Đồ án thiết kế lò nung vôi
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.81 MB, 45 trang )
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Thành phố Hồ Chí Minh
Khoa: Công nghệ Hóa học và Thực phẩm
Bộ môn: CNKT Hóa học
ĐỒ ÁN
MÔN HỌC: ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ TUYẾT NHƯ – MSSV: 15128047
NGUYỄN THANH TÂM
– MSSV: 15128060
Lớp: 151280C
1. Tên đồ án: THIẾT KẾ LÒ QUAY NUNG VÔI
2. Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu với số liệu ban đầu):
o Năng suất: 500 tấn/ngày theo sản phẩm khô
o Thông số khác: tự chọn.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
o Phần 1: Tổng quan
o Phần 2: Cơ sở lý thuyết quy trình sản xuất vôi
o Phần 3: Tính toán lò quay nung vôi
4. Các bản vẽ:
Bản vẽ chi tiết thiết bị chính 1
bản A1
Sơ đồ khối quy trình công nghệ
bản A4
5. Ngày giao đồ án: 2/2018
6. Ngày hoàn thành đồ án: 5/2018
7. Ngày bảo vệ và chấm đồ án: 5/2018
Ngày…… tháng ….. năm 2018
HỘI ĐỒNG BẢO VỆ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
2
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN
1. Cán bộ hướng dẫn. Nhận xét:
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Điểm: __________
Chữ ký: __________
2. Cán bộ chấm đồ án. Nhận xét:
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Điểm: __________
Chữ ký: __________
Điểm tổng kết: __________
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
3
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
LỜI NÓI ĐẦU
Vôi là chất kết dính cổ truyền và lâu đời nhất của nhân loại cho đến ngày nay.
Các lâu đài và thành quách cổ xưa như Vạn lý trường thành cũng được xây dựng từ
chất kết dính vôi. Từ đời xưa người ta đã biết nung đá vôi để có vôi sống CaO và khi
tôi vôi với nước sẽ cho ta chất kết dính tương đối tốt. Sau hàng chục thế ký vôi vẫn
được sản xuất và sử dụng cho xây dựng và công nghiệp. Ngoài ra, vôi còn được ứng
dụng trong rất nhiều ngành như luyện kim, giấy, đường, bột nhẹ, gạch silicat, chất khử
trùng vùng dịch, khử độ chua cho nông nghiệp, … Với nhu cầu vôi sống dạng đóng
bao đang tăng như hiện nay thì chỉ có thể sản xuất chúng có tính công nghiệp mới đáp
ứng được yêu cầu người sử dụng.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Bộ môn Công nghệ kỹ thuật Hóa học,
đặc biệt là cô Lê Thị Duy Hạnh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ chúng em
trong quá trình thực hiện đồ án.
Qua đồ án Thiết kế lò nung vôi kiểu thùng quay năng suất 500 tấn/ngày giúp
tìm hiểu về các thông số cơ bản của lò nung cũng như nguyên lý hoạt động của lò.
Trong quá trình thực hiện không tránh khỏi nhiều sai sót, kính mong nhận được lời
góp ý từ quý thầy cô để chúng em hoàn thiện đồ án hơn.
Trân trọng cảm ơn!
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
4
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................3
MỤC LỤC.....................................................................................................................4
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................6
DANH MỤC BẢNG......................................................................................................7
Phần 1: TỔNG QUAN VỀ CANXI OXIT....................................................................8
1. Giới thiệu chung về canxi oxit:..........................................................................8
1.1.
Vai trò và ứng dụng:....................................................................................8
1.2.
Thực trạng sản xuất và xuất khẩu vôi tại Việt Nam:..................................8
2. Nguyên liệu sản xuất CaO:................................................................................9
2.1.
Nguyên liệu chính:.......................................................................................9
2.2.
Các yêu cầu về đá vôi:................................................................................11
3. Tính chất của các chất tham gia phản ứng:....................................................11
3.1.
Canxi carbonat (đá vôi trong tự nhiên):....................................................11
3.2.
Canxi oxit (vôi sống):.................................................................................12
3.3.
CO2:............................................................................................................13
3.4.
Ảnh hưởng của các tạp chất đến sản phẩm nung vôi:..............................14
4. Giới thiệu nguyên liệu:.....................................................................................14
Phần 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUI TRÌNH SẢN XUẤT VÔI...................................16
1. Quá trình nung vôi:..........................................................................................16
1.1.
Quá trình nung vôi lò quay:.......................................................................17
1.2. Đặc điểm của quy trình:...............................................................................19
2. Tổng quan về lò nung vôi kiểu thùng quay:....................................................19
2.1.
Cấu tạo.......................................................................................................19
3. Thiết bị tháp đứng tận dụng nhiệt (hòm nóng):..............................................22
Phần 3: TÍNH TOÁN LÒ QUAY NUNG VÔI...........................................................25
1. Tính toán quá trình cháy nhiên liệu:...............................................................25
2. Tính toán cân bằng vật chất của hệ thống lò:..................................................27
2.1.
Tính các thông số đầu vào:........................................................................27
2.2.
Tính lượng vào lò:......................................................................................28
2.3.
Tính lượng ra lò:........................................................................................29
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
5
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
3. Tính toán cân bằng nhiệt của lò:.....................................................................30
3.1.
Nhiệt lý thuyết tạo vôi:...............................................................................30
3.2.
Tính cân bằng nhiệt hệ thống vào lò:........................................................32
3.3.
Tính lượng nhiệt tiêu tốn:..........................................................................34
3.4.
Tính lại cân bằng vật chất hệ thống lò:.....................................................35
4. Tính nhiệt độ cháy của nhiên liệu:...................................................................35
5. Tính các thông số kích thước cơ bản lò quay:.................................................36
6. Gạch chịu lửa trong lò:....................................................................................38
6.1.
Chọn gạch chịu lửa trong lò:.....................................................................38
6.2.
Tính gạch chịu lửa:....................................................................................39
6.3.
