Đề tài Xây dựng một nhà máy xi măng với công suất lò quay là 6.000 tấn Clinke/ngày

n - phân ly thực hiện trong cùng một máy nên kích thước gọn; nghiền được vật liệu có độ ẩm cao, tiêu thụ năng lượng riêng thấp; sử dụng tối ưu lượng nhiệt,điều khiển dễ dàng; mức ồn thấp; tiêu hao vật liệu thấp…. - Nhược điểm chính: Quá trình vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp. - Chọn một máy nghiền than đứng MPS của hãng Pfeiffer. VI. 2. Xác định năng suất của máy nghiền than: Thời gian bảo dưỡng, sửa chữa máy trong năm là: T=20 ngày=480 giờ. Hệ số dự trữ bảo dưỡng, sửa chữa theo kế hoạch là: 5,4757 % - Máy làm việc 2 ca/ ngày, có két dự trữ nên hệ số dự trữ cho phân xưởng lò làm việc liên tục P2 = 0. Hệ số dự trữ công suất P3=P-(P1+P2) = P- 5,4757 - Phải chọn máy sao cho hệ số dự trữ năng suất tổng P > 5,4757 % - Năng suất yêu cầu của máy nghiền: G/ = G0. BH. K + BH: Tiêu hao than ẩm thực tế cho 1 tấn clinke, BH = 0, 118 t/t (theo phần cân bằng vật chất nhà máy) + K : Hệ số ca làm việc của máy: 2 ca/ ngày đ K = 3/2 G/ = 166. 0, 118. 3/2 ằ 29,476 (tấn/giờ) Chọn một máy có năng suất 32 (tấn/giờ) + Hệ số dự trữ năng suất tổng: - P = + Hệ số dự trữ năng suất dư: P3 = P - 5,4757 = 8,562 - 5,476 = 3,087 (%) Vậy chọn 1 máy có năng suất 32 t/ h là phù hợp. VI.3. Cân bằng nhiệt trong máy sấy nghiền than liên hợp a-Các giả thiết ban đầu Nhiệt độ tác nhân sấy lấy từ khí thải của máy làm lạnh Clinke, giả thiết rằng khí ra khỏi may làm lạnh sẽ không thay đổi nhiệt độ và: t = 1800C Nhiệt độ của than vào máy sấy nghiền là: tT = 300C Nhiệt độ của bột than ra khỏi máy nghiền: tr = 700C Nhiệt độ khí thải ra khỏi máy nghiền là: tkh r = 700C Tỷ nhiệt của than là: CT = 0,2893 (kcal/kgthan. độ) Tỷ nhiệt của không khí ở 700C là: CB = 0,2386 (kcal/m3 0C) Tỷ nhiệt của hơi nước ở 700C là: CH2O = 0,4459 (kcal/m3 0C) Lượng nước thoát ra là: Tính cân bằng nhiệt cho máy nghiền than: * Nhiệt vào: Nhiệt do than mang vào: QV1 = (mt. Ct + wH2O. CH2O). 30 = (0, 923. 0,274 +0,077. 0,444). 30 = 8,605 (kcal/kg than) Nhiệt do tác nhân sấy mang vào: QV2 = (CB + CH2O. d0). Vl. t QV2 = (0, 241 + 0,451. 0,0159). 180. Vl = 44,699.Vl (kcal/kg than) Nhiệt do không khí lọt mang vào lấy bằng 15% tổng lượng tác nhân sấy QV3 = 0,15.(CB’ + CH2O’. d0). Vl’. t =0,15.(0,238+0,444.0,0159)= =1,101.Vl (kcal/kg than) Nhiệt do quá trình nghiền sinh ra lấy 10% tổng nhiệt vào: QV4 = 0, 1.QV(kcal/kg than) Tổng nhiệt vào: QV = QV1+QV2+QV3+QV4= 9,561 + 50,889.Vl (kcal/kg than) *Nhiệt mang ra Nhiệt do than khô ở 700C mang ra: Qr1 = (mt. Ct + wH2O. CH2O). 70 = (0,99.0,2893 + 0,01. 4459). 70 =20,631 (kcal/kg than) Nhiệt do khí thải mang ra t =700C; Qr2 = (CB + CH2O. d0). Vl. t = (0,239+0,446.0,0159).Vl = =17,20.Vl (kcal/kg than) Nhiệt hoá hơi ẩm: Qr3 = 595. g= 595. 0,077= 45,785 (kcal/kg than) Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh là: Qr4 = 3 (kcal/kg than) Tổng nhiệt ra: Qr = 69,146 + 17,200. Vl (kcal/kg than) Lập cân bằng nhiệt ta có: 9,561 + 50,889.Vl = 69,146 + 17,200. Vl ị Vl = 1,769 (m3/kg than) *Lượng tác nhân sấy trong một giờ cung cấp cho máy nghiền than là: V = 32000. 1,769 = 56597,544 (m3/h) Lưu lượng của khí thải của máy làm lạnh là 609975,488 (m3/h) như vậy lượng khí thải cung cấp đủ và rất dư cho máy sấy nghiền than. Lượng khí còn lại cho qua máy lọc bụi rồi thải ra ngoài qua ống khói nhà máy. Xác định hàm ẩm của không khí thải: Lượng nước do than đưa vào trong 1 m3 khí thải là: d’ = hay d” = 0, 044 (m3/m3) Lượng nước thực tế trong 1 m3 khí thải là: d = d0 + d” = 0, 044 + 0, 0255 = 0, 0695 (m3/m3) = 0,044 (kg/kg) Tra bảng đồ thị hàm I – d ta có nhiệt độ điểm xương của hàm ẩm d = 0,044 (kg/kg) là 380C. Với nhiệt độ điểm xương này thì than sau khi sấy sẽ không bị đọng xương khi vận chuyển trên đường ống. Chương III : Phân xưởng nguyên liệu Phân xưởng nguyên liệu bắt đầu từ trạm đập đá vôi, đá sét và kết thúc tại silô đồng nhất phối liệu. I. Nhiệm vụ phân xưởng. + Tiếp nhận nguyên liệu thô ban đầu từ xưởng khai thác. + Tiến hành gia công nguyên liệu và đồng nhất các cấu tử nguyên liệu thành bột phối liệu đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu kỹ thuật sau: - Đảm bảo thành phần hoá. - Độ mịn của phối liệu 10% trên sàng N008. - Độ đồng nhất phối liệu. - Độ ẩm của phối liệu w 1% + Phân xưởng nguyên liệu phải đảm bảo năng suất ằ 2, 28 triệu tấn bột phối liệu/ năm (1,568. 1454160 = 2,28.106 (tấn bột liệu/ năm)). (1,568: Tiêu hao nguyên liệu khô thực tế, t/ t - Bảng 10) (1.454.160 : Năng suất phân xưởng lò ( với hệ số lò K=1, t/ năm)). II. Tính và chọn các thiết bị chính trong phân xưởng. II.1. Thiết bị gia công nguyên liệu Đá vôi, đá sét sau khi khai thác ở mỏ về có kích thước lớn, vì vậy, cần phải đập sơ bộ chúng trước khi đưa vào nghiền. Để đập đá vôi, đá sét có thể dùng máy đập hàm, đập nón, đập trục, đập búa, máy nghiền đứng. Căn cứ vào hiệu quả các loại máy đập và bản chất của nguyên liệu (độ ẩm của đá vôi Ê 3%, đá sét Ê 10%) nên chọn máy đập búa để đập sơ bộ đá vôi, đá sét. - Ưu điểm của máy đập búa: + Cấu tạo đơn giản, trọng lượng nhỏ, kích thước gọn, dễ lắp đặt. + Làm việc liên tục, chắc chắn và có độ tin cậy cao. + Năng suất cao, mức độ đập nghiền lớn. + Khả năng tự động hoá cao. + Có hệ thống ghi sàng phân loại trong khi đập mà các máy đập khác không có do đó giảm được công vô ích, nâng cao hiệu quả làm việc. + Có thiết bị lọc bụi túi sẽ lọc bụi đảm bảo môi trường làm việc của người lao động - Tuy nhiên máy đập búa có nhược điểm sau: + Các chi tiết của máy nhất là búa và ghi mau bị mài mòn. + Không đập được các vật liệu có độ ẩm > 15% vì khi đó khe ghi sẽ bị bết kín, khi làm việc với vật liệu có độ ẩm cao thì năng suất máy đập sẽ giảm, và thiết bị lọc bụi phải ngừng hoạt động vì bụi vật liệu ẩm sẽ gây tắc lọc bụi túi. + Khi có dị vật cứng rơi vào thì máy sẽ bị phá huỷ. A.) Máy đập đá vôi: Chọn 1 máy đập búa va chạm phản hồi kiểu APPE 1662 của hãng Hazemag ( Đức) để đập đá vôi từ kích thước Ê 1000 mm xuống còn Ê 70 mm. * Máy đập búa APPE là loại máy đập một rôto nhiều dãy búa, tác động va đập phản hồi. Ngoài những ưu điểm kể trên, máy đập búa APPE còn có một số ưu điểm vượt trội các máy đập búa cùng loại là: - Mức độ đập nghiền lớn, kích thước sản phẩm đồng đều. - Chỉ cần diện tích mặt bằng lắp đặt nhỏ, chiều cao nhà thấp do đó sẽ giảm được giá thành xây dựng cơ bản. - Bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng. - Thiết bị này đã được sử dụng ở một số nhà máy ở nước ta nó đã chứng tỏ được ưu điểm của nó so với một số loại máy khác, nó có thiết bị thay thế khi bị hỏng và có sẵn thiết bị thay thế của các nhà máy bạn khi cần thay thế gấp * Các đặc trưng kỹ thuật cơ bản của máy đập búaAPPE của Hazemag: - Độ cứng theo thang Morh : Ê 4 - Độ ẩm tự nhiên : Ê 4,5 % - Hàm lượng thạch anh : Ê 10% - Kích thước vật liệu vào : Ê 1000 mm - Kích thước vật liệu ra : Ê 25 mm (chiếm ³ 95%) * Xác định năng suất máy đập: - Thời gian bảo dưỡng, sửa chữa máy trong năm là: T1 = 20 ngày = 20. 