đồ án thiết bị sấy thùng quay

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT HÓA HỌC
---------------------------------------

TRẦN THỊ THÙY
ĐH Hóa 3-K8
MSV: 0841120216

THIẾT KẾ HỆ THỐNG
SẤY THÙNG QUAY LÀM VIỆC XUÔI CHIỀU.

ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
GIẢNG VIÊN: Nguyễn Văn Hoàn.

Hà Nội-2016

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
1

SVTH : TRẦN THỊ THÙY1


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

LỜI CẢM ƠN
Được thầy Nguyễn Văn Hoàn giao cho nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ
thống sấy thùng quay với phương thức sấy xuôi chiều, sản phẩm sấy là quặng
pirit. Mặc dù, bản thân em đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn 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, khả năng tư duy còn bị giới hạn và kĩ năng tìm tài liệu,
nên đồ án của em không thể tránh nhiều thiếu sót. Qua lần làm đồ án này em
kính mong quý thầy cô chỉ bảo để em có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án cũng như
bài tập lớn mà thầy cô giao cho em vào những lần sau. Và tương lai là một kĩ sư
hóa học thì những môn học đồ án quá trình thiết bị là rất quan trọng.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng
dẫn, các thầy cô giáo và bạn bè đã giúp em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn.

Hà Nội, ngày.....tháng.....năm 2016.
Sinh viên

Trần Thị Thùy.

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
2

SVTH : TRẦN THỊ THÙY2


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một trong các nước có nền nông nghiệp phát triển lâu dài.
Hiện nay, tuy đất nước đang trong sự nghiệp CNH-HĐH. Song nông nghiệp vẫn
chiếm tỉ trọng lớn trong cơ cấu nền kinh tế. Dù vậy, nhưng nó chưa đem lại hiệu
quả cao. Nguyên nhân chủ yếu là các khâu thu hoạch,bảo quản và chế biến nông
sản của nước ta chưa khoa học. Làm giảm đáng kể chất lượng so với sản phẩm
tươi. Vì vậy, không đáp ứng được những thị trường khó tính như: Nhật Bản,
Hàn Quốc, Mỹ, EU..hay bị đánh bật ngay trên sân nhà. Đây là bài toán cho
những nhà kĩ sư hóa học đáng lưu tâm.
Để cái thiện vấn đề đó có rất nhiều các phương pháp được đưa ra.
Trong đó, có sấy là một phương pháp đơn giản và mang lại hiệu quả cao.
Sấy là quá trình 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.
Trong phạm vi đồ án này em xin trình về “Thiết kế hệ thống sấy
thùng quay làm việc liên tục, với vật liệu đầu là quặng Pirit”.

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
3

SVTH : TRẦN THỊ THÙY3


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG.

1.1.1. Khái niệm về sấy
Sấy là một phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ
dàng. Sấy làm giảm độ ẩm của thực phẩm đến mức cần thiết do đó vi khuẩn,
nấm mốc và nấm men bị ức chế hoặc không phát triển và hoạt động được, giảm
hoạt động các enzyme, giảm kích thước và trọng lượng của sản phẩm.
Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm
bằng phương pháp bay hơi nước. Như vậy, quá trình sấy khô một vật thể diễn
biến như sau:
Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với
phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật thể.. Vật thể được cấp nhiệt để làm
bay hơi ẩm.
Tóm lại, trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi
chất cụ thể là quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền
ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ra
ngoài môi trường. Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời
trên vật sấy, chúng có quan hệ qua lại lẫn nhau.
1.1.2. Phương pháp sấy
Có nhiều cách phân loại :
a.Dựa vào tác nhân sấy:
- Sấy bằng khói lò
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
4

SVTH : TRẦN THỊ THÙY4


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

- Sấy bằng không khí nóng
- Sấy bằng tia hồng ngoại : Là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia
hồng ngoại để làm khô vật liệu.
- Sấy bằng dòng điện cao tần : Là phương pháp sấy dùng năng lượng điện
trường để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của vật liệu.
- Sấy tiếp xúc : Là phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc gián tiếp với
vật liệu sấy qua một vách ngăn.
- Sấy thăng hoa : Là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không
rất cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng
thái rắn thành trạng thái khí.
Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đối
lưu được sử dụng phổ biến hơn cả.
b. Dựa vào phương pháp làm việc
- Máy sấy liên tục.
- Máy sấy gián đoạn.
c. Dựa vào áp suất làm việc
- Sấy chân không.
- Sấy áp suất thường.
d. Dựa vào cấu tạo thiết bị
- Thiết bị sấy buồng.
- Thiết bị sấy hầm.
- Thiết bị sấy tháp.
- Thiết bị sấy phun.
- Thiết bị sấy thùng quay.
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
5