Tính phân bố nhiệt qua tường:..................................................................40
7. Ước tính công suất lò:.......................................................................................41
8. Tính tháp tận dụng nhiệt:.................................................................................43
8.1.
Thiết lập cân bằng vật chất:.......................................................................44
8.2.
Tính gió 1, gió 2:........................................................................................44
8.3.
Tính kích thước cơ bản của tháp tận dụng nhiệt:.....................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................46
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
6
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Thân lò ………………………………………………………………20
Hình 2: Bệ đỡ lò ……………………………………………………………...21
Hình 3: Khớp đầu lò ………………………………………………………….22
Hình 4: Tháp tận dụng nhiệt (Hòm nóng) ……………………………………23
Hình 5: Xác định vị trí vòi phun ……………………………………………...38
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
7
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Tính chất vật lý của CaCO3 ………………………………………………….11
Bảng 2: Tính chất vật lý của CaO ……………………………………………………12
Bảng 3: Độ hòa tan CaO trong nước theo nhiệu độ ………………………………….13
Bảng 4: Tính chất vật lý CO2 ………………………………………………………...13
Bảng 5: Chiều dày vỏ thép các đoạn khác nhau của vỏ lò …………………………...20
Bảng 6: Thành phần của khí than …………………………………………………….25
Bảng 7: Quá trình cháy cho 100 m3 khí ….........……………………………….……..25
Bảng 8: Thành phần hóa học (%) của vôi …...……………………………………….27
Bảng 9: Thành phần hóa học (%) của phối liệu khô chưa nung …...………………...28
Bảng 10: Tổng hợp cân bằng vật chất của lò nung ………………………………..…30
Bảng 11: Nhiệt dung riêng …...………………………………………………………31
Bảng 12: Hệ số công thức tính nhiệt dung riêng …………………………………......31
Bảng 13: Cân bằng nhiệt của hệ thống lò …………………..………………………...34
Bảng 14: Hàm nhiệt ở các mức độ của khói lò, ta có ………………..……………….35
Bảng 15: Mối quan hệ giữa độ nghiêng lò, hệ số đổ đầy và chiều dày lớp vật liệu ….37
Bảng 16: Tính chất vật lý của gạch chịu lửa ………………………………………….39
Bảng 17: Thông số cơ bản tính công suất lò ………………………………...………..40
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
8
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Phần 1: TỔNG QUAN VỀ CANXI OXIT
1. Giới thiệu chung về canxi oxit:
1.1. Vai trò và ứng dụng:
Khi cho tác dụng với nước nó trở thành vôi tôi (Ca(OH) 2), được sử dụng
trong các loại vữa để làm tăng độ lên kết và độ cứng. Phản ứng này diễn ra rất mãnh
liệt và tỏa nhiều nhiệt. Vôi sống cũng được sử dụng trong sản xuất thủy tinh và khả
năng phản ứng của nó với các muối silicat cũng được sử dụng trong công nghiệp sản
xuất kim loại/hợp kim ngày nay (thép, magiê, nhôm và một số kim loại màu khác) để
loại bỏ các tạp chất dưới dạng xỉ.
Vôi sống (CaO) cũng được sử dụng trong xử lý nước và nước thải để làm
giảm độ chua, để làm mềm như là chất kết bông và để loại bỏ các tạp chất phốtphat và
các tạp chất khác; trong sản xuất giấy để hòa tan linhin, như là chất làm đông trong tẩy
rửa; trong nông nghiệp để cải thiện độ chua của đất; và trong kiểm soát ô nhiễm trong các máy lọc hơi để khử các khí thải gốc lưu huỳnh và xử lý nhiều chất lỏng. CaO
cũng là chất khử nước và được sử dụng để làm tinh khiết axít citric, glucoza, các thuốc
nhuộm và làm chất hấp thụ CO2. Vôi sống cũng được sử dụng trong công nghiệp sản
xuất đồ gốm, xi măng, sơn…
1.2. Thực trạng sản xuất và xuất khẩu vôi tại Việt Nam:
Ngành sản xuất vôi tại Việt Nam hiện nay còn rất sơ khai đa phần được sản
xuất theo công nghệ nung thủ công. Các sơ sở sản xuất mang tính chuyên nghiệp, công
nghiệp rất khiêm tốn. Cả nước chỉ có khoảng 6 đến 7 cơ sở, với công suất thiết kế của
mỗi lò khoảng 150 tấn đến 200 tấn/ngày. Còn lại đa số là các lò thủ công công suất từ
5 đến 7 tấn/mẻ hoặc từ 15 đến 20 tấn/ngày.
Về tiêu thụ, với nền kinh tế của Việt Nam hiện nay chủ yếu vẫn là lấy nông
nghiệp và gia công các hàng công nghiệp nhẹ, công nghiệp nặng hoặc công nghiệp cơ
bản đang rất khiêm tốn và hiện tại đang trong giai đoạn đẩy nhanh công nghiệp hóa,
hiện đại hóa với những ngành công nghiệp có công nghệ cao, do vậy việc tiêu thụ vôi
ở Việt Nam cũng rất khiêm tốn và không có thị trường, sản lượng vôi tiêu thụ chủ yếu
là dựa vào xuất khẩu.
Theo số liệu điều tra từ các Sở Xây dựng, Niên giám thống kê các tỉnh năm
2010-2012 và quy hoạch phát triển VLXD tại địa phương thì sản lượng vôi ở Việt
Nam năm
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
STT Chỉ tiêu
1
9
2010
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
2011
2012
1.689.193
1.150.000
300.000
450.000
2.000.000
1.928.606
2.139.193
3.150.000
Tiêu thụ trong nước 1.628.606
(tấn)
2
Xuất khẩu (tấn)
Tổng lượng vôi tiêu thụ
Do công nghệ nung thủ công nên việc sản xuất sinh ra lượng khí thải khổng
lồ, gây ô nhiễm môi trường. Do đó, việc phát triển sản xuất vôi công nghiệp để thay
thế dần các lò nung vôi thủ công là một yêu cầu bức thiết và là xu hướng tất yếu.
