Đồ án tốt nghiệp: Tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy thùng quay của Công ty Supe phốt phát và hoá chất Lâm Thao

Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp khác, ngành công
nghệ hóa chất đóng vai trò ngày càng quan trọng trên thế giới. Ứng dụng
của ngành công nghệ hóa chất trong công nghiệp và trong đời sống là rất
rộng lớn. Đối với một nƣớc công nghiệp nhƣ nƣớc ta thì kỹ thuật sấy rất
cần thiết cho việc sản xuất. Chất lƣợng sản phẩm sau khi sấy đóng vai trò
quan trọng trong việc hoàn thiện và nâng cao chất lƣợng sản phẩm. Chính
vì thế, việc tính toán thiết kế hệ thống sấy phù hợp với yêu cầu sản xuất
trong thực tiễn là rất cần thiết.
Trong hiện tại, có rất nhiều phƣơng pháp sấy hiện đại và có hiệu quả cao.
Tuy nhiên, với việc sấy apatít thì sấy thùng quay là hợp lý hơn cả. Hệ thống
sấy thùng quay rất phổ biến trong công nghệ hóa chất do có nhiều ƣu điểm
và khá gọn nhẹ, dễ tự động hóa. Hiện tại, nói chung trong công nghệ hóa
chất luôn đòi hỏi phải hoàn thiện, cải tiến các thiết bị hóa chất đặc biệt là
các thiết bị cần thiết nhƣ kỹ thuật sấy. Vì vậy, sự tìm hiểu nghiên cứu về kỹ
thuật và thiết bị sấy là rất cần thiết. Đó cũng là mục đích cơ bản của đồ án
này.

Lê Việt Đức

1

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội

PHẦN I : TỔNG QUAN
CHƢƠNG I . ĐẠI CƢƠNG VỀ QUÁ TRÌNH SẤY.

Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, vật liệu, sản phẩm…
bằng cách làm bay hơi nƣớc trong các vật thể cần sấy. Nhƣ vậy, muốn sấy
khô một vật thể ta phải tiến hành các biện pháp kỹ thuật sau :
- Gia nhiệt cho vật thể để đƣa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hòa
ứng với áp suất hơi nƣớc trên bề mặt vật.
- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật thể.
- Vận chuyển ẩm đã thoát ra khỏi vật thể.
Có nhiều cách gia nhiệt cho vật thể và cũng có nhiều cách vận chuyển ẩm
từ bề mặt vật thể ra môi trƣờng. Tƣơng ứng với chúng, ta có các phƣơng
pháp sấy khác nhau. Qua đó ta cần xét các quá trình xảy ra cụ thể trong khi
một quá trình sấy cụ thể là thực hiện : quá trình truyền nhiệt từ chất tải
nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ vật liệu sấy đến môi trƣờng, quá
trình truyền ẩm từ trong vật sấy đến bề mặt vật thể. Các quá trình truyền
nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời và có ảnh hƣởng lẫn nhau. Để
khống chế và điều khiển quá trình sấy theo hƣớng có lợi nhất cho ngƣời sử
dụng thì cần nghiên cứu các quá trình truyền chất và truyền nhiệt nói trên.

I. LÝ THUYẾT VỀ SẤY.
I.1. Các dạng ẩm trong vật liệu sấy:
Khi nghiên cứu về quá trình sấy một vấn đề quan trọng là phải xác định
đƣợc các dạng tồn tại; hình thức giữa ẩm và vật khô. Vật ẩm thƣờng tập
hợp của ba pha : rắn, lỏng, hơi. Các vật rắn đem sấy thƣờng là các vật xốp
mao dẫn hoặc là keo xốp mao dẫn.
Trong các mao dẫn có chứa ẩm lỏng cùng với hỗn hợp hơi – khí có thể rất
lớn nhƣng tỷ lệ khối lƣợng của nó so với phần rắn và phầm ẩm lỏng là nhỏ,
có thể bỏ qua. Do vậy, trong kỹ thuật sấy thƣờng coi vật ẩm chỉ gồm phần
rắn khô và phần ẩm lỏng.

Lê Việt Đức

2

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Diễn biến quá trình sấy các vật ẩm sẽ bị chi phối bởi các dạng liên kết ẩm
trong vật. Có nhiều cách phân loại các dạng liên kết ẩm trong đó các phân
loại của Robinde đƣợc sử dụng rộng rãi vì nó nêu đƣợc bản chất hình thành
các dạng liên kết ẩm khác nhau. Theo cách này các dạng liên kết ẩm đƣợc
chia làm 3 nhóm chính là : liên kết hóa học, liên kết hóa lý và liên kết cơ
lý.
I.1.1. Liên kết hóa học :
Liên kết hóa học gữa ẩm và vật khô rất bền vững, trong đó các phân tử
nƣớc đã trở thành một bộ phận trong thành phầm hóa học của phân tử vật
ẩm. Loại này chỉ có thể tách ra khi có phản ứng hóa học và thƣờng phải
nung vật đến nhiệt độ cao. Sau khi tách ẩm thì tính chất lý hóa của vật thay
đổi.
I.1.2. Liên kết hóa lý :
Gồm 2 loại là :
-

Liên kết hấp phụ : Ẩm đƣợc giữ lại trên bề mặt và trong mao quản
của vật liệu nhờ lực hấp phụ Van dec van và lực mao quản.

-

Liên kết thẩm thấu : Là liên kết giữa nƣớc với vật rắn khi có sự
chênh lệch nồng độ giữa các chất hòa tan trong và ngoài vật, tức là có
sự chênh lệch áp suất hơi nƣớc.

I.1.3. Liên kết cơ lý : Đây là dạng liên kết giữa nƣớc và vật liệu đƣợc tạo
thành do sức căng bề mặt của nƣớc trong các mao quản hay bề mặt ngoài
của vật. Liên kết cơ lý bao gồm :
-

Liên kết cấu trúc : Là liên kết giữa nƣớc và vật liệu hình thành trong
quá trình hình thành vật. Ví dụ : nƣớc trong các tế bào động vật, do vật
đông đặc khi nó chứa sẵn nƣớc. Để tách nƣớc trong trƣờng hợp liên kết
cấu trúc ta có thể làm nƣớc bay hơi, nén ép vật hay phá vỡ cấu trúc của
vật. Sau khi tách nƣớc vật bị biến dạng có thể làm thay đổi tính chất
của vật.

Lê Việt Đức

3

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
-

Liên kết mao dẫn : Nhiều vật ẩm có cấu trúc mao quản nhƣ : gỗ,
vải…trong vật thể này có vô số mao quản.

