bố đều vật liệu theo tiết diện
thùng, vừa xáo trộn vật liệu, vừa làm cho vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy tốt hơn.
Vật liệu sấy sau khi sấy khô được đưa ra cửa 6 nhờ vít tải 7 đưa ra ngoài. Còn khói lò
hay không khí thải ra được cho qua xyclon 8 để giữ lại những hạt vật liệu bị kéo theo
rồi thải ra ngoài trời qua ống khói. Để tránh các khí thải chui qua các khe hở của máy
sấy, làm ảnh hưởng đến sức khoẻ công nhân, người ta đặt quạt hút 5 bổ sung cho sức
hút của ống khói và tạo áp suất âm trong máy sấy.
- Máy sấy thùng quay được sử dụng rộng rải trong công nghiệp hoá chất, thực
phẩm… để sấy một số hoá chất, quặng Pi-rít, phân đạm, ngũ cốc đường…
4
- 2.Ưu-nhược điểm của máy sấy thùng quay:
+ Qúa trình sấy đều đặn và mãnh liệt, tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy
tốt.

+ Cường độ làm việc tính theo lượng ẩm khá cao, có thể tới 100 kg/m
3
h
+ Thiết bị cấu tạo gọn, chiếm mặt bằng nhỏ.
- Nhược điểm :
Vật liệu dễ bị vỡ vụn.
IV.Khái quát về cao lanh:
1. Khi niệm về Kaolin:
Kaolin l loại khống vật st mu trắngK, dẻo, mềm, được cấu thành bởi Kaolinit và một
số khoáng vật khác như Illit, Montmorillonit, thạch anh sắp xếp thành tập hợp lỏng
lẻo, trong đó Kaolinit quyết định kiểu cấu tạo v kiến trc của Kaolin. Kaolin cĩ thnh
phần khống vật chủ yếu l Kaolinit, cĩ cơng thức l Al2O3.2SiO2.2H2O hoặc Al4 (OH)
8Si4O10. Kaolinit cĩ trọng lượng riêng 2,58-2,60 g/cm3; độ cứng theo thang Mohs
khoảng 1; nhiệt độ nĩng chảy: 1.750-1.787 oC. Khi nung nĩng, Kaolinit có hiệu ứng
thu nhiệt khoảng 510-600 oC, liên quan đến sự mất nước kết tinh và hiện tượng
không định hình của khoáng vật. Hai hiệu ứng toả nhiệt 960-1.000 oC và 1.200 oC
liên quan đến quá trình mulit hố của cc sản phẩm Kaolinit khơng định hình, với hiệu
ứng 1.200 oC l qu trình kết tinh của Oxit silic khơng định hình để tạo thành
Cristobalit. Các tinh thể (hạt) của Kaolinit thường màu trắng, đôi khi đỏ, nâu hoặc
xanh nhạt. Chng l cc tinh thể bơng (giống tuyết) hay phiến nhỏ cĩ hình dạng 6 cạnh,
hay tấm toả tia dạng đống hoặc khối rắn chắc.
Trong cơng nghiệp, Kaolin được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, như gốm
sứ, vật liệu mài, sản xuất nhôm, phèn nhôm, đúc, vật liệu chịu lửa, chất độn sơn, cao
su, giấy, xi măng trắng…
2. Cc lĩnh vực cơng nghiệp sử dụng Kaolin:
Kaolin l nguyn liệu mang nhiều tính chất kỹ thuật có giá trị, được dùng trong nhiều
lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế quốc dân. Chất lượng và khả năng sử dụng trong
các ngnh cơng nghiệp khc nhau phụ thuộc vo thành phần hoá học, đặc điểm cơ lý,
thnh phần khống vật của Kaolin.
• Lĩnh vực sản xuất đồ gốm: Kaolin dùng trong lĩnh vực sản xuất đồ gốm được phân