2. Nguyên liệu sản xuất CaO:
2.1.
Nguyên liệu chính:
Là từ núi đá vôi (CaCO3) thiên nhiên
Thành phần chủ yếu của đá là CaCO 3 ngoài ra còn pha lẫn một ít tạp chất
như
MgCO3, SiO2, Al2O3, Fe2O3...
Phân loại: gồm 2 loại chính là loại dùng cho công nghiệp hoá chất và loại
cho công nghiệp sản xuất ximăng, tùy thuộc vào độ cứng của đá, thành phần các chất,
màu sắc mà người ta sử dụng trong từng lĩnh vực cụ thể.
Ví dụ:
a. Đá vôi hóa chất Thanh Nghị:
Đá vôi hóa chất Thanh Nghị ở huyện Thanh Liêm, tỉnh Hà Nam là khu mỏ
nằm sát bờ phải sông Đáy, cách quốc lộ 1A gần 1,5km. Đá vôi lộ ra từ độ cao 7,5- đến
180 m tạo ra những núi vách dốc, kéo dài theo phương kinh tuyến. Đá vôi ở đây thuộc
hệ Đồng Giao, chia thành 3 tầng đá vôi công nghiệp:
Đá vôi hóa chất (đá vôi sạch):
Calcit (CaCO3)
90-98%)
Đôlômít (CaCO3.MgCO3)
0-3%
CaO
55,04- 55,33%
MgO
0,41- 0,80%
SiO2
0,05-0,16%…
Đá vôi xi măng:
Calcit (CaCO3)
90-95%
Đôlômít (carbonat magie)
3- 5%
Các khoáng vật khác nhỏ hơn
5%
CaO
53,89- 54,94%
MgO
1,16- 1,43%
SiO2
0,09- 0,20%,…
Đá vôi xây dựng có tỷ lệ nhỏ hơn gồm các đá đôlômít, đôlômít - vôi màu
xám tro, xám đen; kiến trúc hạt mịn nhỏ; cấu tạo phân lớp hoặc dạng thấu kính. Mỏ có
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
10
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
trữ lượng tiềm năng 154,610 triệu tấn (công nghiệp hóa chất); 59,725 triệu tấn (công
nghiệp xi măng); 0,337 triệu tấn (đá xây dựng). Đây là một mỏ đá vôi lớn.
b. Mỏ đá vôi hóa chất Kiện Khê:
Mỏ đá vôi hóa chất Kiện Khê ở huyện Thanh Liêm là mỏ đá vôi lộ trong
vùng đồng bằng. Diện tích đã thăm dò dài khoảng 500m, rộng 100m. Đây là mỏ đá vôi
công nghiệp (đá vôi sạch), màu xám, màu xanh, hoặc xám trắng có hàm lượng Calcit >
95%.
Thành phần gồm:
CaO:
54,23- 54,25%
MgO:
0,61- 0,55%
Trữ lượng tiềm năng của mỏ khoảng 2,222 triệu tấn.
c. Mỏ đá vôi hóa chất Thanh Sơn:
Mỏ đá vôi hóa chất Thanh Sơn ở huyện Kim Bảng là khu mỏ nằm gần rìa
tây Công ty Xi măng Bút Sơn, với tổng diện tích 3km2. Mỏ là dải núi đá cacbonat kéo
dài theo phương bắc – nam, phân bố ở độ cao 70- 326m, nằm trong hạ tầng Đồng
Giao.
Thành phần đá vôi gồm:
CaO
54,30- 55,19%
MgO
0,57- 0,85%
SiO2
0,13- 0,71%
Trữ lượng tiềm năng của mỏ khoảng 163,084 triệu tấn đá cho công nghiệp
hóa chất 414,428 triệu tấn cho công nghiệp xi măng và khoảng 12,463 triệu tấn đá cho
xây dựng.
2.2.
Các yêu cầu về đá vôi:
a. Yêu cầu về chất lượng:
Yêu cầu nguồn nguyên liệu đá vôi sử dụng cho ngành hóa chất là phải sạch,
ít pha lẫn tạp chất cơ học, có hàm lượng CaO cao, do vậy để xác định thành phần của
mẫu đá vôi, phương pháp chính là phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm.
b. Yêu cầu về kích thước hình dáng:
Căn cứ vào kiểu lò và nguyên liệu đốt lò để quyết định kích thước và hình
dạng cho đá thích hợp, như vậy mới đảm bảo lò hoạt động tốt và tạo được sản phẩm
chín điều. Hình dạng viên đá phải có diện tích tiếp xúc nhiệt lớn để CO 2 thoát ra nhanh
và đá chóng chín. Kích thước các viên đá phải đồng điều nhằm tránh hiện tượng khi
xếp đá tạo ra khe hở lớn làm cho ngọn lửa cháy nhanh gây ra hiện tượng cháy lưới,
ngoài ra khe hở lớn còn làm cho than vụn bị dồn xuống đáy lò gây ra hiện tượng vôi ở
phần dưới lò bị quá lửa và vôi ở phần trên lò bị sống.
Do vậy trong thực tế để thuận tiện cho quá trình vận hành và thu sản phẩm,
người ta ta thường dùng kích thước hạt của nguyên liệu khá lớn (60 đến 200 mm), tỉ lệ
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
11
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
giữa đá vôi và nhiên liệu là 9:1, do vậy mà nhiệt độ của lò để phân hủy CaCO 3 khá cao
(từ 900 đến 1200oC)
3. Tính chất của các chất tham gia phản ứng:
3.1. Canxi carbonat (đá vôi trong tự nhiên):
Phương trình phân hủy vôi ở 25oC (phản ứng thu nhiệt)
CaCO3 CaO + CO2 (– 42.50 kcal/mol)
Bảng 1: Tính chất vật lý của
CaCO3
CTPT
CaCO3
Tên gọi theo IUPAC
Canxi carbonat
Phân tử gam
100g/mol
Tỷ trọng, pha
2.83g/cm3 , rắn
Độ hòa tan trong nước
Không tan
Điểm nóng chảy
825oC (phân hủy)
Biểu hiện
Bột màu trắng
(số liệu của bản ở điều kiện 25 oC, 100 KPa)
Là một chất thường được sử dụng trong y tế như một chất bổ sung canxi hay
một chất khử chua. Chất này thường được tìm thấy dưới dạng đá ở khắp nơi trên thế
giới, là thành phần chính trong mai, vỏ của các loài sò, ốc hoặc vỏ của ốc sên. Nó là
nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nước cứng.