SVTH : TRẦN THỊ THÙY5

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

1.1.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấy
a. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ
gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lượng nước
trong nguyên liệu giảm xuống càng nhiều. Nhưng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn
cho phép vì nhiệt độ an toàn cho phép vì nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng
lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo
màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong
ra bề mặt ngoài. Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép
thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu.
Nhiệt độ sấy thích hợp được xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành phẩm, kết
cấu tổ chức của thịt quả và đối với các nhân tố khác. Khi sấy ở những nhiệt độ
khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm
Ο

trong quá tŕnh sấy cao hơn 600

C

Ο

thì protein bị biến tính, nếu trên 900

C

thì

fructaza bắt đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao
phân tử chứa N và không chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ. Nếu
nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng
và mất giá trị cảm quan của sản phẩm.
Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch
tán ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội thì
chậm lại dẫn đến hiện tượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng đến quá trình làm khô.
b.Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy,
tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Vì tốc độ
chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân
bằng quá tŕnh sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại. Vì vậy,
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
6

SVTH : TRẦN THỊ THÙY6


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

cần phải có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm
khô.
Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá tŕnh làm khô, khi hướng gió
song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh. Nếu hướng gió
thổi tới nguyên liệu với góc 45oC thì tốc độ làm khô tương đối chậm, còn thổi
thẳng vuông góc với nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.

c. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định
đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ chậm
lại. Các nhà bác học Liên Xô và các nước khác đã chứng minh rằng: độ ẩm
tương đối của không khí lớn hơn 65% thì quá trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ
ẩm tương đối của không khí khoảng 80% trở lên thì quá trình làm khô sẽ dừng
lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại.
Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh
hiện tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn
tức là vừa sấy vừa ủ.
Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không
khí 50% đến 60% do nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao. Do đó, một
trong những phương pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành
làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại. Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dưới
điểm sương hơi nước sẽ ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của không khí
cũng được hạ thấp. Như vậy để làm khô không khí người ta áp dụng phương
pháp làm lạnh.
d. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
7

SVTH : TRẦN THỊ THÙY7


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Nguyên liệu

càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích
thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ.
Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí
quyển) thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều
dày nguyên liệu δ.
e.Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm
Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và
khuếch tán ngoại phù hợp nhau để làm tăng nhanh quá trình làm khô. Trong khi
làm khô quá tŕnh ủ ẩm người ta gọi là làm khô gián đoạn.
f. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu
Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù
hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, chất
khoáng, protein, Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng lẻo...
1.1.4. Vai trò của sấy trong kỹ thuật và đời sống
Sấy là quá trình tách nước (ẩm) 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 các ngành
công nghiệp người ta thường phải tiến hành quá trình sấy nhân tạo.
- Kết quả của quá 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.
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
8

SVTH : TRẦN THỊ THÙY8

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

+ 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 quá 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 quá 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
quá 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.
+ 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

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
9

SVTH : TRẦN THỊ THÙY9


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

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.
1.2. GIỚI THIỆU VỀ MÁY SẤY THÙNG QUAY

Hệ 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, đường, muối, và các
loại hóa chất như : NaHCO , BaCl …ngũ cốc, mì chính. Hệ thống dùng nhiên
liệu đốt có thể là dầu hoặc than cấp nhiệt cho buồng đốt.
Cấu tạo của máy sấy thùng quay gồm 3 phần chính:
-

Buồng đốt.

-

Thùng quay để trao đổi nhiệt liên tục với vật liệu sấy.