Các vật thể này khi để trong nƣớc, nƣớc sẽ theo mao quản xâm nhập
vào vật thể. Khi vật thể này để trong không khí ẩm thì hơi nƣớc sẽ
ngƣng tụ trên bề mặt mao quản là theo các mao quản xâm nhập vào vật
thể. Trong trƣờng hợp này muốn tách ẩm ta cần đẩy ẩm ra bằng áp suất

lớn hơn áp suất mao dẫn. Vật sau khi tách ẩm nói chung vẫn giữ đƣợc
kích thƣớc, hình dạng và tính chất.
-

Liên kết dính ƣớt : Là liên kết do nƣớc bám vào bề mặt vật. Ẩm liên
kết dính ƣớt dễ tách khỏi vật bằng cách bay hơi hay bằng cách cơ học
nhƣ lau, thấm, thổi…

I.2. Phân loại vật liệu ẩm :
Theo Lƣ cốp, vật ẩm đƣợc chia thành ba loại : vật xốp mao dẫn, vật keo,
vật keo xốp mao dẫn. Sự phân loại này chỉ có ý nghĩa tƣơng đối vì các vật
sấy rất đa dạng, nhiều loại. Tuy nhiên sự phân loại này có ý nghĩa rất lớn
khi khảo sát quá trình sấy và chỉnh lý các kết quả nghiên cứu để áp dụng
cho những vật liệu và nhóm vật liệu khác nhau.
I.2.1. Vật xốp mao dẫn : Là những vật mà trong đó ẩm liên kết với vật chủ
yếu bằng liên kết mao dẫn. Chúng có khả năng hút mọi chất lỏng dính ƣớt
không phụ thuộc vào thành phần chất lỏng. Ví dụ : vật liệu xây dựng, cát,
than củi…
Trong vật, lực mao dẫn lớn hơn rất nhiều so với trọng lƣợng ẩm chứa trong
vật và nó quyết định hoàn toàn sự lan truyền ẩm trong vật. Trong trƣờng
hợp trọng lƣợng ẩm cân bằng với lực mao dẫn thì vật đƣợc gọi là vật xốp.
Đặc điểm của vật xốp mao dẫn là sau khi sấy xong thì nó trở nên giòn và
rất dễ bị vỡ vụn.
I.2.2. Vật keo :
Vật keo là vật có tính dẻo do có cấu trúc hạt. Trong vật keo, ẩm liên kết ở

Lê Việt Đức

4

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
dạng hấp phụ và thẩm thấu. Các vật keo có đặc điểm chung là khi sấy bị co
ngót rất nhiều và vẫn giữ đƣợc tính dẻo.
I.2.3. Vật keo mao dẫn :
Những vật thể mà trong đó tồn tại ẩm liên kết có trong cả vật keo và vật
xốp mao dẫn thì gọi là vật keo xốp mao dẫn. Về cấu trúc các vật này thuộc
loại vật xốp mao dẫn nhƣng về bản chất lại là vật keo, có nghĩa là thành
mao quản của chúng có tính dẻo, khi hút ẩm các mao quản trƣơng lên còn
khi sấy thì co lại.
I.3. Các giai đoạn của quá trình sấy.
I.3.1. Giai đoạn nâng nhiệt độ vật liệu :
Giai đoạn này rất ngắn có thể coi nhƣ không tồn tại, nó tƣơng ứng với việc
nâng cao nhiệt độ của vật liệu lên đến nhiệt độ sấy. Nhiệt độ đó không đạt
đƣợc ngay lập tức vì rằng lúc đầu vật liệu có nhiệt độ khá thấp so với nhiệt
độ của tác nhân sấy và bản thân nó thƣờng là một chất có độ dẫn nhiệt kém.
Ở giai đoạn này tốc độ sấy tăng nhanh.
I.3.2. Giai đoạn sấy đẳng tốc :
Tƣơng ứng với việc bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu. Trong giai đoạn này
tốc độ di chuyển ẩm từ trong ra bề mặt vật liệu lớn hơn tốc độ bay hơi từ bề
mặt vào môi trƣờng. Nhiệt độ của vật liệu sấy không đổi và đúng bằng
nhiệt độ bầu ƣớt của không khí. Trong giai đoạn này tốc độ sấy không thay
đổi khi vận tốc tác nhân sấy là không đổi.
I.3.3. Giai đoạn sấy giảm tốc :
Khi trên bề mặt vật liệu không còn ẩm tự do nữa thì áp suất hơi riêng phần
giảm xuống rõ rệt và do vậy tốc độ sấy cũng giảm nhanh chóng. Trong giai
đoạn này tốc độ di chuyển ẩm từ bên trong ra bề mặt vật liệu nhỏ hơn tốc
độ bay hơi ẩm từ bề mặt vào môi trƣờng.

Đôi khi ta còn phải chia giai đoạn này thành 2 giai đoạn khác nhau : Giai
đoạn trên bề mặt không còn ẩm tự do nữa song các lớp sâu bên trong vẫn
còn và giai đoạn không còn ẩm tự do trên vật liệu. Trong giai đoạn này
Lê Việt Đức

5

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
nhiệt độ vật liệu sấy tăng dần và cuối cùng bằng nhiệt độ tác nhân sấy. Sở
dĩ nhƣ vậy là do tốc độ bay hơi giảm xuống kéo theo hiệu ứng làm lạnh
giảm. Nếu ta tiếp tục sấy cho đến khi không còn khả năng thoát ẩm trong
vật liệu, có nghĩa là vật đạt đƣợc độ ẩm cân bằng thì nhiệt độ của vật liệu sẽ
đạt đƣợc nhiệt độ của môi trƣờng xung quanh và do đó có thể vƣợt quá
nhiệt độ cho phép của vật liệu.
I.4. Các phƣơng pháp tách ẩm :
Để tách ẩm trong thực tế có rất nhiều phƣơng pháp : Hong gió tự nhiên,
phơi nắng, sấy tiếp xúc, sấy đối lƣu…
- Hong gió tự nhiên : Là phƣơng pháp làm khô đơn giản nhất. Phƣơng
pháp này thƣờng chỉ dùng cho các hạt nông sản mới thu hoạch có độ
ẩm cao, hay hạt bị mƣa và có khối lƣợng không lớn. Do độ ẩm cao
nên áp suất hơi trên bề mặt lớn hơn so với trong không khí và do đó
có tốc độ bay hơi đáng kể. Trời càng khô ráo, tốc độ bay hơi càng
lớn và ngƣợc lại. Vì vậy, trong trƣờng hợp độ ẩm không khí quá lớn,
đặc biệt là khi có sƣơng mù hoặc mƣa thì việc hong khô không thực
hiện đƣợc. Tốc độ bay hơi tỷ lệ thuận với bề mặt tiếp xúc của hạt với
không khí và tốc độ không khí. Vì vậy trong khi phơi phải trải hạt
thành lớp càng mỏng càng tốt và ở nơi thoáng gió.