3.2. Canxi oxit (vôi sống):
Phương trình hòa tan ở 25 oC
CaO + H2O Ca(OH)2 + 15.6 kcal/mol
Bảng 2: Tính chất vật lý CaO:
CPTP
CaO
Tên gọi
Canxi oxit
Biểu hiện
Chất rắn, màu trắng
Phân tử gam
56 g/mol
Điểm nóng chảy 2572oC
Điểm sôi
2850oC
Tỷ trọng riêng
103kg/cm3
Độ hòa tan
Phản ứng với nước tạo
Hút ẩm mạnh
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
12
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Ca(OH)2 hoặc CaCO3
(số liệu ở điều kiện 25oC và 100KPa)
Là chất rắn có dạng tinh thể màu trắng và là một chất ăn da và có tính
kiềm. Như là một sản phẩm thương mại thì vôi sống có chứa lẫn cả oxyt magie
(MgO), oxyt silic (SiO2) và một lượng nhỏ oxyt nhôm (Al2O3) và các oxyt sắt.
Oxyt canxi thông thường được sản xuất bằng cách phân hủy bởi nhiệt (nung
nóng) các loại vật liệu tự nhiên như đá vôi là khoáng chất chứa cacbonat canxi
(CaCO3). Diễn ra khi vật liệu này bị nung nóng tới nhiệt độ khoảng 900°C.
Bảng 3: Độ hòa tan CaO trong nước theo nhiệu độ (S, gam chất tan trên 100g dung
dịch, %khối lượng)
Nhiệt độ (oC)
Hàm lượng (%)
0
0.13
10
-
20
0.123
30
0.113
40
0.104
50
0.096
60
0.086
80
0.067
100
-
(tra sổ tay Quá Trình & Thiết Bị tập 1, trang 265)
3.3.
CO2:
Bảng 4: Tính chất vật lý CO2
CTPT
CO2
Tên gọi theo IUPAC
Carbon dyoxit
Phân tử gam
44 g/mol
Tỷ trọng, pha
1.98 kg/m3 , khí
Độ hòa tan trong nước
1.45 kg/m3
Điểm nóng chảy
-57oC
Điểm sôi
-78oC
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
13
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Tan rất nhiều trong nước tạo axit H2CO3, hằng số phân li pKa1 = 6.35 và
pKa2 = 10.33, ở 25 oC. Trong dạng rắn, nó được gọi là băng khô.
Ứng dụng:
Đioxyt cacbon lỏng và rắn là chất làm lạnh quan trọng, đặc biệt là trong
công nghiệp thực phẩm, trong đó chúng tham gia vào quá trình lưu trữ và vận chuyển
các loại kem và các thực phẩm đông lạnh.
Đioxyt cacbon được sử dụng để sản xuất nước giải khát cacbonat hóa và
nước sôđa. Bột nở sử dụng trong các loại bánh nướng tạo ra khí cacbonic làm cho khối
bột bị phình to ra, do tạo ra các lỗ xốp chứa bọt khí. Men bánh mì tạo ra khí cacbonic
bằng sự lên men trong khối bột, trong khi các loại bột nở hóa học giải phóng ra khí
cacbonic khi bị nung nóng hoặc bị tác dụng với các axít. Đioxyt cacbon dập tắt lửa, và
một số bình cứu hỏa, đặc biệt là các loại được thiết kế để dập cháy do điện, có chứa
đioxyt cacbon lỏng bị nén. Điôxít cacbon lỏng là một dung môi tốt cho nhiều hợp chất
hữu cơ, và được dùng để loại bỏ cafêin từ cà phê...
3.4. Ảnh hưởng của các tạp chất đến sản phẩm nung vôi:
Do nung ở nhiệt độ cao, trong nguyên liệu thường có tạp chất là silic và các
nguyên tố khác dễ nóng chảy, sẽ tạo thành hợp chất nóng chảy (ít nhất cũng là lớp
màng bọc bên ngoài khối CaO) và làm mất hoặc giảm khả năng hợp nước của vôi sống
gọi là vôi chết.
4. Giới thiệu nguyên liệu:
Chúng ta có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau như:
Nhiên liệu rắn: than, củi, rơm rạ …
Nhiên liệu lỏng: dầu mazut, dầu DO, dầu FO …
Nhiên liệu khí: khí thiên nhiên, khí lò cao, khí lò cốc
Nhiên liệu sử dụng tốt nhất là khí hoặc lỏng để không có xỉ than lẫn vào vôi.
Tuy nhiên cũng có thể dùng than bụi và đương nhiên sẽ lẫn vào vôi chín dưới dạng bụi
và phải sàng lọc để loại sỉ và thu được vôi sạch. Để năng suất đạt 500 tấn/ngày thì ta
cần sử dụng nhiên liệu khí, và nguồn nguyên liệu khí hóa là nuồn nguyên liệu rẻ và
được khai thác trong nước.