24 = 480 giờ - Hệ số dự trữ sửa chữa, bảo dưỡng theo kế hoạch là: P1 = T1 : 87, 6 = 480 : 87, 6 = 5, 48 (%) - Máy làm việc 1 ca/ ngày (có kho dự trữ) nên hệ số dự trữ cho phân xưởng lò làm việc liên tục P2 = 0 - Hệ số dự trữ dư năng suất: P3 = P - (P1 + P2) = P - (5, 48 + 0) = P - 5, 48 (%) Vậy phải chọn máy sao cho hệ số dự trữ năng suất tổng P > 5, 48% - Năng suất yêu cầu của máy đập: GÂ = G0. BH. K + G0 : Năng suất của phân xưởng lò: G0 = 166 (t. Cl/ h) + BH : Tiêu hao đá vôi ẩm thực tế cho 1 tấn clinke, BH = 1, 31 (t. Đá vôi/ t. Cl) + K : Hệ số ca làm việc của máy, 1 ca/ ngày đ K = 3 GÂ = 166. 1, 310. 3 = 652,38 (t/ h) - Chọn 1 máy đập búa một trục có năng suất 700 t/ h + Hệ số dự trữ năng suất tổng + Hệ số dự trữ dư năng suất: P3 = P - 5, 48 = 7, 30 - 5, 48 = 1, 82 (%) Vậy chọn 1 máy có năng suất 700 t/ h là phù hợp. B.) Máy đập đá sét. Vì đá sét ở đây vừa cứng theo thang Morh là 2 hoặc 3,lớn nhất < 4 vừa dẻo do đó chọn máy trục cán của hãng FAM ( Cộng hoà liên bang Đức) để đập thô từ kích thước Ê 800 mm xuống còn 25 mm . Trên bề mặt của máy có các vấu để dễ dàng bẻ gẫy vật khi vật liệu đi vào giữa hai khe của trục quay ngược chiều nhau. * Đặc trưng kỹ thuật của máy đập búa hai trục có vấu FAM: - Độ ẩm tự nhiên của nguyên liệu : Ê 15% - Kích thước vật liệu vào : Ê 800 mm - Kích thước vật liệu ra : Ê 25 mm (³ 95%) * Xác định năng suất máy đập búa hai trục FAM: - Máy làm việc 1 ca/ ngày, chọn máy sao cho hệ số dự trữ năng suất tổng P > 5, 48% (xem cách tính ở phần chọn máy đập đá vôi). - Năng suất yêu cầu của máy đập: GÂ = G0. BH. K + BH : Tiêu hao đá sét ẩm thực tế cho 1 tấn clinke, BH = 0, 161 (t. Đá sét/ t. Cl) + K : Hệ số ca làm việc của máy, 1 ca/ ngày đ K = 3 đ GÂ = 166. 0, 161. 3 = 80,178 (t/ h) - Chọn 1 máy đập búa có năng suất 85 t/ h + Hệ số dự trữ năng suất tổng + Hệ số chọn dư năng suất của máy là: P3 = P - P1 = 6,01 - 5,48 = 0,53 (%) Vậy chọn 1 máy có năng suất 85 t/ h là phù hợp. II.2. Chọn phương pháp đồng nhất sơ bộ nguyên liệu Nguyên liệu được khai thác từ các mỏ ở gần nhà máy thường có thành phần hoá thay đổi, sự khác biệt thành phần hoá này là do tự nhiên. Trong công nghiệp sản xuất xi măng, độ đồng nhất của phối liệu có ảnh hưởng lớn đến chất lượng clinke. Vì vậy, để đảm bảo độ đồng nhất của phối liệu trước khi nạp liệu vào lò, trước hết nguyên liệu phải trải qua quá trình đồng nhất sơ bộ. - Có hai phương pháp để đồng nhất sơ bộ: + Phương pháp đồng nhất chung các cấu tử hỗn hợp nguyên liệu cùng một lúc được áp dụng khi các cấu tử có thành phần hoá ổn định. Phương pháp này ít được sử dụng vì thành phần hoá của nguyên liệu trong thiên nhiên thường không ổn định và hiệu quả đồng nhất không cao. + Phương pháp đồng nhất riêng rẽ các cấu tử hỗn hợp nguyên liệu được sử dụng chủ yếu để ổn định nguyên liệu trong công nghiệp xi măng. - ở phương pháp thứ hai, để đồng nhất hoá sơ bộ có nhiều cách rải liệu: + Rải đống kiểu mái Chevrons (phương pháp hình chữ V): Được sử dụng rộng rãi nhất do rải liệu đơn giản, chi phí thấp nhưng có hiện tượng phân lớp và tích tụ các cục liệu lớn ở chân đống. + Rải liệu di động theo nguyên lý Windrows (kiểu luống): Vừa rải liệu di động theo chiều dọc đống, vừa rải liệu di động theo chiều ngang đống. Phương pháp rải liệu này khắc phục được nhược điểm của rải đống kiểu mái và đạt được hiệu quả đồng nhất sơ bộ cao nhất trong các phương pháp rải liệu. Nhưng phương pháp này lại có nhược điểm là: chi phí cao hơn và trong thời gian rải liệu, ở mỗi tiết diện ngang nó chiếm mất nhiều vị trí làm việc khác nhau. - Nhược điểm của phương pháp này là tiêu tốn diện tích nhà xưởng + Phương pháp rải liệu vòng tròn là phương pháp cho hiệu quả đồng nhất cao diện tích giải đống nhỏ, nên đống liệu có công suất lớn. Rải đống vòng tròn có hiệu quả cao do có hai quá trình liên tục xảy ra đó là quá trình vừa rải vừa lấy liệu giảm dược thiết bị máy móc trong nhà máy. Tuy nhiên do là phương pháp này còn vẫn còn khá mới mẻ nên vẫn chưa được thị trường Việt Nam đưa vào khai thác. Căn cứ vào chất lượng nguyên liệu (nhất là sét) dao động theo từng địa tầng và từng khu mỏ. Vì vậy, trong thiết kế này phải đồng nhất sơ bộ cả hai cấu tử đá vôi, đá sét. Chọn phương pháp rải liệu kiểu theo kiểu kho dài của hãng BMH để đồng nhất sơ bộ đất sét và đá vôi. Trong đó , do đá vôi của mỏ Hoàng Mai B có sự biến động thành phần hoá trong mỏ nhỏ tương đối đồng nhất, do đó không cần sử dụng kho tăng cường sự đồng nhất và chi phí thấp là loại kho LHO – Longitudinal bridge scraper store. Ngược lại, với đất sét ở mỏ sét Quỳnh Vinh có thành phần hoá dao động ( SiO2: 52,98-81,80%; Al2O3 : 6,4 – 21,98%; Fe2O3:3,35 – 11,50%). Chính vì vậy cần sử dụng kho tăng cường tính đồng nhất cho đất sét, sử dụng kho BCE – Bucket Chain Excavator store với thiết bị cầu rải rải thành từng lớp theo từng luống và lấy đi gia công nhờ thiết bị gầu xúc xúc đất sét theo chiều cao đống. Kích thước đống liệu: Khối lượng của từng đống liệu thông thường 6 á 10 ngày. Trong thiết kế này tính cho mỗi đống liệu đá vôi và đá sét đủ để cung cấp liệu cho lò hoạt động liên tục trong 6 ngày. - Khối lượng của đống đá vôi là : M1 = B1H. G0. 6 = 1,323. 1. 4000. 6 = 31752 (tấn đá vôi) Với chất lượng đá vôi khá ổn định nên ta chọn với đá vôi dùng phương pháp dải liệu theo kiểu mái ( Chevron). Chọn kho chứa với dải liệu kiểu mái 2 luống với mỗi luống có khối lượng 17500 tấn/luống. Khi đó khối lượng đá vôi được dự trữ trong kho là : P = >6 ngày ( phù hợp) -Khối lượng của đống đất sét là : M2 = B2H. G0. 