- Phơi nắng : Là phƣơng pháp sấy tự nhiên lợi dụng nhiệt độ bức xạ
của mặt trời. Đó là phƣơng pháp đơn giản, rẻ tiền nên đƣợc áp dụng
rộng rãi trong thực tế. Nguyên lý của quá trình bốc hơi nƣớc từ vật
liệu vào không khí là do vật hấp thụ ánh nắng mặt trời làm tăng nhiệt
độ của hạt và áp suất hơi trên bề mặt hạt. Tốc độ bay hơi phụ thuộc
vào bề mặt chiếu sáng và bay hơi của hạt, hệ số hấp thụ bức xạ của
hạt …Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vào tốc độ khô và tốc độ chuyển
động của không khí. Phơi nắng có nhƣợc điểm là bị động, phụ thuộc
vào thời tiết, lao động nặng nhọc, sân phơi chiếm diện tích lớn.
Lê Việt Đức

6

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
- Sấy tiếp xúc : Là phƣơng pháp sấy dựa trên nguyên tắc tăng nhiệt độ
của hạt bằng phƣơng pháp truyền nhiệt độ trực tiếp từ thành thiết bị
đến hạt. Do đó làm tăng áp suất hơi trên bề mặt hạt dẫn đến làm
nƣớc trong hạt bốc hơi vào không khí. Tốc độ bay hơi nƣớc của hạt
phụ thuộc vào tốc độ truyền nhiệt độ từ thành thiết bị đến hạt. Thông
thƣờng, do hệ số truyền nhiệt quá bé nên phải tăng nhiệt độ đốt nóng
thiết bị dẫn tới vừa tốn kém nhiên liệu vừa mau hỏng thiết bị, mặt
khác sẽ gây ra quá nhiệt ở một số bộ phận hạt. Ƣu điểm của phƣơng
pháp này là đơn giản, tốc độ sấy nhanh, có thể đạt đƣợc độ ẩm của
hạt khá thấp. Tuy nhiên, phƣơng pháp này chỉ thích hợp để sấy
nhanh một lƣợng hạt không lớn, không cần chế độ nhiệt độ nghiêm
ngặt.
- Sấy đối lƣu : Là phƣơng pháp sấy dùng không khí nóng hoặc hỗn

hợp không khí với khói lò để đốt nóng và làm bay hơi ẩm trong hạt
đồng thời chuyển ẩm ra ngoài.
I.5. Phân loại thiết bị sấy :
I.5.1. Sấy tĩnh :
Sấy tĩnh có đặc điểm là lớp hạt nằm yên, quá trình sấy có thể chia ra làm 2
loại : sấy nhiệt độ thấp và sấy nhiệt độ cao.
- Sấy nhiệt độ thấp : Dùng tác nhân là khí trời không gia nhiệt hoặc
gia nhiệt ít tức là có độ chêch lệch nhiệt độ t  60C.
- Sấy nhiệt độ cao : Tác nhân sấy đƣợc gia nhiệt, nhiệt độ không khí
sấy từ 400C trở lên.
Sấy ở nhiệt độ thấp thƣờng có bề dày hạt từ 1  4m.
Lớp hạt trong khi sấy sẽ phân chia thành từng vùng : vùng đã sấy, vùng
đang sấy và vùng chƣa sấy. Khi vùng đã sấy lên đến lớp mặt trên thì quá
trình sấy hoàn thành.
Sấy tĩnh ở nhiệt độ cao làm lớp tiếp xúc đầu tiên với không khí nóng sẽ khô
trƣớc và chịu nhiệt lâu nên dễ hƣ hỏng, do đó tùy vật liệu mà chọn nhiệt độ
Lê Việt Đức

7

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
sấy cho phù hợp. Chiều dài lớp hạt từ 20  40 cm đôi khi có thể lên tới
60  100cm nhƣng phải có lƣu lƣợng gió và nhiệt độ phù hợp. Ƣu điểm của
máy sấy tĩnh là chi phí đầu tƣ thấp, cấu tạo đơn giản. Nhƣợc điểm là độ ẩm
của hạt không đều và tốn nhân công cho việc nạp và tháo liệu.
Để khắc phục nhƣợc điểm của máy sấy tĩnh ngƣời ta đƣa ra loại máy sấy
tĩnh có đảo trộn. Loại máy này làm việc theo nguyên lý sấy tĩnh nhƣng có

đảo hạt nên độ khô của hạt đồng đều hơn.
I.5.2. Sấy động :
Đặc trƣng cơ bản của sấy động là vật liệu sấy chuyển động trong quá trình
sấy. Phƣơng pháp này hiện nay đang rất phổ biến do có ƣu điểm và tốc độ
sấy nhanh, năng suất lớn, chất lƣợng hạt đồng đều, khả năng tự động hóa
cao. Tuy nhiên vốn đầu tƣ là khá lớn.

Lê Việt Đức

8

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
CHƢƠNG II . GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY SUPE PHỐT PHÁT VÀ
HÓA CHẤT LÂM THAO
Vào mùa hè cách đây hơn 40 năm (5/1959) Nhà máy supe phốt phát và hóa
chất Lâm Thao đã chính thức đƣợc khởi công xây dựng (Nay là Công ty
supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao). Đây là một trong những đứa con
đầu lòng của ngành hóa chất Việt Nam. Sau hơn 3 năm lao động khẩn
trƣơng của hơn 500 bộ đội chuyển ngành từ các chiến trƣờng Điện Biên,
Khu 5, cùng hàng ngàn thanh niên xung phong, học sinh, sinh viên tham
gia mở công trƣờng, san lấp đồi, xây nền móng nhà xƣởng, lắp đặt thiết bị
dƣới sự hƣớng dẫn của chuyên gia nƣớc bạn. Hơn 80 công trình lớn nhỏ đã
mọc lên trên khoảng đất rộng hơn 7,3 ha.
Món quà tặng quý giá của Đảng cộng sản, Chính phủ và nhân dân Liên Xô
đã đi vào sản xuất ngày 24/6/1962. Dù còn bỡ ngỡ trong lĩnh vực khoa học
kỹ thuật, cán bộ công nhân (phần lớn là bộ đội chuyển ngành) đã ra sức
nâng cao nghiệp vụ chuyên môn thực hiện nghiêm ngặt chế độ công nghệ,