Thành phần nguyên tố và tính chất:
Các loại nhiên liệu rắn, lỏng, khí có giá trị khác nhau tùy theo nhiệt lượng
khi cháy phát ra. Đặc trưng cho giá trị nhiệt là phần cháy được của nó, còn phần không
cháy được ở dạng rắn (tro), dạng lỏng (nước), dạng khí (trơ). Nói chung phần cháy
chiếm một khối lượng khá lớn, tùy theo từng loại. Thành phần chủ yếu của phần cháy
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
14
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
là hydrocarbon, oxyt carbon, lưu huỳnh, còn phần không cháy được gọi là
alumosilicat, một vài loại oxyt vô cơ (rắn), nước (lỏng), và các khí trơ như N 2
Để đánh giá chất lượng của nhiên liệu cần phân tích thành phần hóa học của
nhiên liệu. Ở đây sử dụng nhiên liệu khí hóa than nên thành phần chính gồm: CO,
CO2, H2, CH4, C2H2, …
Phương trình phản ứng
Trong đó: CO2
CO2
CO
CH4
H2
N2
Tổng
CO2
2CO + O2 = 2CO2
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
H2 + 0.5 O2 = H2O
N2
và N2 là
chất trơ nên hoàn toàn chuyển vào sản phẩm cháy (khói thải)
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
15
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Phần 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUI TRÌNH SẢN XUẤT VÔI
1. Quá trình nung vôi:
Việc nung đá vôi thành vôi sống đã được con người phát hiện và ứng dụng
từ lâu, nhiên liệu đầu tiên là gỗ, củi, sau này và hiện nay người ta dùng nhiên liệu là
than đá hoặc than cốc. Thực chất của quá trình nung vôi là dùng nhiệt độ cao để phân
hủy Carbonat canxi của đá vôi thành oxyt canxi theo phản ứng sau.
CaCO3 CaO + CO2 – 42.50 kcal/mol
Sau khi nung, hình dạng và kích thước của vôi vẫn không đổi (giống như
hình dạng lúc nhập liệu)
Muốn phản ứng diễn ra theo chiều (1) phải giảm áp suất khí CO 2 bằng cách
tạo điều kiện cho khí CO2 bay ra khỏi lò nung nhanh và tăng thêm nhiệt độ nung so
với nhiệt độ nung tính toán lý thuyết.
Trong thí nghiệm, carbonat canxi phân hủy ở nhiệ độ 900 oC. Thực ra ở
600oC nó đã phân hủy nhưng rất yếu, đến khi nhiệt độ đạt 850 oC nó mới phân hủy
mạnh. Để đá vôi phân hủy hoàn toàn chúng ta cần giữ nhiệt độ 600 oC đến 960 oC
trong một thời gian nhất định.
Trong thực tế đá vôi nung ở 1000 oC đến 1200 oC vì thường phải nung một
lượng nhiên liệu lớn với thành phần hóa học không đều, không ổn định, chứa nhiều tạp
chất khác nhau và tốc độ nung lại lớn. Ngoài ra theo phản ứng phân hủy đá vôi ở trên
về lý thuyết CaO có trọng lượng bằng trọng lượng của CaCO 3 giảm đi 44% (do mất
CO2), nhưng vì thể tích chỉ giảm 10 đến 15% nên vôi có độ xốp lớn và do đó nhẹ. Xét
một viên đá vôi khi nung trong lò, trước tiên có một lớp vôi xuất hiện và bao bọc bên
ngoài, vì lớp vôi này xốp hơn đá vôi nên hệ số dẫn nhiệt giảm, làm nhiệt truyền vào
trong khó nên phải tăng thêm nhiệt độ nung, giúp viên đá vôi có thể tăng hệ số dẫn
nhiệt để phân hủy hết.
Trong quá trình nung nếu ta khống chế nhiệt độ không chính xác thí sản
phẩm thu được có thể là vôi chín, vôi sống, vôi quá lửa.
Vôi sống: cục vôi nặng hơn vôi chín khi có cùng một thể tích. Vôi sống nhìn
qua không phân biệt được vì lớp ngoài đã chín và trong lõi vẫn còn dạng đá vôi.
Nguyên nhân là do nhiệt độ nung thấp, kích thước đá vôi quá lớn, hay than cháy lướt
quá nhanh, hoặc có thể lấy vôi ra nhiều lần và nhanh quá
Vôi quá lửa: thông thường thể tích đá vôi giảm 10 đến 15% sau khi nung,
nhưng nếu quá nhiệt thì giảm đến 40%, vậy nếu nhiệt độ quá cao thì cục vôi càng rắn
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
16
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
và càng nặng. Vì vậy khi tôi vôi quá lửa, phân tử khó thấm nước vào nên tôi vôi rất
chậm.
1.1.
Quá trình nung vôi lò quay:
Công đoạn nghiền:
Bước đầu tiên trong sản xuất vôi là để nghiền nát đá vôi để làm chúng nhỏ
hơn. Có hai loại máy nghiền chính cơ bản là: nén ép và máy kiểu impact.
Máy nghiền ép nén sử dụng chậm, áp lực ổn định hơn để nghiền giảm kích
thước của đá vôi. Trong khi đó máy nghiền kiểu impact tác động phụ thuộc vào cường
độ cao. Máy nghiền nén được sử dụng chủ yếu là cho đá lớn hơn, máy nghiền kiểu
impact sử dụng được với kích thước nhỏ hơn. Đá vôi sau khi nghiền sẽ được sàng lọc
để cung cấp các kích thước đá mong muốn sau đó chuyển tải để lưu trữ trong kho dự
trữ.
Để đá vôi đạt yêu cầu trong si lô, qua máy nâng hạ trở lên và đến tận máy
nghiền bột siêu mịn ở phía trên máy hòm nóng. Phía trên máy hòm nóng có 2 máy đo
cấp liệu, rồi qua ống cấp liệu trở đá vôi đến máy hòm nóng đều đặn.
Công đoạn Nung:
Việc phân hủy nhiệt của đá vôi thành vôi, đá phải được đun nóng đến nhiệt
độ phân ly của các cacbonat, và nhiệt độ này phải được duy trì trong một thời gian
nhất định. Nhiệt độ điện li thay đổi tùy theo các loại đá vôi bị đốt cháy.
Ví dụ: canxit phân ly ở 898 °C (1.648 °F), trong khi phân ly cacbonat magiê
tại 402 - 480 °C (756 - 896 °F).
Bởi vì đây là một phản ứng hóa học thuận nghịch, lượng khí carbon dioxide
thải ra trong quá trình nung phải được loại bỏ để ngăn chặn recarbonation.