6 = 0,161. 1. 4000. 6 = 3864 (tấn đá vôi). Với đất sét có thành phần không được ổn định nên ta chọn kiểu rải liệu kiểu luống ( Windrow) để đảm bảo ổn định sơ bộ thành phần hoá cho đấ sét. Chọn kho đất sét với 2 luống dọc, khối lượng mỗi luống là 2000 tấn. Khi đó hệ số dự trữ sản xuất là P = > 6 ngày ( phù hợp). II.3. Chọn máy nghiền nguyên liệu. Trước đây, máy nghiền bi được sử dụng chủ yếu để sấy nghiền liên hợp trong công nghiệp xi măng vì nó có các ưu điểm sau: - Có thể sấy và nghiền trong cùng một máy. - Cấu tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, chi phí bảo dưỡng, sửa chữa không cao và quá trình vệ sinh máy cũng đơn giản. -Làm việc tin cậy, ổn định, mức độ đập nghiền cao - Vật liệu nghiền được trộn khá đồng nhất. Nhưng máy nghiền bi có nhược điểm sau: - Tốc độ chuyển động của máy bị hạn chế (n = 20 á 40 v/phút) nên hạn chế về năng suất. Nếu quá trình chuyển động mà nhanh thì quá trình nghiền sẽ không xảy ra do bi sẽ chuyển động tròn, không còn lực va đập giữa vật liệu và bi. Nếu tăng đường kính của thiết bị thì thiết bị sẽ lớn khó lắp đặt, và có độ ồn lớn. - Thể tích hữu ích của thùng không cao (30 á 45%) - Kích thước máy lớn, độ ồn cao. - Tiêu hao điện năng lớn (yếu tố này rất quan trọng đến chi phí đầu vào sản xuất, vì điện năng chiếm gần 30 % giá thành sản xuất.). - Kích thước vật liệu vào thường phải khống chế (Ê 25 mm) và chỉ sấy + nghiền được vật liệu có độ ẩm đến 8% nếu độ ẩm cao thì vật liệu sẽ dính vào bi nghiền. Trong khoảng 20 năm gần đây, máy nghiền đứng được sử dụng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp xi măng và rất được ưa chuộng, phổ biến nhất trong công đoạn nghiền liệu, nghiền than chủ yếu do máy nghiền đứng có các ưu điểm sau: + Vừa kết hợp sấy + nghiền + phân ly hạt trong cùng một máy do đó kích thước máy gọn hơn. + Tiêu hao điện năng thấp, giảm 20 á 40% so với máy nghiền bi. + Có thể nghiền được nguyên liệu có W = 20%, nghiền được nguyên liệu thô với kích thước cục bằng 5% đường kính con lăn nên giảm được nhu cầu đập nhỏ trước khi nghiền. + Năng suất máy nghiền đứng cao hơn máy nghiền bi. - Nhưng máy nghiền đứng cũng có những nhược điểm sau: + Cấu tạo phức tạp hơn. + Quá trình vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa và vệ sinh máy phức tạp hơn, chi phí để sửa chữa, thay thế cao hơn, giá thành đầu tư mua thiết bị là lớn, giá đầu tư ban đầu là cao. * Trong đồ án thiết kế này chọn máy nghiền đứng MPS của hãng Preiffer, (Hình bên). Máy nghiền MPS ngoài các ưu điểm của máy nghiền đứng kể trên còn có các ưu điểm nổi bật: độ rung và độ ồn rất nhỏ, tổng tiêu thụ năng lượng quạt và nghiền thấp, quá trình vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng. A. Xác định năng suất của máy nghiền đứng: - Hệ số dự trữ bảo dưỡng, sửa chữa máy là : P1 = 5,48% - Hệ số dự trữ cho phân xưởng lò làm việc liên tục : P2 = 9, 414% - Hệ số dự trữ dư năng suất: P3 = P - (P1 + P2) = P - (5,48 + 9, 414) P - 14,90 (%) Phải chọn máy sao cho hệ số dự trữ năng suất tổng P > 14, 90 % - Năng suất yêu cầu của máy đập: GÂ = G0. BH. K + BH : Tiêu hao nguyên liệu ẩm thực tế cho 1 tấn clinke, BH = 1,625 t/ t + K : Hệ số ca làm việc của máy, 3 ca/ ngày đ K = 1 đ GÂ = 1, 625. 166. 1 = 269,75 (t/ h) - Chọn 1 máy đập búa có năng suất 320 t/ h + Hệ số dự trữ năng suất tổng P = + Hệ số dự trữ năng suất dư: P3 = P - 14,894% = 18,63 - 14,90 = 3,73 (%) Vậy chọn 1 máy có năng suất 320 t/ h là phù hợp. * Các đặc trưng kỹ thuật của máy nghiền liệu MPS : - Kích thước liệu sau nghiền: Độ mịn <10% trên sàng 80.10-6m. - Năng suất : 320 t/ h - Số con lăn : 3 ; - Đường kính con lăn : 2.800 mm; - Đường kính bàn nghiền :5.000 mm. - Công suất động cơ : 3.000 kw - Tốc độ bàn nghiền : 24, 4 v/ f - Công suất phân lý : 276 kw - Tốc độ máy phân ly : 62 v/phút. Tính cân bằng nhiệt trong máy nghiền đứng sấy nghiền liên hợp. *Các tính toán và số liệu ban đầu. - Độ ẩm trung bình của phối liệu: Wtb = Wđv. X1 + Wđs. X2 + Wqs. X3 + Wsc. X4 = ==2,318 % - Lương nước thoát ra từ nguyên liệu. - Độ ẩm còn lại trong nguyên liệu. -Năng suất máy nghiền theo nguyên liệu khô (w = 1%) Gk = - Giả thiết rằng nhiệt độ khí thải ra khỏi máy sấy nghiền liên hợp là 1000C, với nhiệt độ khí thải 1000C thì bột liệu sau khi ra khỏi cyclone lăng sẽ không bị ướt trở lại do nhiệt độ của điểm xương của khí thải <1000C. với việc chọn khí thải ra khỏi máy sấy nghiền là hợp lý. - Nhiệt độ khí lọt vào máy làm lạnh là: tb = 300C - Tác nhân sấy vào máy nghiền là: VS * Cân bằng nhiệt Chọn nhiệt độ tác nhân sấy là khí thải từ hệ thống cyclone trao đổi nhiệt có nhiệt độ 2000C( Do ta có van để pha loãng khí từ CI bằng gío ngoài môi trường). Tỷ nhiệt là :Ctb=0,4334 ( tính theo bảng thành phần khí thải ở 2000C). Tỷ nhiệt của không khí ẩm ở 300C là Cpl=0,2448 + Nhiệt vào: Nhiệt do tác nhân sấy mang vào: Q Nhiệt do không khí lọt mang vào (giả thiết rằng lượng khí lọt vào bằng 15% lượng tác nhân sấy. QV2 = 0, 15. VS. CB. tB = 0, 15. VS. 0,2448. 30 = 1,10. VS (kcal/kg) Nhiệt sinh ra trong quá trình nghiền lấy bằng 10%nhiệt vào. Q3V = 0, 1. QV (kcal/kg) Nhiệt do vật liệu mang vào. Q4v = CBL. gBL. t + CH2O. gH2O. t CBL = 0,209 (kcal/kg. độ) ( tính theo công thức). gBL khối lượng bột liệu không kể ẩm Q4v = 0,209. Tổng nhiệt vào: QV = 87,78. VS + 6, 434 (kcal/kg) * Nhiệt tiêu hao: Nhiệt làm bay hơi ẩm nguyên liệu: Qr1 = 595. gH2O =595. 0, 0136 = 8,092 (kcal/kg) Nhiệt do khí thải đem ra ở 1000C : Qr2 = V. Ckh r. tr Tính tương tự trên ta có: Ckh r = 0,422 (kcal/m3. độ) Qr2 = (1,15. VS . 0,422 + 0,017.0,4472).100 = 48,53.VS + 0,76 (kcal/kg) Nhiệt do bột liệu mang ra: Qr3 = gBL. CBL. t + 0.4472. gH2O. t Với CBL = 0,2157 (kcal/kg. độ) Qr3 = 0,9768. 0,2157. 100 + 0,01. 0,4472. 