-

Hệ thống thông gió thu hồi bụi cuối lò.
Cấu tạo chính của máy sấy thùng quay là thùng sấy. Thùng sấy là một ống
hình trụ tròn bằng vật liệu thép, trong đó có lắp các cánh xáo trộn để phân vùng
hoặc không. Tùy theo đường kính của ống thép mà chiều dày của thành ống có
thể từ 10 - 14 mm. Ống thép này được đặt nghiêng 1 - 6 trên 2 ổ trục quay, để
tránh tình trạng ống bị trôi khi quay ở 2 ổ trục có bệ đỡ bằng con lăn chống trôi.
Đầu cao của ống có buồng đốt cấp nhiệt và bên trên có ống dẫn vật liệu vào.
Đầu thấp của ống có buồng cuối lò, bên dưới có ống dẫn vật liệu ra khỏi thùng
sấy sang gầu tải đưa lên silo chứa. Bên trong buồng cuối lò có gắn quạt hút, ống
khói và xyclon lắng bụi tạo thành hệ thống thông gió bên trong máy sấy.

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
10

SVTH : TRẦN THỊ THÙY10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Bên trong thùng sấy người ta lắp các cánh để xáo trộn vật liệu làm quá
trình trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt hơn. Các đệm ngăn trong
thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng vừa làm tăng
bề mặt tiếp xúc. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy

và độ ẩm của nó. Các loại đệm ngăn được dùng phổ biến trong máy sấy thùng
quay gồm :
- Đệm ngăn loại mái chèo nâng và loại phối hợp dùng khi sấy những vật
liệu cục to, ẩm, có xu hướng đóng vón lại, loại này có hệ số chứa đầy vật liệu
không quá 10 - 20 %.
- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng không thông với nhau.
- Đệm ngăn phân phối hình chữ thập và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiết
diện của thùng, được dùng để sấy vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật
liệu được đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc pha lớn.
- Đệm ngăn kiểu phân khu để sấy các hạt đã đập nhỏ, bụi. loại này cho
phép hệ số chứa đầy từ 15 - 25 %.
Nếu nhiệt độ sấy lớn hơn 200C thì dùng khói lò nhưng không dùng cho
nhiệt độ lớn hơn 800C.
 Ưu điểm của hệ thống sấy thùng quay:

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 100 kg ẩm bay hơi/
mh.
Thiết bị gọn, có thể cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ khâu sấy.

-

 Nhược điểm của hệ thống sấy thùng quay:
-

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.

Không sấy được các vật liệu dễ vỡ.
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
-

11

SVTH : TRẦN THỊ THÙY11


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

1.3. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU SẤY.

1.3.1. Tính chất
a. Tính chất vật lí
Quặng FeS2 ( quặng pirrit ) là khoáng vật
có màu ánh kim, có cấu trúc lập phương
sẽ bị phân hủy thành các oxit thấp hơn.
Trong tự nhiên quặng pirit thường lẫn
quặng Macaisit. Không tan trong nước,có
tính chất thuận từ.
Tỷ trọng riêng: 4,95–5,1
b. Tính chất hóa học
Là chất oxi hóa (số oxh S là -2 ), tham gia vào các phản ứng :
• H2SO4, HNO3 đặc, nóng tạo ra muối Fe (3+) và giải phóng khí SO2.
• Phản ứng phản ứng oxi hóa hoàn toàn.
1.3.2. Ứng dụng của FeS2

Quặng pirit có ứng dụng lớn nhất trong sản xuất axit sunfuric và ngày
công nghệ giấy.
FeS2 + O2 = Fe2O3 + SO2
SO2 + O2 = SO3
SO3 + H2O = H2SO4

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
12

SVTH : TRẦN THỊ THÙY12


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

1.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ VÀ CẤU TẠO MÁY SẤY THÙNG QUAY.
4.1.1. Sơ đồ công nghệ

6

7

13
8

14

4

1

5
10

15

11

9

3

3

2

12

1.Thùng quay

2.Vành đi đỡ

3.Con Lăn đỡ

4.Bánh răng

5.Phễu hứng sản phẩm

6.Quạ thút

7.Thiết bịlọcbụi

8.Lò đốt

9.Con lăn

10.Môtơ quạt chuyển
động
13.Phểu tiếpliệu

11.Bê tông
14.Van điều chỉnh

chặn 12.Băng tải
12.Băng tải

4.1.2. Nguyên lí hoạt động của máy sấy thùng quay
Máy sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ đặt nghiêng với mặt phẳng
nằm ngang

1÷ 6

o

. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ.