Lò nung vôi hiện nay chủ yếu được phân loại thành hai nhóm: lò quay, lò
đứng. Khí nóng từ khu nung di chuyển lên phía trên để sấy sơ bộ đá vôi. Đá vôi ra
khỏi lò nó được gọi là vôi hoạt tính, nó có thể là cao canxi hoặc đolomit, tùy thuộc vào
loại đá vôi đã được nung.
Đá vôi trong máy hòm nóng được nóng lên đến khoảng 900℃ bằng hơi lò
1150℃, có khoảng 30% sẽ phân giải, cần đẩy sức nước sẽ đầy về lò quay, qua nung
kết đá vôi trong lò quay được phân giải thành CaO và CO2.
Vận tải sản phẩm:
Đá vôi sau khi phân giải vào máy làm lạnh, nó sẽ bị làm lạnh đến 100℃
bằng không khí lạnh mà máy quạt thông gió và thoát ra thiết bị sấy khô. Không khí
nhiệt 600℃ đã qua trao đổi nhiệt vào máy nghiền. Khí thải cùng với không khí lạnh
đầy vào máy hút bụi túi, rồi qua van thải gió vào máy nghiền kiểu ống khói.
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
17
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Đá vôi từ máy làm lạnh ra qua máy cấp liệu kiểu rung, băng tải xích, băng
tải cao su vào kho vôi. Có cần phân cấp bằng sàng rung phải theo yêu cầu khách hàng.
Xử lý khói thải:
Khói khí thải nhiệt độ cao mà lò quay nung đốt đi ra, sau khi trao đổi nhiệt
với đá vôi trong máy hòm nóng, nhiệt độ sẽ giảm đến 2800 oC trở xuống, qua máy làm
lạnh đa ống, khói khí thải sẽ được giảm đến dưới 2000 oC, đi vào máy lọc bụi túi. Sau
khi lọc bụi sẽ thoát vào không khí, hàm lượng bụi trong khói khí thải <50mg/m3.
Sự áp dụng thành công lò quay vôi hoạt tính loại tiết kiệm và bảo vệ môi
trường của máy hòm nóng kiểu đứng và máy hòm nóng kiểu đai đã đả phá bố cục sản
xuất vôi truyền thống. Bởi vì lượng tiêu hao nhiên liệu giảm thấp rõ rang, đồng thời
cũng giảm xuống lượng thể khí thải, áp dụng phương thức xử lý làm sạch thể khí thải
bằng máy hút bụi túi mạch động. Không những giảm thấp thành tiền sản xuất với mức
độ lớn, đã giảm thấp tiêu hao năng lượng và nâng cao lợi ích kinh tế, cũng làm cho khí
thải của khâu nung kết đạt tiêu chuẩn, việc bảo vệ môi trường được cải thiện triệt để.
Sau khi sàng lọc, tùy thuộc kích thước hạt, vôi có thể được bán theo các
dạng sản phẩm:
- Miếng (từ 6,35 cm đến 30,5 cm)
- Sỏi (từ 6,35 mm đến 6,35 cm)
- Hạt (nhỏ hơn 2,38 mm)
- Bột (hạt nhỏ hơn 0,84 mm),
- Bánh (được đúc thành dạng khối)
1.2. Đặc điểm của quy trình:
Chất lượng vôi tốt, sản lượng cao, rất thích hợp dây chuyền sản xuất vôi
hoạt tính với quy mô lớn, có thể thực hiện sản xuất với quy mô lớn.
Hoạt động sản xuất bình thường, áp dụng phương thức sản xuất cường độ
sức ép âm, luồng không khí thông suốt, tính năng an toàn cao.
Kết cấu lò quay đơn giản, tính năng thao tác mạnh, dễ thao tác và sửa chữa.
Có thể nung kết đá vôi với đường kính nhỏ, lời dụng đầy đủ tài nguyên
khoáng sản.
Lượng tiêu hao năng lượng nhiệt thấp, lò quay mang máy hòm nóng ở phần
sau lò quay có thể lời dụng đầy đủ khí thải nóng lên đá vôi, đã giảm thấp lượng tiêu
hao năng lượng nhiệt với mức độ lớn.
Cái đầu lò quay áp dụng kỹ thuật thiết kế máy làm lạnh kiểu đứng và cái
chụp lò quay thành một khối, diện tích nhỏ, tính năng đậy kín tốt có thể tránh khỏi việc
thoát khí thải nhiệt lung tung hữu hiệu.
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
18
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Hiệu quả bảo vệ môi trường qua hút bụi tốt, áp dụng máy hút bụi túi mạch
động, nông độ thoát khí thải dưới 50mg/Nm 3, thấp hơn tiêu chuẩn nhà nước (dưới
100mg/Nm3).
Trình độ tự động hóa cao, việc điều tiết, khống chế và báo động điều áp
dụng PLC điều khiển tập trung trong phòng điều khiển chính, nhân viên thao tác ít,
hiệu suất làm việc cao.
Vật liệu chịu lửa trong lò quay áp dụng gạch chịu lửa phức hợp, có thể giảm
nhiệt độ thấp 400oC, có thể giảm tiêu hao năng lượng với mức độ lớn. Giữa lò quay và
gạch chịu lựa có lớp cách nhiệt, có thể giảm nhiệt độ 600 oC nữa, vậy thì có thể đạt
trinh độ thấp nhất cùng ngành trong nước về sự tiêu hao năng lượng.
2. Tổng quan về lò nung vôi kiểu thùng quay:
2.1. Cấu tạo
a. Thân lò:
Thân lò quay được sản xuất từ tôn thép có chiều dày từ 20 đến 80 mm. Hình
dạng của lò là một ống tròn hình trụ, đường kính dao động trong khoảng từ 3 đến 8 m,
chiều dài từ 50 đến 230 m. Tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính của lò là một chỉ tiêu
rất quan trọng để đánh giá chất lượng lò quay.