loại theo độ chịu lửa, hàm lượng Al2O3 + TiO2, nhiệt độ thiêu kết, hàm lượng oxit
nhuộm màu, độ dẻo, mật độ xâm tán và hàm lượng các bọc lớn.
• - Dựa vào nhiệt độ chịu lửa, Kaolin được phân thành loại chịu lửa rất cao (trn 1.750
0C), cao (trn 1.730 0C), vừa (trn 1.650 0C) v thấp (trn 1.580 0C).
• - Theo thành phần Al2O3 + TiO2, ở trạng thái đ nung nĩng Kaolin được phân thành
5
loại siêu Bazơ, Bazơ cao, Bazơ, hoặc Axit.
• - Theo độ thiêu kết, phân thành loại thiêu kết nhiệt thấp (tới 1.100 0C), thiêu kết
nhiệt độ trung bình (1.100-1.300 0C) v thiu kết nhiệt độ cao (trên 1.300 0C).
• Ngoài ra, người ta cịn dựa vo hm lượng oxit nhuộm màu để phân ra cc loại khc
nhau, hoặc dựa vo tính dẻo chia thnh cc loại Kaolin cĩ tính dẻo cao, dẻo vừa, dẻo
thấp, ít dẻo và không dẻo. Độ xâm tán cũng là một trong số cc tiu chuẩn quan trọng
phn loại nguyn liệu Kaolin sử dụng trong cơng nghiệp gốm.
• Để đánh giá chất lượng của Kaolin cho một ngành công nghiệp sản xuất đồ gốm,
nhất thiết phải dựa theo yêu cầu hoặc điều kiện kỹ thuật của ngành đó. Ví dụ: nguyên
liệu tốt nhất để chế tạo đồ gốm chịu Axit là Kaolin không được chứa cc bọc Calcit,
thạch cao, Pyrit, vật liệu xm tn thơ v khơng chứa nhiều cát, phải có khả năng dính kết
và độ dẻo cao. Hàm lượng Oxit sắt đối với sản phẩm quan trọng không được quá
1,5%, cịn đối với sản phẩm ít quan trọng thì không được quá 3%. Hàm lượng Oxit
calci không quá 1% đối với sản phẩm quan trọng và không quá 2% đối với sản phẩm
ít quan trọng.
• * Sản xuất vật liệu chịu lửa: Trong ngành sản xuất vật liệu chịu lửa, người ta dùng
Kaolin để sản xuất gạch chịu lửa, gạch nửa Axit v cc đồ chịu lửa khác. Trong ngành
luyện kim đen, gạch chịu lửa làm bằng Kaolin chủ yếu được dùng để lót lị cao, lị
luyện gang, lị gió nóng. Các ngành công nghiệp khác cần gạch chịu lửa với khối
lượng ít hơn, chủ yếu để lót lị đốt, nồi hơi trong luyện kim màu v cơng nghiệp hố
học, ở nh máy lọc dầu, trong công nghiệp thuỷ tinh và sứ, ở nhà máy xi măng và lị
nung vơi.
• Cĩ thể nĩi, ngnh sản xuất vật liệu chịu lửa Alumosilicat l một trong những ngành sử
dụng nhiều Kaolin nhất. Để có một tấn sản phẩm chịu lửa phải cần tới 1, 4 tấn