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
13

SVTH : TRẦN THỊ THÙY13


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Bánh đai được đặt trên bốn con lăn đỡ , khoảng cách giữa 2 con lăn
cùng một bệ đỡ có thể thay đổi để điều chỉnh góc nghiêng của thùng, nghĩa là
điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng. Thùng quay được là nhờ có bánh
răng. Bánh răng ăn khớp với bánh răng dẫn động nhận truyền động của động cơ
qua bộ giảm tốc.
Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa và
được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác
dụng phân bố đều 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

3÷8

vòng/phút. Vật

liệu khô ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm rồi nhờ băng tải
xích vận chuyển vào kho.
Khói lò hay không khí thải được quạt 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. Khí sạch thải ra ngoài.
Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không được lớn hơn
3m/s bởi nếu tốc độ lờn hơn 3m/s thí vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thùng.
Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo
tiết diện thùng, vừa đảo trộn vật liệu làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy
và tác nhân sấy. Cấu tạo của các đệm ngăn( cánh đảo trộn) phụ thuộc vào kích
thước vật liệu và độ ẩm của nó. Các loại đêm ngăn được dùng phổ biền trong
máy sấy thùng quay gồm:

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
14

SVTH : TRẦN THỊ THÙY14


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

a

b

d

b

c

e

Sơ đồ cấu tạo cánh trong thiết bị sấy thùng quay:
Cánh nâng
Cánh nâng chia khoang
Cánh phân bố đều( cánh phân phối chữ thập)
Cánh hỗn hợp
Cánh phân vùng
Đối với vật liệu dạng cục to nhưng xốp, nhẹ trong thùng sấy có thể bố trí
cánh nâng( hình a).
Ngược lại với dạng vật liệu cục to, nặng thì nên bố trí cành nâng có chia
khoang( hình b).
Khi sấy vật liệu dạng hạt hoặc cục nhỏ, nhẹ người ta dùng cánh phân phối
chữ thập( hình c).
Đối với vật liệu có kích thước quá bé có thể tạo thành bụi thì nên dùng
cánh loại chia khoang kín( hình e)

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
15

SVTH : TRẦN THỊ THÙY15


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH ĐỐT THAN
2.1. CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU.

2.1.1. Kiểu thiết bị:
Thiết bị sấy thùng quay,phương thức sấy xuôi chiều.
2.1.2. Tác nhân sấy: Khói lò.
-

Nhiệt độ khói vào lò : 5500C .
Nhiệt độ ra khỏi thùng sấy : 1500C

2.1.3.Vật liệu sấy: là quặng firit,có các thông số :
-

Độ ẩm của VL trước khi sấy : W1 =10%
Độ ẩm của VL sau khi sấy : W2 =2%
Lượng VL vào máy sấy
: 9650 kg/giờ

2.1. 4.Điều kiện môi trường
-

Trạng thái không khí ngoài trời nơi đặt thiệt bị sấy :
Nhiệt độ : to =25oC
Độ ẩm : ϕo = 85%

-

Hàm ẩm của không khí :
-

-

ϕo . pbh
p − pbh .ϕo

xo = 0,621.
( kg ẩm/kg kkk )
- ( CT 7.3 – 273 – QTTBT4 )

Trong đó :
P : là áp suất khí quyển , mmHg ; P= 760 mmHg
Pbh : Áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp không khí ẩm
đã bão hòa hơi nước , mmHg .

-

Pbh = exp


4026, 62 
12 −

235,5 + to 


= exp

4026,62 

12 −

235,5 + 25 



= 0.032 bar

0, 621.0,85.0.032
760
− 0.032.0,85
750

-

→xo =
= 0,017 ( kg ẩm/kg kkk ).
Hàm nhiệt của không khí :

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
16

SVTH : TRẦN THỊ THÙY16


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Io = to + ( 2493 + 1,97.to ).xo ( kJ/kg kkk )
- ( CT 7.5 – 273 – QTTBT4 )
→ Io = 25 + ( 2493 + 1,97.25 ).0,017
= 68,22 ( kJ/kg kkk )
Hàm nhiệt của không khí :

Io = to + ( 2493 + 1,97.to ).xo ( kJ/kg kkk )
( CT 7.5 – 273 – QTTBT4 )
→ Io = 25 + ( 2493 + 1,97.25 ).0,017
= 68,218 ( kJ/kg kkk )
Vậy trạng thái của không khí trước khi vào lò đốt
Nhiệt độ : to = 25ºC.
Độ ẩm : ϕo = 85%
Hàm ẩm : xo = 0,017 ( kg/kg kkk ).
Hàm nhiệt : Io = 68,218 ( kJ/kg kkk ).