Độ dày tiêu chuẩn của vỏ thép phụ thuộc vào đường kính của lò theo hãng FCB
cho trong bảng 4:
Bảng 5: Chiều dày vỏ thép các đoạn khác nhau của vỏ lò
CHIỀU DÀY VỎ THÉP TIÊU CHUẨN (mm)
Đường kính lò, m
Phần đỡ băng đa
Vỏ thường
3,5
60
18
4,0
65
20
4,5
70
22
5,0
95
24
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
5,5
19
120
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
24
Độ dày của vỏ thép lò quay không giống nhau theo chiều dài của chúng. Riêng
chiều dài của các đoạn khác nhau phụ thuộc vào khối lượng toàn bộ giữa hai bệ đỡ.
Việc chế tạo lò quay chủ yếu là cuốn tôn và hàn. Đoạn lò có nhiệt độ cao nhất
thường dùng loại thép chịu nhiệt và dày hơn để đảm bảo tuổi thọ cao. Độ nghiêng của
lò nằm trong khoảng 3 – 5%, trung bình 4%.
b. Bệ đỡ lò:
Toàn bộ tải trọng của lò bao gồm vỏ lò, gạch chịu lửa, vật liệu nung được đè lên
bệ đỡ lò hay bệ ga lê hoặc bệ rô lic thông qua vành lò hay băng đa. Số bệ ga lê phụ
thuộc vào chiều dài của lò, thông thường khoảng cách giữa 2 bệ ga lê khoảng 25 – 30
m.
Để lò hoạt động ổn định đúng vị trí cần thiết phải điều chỉnh hệ số ma sát để lực
ma sát cân bằng với lực tụt lò. Mặt khác cũng phải đề phòng tụt lò hoặc lên lò bằng
cách thiết lập hệ vành chặn. Khe giữa băng đa và vành chặn 30 – 60 mm. Khi lò tụt
xuống quá thấp và chạm xuống vành dưới, vành dưới sẽ quay và tháo nước hay dầu
vào để giảm ma sát. Ngược lại khi lò lên quá mức sẽ làm quay vành trên và nước hay
dầu sẽ được đóng lại. Việc điều chỉnh lò quay ở vị trí cố định là việc làm quan trọng để
ổn định chế độ của lò. Nếu lò cứ lên xuống nó sẽ phá vỡ khớp đầu lò và các bộ phận
khác nữa. Với lò ngắn hiện đại, người ta dùng vành chặn thủy lực nghĩa là khi lò tụt
xuống sẽ chạm vào băng đa. Lúc này vành chặn sẽ quay và máy thủy lực sẽ đẩy lò lên
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
20
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
đến vị trí nhất định rồi trở về chỗ cũ. Mỗi lò mới hiện nay có thể có 1 hoặc 2 vành
chặn trên và dưới của 1 băng đa.
c. Khớp đầu lò:
Lò quay có hai đầu nối với hai buồng cố định, một buồng phía vòi đốt nơi xả
vôi còn nóng và một buồng phía nạp liệu vào lò. Để phân biệt đôi khi gọi là đầu nóng
và đầu nguội. Trong lò thường có áp suất âm, nên nếu đầu lò không kín thì không khí
lạnh sẽ lọt vào trong lò làm chế độ nhiệt trong lò bị thay đổi, nhất là làm nhiệt độ hạ
xuống thấp gây nên tổn hao nhiệt và không đạt được chế độ làm việc của lò. Vì vậy
giữa lò quay và 2 buồng cố định phải có khớp và khớp này phải kín để ngăn không khí
lọt.
Có rất nhiều kiểu khớp kín đầu lò. Hiện nay phổ biến nhất là loại vảy cá, đó là
những lá thép đàn hồi được gắn chặt một đầu vào buồng cố định còn đầu kia tỳ vào vỏ
thép của lò quay. Để tăng độ bền của vỏ lò, tại nơi vỏ thép tiếp xúc với vảy cá người ta
phải táp lên một lớp thép chịu ma sát. Đầu nóng của lò có nhiệt độ tương đối cao cho
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
21
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
nên người ta phải bố trí hệ thống làm nguội các vảy cá bằng không khí lạnh, nhờ vậy
mà tuổi thọ của chúng được tăng lên.
3. Thiết bị tháp đứng tận dụng nhiệt (hòm nóng):
1. Buồng khói
2. Lò quay
3. Ống dẫn đá vôi vào lò quay
4. Tấm điều chỉnh
5. Cửa quan sát
6,7. Thành ống hợp kim lượn sóng
8. Cửa quan sát trên
9. Ống thoát khí
10. Tháp tiếp liệu
11. Chóp đỉnh lò
12. Phễu tiếp liệu với bộ phận điều chỉnh
13. Phần trên trao đổi nhiệt
14. Thành tháp
15. Phễu đá vôi nóng 16. Van điều chỉnh 17. Ống dẫn khói nóng từ lò quay
18. Ống dẫn khói lò vào vòng ngoài các ống
19. Khu dẫn khói lò 20. Buồng trong dẫn khí thải
21. Van chống nổ.
Khói lò quay đi khu bên ngoài 19 rồi đi ngang ống đựng đá vôi lượn sóng 6
và 7 vào buống trong 20. Cuối cùng khí thải đi lên rồi thoát ra theo ống 9. Như vậy đá
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
22
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
vôi được nung nóng từ từ khi đi từ trên xuống dưới và nhận nhiệt từ hợp kim quanh
ống đồng thời có thể đạt 450 – 650 oC. Phần trên nguội hơn nên chỉ phần dưới của ống
là hợp kim chịu nhiệt và lượn sóng. Dùng ống lượn sóng sẽ tăng được bề mặt trao đổi
nhiệt và bền vững khi thay đổi nhiệt độ do tính co dãn của ống hợp kim.
Đá vôi đổ vào chóp nón ở đỉnh để phân bố đều cho các ống bố trí theo hình
tròn. Đá vôi đi từ trên đỉnh và dần được nung nóng trong các ống hợp kim, cuối cùng
sẽ được đưa vào lò quay.
Toàn bộ tháp được cách nhiệt tốt để giảm tổn thất nhiệt ra ngoài nên hình
dạng của tháp trở nên to lớn.