Kaolin.
• Để đánh giá tính hữu dụng của Kaolin, cần chú ý đến độ chịu lửa v sự cĩ mặt của cc
oxit, vì chng ảnh hưởng đến chất lượng của Kaolin. Khi hàm lượng Al2O3 tăng thì
độ chịu lửa cũng tăng; nếu có Oxit silic tự do dưới dạng hạt cát sẽ làm giảm tính dẻo,
tăng độ hao khô, độ co ngót và giảm khả năng dính kết của Kaolin.
• Dựa vào yêu cầu đối với sản phẩm chịu lửa mà chọn loại Kaolin có chất lượng
tương ứng. Chất lượng Kaolin được xác định bằng những điều kiện kỹ thuật riêng đối
với từng mỏ.
• Để phù hợp với những điều kiện đó, người ta phân Kaolin chịu lửa thành các loại
sau:
• - Loại Bazơ: hàm lượng Al2O3 + TiO2 trên 30%;
• - Loại nửa Axit: hm lượng Al2O3 + TiO2 dưới 30%;
• - Loại lẫn than: Lượng mất khi nung trên 16-20%.
• * Làm chất độn: Kaolin được sử dụng rộng ri trong lĩnh vực lm chất độn giấy, nhựa,
cao su, hương liệu…
• - Trong cơng nghiệp sản xuất giấy, Kaolin làm cho giấy có mặt nhẵn hơn, tăng thêm
độ kín, giảm bớt độ thấu quang và làm tăng độ ngấm mực in tới mức tốt nhất. Loại
giấy thông thường chứa 20% Kaolin, có loại giấy chứa tới 40% Kaolin. Thường một
tấn giấy tiêu tốn tới 250-300 kg Kaolin.
6
• - Trong công nghiệp cao su, Kaolin có tác dụng làm tăng độ rắn, tính đàn hồi, cách
điện, độ bền của cao su. Yêu cầu về Kaolin lm chất độn cao su phải có hàm lượng:
Fe2O3 < 0,75%, SO4- < 0,4%; độ hạt < 1.670 lỗ /cm2; độ ẩm < 1%.
• - Trong sản xuất da nhn tạo (giả da), Kaolin có tác dụng làm tăng độ bền, độ đàn
hồi. Để làm chất độn da nhân tạo, Kaolin qua ry No15 phải có độ trắng > 85%, hàm
lượng Fe2O3 < 0,75%, SO4- < 0,4%; độ ẩm < 5%.
• - Trong sản xuất sơn, Kaolin làm tăng độ sệt và gây mờ lớp sơn. Nó phải có tỉ trọng:
2,6 g/cm3; cỡ hạt: 2,4-5 m < 58%; độ dung dầu: 46,5-59 cm3/100 g; khơng lẫn chất
kiềm v Axit ở trạng thi tự do.
• - Trong sản xuất x phịng, Kaolin cĩ tc dụng đóng rắn khi sản xuất, hấp thụ dầu mỡ

khi sử dụng. Lĩnh vực sản xuất x phịng yu cầu Kaolin cĩ độ hạt dưới rây 0, 053 mm
lớn hơn 90%; không lẫn cát, không lắng cặn trước 8 giờ, hàm lượng Fe2O3 từ 2-3%,
TiO2 1%; chất Bazơ trao đổi 0,8-2% và Carbonat 15-20%
- Trong sản xuất thuốc trừ sâu, sử dụng Kaolin có độ khuếch tán lớn, sức bám tốt, trơ
hoá học, hợp chất sắt thấp, độ hạt 22 m từ 40-75%.
Trong sản xuất đĩa mài, người ta nén hỗn hợp hạt mài (bột Corinđon, bột kim cương)
với hỗn hợp Kaolin, thạch anh, Felspat nung 1.350 oC. Yêu cầu Kaolin phải đạt
Al2O3 + TiO2 > 38%; Fe2O3 < 1,8%; độ chịu lửa > 1.730 oC.
Trong cc lĩnh vực sử dụng khác, Kaolin được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi
măng trắng, các chất trám trong xây dựng. Để sản xuất nhôm kim loại bằng phương
pháp nhiệt điện, có thể sử dụng Kaolin với thành phần Al2O3 không dưới 30%, SiO2
không quá 47%, Fe2O3 khơng qu 0,5%, TiO2 khơng qu 0,3%, CaO + MgO khơng qu
0,6%, K2O + Na2O không quá 0,5%. Để sản xuất phèn nhôm, yêu cầu Kaolin chưa
qua nung phải chứa Al2O3 tối thiểu 36%...
Phần II : TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU.
7
I. Các thông số ban đầu:
1. Kiểu thiết bị sấy thùng quay,phương thức sấy xuôi chiều
2. Tác nhân sấy: Khói lò
- Nhiệt độ khói vào thùng sấy : 750
o
C
- Nhiệt độ khói ra thùng sấy : 110
o
C
3. Vật liệu sấy là Quặng Pyrit, có các thông số:
- Nhiệt dung riêng của Pyrit : C
p
= 0,518 kJ/kg.độ
- Khối lượng riêng của Pyrit : ρ = 5000 kg/m