giữ nghiêm kỷ luật lao động, quản lý tốt và vận hành ổn định một cơ sở sản
xuất lớn với các dây chuyền sản xuất chủ yếu trang bị cơ khí hóa và một
phần tự động hóa nên chỉ 1 năm sau đã đƣa nhà máy đạt công suất 4 vạn
tấn axit sunfuric/năm và 10 vạn tấn supe lân/năm. Nguồn phân lân của nhà
máy đã tạo điều kiện nâng cao năng suất lúa của đồng ruộng Việt Nam.
Năm 1964, do có nhiều sáng kiến cải tiến đƣợc áp dụng vào sản xuất
sản lƣợng supe lân đƣợc nâng lên 135.000 tấn/năm. Coi khoa học kỹ thuật
là động lực chính để nâng cao năng suất lao động. Cán bộ công nhân của
nhà máy đã không ngừng học hỏi, trau dồi kiến thức khoa học áp dụng vào
sản xuất. Phong trào cải tiến sáng kiến đã trở thành truyền thống cao đẹp
mà các thế hệ cán bộ công nhân từ lớp này đến lớp khác tiếp tục duy trì.
Qua 3 lần cải tạo và mở rộng, đến nay Công ty đã có khả năng sản xuất
570.000 tấn supe lân/năm và vƣơn tới 600.000 supe lân/năm với trên 6 vạn
tấn phân hỗn hợp NPK/năm các loại khác nhau cung cấp cho đồng ruộng
Lê Việt Đức

9

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
góp phần đƣa đất nƣớc từ chỗ thiếu lƣơng thực trở thành một nƣớc sản xuất
gạo đứng hàng thứ 2 trên thế giới nâng tổng sản lƣợng lƣơng thực của nƣớc
ta đạt 31 triệu tấn lƣơng thực quy thóc. Bằng nguồn vốn tự bổ sung khai
khác các tiềm năng của công ty, sử dụng nguyên liệu trong nƣớc Công ty
đã tự nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và lắp đặt thiết bị đƣa vào sản xuất ở quy
mô công nghiệp. Chín mặt hàng mới và 20 mặt hàng hóa chất các loại đã
cung cấp trong nƣớc và xuất khẩu. Các mặt hàng này đã đƣợc Hội chợ triển
lãm kinh tế kỹ thuật Việt Nam cấp 4 huy chƣơng vàng, 10 huy chƣơng bạc.

Tổng cục đo lƣờng tiêu chuẩn cấp cho 2 sản phẩm chính (phân supe phốt
phát, axit sunfuric) dấu chất lƣợng cấp 1.
Đặc biệt gần đây Công ty là một trong hai đơn vị đầu tiên của ngành hóa
chất đƣợc Bộ khoa học và công nghệ môi trƣờng tặng giải bạc chất lƣợng
Việt Nam năm 1996; Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn trao giải
Bông lúa vàng tại Hội chợ triển lãm nông lâm nghiệp quốc tế năm 1996 tại
Cần Thơ.
Trong chiến tranh chống Mỹ công ty đã có nhiều ngƣời con lên đƣờng nhập
ngũ bảo vệ tổ quốc tham gia chiến đấu ở các chiến trƣờng. Trong số họ có
những ngƣời đã hy sinh tuổi thanh xuân của mình cho sự nghiệp giải phóng
dân tộc. Những ngƣời trở về tiếp tục sản xuất và không ngừng phát huy
truyền thống vẻ vang tiếp bƣớc cha anh đi trƣớc.
Hơn 40 năm hoạt động Công ty đã phấn đấu tiếp tục để nâng cao
năng lực sản xuất, phát triển các mặt nhằm duy trì và nâng cao chất lƣợng
sản phẩm bằng cách đầu tƣ và đổi mới công nghệ, thiết bị; giảm chi phí sản
xuất; giảm giá thành sản phẩm thích ứng với thị hiếu khách hàng. Đặc biệt,
trong cơ chế thị trƣờng Công ty đã vƣợt qua những thử thách gay go tìm ra
những biện pháp huy động vốn, sắp xếp lại tổ chức, khai thác tiềm năng,
làm tốt công tác tiếp thị, mở rộng thị trƣờng tiêu thụ sản phẩm và từ đó
không ngừng đẩy mạnh sản xuất.

Lê Việt Đức

10

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Sau khi đi vào sản xuất công ty đã hoạt động khá ổn định, khắc phục đƣợc

một số sự cố ban đầu khi mới chạy xƣởng nhƣ : nhập nguyên liệu lƣu
huỳnh có chất lƣợng tốt hơn, cải tạo kho chứa lƣu huỳnh kín, giữ lƣu huỳnh
có độ ẩm thấp, chống bụi supe và bụi xỉ của Xí nghiệp supe II. Lắp quạt
trung áp BMN 15 thay cho quạt BД 12 có lƣu lƣợng và áp suất lớn hơn
chống đƣợc hiện tƣợng bít tắc ống cán nồi hơi, giảm trở lực của lò đốt…
Thành tích tốt đẹp đã đạt đƣợc của công ty nói chung và các xí
nghiệp, phân xƣởng thành viên nói riêng là sự chỉ đạo đúng đắn của Đảng
bộ, ban lãnh đạo công ty và khối đoàn kết đồng tâm đồng lòng của toàn thể
cán bộ công nhân trong công ty. Với những nhiệm vụ còn nặng nề để hòa
nhập cùng đất nƣớc đi lên trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Công ty supe phốt phát và hóa chất lâm thao quyết tâm phấn đấu đạt đƣợc
những mục tiêu đã xác định luôn luôn xứng đáng với danh hiệu:”Đơn vị
anh hùng lao động”, mà nhà nƣớc trao tặng.

Lê Việt Đức

11

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội

CHƢƠNG III. ĐẶC TÍNH CỦA SUPE PHỐT PHÁT ĐƠN.
I.

CÔNG THỨC HÓA HỌC CỦA CÁC THÀNH PHẦN
TRONG SUPE PHỐT PHÁT ĐƠN.

Sụpe phốt phát đơn là 1 hỗn hợp gồm: Các muối của axít octopotparic

một lƣợng của axít octo potporic tự do và apatít chƣa phân hủy. Công
thức hóa học của các thành phần trong supe phốt phát nhƣ sau:
Ca(H2PO4)2H2O: mô nô can xi phốt phát.
H3PO4: axít phốt phoríc tự do.
FePO4.2H2O: Phốt phát sắt III.
AlPO4.2H2O: Phốt phát nhôm.
CaHPO4: Đi canxi phốt phát.
Ca5(PO4)3F: Apatít chƣa phân hủy.
CaSO4: Sun phát canxi
II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA SUPE PHỐT PHÁT:
Supe phốt phát là 1 loại bột tơi xốp có màu xám sẫm hoặc xám nhạt, trọng
lƣợng riêng đổ đống từ 1,1  1,5T/m2. Hàm lƣợng của các hợp chất phốt
phát chứa trong supe phốt phát đƣợc tính ra phần trăm anhyđrit phốt phoric
tức là phần trăm P2O5.
Phần P2O5 trong supe phốt phát ở dạng hòa tan trong nƣớc (P2O5
hòa tan trong nƣớc) gồm có mô nô phốt phát canxi và axít phốt phoric tự
do.
Các phốt phát sắt, phốt phát nhôm đi canxi phốt phát không hòa tan
trong nƣớc mà hòa tan 1 phần hoặc hoàn toàn trong dung dịch xitrat amon,
cây cối cũng có thể hấp thụ đƣợc nhƣng chậm gọi là P2O5 hòa trong xi trat.
Chất lƣợng của supe phốt phát đƣợc đánh giá theo hàm lƣợng P2O5
hữu hiệu (dạng P2O5 mà cây cối có thể hấp thu đƣợc) là tổng các dạng P2O5
hòa tan trong nƣớc và P2O5 hòa tan trong xi trat, ngoài ra trong supe phốt