-

-

2.2. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA NHIÊN LIỆU.
2.2.1. Thành phần của than.
Nhiên liệu của than đá bao gồm các thành phần sau:
Thành
phần

C

H

O

N

S

A

W

Chất
bốc
( x)

Khối
lượng

74,5

4,1

3,8

1,8

3,9

8,9

3

2,5

Trong đó:
W: thành phần ẩm.
A : thành phần tro.

x : hàm lượng chất bốc
Chuyển các thành phần trạng thái sang trạng thái làm việc
Alv = A.

= 8,9 = 8,633%

Clv = C. = 74,5 = 65,833%
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
17

SVTH : TRẦN THỊ THÙY17


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Tính toán tương tự ta thu được thành phần của than ở chế độ làm việc
Thành
phần

Clv

Hlv

% khối
lượng

65,833
%

Olv

Nlv

3,623% 3,358% 1,591%

Slv

W

Alv

3,446
%

3%

8,633%

2.2.2 Nhiệt dung riêng của than đá
Công thức tính nhiệt dung riêng :
Ct = 837 + 3,7. to + 625.x ( J/ Kg.độ ) (CT I.48_T153_STT1)
Trong đó :
to : Nhiệt độ của than trước khi vào lò đốt (to = 250 )
x : Hàm lượng chất bốc (x = 2,5% )
Ct = 837 + 3,7.25 + 625.0,025 = 945125( J/kgoC )
Ct =945,125.10-3 ( kJ/kg.ºC ).
2.2.3 Nhiệt trị của than
Nhiệt trị cao của than :

Qc = 339.Clv + 1256.Hlv – 109.(Olv – Slv) ( kJ/kg )
CT VII.37 _T110_STT2
Qc = 339.65,833 + 1256.3,623 – 109.(3,358 - 3,446)
Qc = 26877,467 ( kJ/kg )
Nhiệt trị thấp của than :
Qth = Qc - 25.( 9 Hlv + W ) = 26877,467 – 25.(9.3,623 – 3) = 25983,731 ( kJ/kg )
Lượng không khí khô lí thuyết để đốt cháy 1 kg than : Để cung cấp cho các phản
ứng cháy, thành phần của oxi trong không khí là 21%.
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
18

SVTH : TRẦN THỊ THÙY18


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Các phản ứng cháy:
C + O2→ CO2
2H2 +O2→ 2H2O
S + O2→ SO2
Lượng không khí khô lí thuyết để đốt cháy 1 kg than:
Lo = 0,115.Clv + 0,346.Hlv + 0,043.( Slv – Olv )
( Công thức VII.38 – 111 – STT2 )
Lo =0.115.65,833 + 0,346.3,623 + 0,043.(3,446 – 3,358)
= 8,827 (kg không khí/kg than)
2.2.5. Entanpi của nước trong hỗn hợp khói
In= (2493 + 1,97.t).103 (J/kg)
Trong đó : t là nhiệt độ hỗn hợp khói vào lò ( t = 5500 C)

In = (2493 + 1,97.550).103 = 3576,5.103 (J/kg)
= 3576 (kJ/kg)
2.2.6 Hệ số không khí thừa sau khi hòa trộn
Do nhiệt độ khói lò sau buồng đốì rất lớn so với yêu cầu , vì thế trong thiết
bị sấy thùng quay dùng khói lò là TNS người ta phải tổ chức hòa trộn với không
khí ngoài là trời để cho hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp .Vì vậy ,trong hệ thống
sấy thùng quay người ta xem hệ số không khí thừa tỉ số giữa không khí khô cần
cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng
hòa trộn với lượng không khí khô lí thuyết cần cho quá trình cháy .
Để tính hệ số không khí thừa khô khí ở buồng đốt và trộn người ta sử dụng
phương pháp cân bằng nhiệt lò đốt than