3
- Khối lượng riêng xốp của Pyrit : ρ
x
= 3300 kg/m
3

- Độ ẩm của VL trước khi sấy : W
1
= 23%
- Độ ẩm của VL sau khi sấy : W
2
= 7%
- Lượng VL vào máy sấy : 12600 kg/h
4. Điều kiện môi trường
+ Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy :
Nhiệt độ : t
o

=

25
o
C suy ra p
o
= 23,76 mmHg = 0,0323 at
( Bảng PL.32 trang 365 Sách Tính toán QTTB tập 1 )
Độ ẩm tương đối của kk là: ϕ
o
= 80 %
p

kq
= p = 760 mmHg = 1,033at.
+ Hàm ẩm của không khí được tính theo công thức sau:
x
o
= 0,622
obh
obh
PP
P
.
.
0
0
ϕ
ϕ
−
{sách QTTB tập 4 trang 273}
Thay số vào ta được :
x
o
= 0,622
0323,0.8,0033,1
0323,0.8,0
−
= 0,016 (Kg/Kg kkk)
+ Nhiệt lượng riêng của không khí:
I
o
= C

kkk
.t
o
+x
o
.i
h
( J/Kg kkk ) {sách QTTB tập 4 trang 273}
Trong đó :
C
kkk
:

nhiệt dung riêng của không khí khô
C
kkk
=

10
3
j/kg.độ
8
t
o :
nhiệt độ của không khí t
o
=

25
o

C
i
h
: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ t
o
; (j/Kg)
i
h
= r
o
+ C
h
.t
o
r
o
= (2493+1,97t
o
)10
3
( j/Kg) {sách QTTB tập 4 trang 273 }
Trong đó: r
o
= 2493.10
3
,
nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0
o
C
C

h
= 1,97.10
3
, nhiệt dung riêng của hơi nước ; ( j/Kg.độ)
Vậy I
o
= 10
3
.25 + 0,016.(2493+1,97.25)10
3
= 65676 (J/Kg kkk)
= 65,676 (KJ/Kg kkk)
II. Tính toán các thông số của khói lò.
Khói lò là một tác nhân sấy ( TNS ) phổ biến. Khói lò có thể tạo ra nhờ đốt
nhiên liệu mà chủ yếu là than đá. Khói lò được sử dụng trong các thiết bị sấy ( TBS )
có thể với vai trò là nguồn cung cấp nhiệt trực tiếp hoặc gián tiếp ( ở đây là trực tiếp )
Vì trong khói lò cũng gồm 2 thành phần : Khói khô và hơi nước.Vì thế với vai
trò là TNS ta có thể xem khói lò là một dạng nào đó của không khí ẩm. Nên có thể áp
dụng các công thức để tính không khí ẩm áp dụng vào với khói lò.
1.Tính toán quá trình cháy
Nhiên liệu là than đá bao gồm thành phần sau:
Thành phần C H S O N A W
Phần trăm (%) 82 4,56 4,25 3,44 1,8 7,6 7
Các thành phần của than ở chế độ làm việc
A
lv
= A. = 100.
100
7100
−

= 7,068 %
C
lv
= C.
100
100
lv
AW
−−
= 82.
100
068,77100
−−
= 70,464%
H
lv
= H.
100
100
lv
AW
−−
= 4,56.
100
068,77100
−−
= 3,918%
S
lv
= S.