Lê Việt Đức

12

Lớp QTTB K-45

Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
phát chứa 1 phần P2O5 không hòa tan trong xi trat nằm trong lƣợng apatít
chƣa đƣợc phân hủy.
Tổng các dạng P2O5 hữu hiệu và P2O5 không hòa tan trong xi trat
hợp thành P2O5 chung.
Tỷ lệ phần trăm của P2O5 hữu hiệu đối với P2O5 chung hiển thị mức
độ phân hủy apatit bởi axit sun phuric gọi là hệ số phân hủy (K)…
III. ứng dụng của supe phốt phát đơn:
Supe phốt phát đơn đƣợc sử dụng chính để làm phân bón có chứa
phốt phát Phốt pho chứa trong supe phốt phát ở thể dinh dƣỡng làm tăng
lƣợng bột ở các loại cây có củ, có hạt, tăng lƣợng đƣờng ở các loại cây có
quả, làm cho cây cứng cáp, chống đƣợc sâu bệnh. Nói chung là làm cho
cây trồng phát triển khỏe mạnh, cho năng suất thu hoạch cao đối với các
cây công nghiệp và nông nghiệp. Ngoài ra supe phốt phát đơn còn dùng để
sản suất các loại phân bón hỗn hợp PK hoặc NPK, dùng sản xuất chất
khoáng bổ sung thức ăn cho gia súc.
IV. Tiêu chuẩn nhà nƣớc về pupe phốt phát đơn.
Supe phốt phát đơn sản xuất tại công ty supe phốt phát Lâm Thao
bằng apatít Lào Cai theo tiêu chuẩn nhà nƣớc số TCVN 14440-87 phải đạt
các tiêu chuẩn kỹ thuật sau:
Hàm lƣợng P2O5 hữu hiệu không nhỏ hơn 16,5%.
Hàm lƣợng P2O5 tự do không lớn hơn 4%.
Hàm lƣợng ẩm không lớn hơn 13%.
Supe phốt phát phải tơi xốp màu xám sáng, không bị vón cục, không nhão
bết.

Lê Việt Đức

13

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội

CHƢƠNG IV: DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ.
I. NGUYÊN LIỆU:
Nguyên liệu để điều chế phốt phát là bột apatít và axít sun furíc,
nguyên liệu để trung hòa cũng là bột apatít.
Apatít là 1 loại quặng gồm các muối của axít phốt phoríc chủ yếu là
Floapatít và các tạp chất khác. Quặng có màu nâu sẫm hoăc màu nâu vàng,
không hòa tan trong nƣớc nhƣng hòa tan trong các axít vô cơ, trọng lƣợng
từ 1,5  2,2 T/m3.
Nhiệt độ nóng chảy 15500c- 14700c.
Công thức hóa học của các thành phần chính trong apatít:
Ca5(PO4)3F: Flo apatít.
NaF(SiO3) Nê Eghesin.
(Na2K)AlSiO4. nSiO2: Nê fêlin.
CaTiSiO5: Sfen.
(Ca, Mg)CO3: Đô lomit
m Fe2O4 nFeTiO3 TiO2: Titan manhêtít.
Apatít Lào Cai đƣa vào sản xuất ở công ty là loại apatít nguyên khai
chƣa làm giàu, không đồng nhất về kích thƣớc lẫn phẩm chất, thƣờng
chiếm từ 81  90% Flo apatít và phân bổ không đều. Các tạp chất nhiều và
không ổn định độ ẩm cũng cao thấp thƣờng. Quặng apatít Lào Cai có đặc
điểm xốp khi sấy hơi nƣớc dễ thoát, độ cứng nhỏ dễ nghiền, bột apatít
nghiền mịn có tính trôi lớn.
II. CƠ SỞ HÓA LÝ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SUPE PHỐT
PHÁT :

Quá trình hóa học trong sản xuất supe phốt phát đƣợc đặc trƣng bằng
phƣơng trình tổng:

Lê Việt Đức

14

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
2Ca5(PO4)3F + 7H2SO4 + 5H2O = 3Ca(H2PO4)2H2O + 7CaSO4 +
2HF
Thực chất phản ứng này tiến hành theo 2 giai đoạn. Đầu tiên khi trộn quặng
apatít với axít sunfuríc thì phản ứng xảy ra trên bề mặt hạt quặng và tạo
thành H3PO4 tự do:
1
2

Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 2,5H2O = 3H3PO4 + 5 H2SO4. H2O + HF.
Phản ứng này xảy ra khi trộn quặng với axít sunfuric và kết thúc sau
20 phút trong phòng hóa thành. Khi sấy 5CaSO4.0,5H2O tách ra và chuyển
thành CaSO4 khan tùy thuộc vào nhiệt độ và thành phần pha lỏng.
Trong thời gian ủ ở phòng hóa thành giai đoạn I hầu nhƣ kết thúc và
giai đoạn 2 bắt đầu, đây là giai đoạn phản ứng chậm giữa axít phốtphoric
mới sinh ra với apatít còn dƣ lại sau phản ứng I.
Ca5(PO4)3F + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2 H2O + HF.
Ca(H2PO4)2 tạo thành ban đầu còn nằm trong dung dịch rồi dần trở thành
quá bão hòa và bắt đầu kết tinh. Trong giai đoạn thứ nhất, tùy vào mức độ
phân hủy quặng apatít (khoảng 70%) và tùy theo sự kết tinh của CaSO4 mà

khối phản ứng dần bị đặc lại. Nhƣ vậy việc đặc quánh lại xảy ra trƣớc lúc
tiêu hao hết H2SO4 , nghĩa là trong giai đoạn I khối supe đã đóng rắn mà
giai đoạn 2 chƣa bắt đầu . Nếu còn H2SO4 sẽ có phản ứng:
Ca(H2PO4)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H3PO4.
Do vậy hai giai đoạn phản ứng là nối tiếp nhau. Giai đoạn 2 của quá
trình đƣợc bắt đầu trong thời kỳ ủ supe trong phòng hóa thành và kết thúc
sau 6 đến 30 ngày tùy thuộc vào nguyên liệu.
Thời kỳ ủ là thời kỳ tái phân hủy apatít, vì nhiệt độ trong phòng hóa thành
cao, dung dịch H3PO4 bị bão hòa bởi Ca(H2PO4)2 H2O và quá trình phân
giải xem nhƣ bị ngừng lại. Trong đó mức phân giải của apatít mới chỉ đạt
85%. Tiếp tục phân giải tới 94  96% thì cần làm lạnh supe đến 40  500c.