100 = 21,517 (kcal/kg) Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: Qr4 = 4 (kcal/kg) Tổng nhiệt lượng tiêu tốn là: Qr = 34,369+ 48,53. VS * Cân bằng nhiệt trong máy sấy nghiền liên hợp. QV = Qr hay ta có 87,78. VS + 6, 434 =34,369+ 48,53. VS nên VS = 0,712 (m3khí / kg bột liệu ẩm) *Lượng tác nhân sấy vào trong máy sấy nghiền trong một giờ là V = VS. 320.000 = 227.840 (m3/h) Lượng khí vào ở 3000C là: VS’ = 423574,8196 (m3/h) =117,66 (m3/s) Khí thải ra khỏi máy là: Vr = 262016 (m3/h) *Theo bảng 34 % của hơi nước trong khí thải của cyclone tầng I nhánh I ta có mH2O = 0, 0713 (m3tc/kgcl) hay mH2O = (kg/kg khí thải) Lượng nước thoát ra khi sấy nghiền liên hợp: mH2O’ = (kg/kg khí thải) Lượng nước ra khỏi máy sấy nghiền là: d = 0,0587 + 0,0157 = 0, 0744 (kg/kgkhí thải) Giả sử khí thải ra ở áp suất 760 mmHg, nhiệt độ điểm xương của khí thải là: tra đồ thị I – d ta có TS = 47,5 0 C vậy nhiệt độ của khí thải ra khỏi máy nghiền liên hợp không được nhỏ hơn 480C . Nếu trên đường đi của khí thải này có nhiệt độ nhỏ hơn 480C thì vật liệu sẽ dính xương, vật liệu bị ướt trở lại do vậy quá trình sấy lại không hiệu quả. II.4. Chọn silô đồng nhất tinh bột phối liệu Trước đây, quá trình đồng nhất bột phối liệu theo phương pháp ướt tốt hơn phương pháp khô vì hỗn hợp ở dạng bùn pát và nguyên liệu được khuấy trộn liên tục không lắng. Ngày nay, với sự phát triển trong lĩnh vực khí động học và kỹ thuật khí nén cho phép đồng nhất hỗn hợp bột phối liệu khô mà vẫn đảm bảo mức độ đồng nhất như phương pháp ướt. Phương pháp đồng nhất tinh bột phối liệu ở các silô đã được nhiều hãng trên thế giới nghiên cứu và sản xuất như hãng Fuller, Polysius, Sket/ zab (Cộng hoà dân chủ Đức), BMH, . . . Trong phương pháp đồng nhất phối liệu bởi các silô chứa bằng khí nén dựa trên nguyên tắc giả lỏng nguyên liệu bột tầng sôi. ở tất cả các phương pháp đồng nhất lúc đầu bột liệu được làm tơi bằng cách đưa không khí vào tất cả các tấm phân khí ở đáy silô. Sau đó bằng cách cấp nhiều khí chỉ cho một phần đáy silô sẽ tạo ra được một luồng xoáy vật liệu rất mạnh. Tuỳ thuộc vào phương pháp đồng nhất mà bề mặt làm tơi có thể đạt tới 55-75% tổng diện tích đáy silô. Các tấm phân khí nửa thấm: cho không khí lên phía trên, các tấm rỗng không cho thấm bột liệu xuống dưới khi ngừng cấp khí. * Trong thiết kế này, chọn silô MC đồng nhất liên tục bột phối liệu của hãng BMH( hình trang bên).. Silô MC có những ưu điểm sau: - Quá trình đồng nhất bột phối liệu được thực hiện ở buồng trộn nằm hình nón ở phía dưới Silô và tháo ở các vị trí khác nhau theo từng chu kỳ. Bột liệu được tháo xuống buồng trộn và tiếp tục dùng khí đảo trộn, liệu được đồng nhất. - Cấu tạo tương đối đơn giản, chiều cao xây dựng thấp. Nhưng silô MC có nhược điểm: quá trình đồng nhất bột phối liệu tốt khi dao động tít phối liệu nhỏ (0, 5 á 1%), còn khi tít phối liệu dao động lớn (5%) thì hiệu quả đồng nhất kém. * Xác định kích thước của silô MC: - Thông thường, sức chứa tối thiểu của silô từ 1á 3 ngày .Trong đồ án này, thiết kế silô MC với sức chứa 3 ngày là: GÂ = 4000. 1,586. 3 = 19.032 (tấn) 1,586: Tiêu hao nguyên liệu khô thực tế vào máng liệu cho 1 tấn clinke, t/ t 4.000: Năng suất phân xưởng lò, t/ ngày Trọng lượng riêng của bột phối liệu là: g = 1, 25 t/ m3 Chọn Silo có thể tích chứa là 2000 (tấn) Thể tích của silô với hệ số sử dụng 98% là: (m3) - Chọn đường kính silô : D = 25 m - Chiều cao của silô là: (m) - Tỷ lệ tối ưu giữa D : H = 1 : 1, 6 á 1 : 2 - Chọn silô có D : H = 25 : 35 = 1 : 1, 4 là hợp lý. II.5. Các thiết bị phụ trợ cho hệ thống sấy nghiền đứng liên hợp. a. Cyclone lắng: - Mục đích: Lắng bụi sau thiết bị phân ly để thu hồi sản phẩm sau khi nghiền và làm sạch sơ bộ khí thải. - Chọn tổ hợp 2 cyclone. - Đường kính cyclone 5000 mm. - Nhiệt độ khí vào : 900C.L - áp suất âm ở đầu vào :-800daPa. Độ sụt áp 120daPa. -Hiệu suất : 90%; -Cách nhiệt : kiểu len cứng. - Vật liệu : thép ma kẽm. - Kích thước các ống vào cyclone: + Chiều rộng ống: a = 0, 2. D = 0, 2. 5 ằ 1 (m) + Chiều cao ống: b = 2. a = 2. 1, 0 = 2, 0 (m) + Tiết diện ống: S a. b = 1, 0. 2, 0 = 2, 0 (m) b.Gầu nâng (của máy nghiền liệu). Khoảng cách giữa các bánh răng: 24,5 m. Dung tích mỗi gầu: 16,8 lít; chiểu rộng gầu : 400 mm . Kiểu vỏ : thép. Năng suất :180 tấn/giờ. Công suất : 50 KW. Tốc độ : 1,39 m/s. c. Lọc bụi điện: - Do khí thải ra khỏi lò, và ra khỏi máy sấy nghiền liên hợp có nồng độ bụi cao, để đảm bảo môi trường lao động thì khí thải phải được lọc trước khi thải ra môi trường. Lọc bụi có rất nhiều phương pháp trong đó có lọc bụi điện. Lọc điện cho nồng độ bụi ra khỏi máy là đạt tiêu chuẩn <50mg/m3, mặc khác lọc điện lại cho năng suất cao thiết bị nhỏ, và khả năng tự động hoá ở mức độ cao. Song khi sử dụng lọc điện sẽ tiêu tốn điện năng, quá trình làm việc của máy lọc điện cần chú ý đến hiện tượng cháy nổ. - Mục đích: Thu hồi phần bụi trong khí thải sau khi qua các cyclone lắng trên và làm sạch khí thải sau khi đi qua tháp làm lạnh của hệ thống lò. - Lượng khí thải ra khỏi cyclone tầng I của hệ lò: VIr = 423.574,819 (m3/ h) =117,659 (m3/s) - Lượng tác nhân sấy vào máy sấy nghiền liên hợp: VÂv = 227.840 (m3/ h) - Lượng khí còn lại đi vào tháp làm lạnh: VT = VIr - VÂv = 423.574,819-227.840 = 195734,82 (m3/ h) - Lượng khí thải đi ra khỏi máy sấy nghiền liên hợp: VÂr = 262.016 m3/ h - Tổng lượng khí thải ra, vào lọc bụi điện: Vđ = VT + VÂr = 195734,82 + 262.016 =457.750,82 (m3/ h) - Giả thiết nhiệt độ hỗn hợp khí vào lọc bụi điện là 1500C. * Chọn 1 lọc bụi điện cần đảm bảo các đặc tính kỹ thuật sau: + Năng suất theo khí > 457750 m3/ h + Nồng độ bụi sau máy < 50 mg/ m3 + Độ chân không cho phép cực đại trong lọc bụi : 200 mm H2O + Trở lực thuỷ tĩnh của lọc bụi : 20 á 15 mm H2O + Hệ số lọc sạch : 90% + Nhiệt độ của khí và bụi vào : Ê 2000C + Tốc độ khí trong zôn lọc bụi : 0, 8 á 1, 0 m/ s + Tiết diện hữu ích của máy lọc bụi : 24 m2. Vậy chọn lọc bụi tĩnh điện kiểu C ( theo tài liệu của FLSidth). Chương IV - Phân xưởng nghiền xi măng Phân xưởng nghiền xi măng bắt đầu từ các silô chứa clinke và kết thúc tại các silô chứa xi măng. I. Nhiệm vụ phân xưởng 1. Tiếp nhận clinke đạt tiêu chuẩn kỹ thuật từ các silô chứa clinke. 