100
100
lv
AW
−−
= 4,25.
100
068,77100
−−
= 3,652%
9
O
lv
= O.
100
100
lv
AW
−−
= 3,44.
100
068,77100
−−
= 2,956%
N
lv
= N.
100
100
lv

AW
−−
= 1,8
100
068,77100
−−
= 1,547%
Vậy ta được bảng sau
Thành phần C
lv
H
lv
S
lv
O
lv
N
lv
A
lv
W
lv
Phần trăm (%) 70,464 3,918 3,652 2,956 1,547 7,068 7
Nhiệt dung riêng của than đá:
Áp dụng công thức tính nhiệt dung riêng của than đá:
C
n

= 837+3,7.t
n

+625.x
( Công thức I.48 - STT 1 trang 153)
Trong đó : t
n
: Nhiệt độ của than trước khi vào lò đốt t
n
= 25
o
C
x: Hàm lượng chất bốc x = 3%
⇒ C
n
= 837 + 3,7.25 + 625.0,03 = 948,25 (J/kg
o
C)
2. Nhiệt trị của nhiên liệu:
Trên cơ sở nhiệt lượng tỏa ra trong các phản ứng cháy, Menđêlêep đã đưa ra
công thức tính nhiệt trị cao của nhiên liệu:
Q
c
lv
= [339C
lv
+1256H
lv
-109(O
lv
-S
lv
)].10

3
,J/Kg

⇒
Q
c
=[339.70,464+1256.3,918 – 109(2,956-3,652)].10
3
= 28884,2 (kJ/kg than)
Nhiệt trị thấp của than:
Q
th

lv
= Q
c

lv
- 25100.(9H
lv
+ W)
10
= 28884,2 – 25,1( 9.3,918 + 7 )
= 27823,4 (kJ/kg)
(Công thức 2.4 trang 83 QTTB tập 3)
3. Lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy:
Lượng không khí khô lý thyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu là lượng không khí
khô vừa đủ cung cấp O
2
cho các phản ứng cháy. Với thành phần khối lượng O

2
chứa
trong không khí khô lấy làm tròn 23%, từ các phản ứng cháy ta tính được lượng
không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu
L
0
=0,115C
lv
+0,346H
lv
+0,043(S
lv
-O
lv
) ( Công thức VII.38_T111_S
tay T
2
)
L
0
= 0,115.70,464+0,346.3,918+0,043(3,652-2,956)
= 9,49 (kg không khí khô/kg than )
4. Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn:
Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, vì thế trong thiết bị sấy
thùng quay dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn với không khí ngoài
trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp. Vì vậy, trong hệ thống sấy thùng quay
người ta xem hệ số không khí thừa là tỷ số giữa không khí khô cần cung cấp thực tế
cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hoà trộn với lượng
không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy.
Để tính hệ số không khí thừa không khí ở buồng đốt và trộn người ta sử dụng

phương pháp cân bằng nhiêt lò đốt than
a.Nhiệt lượng vào khi đốt 1 kg than
Q
vào
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
Trong đó : Q
1
:nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than )
: Q
2
Nhiệt lượng do không khí mang vào
11
: Q
3
Nhiệt do đốt 1 kg than
+ Q
1
= C
n
.t
n
Trong đó C
n
: Nhiệt dung của than ; C
n

= 0,94825 (kJ/kg
o
C)
t
n
: nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ) t
n
= 25
o
C
Q
1
= 0,94825.25 = 23,71 (kJ)
+ Q
2
= L
o
.I
o
.α
Trong đó L
o
: Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy
I
o
: Hàm nhiệt của không khí
α : Hệ số thừa không khí
Q
2
= 9,49.65,676.α = 623,27α (kJ)

+ Q
3
= Q
c
.η
Trong đó : η là hiệu suất buồng đốt η = 0,9
Q
c
: Nhiệt trị cao của than
Q
3
= 28884,2.0,9 = 25995,78 (kJ)
=> Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là
Q
vào
= Q
1
+ Q
2
+ Q
3
= 26019,49 + 623,27α (kJ)
b. Nhiệt lượng ra
Q
ra
= Q
4
+ Q
5
+ Q