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
23
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Phần 3: TÍNH TOÁN LÒ QUAY NUNG VÔI
1. Tính toán quá trình cháy nhiên liệu:
-
Thành phần của khí than:
Bảng 6: Thành phần khí than
Thành phần
Hàm lượng
γ(kg/m3)
Cn(Kcal/(m3.oC))(30oC)
Cn(Kcal/(m3.oC))(60oC)
Cn(Kcal/(m3.oC))(100oC)
Cn(Kcal/(m3.oC))(300oC)
CO
30
1.25
0.285
0.297
0.311
0.315
H2
17
0.0898
0.269
0.278
0.308
0.311
CH4
2
0.717
0.289
0.341
0.395
0.452
N2
44
1.251
0.287
0.301
0.31
0.3122
CO2
7
1.977
0.3654
0.38
0.409
0.447
Tổng
100
1.093
0.29
0.302
0.3186
0.325
Tính quá trình cháy cho 100 m3 khí:
-
Bảng 7: Tính toán qua trình cháy cho 100 m3 khí
V
(m3)
7
30
2
17
44
100
CO2
CO
CH4
H2
N2
Tổn
Phương trình phản ứng
Lượng oxy
CO2
2CO + O2 = 2CO2
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
H2 + 0.5 O2 = H2O
N2
cần(m3)
15
4
8.5
27.5
Sản phẩm cháy (m3)
CO2
H2 O
N2
7
30
2
39
4
17
21
44
44
g
-
Nhiệt trị của khí than:
Qt = 25.8H2 + 30.5CO + 83.5CH4
= 25.8 × 17 + 30.5 × 30 + 83.5 × 2 = 1520.6 (kcal.m3)
-
Lượng không khí khô lý thuyết:
L0 = × VO2 = 0.04762 × 27. 5= 1.30955 (m3)
Với α=1.15
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
-
24
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Lượng không khí khô thực tế:
Lα= α × Lo = 1.15 × 1.30955 = 1.506 (m3/m3 nhiên liệu)
-
Lượng không khí ẩm cần thiết để cháy:
L’α = (1 + 0.0016dk) x Lα = (1 + 0,0016 x 16) x 1.30955
= 1.544 (m3/m3 nhiên liệu)
Với dk= 16
-
Lượng hơi nước theo không khí cháy vào:
H2Okk = 0.0016 x dk x Lα = 0.0016 x 16 x 1.506 = 0. 0335 (m3/m3 nhiên liệu)
-
Lượng sản phẩm cháy là:
VCO2 = = 0.39 (m3/m3 nhiên liệu)
VH2O = + 0.0335 = 0.243 (m3/m3 nhiên liệu)
VN2 = + 0.79 x Lα = 0.44 + 0.79 x 1.506 = 1.63 (m3/m3 nhiên liệu)
VO2 = 0.21 x (α - 1) x Lo = 0.21 x (1.15 – 1) x 1.506
= 0.04125 (m3/m3 nhiên liệu)
-
Tổng sản phẩm cháy lý thuyết là:
Vα = VCO2 + VH2O + VN2 + VO2 = 2.3045 (m3/m3 nhiên liệu)
-
Thành phần sản phẩm cháy là:
%CO2 = x 100 = 16.92%
%H2O = x 100 = 10.57%
%N2 = x 100 = 70.72%
%O2 = x 100 = 1.79%
α = 1.6
-
Lượng không khí khô thực tế:
Lα= α × Lo = 1.6× 1.30955 = 2.095 (m3/m3 nhiên liệu)
-
Lượng không khí ẩm cần thiết để cháy:
L’α = (1 + 0.0016dk) x Lα = (1 + 0,0016 x 16) x 2.095= 2.15 (m3/m3 nhiên liệu)
Với hàm ẩm không khí: dk= 16
-
Lượng hơi nước theo không khí cháy vào:
H2Okk = 0.0016 x dk x Lα = 0.0016 x 16 x 2.095= 0.054 (m3/m3 nhiên liệu)
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
Đồ án Thiết kế Lò nung vôi
-
25
GVHD: Lê Thị Duy Hạnh
Lượng sản phẩm cháy là:
VCO2 = = 0.39 (m3/m3 nhiên liệu)
VH2O = + 0.054 = 0.264 (m3/m3 nhiên liệu)
VN2 = + 0.79xLα = 0.44 + 0.79x2.095= 2.095 (m3/m3 nhiên liệu)
VO2 = 0.21 x (α - 1) x Lo = 0.21 x (1.6 – 1)x1.506 = 0.165 (m3/m3 nhiên liệu)
-
Tổng sản phẩm cháy lý thuyết là:
Vα = VCO2 + VH2O + VN2 + VO2 = 2.914 (m3/m3 nhiên liệu)
Thành phần sản phẩm cháy là:
%CO2 = x 100 = 13.38%
%H2O = x 100 = 9.05%
%N2 = x 100 = 71.91%
%O2 = x 100 = 5.66%
2. Tính toán cân bằng vật chất của hệ thống lò:
2.1.
-
Tính các thông số đầu vào:
Lượng khí than tiêu tốn:
B = = = 0.444 (m3/kgv)
Bảng 8: Thành phần hóa học (%) của vôi:
Chất
Hàm lượng (%)
CaO
92.17
MgO
6
Chất khác
1.83
Tổng
100
Bảng 9: Thành phần hóa học (%) của phối liệu khô chưa nung:
Chất
Hàm lượng (%)
CaO
56.6
MgO
2.15
Chất khác
1.08
MKN
44.16
Tổng
100
1
-
Lượng phối liệu khô tuyết đối để sản xuất 1kg vôi:
Pt = = = 1.79 (kg/kgv)
-
Lượng CO2 phân hủy từ phối liệu ứng với 1kg vôi (GCO2)
Lượng CO2 từ CaCO3:
SVTH: Nguyễn Thanh Tâm – Nguyễn Thị Tuyết Như
Lớp: 15128C