2. Nghiền hỗn hợp clinke, thạch cao và phụ gia thành xi măng bột đạt tiêu chuẩn chất lượng theo TCVN 6260 - 1997: Bảng 44 : Chỉ tiêu của xi măng PCB40. Các chỉ tiêu Xi măng PCB 40 1. Cường độ nén (N/ mm2): + 72 giờ ± 45 phút + 28 ngày ± 2 giờ ³ 14 ³ 40 2. Thời gian đông kết: + Bắt đầu (phút) + Kết thúc (giờ) ³ 45 Ê 10 3. Độ nghiền mịn: + Phần còn lại trên sàng 0, 08 mm (%) + Bề mặt riêng theo phương pháp Blaine (cm2/ g) Ê 15 ³ 2700 4. Độ ổn định thể tích theo phương pháp Le Chatelier (mm) Ê 10 5. Hàm lượng SO3 (%) Ê 3, 5 3. Phân xưởng nghiền xi măng phải bảo đảm năng suất 1,8 triệu tấn/ năm.Theo thiết kế nhà máy Xi măng có một phân xưởng dặt tại địa điểm nhà máy II. Tính và chọn các thiết bị chính trong phân xưởng II.1. Chọn máy đập thạch cao và phụ gia Thạch cao khi nhập về thường có kích thước lớn do việc cần đảm bảo chất lượng, vì thạch cao có kích thước nhỏ thường bị giảm chất lượng do bị phân huỷ của môi trường. Thạch cao chỉ được đập nhỏ trước khi nghiền cùng Clinke trong một khoảng thời gian ngắn để đảm bảo chất lượng của nó Thạch cao Đông Hà có kích thước lớn và đá bazan Quỳ Hợp nhập về nhà máy có kích thước < 500mm Đá đen sau khi khai thác ở mỏ về có kích thước < 500 mm trước khi đưa vào nghiền. Tất cả thạch cao và đá bazan sau khi nhập về nhà máy theo đường sắt đều được đưa qua máy đập để đập nhỏ, sau đó được rải trong kho với các gầu rải theo phương pháp rải chữ V ( chevron). Sau đó được gầu xúc đưa lên các két chứa để chuẩn bị cho công đoạn nghiền xi măng. II.2. Chọn hệ thống nghiền xi măng II.2.1 Chọn hệ thống nghiền xi măng Nghiền xi măng là giai đoạn kỹ thuật quan trọng nhất của phân xưởng nghiền và kết thúc giai đoạn này sản phẩm được hoàn thành. Để nghiền xi măng thì có thể nghiền theo hai phương pháp đó là nghiền hoàn tất và nghiền bán hoàn tất. Với những ưu điểm của phương pháp nghiền bán hoàn tất thì với nhà máy này ta chọn phương pháp nghiền bán hoàn tất mặc dù chi phí ban đầu có thể cao hơn đôi chút. Chọn hệ thống nghiền xi măng của hãng Technip Cle (Pháp) gồm máy nghiền đứng CKP để nghiền sơ bộ clinke và máy nghiền bi CLE để nghiền xi măng với thiết bị phân ly động hiệu suất cao O-Sepax, xi măng đạt đến tỉ diện 3200 cm2/g (kiểm tra diện tích bề mặt theo phương pháp Blaine). Hệ thống nghiền này có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng từ 20 á 30 % so với hệ thống nghiền theo chu trình kín. Việc lựa chọn máy nghiền bi trong việc nghiền xi măng ở nước ta, và các nước trên thế giới vẫn còn phổ biến, mặc dù máy nghiền đứng có rất nhiều ưu điểm trong quá trình nghiền. Song thành phần hạt của xi măng đòi hỏi phải nằm trong một khoảng giới hạn xác định, giới hạn của các hạt này đã được kiểm chứng trong một thời gian tương đối lâu do máy nghiền bi đã được sử dụng từ lâu đời. Trong khi đó máy nghiền đứng mới được đưa vào sử dụng. Vì vậy mà ta chưa thể xác định được biên độ dao động thành phần hạt. Như ta đã biết kích thước hạt của Clinke trong xi măng ảnh hưởng trực tiếp đến lượng nước tiêu chuẩn, thời gian bắt đầu, và kết thúc đông kết, ảnh hưởng tới cường độ xi măng sau 28 ngày, dẫn đến ảnh hưởng đến chất lượng của xi măng. II.2.2 Xác định năng suất của máy nghiền xi măng: Máy làm việc 3 ca/ ngày * Máy nghiền đứng. - Năng suất yêu cầu tối thiểu của máy phải đạt công suất lò: - G' = 166 t/h - Phải chọn máy sao cho hệ số dự trữ năng suất tổng P > 14, 9 % - Chọn mỗi máy có năng suất là: 195 t/h - Hệ số dự trữ năng suất tổng là: P = - Hệ số dư năng suất: P3 = 17,47 - 14,9 = 2,57% < 5% Vậy chọn máy nghiền đứng nghiền sơ bộ có năng suất là 195 t/h * Máy nghiền bi Thời gian dự trữ, bảo dưỡng, và kiểm tra định kỳ: P = 5, 48% Năng suất của phân xưởng XM là: 166 t/h - Chọn máy có năng suất: 195 t/ h + Hệ số dự trữ năng suất tổng: + Hệ số dự trữ dư năng suất: P3 = P - 5,48 = 17,47 - 5,48 = 11,99 (%) Vậy chọn máy nghiền bi có năng suất là 150 t/ h là phù hợp. Mặc dù hệ số dư năng suất cao nhưng ta có thể chọn như vậy vì phân xưởng nghiền Xi măng có thể sản xuất độc lập có thể nhập thêm Clinke về để nghiền thành Xi măng. 3. Chọn thiết bị phụ trợ cho máy nghiền bi. a, Máy phân ly. Để xi măng đạt chất lượng theo yêu cầu thì đòi hỏi thạch cao trong quá trình nghiền không bị chết bị quá nhiệt bốc hơi ẩm. Để khắc phục hiện tượng này người ta dùng thiết bị phân ly ngoài. Chọn máy phân ly có năng suất mỗi máy là 350 t/h Việc chọn máy phân ly có năng suất gấp lớn hơn máy nghiền vì máy phân ly còn phải làm việc với phần hồi lưu lại khi nghiền. b, Chọn gầu nâng Chọn gầu nâng với năng suất của mỗi gầu nâng là 350 t/h tương ứng với máy phân ly. 4. Silô chứa xi măng Chứa và ủ xi măng từ 7 á 15 ngày trong các silô chứa nhằm mục đích: + Hạ nhiệt độ (vì trong quá trình nghiền sinh nhiệt). + Tiếp tục hyđrát hóa một phần CaOtd để làm cho xi măng ổn định thể tích hơn khi đóng rắn. + Cứu lại một phần thạch cao đã chết nếu như trước đó nghiền quá nhiệt. + Là kho trung chuyển để xuất xi măng rời mà không ảnh hưởng tới phân xưởng nghiền xi măng. Tính kích thước silô xi măng: - Năng suất xi măng của nhà máy: 4928,13 tấn/ ngày - Lượng xi măng dự trữ trong 10 ngày: G = 4928,13 . 10 = 49281,3 (tấn) - Khối lượng thể tích xi măng poóclăng hỗn hợp: g = 1, 45 t/ m3 - Hệ số sử dụng dung tích silô: j = 0, 95 - Thiết kế 4 silô chứa xi măng giống nhau với dung tích chứa 1 silô là: - V = . - Chọn đường kính của 1 silô là: D = 18 m Chiều cao của 1 silô là: = 25 (m) Vậy chọn 4 silô chứa xi măng giống nhau với D = 18 m, H ằ 25 m Chương V : Phân xưởng đóng bao Xưởng đóng bao là công đoạn kết thúc của dây chuyền công nghệ xi măng, nó bắt đầu từ các đáy silô chứa xăng và kết thúc bằng các máng xuất xi măng. I. Nhiệm vụ xưởng đóng bao Tiếp nhận xi măng bột từ các silô chứa xi măng qua hệ thống cửa tháo và vận chuyển vào máy đóng bao để đóng thành các bao xi măng với khối lượng mõi bao là 50 kg và xuất ra khỏi nhà máy bằng hệ thống các máng xuất. II. Tính và chọn các thiết bị chính trong phân xưởng II.1. Máy đóng bao * Chọn máy đóng bao quay RS của hãng Claudius Peter BMH .Máy này có ưu điểm nổi bật: kích thước gọn, vận hành đơn giản, công suất cao, độ chính xác cao 50kg150g, đạt tiêu chuẩn bảo vệ môi trường cao và bảo dưỡng dễ dàng. * Xác định năng suất của máy đóng bao - Lượng xi măng đóng bao trong nhà máy là 80% tổng lượng xi măng. - Thời gian máy đóng bao làm việc: 14 giờ - Năng suất công đoạn đóng bao là: 4928,13 . 