6
Trong đó : Q
4
: Nhiêt do xỉ mang ra
Q
5
: Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt
Q
6
: Nhiệt mất mát ra môi trường
+ Q
4
= G
xỉ
.C
xỉ
.T
xỉ
Trong đó : G
xỉ
: Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than
12
G
xỉ
= A
lv
= 0.07068
C
xỉ
: Nhiệt dung riêng của xỉ C

xỉ
= 0,75 kJ/kg
o
C (Tra sổ tay T1- 162)
T
xỉ
: Nhiệt độ của xỉ T
xỉ
= 250
o
C
=> Q
4
= 0,07068.0,75.250 = 13,2525 kJ
+ Q
5
= G
khí
.C
khí
.T
khí

Trong đó : G
khí
: Khối lượng của chất khí trong lò
C
khí
: Nhiệt dung riêng của khói lò
Ta có :

C
khí
=
K
OHOHONNCOCOSOSO
G
CGCGCGCGCG
2222222222
0
.
++++


J/kg
o
C
(Công thức VII.42-T112_S.tay T
2
)
=> Q
5
= (
OHOHONNCOCOSOSO
CGCGCGCGCG
2222222222
0
.
++++
).750 (kJ)
* Thành phần khối lượng các khí khi đốt 1 kg nhiên liệu

( Các công thức T112_S.tay T
2
)
G
CO
2
= 3,67.C = 3,67.0,70464 = 2,586 (kg/kg than)
G
H
2
O
= 9H + W + α.L
o
.x
o

= 9.0,03918 + 0,07 + α.9,49.0,016 = 0,423 + 0,152.α (kg/kg than)
G
SO
2

= 2S = 2.0,03652 = 0,07304 ( kg/kg than )
G
N
2

= 0,769.α.L
o
+ 0,01.N
= 0,769.9,49.α + 0,01.1,547 = 7,298α + 0,01547 (kg/kg than)

G
O
2

= 0,231.( α -1 ).L
o
= 0,231.9,49.( α -1)
= 2,1922.(α-1) (kg/kg than)
* Nhiệt dung riêng các khí ở nhiệt độ 750
o
C
13
( Áp dụng công thức Tính toán QTTB T
2
_ Trang 313 )
C
CO
2

= 0,222 + 43.10
-6
.t
1
= 0,222 +43.10
-6
.750
= 0,25425 kcal/kg
o
C = 1,0645 kJ/kg
o

C
C
H
2
O
= 0,436 + 119.10
-6
.t
1
= 0,436 +119.10
-6
.750
= 0,52525 kcal/kg
o
C = 2,2 kJ/kg
o
C
C
O
2

= 0,216 + 166.10
-7
.t
1
= 0,216 + 166.10
-7
.750
= 0,22845 kcal/kg
o

C = 0,96 kJ/kg
o
C
C
N
2

= 0,246 +189.10
-7
.t
1
= 0,246 + 189.10
-7
.750
= 0,26 kcal/kg
o
C = 1,09 kJ/kg
o
C
C
SO
2

= 0,2 kcal/kg
o
C = 0,8374 kJ/kg
o
C
Thay các giá trị trên vào ta được
Q

5
= (
OHOHONNCOCOSOSO
CGCGCGCGCG
2222222222
0
.
++++
).750
= [0,07304.0,8374+2,586.1,0645+(7,298.α+0,01547).1,09+2,1922(α-
1).0,96+(0,423+0,152α ).2,2].750