Lê Việt Đức

15

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Khi sấy Ca(H2PO4)2 sẽ kết tinh thành pha rắn. Độ trung hòa lỏng Z sẽ
giảm.
Z=

P2 O5 [Ca( H 2 PO4 ) 2 ]
P2 O5 5 H 3PO4  P2 O5[Ca( H 2 PO4 ) 2 ]

Khi đó hoạt độ của dung dịch sẽ tăng lên, kết quả là phản ứng phân
giải sẽ tiếp tục xảy ra mặc dù hạ thấp nhiệt phản ứng
Khi mức phân giải của supe trong kho đạt 94  96% thì lƣợng H2PO4 tự do

còn khoảng 5,5  8%.P2O5. Sự tồn tại của H3PO4 làm cho sản phẩm có
tính hút ẩm và dễ bị thủy phân.
Ca(H2PO4)2 + H2O = CaHPO4 + H3PO4.
Lƣợng H3PO4 sinh ra lại càng tăng tính hút ẩm, làm sản phẩm càng
trở nên ẩm ƣớt, vón cục khó khăn cho quá trình vận chuyển, bảo quản. Do
đó trƣớc khi xuất kho cần phải trung hòa P2O5 tự do xuống còn 1  3%. Các
chất trung hòa có thể dùng là: đá vôi, bột xƣơng cá…
III. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT:
Quặng apatít khai thác từ Lào Cai có kích thƣớc quặng từ 20  200mm và
có độ ẩm 8  14% đƣợc gầu múc đƣa qua sàng xuống bunke chứa quặng
(9) rồi rơi vào thùng sấy thùng quay (12).
Than từ kho đƣợc cầu trục múc lên bunhe xuống băng tải cao su (8)
và đƣa vào lò đốt than (1). Than cháy đƣợc nhờ quạt thổi không khí (2) thổi
khí từ dƣới lên. Khói lò đi từ lò đốt vào sấy thùng quay và sấy apatít kho
đến 1,5  2,5% . Ra khỏi thùng quay, quặng đi vào máy búa (4), ra khỏi
máy búa thì kích thƣớc quặng  20mm rơi xuống băng tải (5) và đi lên
bunhe chứa.
Khí và bụi ra khỏi thung sấy đƣợc quạt hút (6), hút qua xyclon(13)
để lắng bụi, khí sau xyclon mang theo bột có độ mịn cao tiếp tục đƣợc sục
qua thiết bị lọc bụi ƣớt (14) qua tháp tách giọt (15) và đƣợc phóng không
lên trời theo ống khí thải, còn bụi lắng đƣợc thải ra ao lắng để thu hồi lại
cho sản xuất.
Lê Việt Đức

16

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội

Từ bunhe quặng đƣa qua cung cấp đĩa , qua ống dẫn và máy nghiền bi (7)
rồi đi qua bộ phận phân li cơ học (17) nhờ quạt hút (21). Những hạt quặng
có kích thƣớc nhỏ hơn 0,16mm vào xyclon (18) có đƣờng kín 1,6 (m), còn
những hạt  0,16 mm thì quay lại máy nghiền nhờ ống hồi lƣu ở cuối. Khí
và bụi mịn đi qua cụm xyclon tô hợp (20), tại đây bột tiếp tục đƣợc lắng lại
hầu hết. Lƣợng quặng lắng ở xyclon đơn và xyclon tổ hợp nhờ vít gạt bột
đƣa xuống băng tải (19) và đƣa sang bộ phận điều chế. Khí sau khi qua
quạt đƣợc hồi lƣu lại 1/3 lƣợng khí bổ xung cho máy nghiền. Còn 2/3
lƣợng khí đi qua thiết bị lọc ƣớt, qua tháp tách giọt và phóng không ra
ngoài.
Băng tải (19) đƣa quặng có độ ẩm 1,5  2,5% và d  0,16mm lên
bunhe và đi vào thùng trộn (). Axít 76% từ thùng chứa đƣợc đƣa lên thùng
cao vị(23) nhờ bơm còn nƣớc đƣợc đƣa lên thùng cao vị (24). Axít 76% và
nƣớc đƣợc pha loãng hạ nồng độ axít xuống còn 68% và đi vào thùng trộn
(25). Trong thùng trộn xảy ra phản ứng.
Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 +

5
1
H2O = 5 CaSO4. H2O = 5 CaSO4.
2
2

1
H2O + HF + 3 H3PO4 (1).
2

Apatít và axít đƣợc trộn đều với nhau nhờ 4 cách khuấy thời gian lƣu
là 3  5 phút và đƣợc đƣa vào phòng hóa thành (27) . Tại đây phản ứng (1)
diễn ra trong vòng 20 phút cho tới khi hết axít H2SO4 thì xảy ra phản ứng :

Ca5F(PO4)3 + 7 H3PO4 + 5 H2O = Ca(H2PO4)2 + H2O +
HF(2).
Trong phòng hóa thành (27) khối supe nhanh chóng đƣợc kết tinh và
đƣa ra ngoài nhờ hệ thống cắt quay ngƣợc chiều với phòng hóa thành.
Supe tƣơi rơi xuống băng tải (45) qua hệ thống đánh tung (46) và vào kho ủ
(47). Tại đây supe đƣợc ủ trong 21 ngày đêm và đảo trộn định kỳ 3 lần nhờ
cầu trục và đƣợc trung hòa bằng bột apatít để giảm P2O5 tự do trong supe