80 %. = 3942,504 (tấn xi măng/ ngày) hay: 3942,504 : 14 = 246,4 (tấn xi măng/ giờ) * Chọn 4 máy đóng bao có năng suất 120 t/ h. - Đặc trưng kỹ thuật của máy: + Loại máy 8 vòi kiểu quay RS + Trọng lượng 1 bao đóng gói: 50 kg II.2. Kho chứa xi măng Thiết kế 2 kho chứa xi măng đảm bảo chứa lượng xi măng bao trong 2 ngày - Tải trọng chứa xi măng bao trên 1 m2 nhà kho: 3 t/ m2 - Hệ số hữu ích sử dụng bề mặt kho: 0, 65 - Diện tích 2 kho chứa xi măng: = 4043,59 (m2) - Diện tích 1 kho chứa là: S = 2021,80 (m2) - Chọn chiều dài kho là 60 m đ chiều rộng kho là: 2021,80 : 60 = 33,7 (m) Phần V - Các công đoạn phụ trợ cho sản xuất Chương I: Phân xưởng nhiên liệu I. Nhiệm vụ phân xưởng 1. Sản xuất ra than mịn và hâm sấy dầu để cung cấp đủ nhiên liệu cho hệ thống lò hoạt động liên tục 2. Cung cấp dầu cho các buồng đốt phụ của máy nghiền liệu, nghiền than (nếu cần) II. Tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu II.1. Than cám 3: Cung cấp 100% than cho hệ thống lò (khi lò chạy ổn định). Than trước khi cấp cho hệ thống lò phải đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng sau: - Độ tro : Ê 15% - Chất bốc : 5 á 8% - Nhiệt trị : ³ 6600 kcal/ kg than - Hàm lượng lưu huỳnh S : < 0, 6 % + Than mịn sau sấy nghiền phải đạt : - Độ mịn trên sàng 0, 09 mm - Độ ẩm = 1, 0 á 1, 5 % II.2. Dầu FO: Dầu được dùng cung cấp cho hệ thống lò khi nhóm lò hoặc bổ sung nhiệt khi cần thiết. Ngoài ra, nó còn được dùng cung cấp cho các buồng đốt phụ của máy nghiền liệu, nghiền than (nếu cần). - Dầu được sấy bằng phương pháp dùng hơi nước bão hoà - Dầu trước khi đem sử dụng phải đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng như sau: + Hàm lượng lưu huỳnh S : < 2, 1% + Tỉ trọng ở 200C : < 0, 986 t/ m3 + Nhiệt lượng : ³ 9200 kcal/ kg dầu + Lượng nước lẫn : < 1% + Độ nhớt của dầu ở 90 á 1000C : < 20E + Nhiệt độ sấy dầu : 90 á 1000C + áp lực phun dầu : 25 á 30 kG/ cm2 Chương II :Cung cấp điện I. Tính toán điện năng - Điện năng tiêu thụ cho 1 tấn xi măng: Lấy định mức 90 kWh/TXM - Hiệu suất sử dụng máy trung bình : e = 0, 9 - Hệ số cosj : j = 0, 85 Sản lượng xi măng của nhà máy : 166 t/h * Công suất tiêu thụ tính toán: 90. 166 = 14.940 (Kw) * Điện năng tiêu thụ hàng năm cho sản xuất của nhà máy: 14940. 345. 24 = 123703,2 (Kwh) * Tổng công suất của các thiết bị sử dụng điện: P = (Kwh) II. Cấp điện áp: Theo tiêu chuẩn điện áp công nghiệp Việt Nam: - Điện áp cao áp : 110 kV, 3 pha, 50 Hz - Điện áp trung áp: 6 kV, 3 pha, 50 Hz - Điện áp hạ áp : 0, 4 kV, 3 pha, 50 Hz - Điện áp chiếu sáng và điều khiển: 220 V, 1 pha, 50 Hz III. Nguồn điện: Nguồn điện cung cấp cho nhà máy xi măng thiết kế lấy từ lưới tải điện 110 kV khu vực của lưới điện quốc gia tại trạm phân phối điện khu công nghiệp Hoàng Mai – Nghệ An. + Điện áp định mức : 110 kV ± 10 % + Tần số : 50 Hg ± 5 % IV. Hệ thống cung cấp điện: 1. Trạm biến áp chính Nhà máy đặt 2 máy biến áp chính vận hành song song và có công suất như nhau 14 MVA 110/ 6 kV 2. Các trạm điện phân xưởng Cung cấp điện cho các phân xưởng sản xuất chính cũng như phụ trợ bằng các máy biến áp 6/ 0, 4 kV có công suất 630 á 2000 kVA 3. Nguồn điện chiếu sáng Trang bị các máy biến áp cấp điện chiếu sáng riêng biệt, tách khỏi mạng điện động lực sản xuất, loại biến áp 3 pha 6/ 0, 4 kV - 50 á 100 kVA 4. Nguồn điện dự phòng Do cần phải đảm bảo lò hoạt động liên tục không gián đoạn do vậy điện năng phải đảm bảo phục vụ 24/24 h. Nguồn điện quốc gia thường không ổn định vì vậy phải trang bị 1 máy phát điện áp 3 pha 380/220 V, công suất 630 kVA dùng động cơ điêzel để cung cấp điện xoay chiều cho những phụ tải hạ áp ưu tiên cần thiết khi điện lưới quốc gia 110 kV bị cắt 5. Nguồn cấp điện liên tục Trang bị một bộ biến đổi AD - DC - AC có công suất và điện áp phù hợp để cấp điện liên tục cho những phụ tải đặc biệt ưu tiên như : các thiết bị điều khiển trong phòng trung tâm Chương III : Cấp thoát nước I. Cấp nước 1. Nhu cầu dùng nước Nước dùng trong nhà máy xi măng chủ yếu có tác dụng làm mát. Chất lượng nước dùng trong nhà máy phải đạt tiêu chuẩn: Độ cứng < 5 mg đương lượng/1 lít Hàm lượng cặn < 30 á 50 mg/1 lít. Lượng nước cần dùng (tính lượng nước tuần hoàn 10%) là : - Nước cho sản xuất là : 2630 m3/ngày. - Nước cho sinh hoạt là: 80 m3/ngày. - Nước cho cứu hoả là : 108 m3/ngày. Lượng nước tổng cộng là : 2.630+80+108=2.818 m3/ngày. 2. Nguồn cung cấp nước Với trữ lượng nước ngầm rất lớn nên trong đồ án này sử dụng nguồn nước ngầm. Nhu cầu nước của nhà máy là khoảng 2.818 m3/ngày nên khoan ba giếng để cung cấp khoảng 2673 m3/ngày là đủ. Dự kiến chiều sâu mỗi giếng là 70m và đường kính miệng giếng là 300 mm. Từ các giếng nước được các máy bơm bơm lên bể chứa của nhà máy. Hệ thống nước cứu hoả lấy từ các nguồn nước sản xuất và sinh hoạt có các họng nước tại các vị trí thuận lợi cho việc cứu hoả. II. Thoát nước Nước mưa: Bao gồm nước chảy từ trên núi xuống và nước trong nhà máy. Toàn bộ nước mưa từ trên núi chảy xuống sẽ chảy vào mương hở ngoài hàng rào nhà máy và chảy ra kênh hiện có cạnh nhà máy. Tất cả các mương máng trong nhà máy phải được bao che và phải đảm bảo dẫn nước về trạm xử lý nước trước khi thải ra kê Nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt: đều được qua trạm xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường. Hệ thống thoát nước bao gồm: - Các kênh dẫn nước trong nhà máy. - Hệ thống xử lý nước thải. Chương IV: Cung cấp khí nén Theo yêu cầu của công nghệ thì hệ thống cung cấp khí nén cho nhà máy gồm 3 trạm khí nén 1. Trạm khí nén số 1: Gồm 5 máy nén khí, mỗi máy có năng suất 13 m3/ phút, áp suất làm việc 8 bar, năng suất 90 KW để cung cấp khí nén cho hệ thống bơm bột phối liệu, đồng nhất và tháo bột phối liệu ra khỏi silô chứa, lò nung và nghiền than. 2. Trạm khí nén số 2: Gồm 5 máy nén khí, mỗi máy có năng suất 13 m3/ phút, áp suất 8 bar, năng suất 90 KW để cung cấp khí nén cho bộ phận nghiền xi măng , silô xi măng và đóng bao. 3. Trạm khí nén số 3: Gồm 1 máy nén khí, mỗi máy có năng suất 2,22 m3/ phút, áp suất 8 bar, năng suất 15 KW để cung cấp khí nén cho các công đoạn đập. Phần VI - Kiểm tra sản xuất - an toàn Lao động I. Các biện pháp phòng cháy nổ - vệ sinh công nghiệp - an toàn lao động. I.1. Các biện pháp phòng cháy nổ. Cháy nổ là mối nguy ngại ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản suất cũng như đến tính mạng của người lao động. Vì vậy việc phòng chống cháy nổ phải được quan tâm trong quá trình sản xuất. Trong nhà máy Xi măng có nhiều công đoạn, thiết bị dễ sinh cháy, nổ trong quá trình sản xuất như: kép chứa than, lọc bụi điện, tháp trao đổi nhiệt, máy nghiền than, trạm điện, nồi hơi, kho mìn, trạm khí nén. . . Vì