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
19

SVTH : TRẦN THỊ THÙY19


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

2.2.6.1. Nhiệt lượng vào buồng đốt khi đốt 1 kg than
Qv = Q1 + Q2 + Q3 ( kJ)
Trong đó :
Q1 : Nhiệt lượng than mang vào ( tính cho 1kg than )
Q2 : Nhiệt lượng do không khí mang vào.
Q3 : Nhiệt do đốt 1 kg than.
a. Nhiệt lượng do than mang vào :

Q1 = Cn.tn
Trong đó :
Cn : Nhiệt dung của than ; Cn = 945,125. ( kJ/kgoC )
tn : Nhiệt độ của than ( nhiệt độ môi trường ); tn = 25oC
→

Q1 = 25.945,125 = 23,628 ( kJ )
b. Nhiệt lượng do không khí mang vào :
Q2 = Lo.Io.α

Trong đó
Lo : Lượng không khí lý thuyết cho quá trình cháy
Lo = 8,827 kg/kg than
Io : Hàm nhiệt của không khí vào buồng đốt ( kJ/kg kkk )
Io = 68,218 ( kJ/kg kkk )
α : không khí Hệ số thừa
Q2 = 8,827.68,218. α ( kJ ) = 602,16.α ( kJ )
Nhiệt lượng do đốt 1 kg than :
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
20

SVTH : TRẦN THỊ THÙY20


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Q3 = Qc.η
Trong đó :

η : Hiệu suất buồng đốt η = 0,8
Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 26877,467( kJ/kg )
Q3 = 26877,467.0,8 = 21501,974
Tổng nhiệt lượng vào buồng đốt là :
Qv = Q1 + Q2 + Q3
= 23,628 + 602,16.α + 26877,467
= 21525,575+ 602,246. α
2.5. NHIỆT LƯỢNG RA KHỎI BUỒNG ĐỐT VÀ BUỒNG TRỘN.
Qr = Q4 + Q5 + Q6 (kJ)
Trong đó :
Q4 : Nhiêt do xỉ mang ra.
Q5 : Nhiệt do không khí mang ra khỏi buồng đốt.
Q6 : Nhiệt mất mát ra môi trường.
a. Nhiệt do xỉ mang ra :
Q4 = Gxỉ.Cxỉ.Txỉ
Trong đó :
Gxỉ : Khối lượng xỉ tạo thành khi đốt 1 kg than
Gxỉ = Alv = 8,633.( kg/kg than )
Cxỉ : Nhiệt dung riêng của xỉ; Cxỉ = 0,75 kJ/kgoC ( Bảng I.144 – 162 _ STT1 )
Txỉ : Nhiệt độ của xỉ, chọn Txỉ = 2100C
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
21

SVTH : TRẦN THỊ THÙY21


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Q4 = 8,633..0,75.210 = 13,597 (kJ)
b. Nhiệt lượng do khói mang ra :
Q5 = Gk .Ck .Tk
Trong đó :
Gkhí : Khối lượng của chất khí trong lò.
Ckhí : Nhiệt dung riêng của khói lò.
Tk : Nhiệt độ của khói , Tk = 5500C
Ta có :
GSO2 .CSO2 + GCO2 .CCO2 + GN 2 .CN2 + GO2 .CO2 + GH 2O.CH 2O
GK

Ckhí =

( J/kgoC )

CT VII _T112_STT2
GSO2 .C SO2 + GCO2 CCO2 + GN 2 C N 2 + G02 CO2 + GH 2OC H 2O

Q5 = (
GCO

2

).Tk (kJ)

= 0,0367.Clv = 0,0376.65,833 = 2,416 (kg/kg than)
GSO

2

= 0,02Slv =0,02.3,446 = 0,0689 (kg/kg than)

GN2 = 0,769.α.Lo + 0,01.Nlv = 0,769.8,827. α + 0,01.1,591
= 6,788. α + 1,591.10-2 (kg/kg than)
GO2 = 0,231.( α -1 ).Lo = 0,231.( α -1).8,827 = 2,039 .(α-1) (kg/kg than)
G

H 2O

= ( 9.Hlv + W ).10-2 + α.Lo.xo = (9.3,623 + 2,5 ).10-2 + α.8,827.0,017

= 0,356 + 0,15.α (kg/kg than)
Nhiệt dung riêng các khí ở nhiệt độ 5500 C
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
22