Lê Việt Đức

17

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
xuống còn  4%. Khí sinh ra trong phòng hóa thành sẽ phản ứng với SO2
có trong quặng tạo ra SiF4.
4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O.
SiF4 đƣợc đi qua 2 tháp hấp thụ (29) nhờ quạt hút (34) rồi qua tháp
hấp thụ rỗng (30) để hấp thụ triệt để lƣợng khí Flo còn lại trƣớc khi phóng
không lên trời.
Phản ứng hấp phụ:
3SiF4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2.
Axít H2SiF6 từ tháp có nồng độ 8  12% đƣợc bơm sang thùng chứa
(35) và bơm lên cao vị (32). Nƣớc muối từ thùng (41) đƣợc bơm lên thùng
cao vị (37) và muối + axít đi vào thùng phản ứng (36). Tại đó có phản ứng:
Na2SiF6 + 2NaCl = Na2SiF6 + 2HCl.
Na2SiF6 sinh ra ở dạng huyền phù, sau đó dung dịch đƣợc đƣa xuống
máy li tâm đứng (38). ở đây Na2SiF6 đƣợc tách ra và đi xuống băng tải (39)

vào bunhe và đƣa vào ống sấy qua vít xoắn , ống sấy đƣợc cung cấp khí
nóng nhờ lò đốt (43), sử dụng dầu FO, nhiệt độ lò là 1300c, trƣớc khi vào
ống sấy thì nó đƣợc trộn với 1 luồng không khí để giảm nhiệt độ xuống còn
200  250c. Các hạt Na2SiF6 sau khi sấy đi vào xyclon chùm, lắng xuống
đáy và đem đóng bao. Còn khí sấy ra khỏi xyclon có nhiệt độ từ 110 
1200c thì đem xử lý và phóng không.
Nhƣ vậy kết thúc toàn bộ dây chuyền thì thu đƣợc sản phẩm chính là supe
lân và sản phẩm phụ là thuốc trừ sâu Na2SiF6.
IV. CHỌN THIẾT BỊ ĐỂ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ:
Ta thấy đƣợc trong quá trình sản xuất supe phốt phát thì độ ẩm của
quặng Apatít là khá quan trọng. Do vậy ta chọn thiết bị để tính toán và thiết
kế là hệ thống máy sấy thùng quay.

Lê Việt Đức

18

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội

PHẦN II:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
CÓ TRONG DÂY TRUYỀN
CHƢƠNG I: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
I.Tính cân bằng vật liệu máy sấy.
I.1. Phƣơng trình cân bằng vật liệu.
G1+ G2= W (kg/s)

[V-187]

Trong đó:
G1: Khối lƣợng vật liệu đi vào máy (kg/s)
G2: Khối lƣợng vật liệu ra khỏi máy (kg/s)
W: Lƣợng ẩm tách ra khỏi vật liệu (kg/s)
Theo lƣợng vật liệu khô tuyệt đối:
GK= G1.

100  W1
100  W2
= G2.
.
100
100

 G1= G2.

100  W2
(kg/s)
W1

G2= G1.

100  W2
(kg/s)
W1

(kg/s)

[V-187]

Trong đó:
W1, W2: Độ ẩm ban đầu, ban cuối của vật liệu (%)
Ta có: G1= 10000 (kg/h) = 2,78(kg/s)
W1= 14% khối lƣợng chung
Lê Việt Đức

19

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
W2= 1,5% khối lƣợng chung.
G2= G1.

100  W1
(100  14)
= 2,78 .
= 2,43 (kg/s) =8748(kg/h)
(100  1,5)
100  W2

W= G1- G2= 10000 - 8748 = 1252 (kg/h)
II. Các kích thước cơ bản của thùng quay:
Theo A =

W
(kg ẩm /m3h).

V

V=

[II – 207]

W
(m3)
A

V: Thể tích thùng (m3)
A: Cƣờng độ bốc hơi ẩm. A phụ thuộc rất nhiều yếu tố (độ ẩm, nhiệt
độ vật liệu sấy, thiết bị sấy...). Đối với máy sấy thùng quay, sấy apatít ta
chọn

A = 50 (hg ẩm/m3h)
V=A=

W
1252
=
= 25,04(m3)
V
50

Quan hệ giữa chiều dài là đƣờng kính thùng:
L
L
= 3,5...7. chọn
= 4 ta có:

D
D


4

V= ( .D2). L = .D3= 25,04
D  2 (m)
L = 8 (m)
Vậy thùng sấy có chiều dài L = 8(m) và đƣờng kính D = 2(m).
III. Tính thời gian sấy:
Vt =
=

G1 .T
 x .

[VI –1]

 x .Vt .
G1

: thời gian sấy

(phút)

Vt: thể tích thùng (m3)

x: khối lƣợng riêng xốp của vật liệu(kg/m3)

Lê Việt Đức

20

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Đối với apatít ta tra đƣợc x = 1850(kg/m3)
: Hệ số điền đầy, chọn =20%
=

1580.25,04.0,2
= 55,59
10000 / 60

(phút).

IV. Tính số vòng quay thùng.
n=

m.K .L
(vòng/ phút).
 .D.tg

n: Số vòng quay (vòng/phút)
L: Chiều dài thùng (m)
D: Đƣờng kính thùng (m)
 : Góc nghiêng thùng , chọn  =1

o

: Thời gian sấy(phút)
m, K: Hệ số phụ thuộc cấu tạo cánh và chiều chuyển động của
khói. Với sấy xuôi chiều và chọn cánh dạng vạt áo thì ta tra đƣợc:
m= 0,7; K= 0,75 (III-122)
n=

0,7.0,75.8
= 2,16 (vòng/phút).
55,59. .tg10

V. Tính công suất cần thiết:
N= 0,0013. D3.L.  x .a.n (kw)

(VI-122)

a: Hệ số phụ thuộc dạng cánh. Với loại cánh vạt áo thì a= 0,038.
n: Số vòng quay của thùng

(vòng/phút)

N= 0,0013.(2)3.8.1850.0,038.2,16 = 12,63(kw).

Chƣơng II: QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT.
Io, do, Go, to Lò đốt

Lê Việt Đức

Vật liệu vào

Trộn

21

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội

Nhiên liệu

K2 thƣờng

Vật liệu ra

I. Tính toán quá trình cháy:
Thành phần nhiên liệu là than có thành phần :
C= 0,367; H= 0,027; S= 0,032; N= 0,007
O = 0,111; Tr = 0,206; A= 0,25.
Nhiệt trị cao của nhiên liệu :
QC = 33858.C + 125400.H – 10868(O - C)

[I-53]

= 33858.0,367 + 125400.0,027 – 10868(0,111 – 0,032)
= 14953 (kJ/kg nl).
Lƣợng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy một kg nhiên liệu :
lo = 11,6.C + 34,8.H +4,3(S - O)

[I-55]

= 11,6.0,367 + 34,8.0,027 – 4,3(0,032 – 0,111)
= 4,857 (kg kk/kg nl).
II. Xác định các thông số cơ bản của tác nhân sấy :
Theo thống kê khí hậu Việt Nam ta có :
Điểm A : Không khí trƣớc khi vào buồng đốt
tO = 250C
GO = 85%
Từ đó tra trên đồ thị I – d ta tìm đƣợc : dO = 0,017 kg ẩm/ kg kk.
IO = 68,383 kJ/kg kk.
Điểm K : Tác nhân sấy sau khi ra khỏi buồng đốt.
Khối lƣợng nƣớc chứa trong khói lò sau buồng đốt :
GA’ = (9.H + A) + bđ.lO.dO (kg)
bđ =