vậy các biện pháp phòng chống cháy nổ phải được quan tâm đặc biệt khi vận hành và sử dụng các thiết bị dễ gây cháy nổ, và phân cấp các khu vực dễ gây cháy nổ để đề ra các giải pháp cụ thể đề phòng một cách hợp lý. A) Công trình chính, dễ cháy nổ: Thiết kế bậc chịu lửa cấp I. B) Các công trình phụ, ít có khả năng gây cháy nổ: Thiết kế bậc chịu lửa cấp II. C) Hệ thống cứu hoả bao gồm: - Trạm cứu hoả, bể nước cứu hoả dự phòng được bố trí ở địa điểm ứng cứu thuận lợi. Mạng lưới cấp cứu hoả, họng cứu hoả, bình bọt được thiết kế tới từng phân xưởng dễ gây cháy nổ. - Xây dựng một đội ngũ công nhân có khả năng phòng chống cháy nổ tốt, có một đội cứu hoả mang tính chất chuyên nghệp khả năng tác chiến tốt. - Phải trang bị các phương tiện, thiết bị kiểm soát, phát hiện báo động trước khi thiết bị nằm trong tình trạng nguy hiểm, xây dựng nội quy phòng cháy chữa cháy. Khi có báo động nguy hiểm thì phải huy động được các trang thiết bị để phòng chống cháy nổ. I.2. Vệ sinh công nghiệp Để đảm bảo vấn đề vệ sinh công nghiệp là một phần rất quan trọng trong việc bảo vệ sức khoẻ của người lao động cũng bảo vệ môi trường. Vì vậy để giải quyết vấn đề vệ sinh công nghiệp cần phải quan tâm các vấn đề sau. A) Chống bụi: Các khu vực, các điểm phát sinh bụi được trang bị lọc bụi túi, lọc điện để đảm bảo nồng độ bụi thải ra Ê 50 mg/Nm3. Kho chứa bán thành phẩm và xi măng bột phải được bao che kín hoặc silô bê tông kín. Ngoài ra, nhà máy phải được quét dọn thường xuyên, có xe phun nước. B) Khí thải: Khí thải có chứa lẫn bụi, lẫn độc sau khi thải ra khỏi ống khói phải có nồng độ cực đại nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép. Để tránh ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động cũng như khu vực dân cư xung quanh cần phải xây dựng ống khói cao để giảm nồng độ khí độc hại. C) Chống ồn: Đảm bảo khống chế các nơi phát sinh ồn có độ ồn < 70 dB. Những nơi có tiếng ồn cao như nơi đập các thiết bị gây ồn cao như các máy đập, máy nghiền đứng, nghiền bi, cần được bố trí xa khu dân cư có thiết bị tre chắn, có cây xanh trồng xung quanh D) Chống nhiệt: Các nguồn, thiết bị phát sinh nhiệt phải được trang bị lớp cách nhiệt, quạt làm mát thông gió công nghiệp. E) Ngoài ra, nhà máy phải có các trạm xử lý nước thải, xử lý chất thải hữu cơ, chất thải rắn, trồng cây xanh để tạo vẻ đẹp cảnh quan môi trường xung quanh, cây xanh có rất nhiều tác dụng trong việc bảo vệ môi trường đặc biệt là cây có khả năng phân huỷ khí độc hại như cây Trúc Đào có khả năng phân huỷ khí SO2, NyOx, các cây xanh có chiều cao như Xà Cừ để chống bụi, chống ồn, làm môi trường mát mẻ… I.3. An toàn lao động Các công trình, thiết bị của nhà máy xi măng lò quay thuộc loại siêu trường, siêu trọng, các thiết bị chuyển động. Do đó rất dễ xảy ra tai nạn lao động trong quá trình sản xuất. Vì vậy, các biện pháp về an toàn lao động phải được chấp hành nghiêm chỉnh: - Các nhà xưởng, các sàn thao tác. . có độ cao trên 2m trở nên phải có lan can, lồng thép bảo vệ xung quanh. Cầu thang lên xuống phải có tay vịn, lồng bảo vệ, có đầy đủ hệ thống chống sét, tiếp địa. - Các thiết bị cơ, điện phải có biển báo nguy hiểm, lồng lưới bảo vệ và các thiết bị đóng cắt tự động khi cần thiết. - Các thiết bị chuyển động phải được che chắn, các vật cứng như đất, đá, than, Clinke ở trên phải được bao bọc và có các biển báo nơi có vật cứng ở trên cao, trang bị các mũ bảo hiểm để chống vật dơi tự do. - Người lao động phải được trang bị đầy đủ về thiết bị an toàn lao động, kiến thức về an toàn lao động cũng được tập huấn kỹ trước khi bước vào vận hành, sản xuất. Những khu vực nguy hiểm hạn chế người lao động và thây thế các thiết bị tự động để đảm bảo tính mạng người lao động. II. Kiểm tra sản xuất Trong quá trình sản xuất thường xảy ra các sự cố mà ta không thể biết trước để đề phòng, cũng như đưa ra các giải pháp để hạn chế tổn thất do các tác nhân gây bất thường gây ra. Việc kiểm tra sản xuất là bắt buộc cho tất cả các công đoạn, và có một đội ngũ thường xuyên kiểm tra. * Nội dung kiểm tra sản xuất bao gồm: - Kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật của nguyên liệu, thành phẩm, sản phẩm: + Kiểm tra thành phần hoá của các nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm. + Kiểm tra độ ẩm phối liệu. + Kiểm tra độ mịn phối liệu. + Kiểm tra tít phối liệu. + Kiểm tra clinke ra lò. + Kiểm tra độ mịn xi măng. + Kiểm tra các tính chất của xi măng. + Kiểm tra trọng lượng bao xi măng. + Kiểm tra chất lượng vỏ bao Xi măng. Các chỉ tiêu trên đã được quy định và được tiến hành kiểm tra theo chu kỳ cũng có thể đột xuất, có thể kiểm tra tại nơi sản xuất cũng có thể tại phòng thí nghiệm - Kiểm tra việc thực hiện các quy trình công nghệ: + Quy định vận hành máy nghiền. + Quy định vận hành lò. + áp suất các điểm của cyclone, áp suất trong các silô chứa để đưa ra các mức nguy hiểm hay ổn định. + Lưu lượng phối liệu vào lò, lưu lượng nhiên liệu vào lò, nhiệt độ các zôn, các cyclone trao đổi nhiệt, phân tích khí thải. + Kiểm tra nhiệt độ vỏ lò, gạch lót lò, tốc độ quay của lò. . . Các việc kiểm tra này phần lớn hiện đại, có các thiết bị giám sát kiểm tra tự động điều chỉnh. - Kiểm tra thiết bị máy móc: + Kiểm tra nhiệt độ ở các trục máy móc, kiểm tra tốc độ quay của thiết bị, vận tốc của thiết bị chuyển động. + Kiểm tra năng suất máy, công suất máy để đưa ra các tín hiệu báo động khi thiết bị chạy quá tải, hay chạy dưới mức quy định. + Kiểm tra độ mài mòn của máy như: các tấm lót, bi đạn trong máy nghiền, các quả búa của máy đập búa. . . - Kiểm tra các đường ống vận chuyển chống hiện tượng tắc nghẽn. Công tác kiểm tra này do công nhân sản xuất chính kiểm tra thường xuyên và có sự theo dõi của cán bộ kỹ thuật nhà máy. Phần VII : Tổ chức - kinh tế I. Tổ chức I.1. Tổ chức thời gian biểu sản xuất - Khai thác nguyên liệu, đập và vận chuyển : 1 ca/ ngày - Nghiền nguyên liệu đến nghiền xi măng : 3 ca/ ngày - Đóng và xuất xi măng : 2 ca/ ngày - Sửa chữa cơ, điện : 3 ca/ ngày - Hành chính tổng hợp làm việc theo giờ hành chính. I.2. Bố trí nhân lực trong nhà máy Căn cứ vào các yêu cầu công nghệ tại các phân xưởng sản xuất, yêu cầu quản lý sản xuất và kinh doanh, nhà máy dự kiến trước khi sản xuất cần phải được đào tạo cán bộ kỹ thuật, và