SVTH : TRẦN THỊ THÙY22


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

2

CCO = ( 0,222 + 43.10-6.t1 ).4,18
= ( 0,222 + 43. 10-6.550) .4,18 = 0,95 kJ/kgºC
2

CN = ( 0,246 +18,9.10-6.t1 ). 4,18

= (0,246 + 18,9.550 ) .4,18 = 1,46 kJ/kg°C.
CO

2

= ( 0,216 + 166.10-6.t1 ).4,18

= ( 0,216 + 166.10-6.550 ).4,18 = 0,91 kJ/kg°C
2

CSO = 0,21 kcal/kgoC = 0,879 kJ/kgoC ( Hình I.157 – T197_ STT1 )
CH

2

O

= ( 0,436 + 119.10-6.550).4,18 = 2,096 kJ/kgºC

Thay các giá trị trên vào ta được :
GSO2 .C SO2 + GCO2 CCO2 + GN 2 C N 2 + G02 CO2 + GH 2OC H 2O

Q5 = (

).Tk ( kJ )

Q5 = 698,323 + 6835,96α
c, Nhiệt lượng mất mát
Q6 = Qmm = 5%Qvào
Q6 = 0,05.( 21525,647 + 602,246. α) = 107,282 + 30,112α

→ Tổng nhiệt lượng ra khỏi buồng đốt và buồng trộn :
Qr = Q4 + Q5 + Q6
= 13,597 + 698,323 + 6835,96α + 107,282 + 30,112
= 1795,749 + 6866,072α
Cân bằng nhiệt lượng lò đốt :
GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
23

SVTH : TRẦN THỊ THÙY23


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Qv = Qr
 α = 3,15

Giá trị α tính theo lý thuyết :

α =

Qc .ηbd + Ct .to − (9.H lv + W ).ia1 − [1 − (9.H lv + W + Alv )].Ck .t1
Lo .[x o .(ia1 − iao ) + Ck .(t1 − to )

( T57 – TTVTKHTS )

Trong đó :
Qc : Nhiệt trị cao của than; Qc = 26877,467( kJ/kg ).
ηbd

: Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn

ηbd

= 0,8.

Ct : Nhiệt dung riêng của than; Ct = 945,125.10-3
to : Nhiệt độ không khí; to = 25ºC.
t1 : Nhiệt độ của khói ra khỏi buồng trộn; t1 = 500°C.
Ck: Nhiệt dung riêng của khói; Ck = 1,004 kJ/kgºC.
Lo : Lượng không khí lý thuyết để đốt 1kg than; Lo = 8,827 kg/kg.
xo : Hàm ẩm của không khí; xo = 0,017 kg/kg kkk.
iao : Entapin của nước trong không khí.
iao = 2493 + 1,97.25 = 2542,25 kJ/kg.
ia1 : Entapin của nước trong khói;
ia1 = 2493+1,97.550=3970,5 kJ/kg
α=
-

= 4,119

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
24

SVTH : TRẦN THỊ THÙY24


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Giữa lí thuyết và thực tế sấp xỉ nhau nên : Chọn α = 4,119
2.2.7. Trạng thái của khói trước khi vào thùng sấy
2.2.7.1. Nhiệt độ của khói : t1 = 550ºC
2.2.7.2. Hàm ẩm của khói

x =

Ga
Lk

(kg/kg kkk )

- Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn :
Lk = α.Lo+1 – ( Alv + 9Hlv + W )
= 4,119.8,827 + 1-( 8,633 + 9. 3,623 + 3 ).10-2
= 36,916(kg/kg kkk )
- Lượng hơi nước chứa trong khói :
Ga = ( 9.Hlv + W ) + α.Lo.xo , kg
= ( 9.3,623 + 3 ).10-2 + 4,119.8,827.0,017
= 0,974 ( kg/kg than ).
Vậy hàm ẩm của khói :

x =

Ga
Lk

= = 0,026 (kg/kg kkk )

2.2.7.3. Hàm nhiệt của khói
I1 = t1 + ( 2493 + 1,97.t1 ).x1
= 550 + ( 2493 + 1,97.550).0,026 = 642,989 ( kJ/kg kkk )
2.2.7.4. Độ ẩm
ϕ1 =

x1.P
(0, 621 + x1 ).Pbh

GVHD : NGUYỄN VĂN HOÀN
25

SVTH : TRẦN THỊ THÙY25