= ( 1,657 + 10,394α ).750
= 1242,75 + 7761,75α (kJ/kg than)
+ Q
6
= Q
mm
= 5%Q
vào
=> Q
ra
= Q
4
+ Q
5
+ Q
6
= 1256 + 7761,75α + 0,05Q
vào

c.Cân bằng nhiệt lượng lò đốt
Q
vào
= Q
ra
⇔ 0,95.(26019,49 + 623,27α) = 1256 + 7761,75α
14
⇔ α = 3,2725
* Kiểm tra lại α theo công thức sau :
α =
( Công thức VII.39_T111_S.tay T
2
)
Trong đó :
bd
η
: Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn
bd
η
= 90% = 0,9
C
nl
, t
nl
: Nhiệt dung riêng và nhiệt độ của nhiên liệu tương ứng
Với C
nl
= 0,967 kJ/kg
o
C

t
nl
= 27
0
C
C
pk
: Nhiệt dung riêng của khói. C
pk
= 1,004 kJ/kg
o
C
i
a
và i
0
: Entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hoà trộn và
trong không khí ngoài trời, tính theo công thức:
i = 2500 + 1,842t
i
(kJ/kg)
x
0
: Lượng chứa ẩm của không khí ứng với nhiệt độ t
0
.
t : Nhiệt độ của khói sau buồng hoà trộn
(cũng chính là nhiệt độ khói vào thùng sấy)
Với nhiệt độ t
1

=500
o
C , ta tính được:
Entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hoà trộn
i
a
= 2500 + 1,842.500 = 3421 (kJ/kg)
i
0
= 2500 + 1.842.27 = 2549.7 (kJ/kg)
Thay các giá trị vào biểu thức ta được:
α =
= 5,21
=> Từ 2 kết quả trên,thấy kết quả xấp xỉ nhau chọn α = 5,2
15
Từ đó ta tính được khối lượng các khí có trong khói khi đốt 1 kg than:
G
CO
2

= 2,546 kg/kg than
G
H
2
O
= 9H + W + α.L
o
.x
o
= 2,135 kg/kg than

G
N
2

= 0,769.α.L
o
+ 0,01.N = 38,064 kg/kg than
G
SO
2
= 0,0598 kg/kg than
G
O
2

= 0,23.( α -1 ).L
o
= 9,23 kg/kg than
5. Thông số khói lò sau buồng hoà trộn hay trước khi vào các thùng sấy:
+ Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn
L
k
= (α.L
0
+1) - [ A+9H+W]
= (5,2.9,52+1)-(0,952+9.0,0482+0,048)
= 49,07 kg
+ Lượng chứa ẩm x
1
của khói lò sau buồng trộn

x =

=

thay số vào ta được
x =
= 0,027 (kg ẩm/ kg kk)
+ Xác định Entanpi của khói sau buồng trộn
I
1
=

( Công thức VII.36_T110_S.tay T
2
)
Thay các đại lượng cụ thể vào công thức trên ta tính được :
I
1
= = 598,3 (kJ/kg kk)
6. Độ ẩm tương đối
ϕ
i
:
Để tính
ϕ
l
được xác định theo công thức:
16
1i
ϕ

=
)x621,0.(p
B.x
ib
l
+
( Công thức T43_Tính toán và thiết kế hệ thống sấy )
Trong đó: p
b
: là phân áp suất bão hoà của hơi nước theo nhiệt độ t
i
được xác định
theo công thức: p
b
=






+
−
i
t5,235
4026,42
12exp
( Công thức T44_Tính toán và thiết kế hệ thống sấy )
B : áp suất khí trời nơi ta xác định độ ẩm tương đối
ϕ

+ Tính : p
b
=






+
−
i
t5,235
4026,42
12exp
Thay các giá trị vào ta tính được p
b
như sau:
P
B
=






+
−
1

t5,235
4026,42
12exp
=






+
−
5005,235
4026,42
12exp
= 661 (bar)
Do đó:
ϕ
1
=
)x621,0.(P
B.x
l
l
+
=
)0,025621,0.(661
.0,025
750
745

+
= 0,058%
Vậy ta có thông số khói lò sau buồng hòa trộn trước khi vào thùng sấy
STT Các trạng thái của khói Giá trị
1 Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn L
k
= 49,07 kg
2 Lượng chứa ẩm của khói lò sau buồng trộn x
1
= 0,027 kg ẩm/ kg kk
3 Entanpi của khói sau buồng trộn I
1
= 598,3 kJ/kg kk
17