đội ngũ công nhân lành nghề bằng cách thu hút các cán bộ trẻ có năng lực và gửi đi đào tạo. Đối với người lao động địa phương, để đảm bảo đời sống của người địa phương không có sự sáo trộn thì trước khi đưa nhà máy vào hoạt động cần bố trí những lao động có trình độ cấp III là người địa phương cho đi học lớp công nhân kỹ thuật nâng cao năng lực của người lao động, đối với cán bộ kỹ thuật cần có chính sách thu hút cán bộ trẻ ở các viện nghiên cứu công nghệ silicat, sinh viên ở các trường đại học, có chính sách thu hút cán bộ có kinh nghiệm từ các cơ quan bạn. Sơ đồ quản lý của nhà máy được bố trí như sau: II. Kinh tế II.1. Vốn đầu tư xây dựng Bảng 45 Suất đầu tư và tổng chi phí vốn của nhà máy sản xuất Xi măng Công suất Clinke (tấn /ngày) 3000 6000 10000 Tổng chi phí vốn (triệu $) 177 275 355 - Công suất của nhà máy thiết kế : 4000 (Tấn Cl/ngày) Tổng chi phí vốn cho nhà máy thiết kế. Giả sử công suất Clinke và tổng chi phí vốn tuyến tính trong khoảng 3000 đến 6000 Tấn Cl/ngày. Theo công thức nội suy ta tính được tổng chi phí vốn cho nhà máy K = 177 + = 242,33 (triệu $) (Tỉ giá quy đổi giữa đồng Việt Nam và đồng đô la Mỹ lấy trung bình theo thời điểm tháng 5. 2005 là 15843 VNĐ/1USD) II.2. Chi phí sản xuất: Chi phí sản xuất biến đổi: Bảng 46: Chi phí biến đổi Khoản mục Đơn vị Tiêu hao Đơn giá Chi phí (usd) * Chi phí biến đổi sản xuất clinke 9,086 - Đá vôi T/ T cl 1,350 0,900 1,215 - Đá sét T/ T cl 0,151 0,400 0,0604 - Sét cao silic T/ T cl 0,108 0,505 0,0546 - Quặng sắt T/ T cl 0,025 5,000 0,125 - Than cám 3 T/ T cl 0,12727 31,035 3,9498 - Điện KWh/ T cl 60,000 0,052 3,120 - Dầu mỡ bôi trơn Kg/ T cl 0,020 1,207 0,024 - Gạch chịu lửa: +Gạch kiềm tính + Gạch samốt Kg/ T cl Kg/ T cl 0,125 0,125 0,800 0,526 0,100 0,066 - Nước M3/ T cl 0,600 0,052 0,031 - Vật liệu nghiền Kg/ T cl 0,100 3,000 0,300 - Dầu MFO Kg/ T cl 2,000 0,135 0,310 * Chi phí biến đổi sản xuất xi măng PCB 40 rời T/ TXM 11,412 - Clinke T/ TXM 0,869 9,086 7,896 - Thạch cao T/ TXM 0,050 32,638 1,632 - Phụ gia: +Xỉ Nhiệt điện HP +Đá đen T/ TXM T/ TXM 0,108 0,050 3,000 0,900 0,324 0,045 - Điện KWh/ TXM 30,000 0,052 1,560 - Dầu mỡ Kg/ TXM 0,010 1,207 0,012 - Vật liệu nghiền Kg/ TXM 0,030 1,500 0,045 - Nước M3/ TXM 0,200 0,052 0,010 * Chi phí vỏ bao cho sản xuất xi măng bao Cái/ tấn 20,100 0,259 5,206 Chi phí sản xuất cố định: Lương và bảo hiểm xã hội Bảo dưỡng và sửa chữa Chi phí chung, quản lý, bán hàng Tiền thuê đất hàng năm * Tổng cộng : 1,084 USD/ TXM : 2,000 USD/ TXM : 1,000 USD/ TXM : 0,100 USD/ TXM : 4,184 USD/ TXM II.3.Giá bán sản phẩm và các chi tiêu khác Bảng giá thành sản phẩm: Giá thành sản phẩm xuất xưởng chưa kể lãi suất và khấu hao cố định Clinke: m1 = 13,27 USD/TCL; XM rời: m2 = 15,596 USD/TXM XM Bao: m3 = 20,805 USD/TXM * Dự định nhà máy khấu hao trong vòng 10 năm, vốn vay ngân hàng nhà nước với lãi suất 2, 4% năm tính theo lãi suất tiền USD, và trả lãi suất và vốn vay vào năm thứ 10. Vậy số tiền phải trả là: FVT = PV. (1+r)T = 242,33. (1 + 0, 024)10 307,190 Triệu USD Trung bình mỗi năm nhà máy phải trả cả lãi với gốc là: M1 =30,719 Triệu USD Khấu hao bình quân cho một tấn XM là: m4 = USD/TXM * Giá của sản phẩm có kể đến khấu hao và trả lãi là: Xi măng Rời: m5 = 32,666 USD/TXM XM Bao: m6 = 37,875 USD/TXM * Nhà máy dự tính xuất 20% XM rời, và 80% XM bao. Năng suất nhà máy là 1,8 triệu tấn xi măng. Dự định nhà máy bán sản phẩm với giá như sau: Xi măng rời giá 550000 (VNĐ/TXM) hay = 34,716 USD/TXM; Xi măng bao với giá 650000 (VNĐ/TXM) hay= 41,017 USD/TXM. * Lãi hàng năm chưa kể đến thuế là: L = 1,8. (0,8. (41,017-37,875) + 0,2. (34,716-32,666)) = 5,262 triệu USD L = 83 tỷ 365 triệu Việt Nam đồng * Doanh thu hàng năm là D = 1,8. (0,8. 41,017 + 0,2. 34,716) = 71,562 triệu USD D = 1133,76 tỷ Việt Nam đồng II.4. Hiệu quả kinh tế xã hội Việc đầu tư nhà máy xi măng thiết kế này đem lại hiệu quả kinh tế cao dự án có khả thi làm ăn có lãi trả được vốn sau khoảng 10 năm sản xuất, theo dự tính nhà máy sẽ hoạt động trong vòng 70 năm, nó đen lại cho xã hội một nguồn thu lớn giải quyết việc làm cho người lao động đóng thuế cho nhà nước ngoài ra hàng năm nó cung cấp cho thị thường vào khoảng 1,8 triệu tấn xi măng đáp ứng nhu cầu xây dựng nhằm góp phần vào công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Phần VIII : Kết luận Sau ba tháng làm việc nghiêm túc với sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo trong bộ môn, em đã hoàn thành bản đồ án thiết kế tốt nghiệp nhà máy sản xuất Xi măng theo phương pháp khô lò quay với công suất thiết kế lò nung6000 tấn cl/ngày và có công suất tính theo xi măng là 1,7 triệu tấn/năm. Bản đồ án này đã thực hiện đầy đủ các phần trong nội dung thiết kế, đặc biệt là phần tính toán kỹ thuật và công nghệ của nhà máy cũng như thiết lập dây chuyền công nghệ, tính toán và lựa chọn các thiết bị trong các phân xưởng chính đồng thời đã xác định được hiệu quả kinh tế của nhà máy. Mặc dù vậy, do thời gian có hạn một số phần tính toán không tránh khỏi những sai sót. Tuy vậy bản thiết kế này đã sử dụng những tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào sản xuất và các thiết bị được lựa chọn cho dây chuyền đều là các thiết bị tiên tiến, hiện đại và đã thật sự có mặt tại thị trường Việt Nam mà cụ thể là các thiết bị đã chọn giống mô hình của nhà máy xi măng Hoàng Mai – Nghệ An. Với việc sử dụng các trang thiết bị hiện đại, dây chuyền tự động hoá ở mức cao như vậy sẽ giải phóng con người khỏi môi trường lao động nặng nhọc,độc hại và nâng cao năng suất lao động. Qua quá trình làm đồ án, với cách làm việc nghiêm túc, em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao, đồng thời củng cố thêm những kiến thức đã được học trong nhà trường, làm quen được với phong cách làm việc trong khoa học, cách giải quyết vấn đề khi đứng trước nhiệm vụ cụ thể và cách vận dụng những kiến thức đã được trang bị trong thực tế. Em mong rằng, sau khi tốt nghiệp ra trường sẽ tiếp tục học hỏi thêm được nhiều trong công việc để dần dần sẽ nắm bắt và đảm đương được trọng trách của một người kỹ sư. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Đào Xuân Phái đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Hà Nội ngày 15 tháng 5 năm 2006 Sinh viên Nguyễn Xuân Quang