[I – 58]

l
: Hệ số không khí thừa của buồng đốt.
l0

l : Lƣợng không khí khô thực tế để đốt cháy 1 kg nhiên liệu.
l0 : Lƣợng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu.
Lê Việt Đức

22

Lớp QTTB K-45

Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Trong các lò đốt cháy của hệ thống ta có : bđ = 1,2  1,3. Chọn bđ =
1,2.
GA’ = (9.0,027 + 0,25) + 1,2.4,857.0,017
= 0,592 (kg).
Khối lƣợng khói khô sau buồng đốt lK’ :
lK’ = bđ.l0 + {1 – [Tr - (9.H + A)}

[I – 59]

= 1,2.4,857 + {1 – [(0,206 – (9.0,027 + 0,25)}
= 6,129 (kg kk/ nl).
Lƣợng chứa ẩm d’ của khói sau buồng đốt :
d’ =

G
(9.H  A)   bd .l 0 .d 0
= A' [kg ẩm /kg kk].
 bd .l0  [1  Tr (9.H  A)]
lK '

d’ =

0,592
= 0,096 (kg ẩm/kg kk).
6,129

[I – 59]

Entanpi của khói sau buồng đốt :
I’ =

Q C . bd  C nl .t nl   bd .l 0 .I 0
lK '

[kJ/kg K].

[I – 59]

 : Hiệu suất buồng đốt. Chọn bđ = 0,8.
Cnl : Nhiệt dung riêng nhiên liệu. Đối với than ta có Cnl = 0,12 kJ/kg.K.
tnl : Nhiệt độ nhiên liệu. Tnl = 250C.
I’ =

Q C . bd  C nl .t nl   bd .l 0 .I 0
lK '

= 2017,3 (kJ/kg K).
Nhiệt độ của khói sau buồng đốt :
t’ =

I 'd '.2500
1,004  1,842 .d '

=

(0C).

[I – 60]

2017,3  0,096.2500
0
 1505 ( C).
1,004  1,842.0,096

Hằng số khí của khói khô RK’ :
RK’ =

GCO2 .RCO2  GSO2 .RSO2  GO 2 .RO 2  GN 2 .RN 2
 bd .l0  [1  (Te  g.H  A)]

Lê Việt Đức

23

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
GCO2 = 3,67.C = 3,67.0,367 = 1,347 kg/kg nl.
GSO2 = 2.S = 2.0,032 = 0,064 kg/kg nl.
GO2 = 0,23.(bđ - 1).l0 = 0,23.(1,2 – 1).4,857 = 0,022 kg/kg nl.
GN2 = 0,77. bđ.l0 = 0,77.1,2.4,857 = 4,49 kg/kg nl.
RK’ =

1,347 .188 ,955  0,064 .129 ,906  0,022 .259 ,813  4,49.296 ,929
1,2.4,857  [1  0,206  (9.0,027  0,25)]

= 262 J/kg K.

Xem khói là chất khí lý tƣởng, ta có khối lƣợng phân tử khói :
=

8314
= 31,73.
RK '

Hệ số khí của khói R.

Cũng nhƣ không khí ẩm ta xem khói là hỗn hợp khí lý tƣởng giữa khói
khô và hơi nƣớc. Theo định nghĩa lƣợng chứa ẩm, ta có khối lƣợng của
khói tƣơng ứng với d’ bằng :
G = 1 + d’ = 1 + 0,096 = 1,096 (kg).
Do đó thành phần khối lƣợng của khói khô và của hơi nƣớc tƣơng ứng là
:
gK’ =

1
0,096
= 0,912; gH’ =
= 0,088.
1,096
1,096

Vậy ta có : R = 0,912.260,925 + 0,088.461,889 = 278,61  279 J/kg K.
Khi đó khối lƣợng phân tử :
=

8314
= 29,799  29,8.

279

Nhƣ vậy, khói lò sau buồng đốt đƣợc tính nhƣ khí lý tƣởng với R = 279
J/kg K và khối lƣợng phân tử  = 29,8.
Do t’ = 15050C là rất lớn nên ta có thể coi khói lò sau buồng đốt nhƣ là
không khí khô.
Điểm B : Tác nhân sấy rất lớn sau khi ra khỏi buồng hòa trộn.
Entanpi của hơi nƣớc ở nhiệt độ t :
i = 2500 + 1,842.t

Lê Việt Đức

[kJ/kg]

24

[I – 60]

Lớp QTTB K-45


Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Với t : Nhiệt độ tác nhân sấy trƣớc khi vào buồng sấy : t = 3500C.
ia = 2500 + 1,842.350 = 3144,7 [kJ/kg].
Entanpi của không khí ngoài trời t = 250C.
ia0 = 2500 + 1,842.25 = 2546,05 [kJ/kg].
Hệ số không khí thừa cho cả buồng đốt và buồng hòa trộn :
=

aC .hbd  C nl .t nl  (9.H  A).ia  [1  (9.H  A  e)].C pk .t

l0 .[d 0 .(ia  ia 0 )  Gk (t  t 0 )]

Gpk : Nhiệt dung riêng khói khô. Gpk = 1,004 kJ/kg K.
14953.0,8  0,12.25  (9.0,027  0,25).3144,7  [1  (9.0,027  0,25  0,206)].1,004.350
4,857.[0,017(3144,7  2546,05)  1,004.(350  25)
  6,28



Lƣợng khói khô sau buồng hòa trộn :
lK = (.l0 +1) – [Tr + (9.H + A)]

[I - 59]

= (6,28.4,857 + 1) – [0,206 + (9.0,027 + 0,25)]
= 30,8

[kg kk/kg nl].

Lƣợng chứa ẩm dH của khói lò sau buồng hòa trộn :
d1 =
=

(9.H  A)   .l 0 .d 0
 .l 0  [1  Tr  (9.H  A)

[I - 59]

(9.0,027  0,25)  6,28.4,857.0,017
6,28.4,857  [1  0,206  (9.0,027  0,25)]

= 0,033

[kg ẩm/kg kk].

Entanpi I1 của khói lò sau buồng trộn .
I1 =
=

Q C . bd  C nl .t nl   .l 0 .d 0
lK

[I - 60]

14953.0,8  0,12.25  6,28.4,857.68,383
30,8

= 456,2 (kJ/kg KKK).
Áp suất bão hòa tƣơng ứng với t = 3500C.
Pb1 = exp {12 -

Lê Việt Đức

4026,42
}
235,5  t

[bar]

25

Lớp QTTB K-45