Báo cáo Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống sấy tầng sôi công nghiệp phục vụ sấy quặng, khoáng sản
C¬ quan chñ tr×
Chñ nhiÖm ®Ò tµi
ViÖn C«ng nghÖ
KS. Ph¹m v¨n lµnh
Nh÷ng ng−êi tham gia ®Ò tµi:
1. Ph¹m V¨n Lµnh.
ViÖn C«ng NghÖ
2. NguyÔn V¨n Ch−¬ng
3. Hoµng VÜnh Giang
4. NguyÔn V¨n ViÖt
5. NguyÔn Xu©n Th¾ng
ViÖn C«ng NghÖ
ViÖn C«ng NghÖ
ViÖn C«ng NghÖ
ViÖn C«ng NghÖ
C¬ quan phèi hîp:
1. Tr−êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi
2. Tæng C«ng ty Kho¸ng s¶n & Th−¬ng m¹i Hµ TÜnh
MỤC LỤC
Phần I. Tổng quan hệ thống thiết bị sấy
Trang
1
1.1.
Quá trình sấy
Định nghĩa
1
1.1.1.
1.1.2.
1.1.3.
1.1.4.
1.2.
1
Phân biệt quá trình sấy với một số quá trình làm khô khác
Các phương pháp sấy
1
2
Các loại thiết bị sấy
3
Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Tình hình nghiên cứu ở trong nước
4
1.3.
10
12
12
12
12
14
14
14
15
16
16
17
17
17
17
17
17
17
18
20
20
22
23
23
Phần II. Khái quát về nhiên liệu lỏng
2.1.
Dầu mỏ và tinh luyện dầu mỏ
Dầu mỏ (dầu thô) và thành phần của dầu mỏ
Các công nghệ tinh luyện dầu mỏ
Các sản phẩm từ tinh luyện dầu mỏ
Mazut và các đặc tính của mazut
Thành phần của mazut
2.1.1.
2.1.2.
2.1.3.
2.2.
2.2.1.
2.2.2.
2.2.3.
2.2.4.
Độ nhớt của mazut
Nhiệt độ bắt lửa của mazut
Nhiệt độ đông cứng của mazut
Phần III. Tính toán sự cháy của dầu DO
3.1.
Số liệu ban đầu
3.2.
Tính toán sự cháy của nhiên liệu
Chuyển đổi thành phần nhiên liệu
Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu
Chọn hệ số tiêu hao không khí
Bảng tính toán sự cháy của nhiên liệu
Bảng cân bằng khối lượng
3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.2.4.
3.2.5.
3.2.6.
3.2.7.
3.2.8.
Tính khối lượng riêng của sản phẩm cháy
Tính nhiệt độ cháy của nhiên liệu
Các kết quả tính toán
Phần IV. Cơ sở lý thuyết của lò sấy tầng sôi
4.1.
Nguyên lý hình thành tầng sôi và đặc điểm lưu động của các hạt rắn
khi hình thành tầng sôi
4.1.1.
4.1.2.
4.1.3.
4.1.4.
4.2.
Nguyên lý hình thành tầng sôi
23
28
29
29
30
30
32
Tốc độ tới hạn, tốc độ bay bụi, tốc độ làm việc
Độ nhớt của lớp liệu trong tầng sôi
Thời gian lưu liệu sấy trong tầng sôi
Động học quá trình sấy
4.2.1.
4.3.
Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy
Cấu tạo của thiết bị sấy tầng sôi
Phần V. Tính toán nhiệt cho lò sấy tầng sôi
34
34
35
38
42
44
49
51
53
54
55
58
58
60
62
63
64
68
69
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
5.9.
5.10.
Nguyên lý hệ thống sấy bằng khói
Tính toán các thông số đặc trưng của khói
Tính toán các thông số đặc trưng của tác nhân sấy
Tính toán quá trình sấy lý thuyết
Tính và chọn cấu trúc của lò sấy tầng sôi
Tính sơ bộ các thông số động học của lò sấy tầng sôi
Tính toán các tổn thất nhiệt của lò sấy tầng sôi
Tính toán quá trình sấy thực tế
Tính lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực tế
Kiểm tra lại số sôi ứng với lưu lượng TNS thực tế
Phần VI. Các thiết bị phụ trợ của lò
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
Tính lượng tiêu hao không khí và chọn quạt gió
Tính lượng tiêu hao nhiên liệu và chọn mỏ đốt
Buồng đốt dầu DO
Hệ thống thu bụi xyclon
Ống khói
Phần VII. Kết luận
Tài liệu tham khảo
PHẦN I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY
Thiết bị sấy được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp. Hệ
thống thiết bị sấy là khâu khá quan trọng trong dây truyền công nghệ sản xuất sản
phẩm. Để đưa các thiết bị sấy ứng dụng vào thực tế, việc thiết kế hệ thống sấy là việc
đầu tiên và vô cùng quan trọng.
Ở nước ta, ngoài những thiết bị sấy được nhập khẩu nằm trong hệ thống thiết bị
sản xuất chung hay các thiết bị sấy chuyên dùng được chế tạo hàng lọat, nhiều quá
trình sản xuất sản phẩm cũng yêu cầu xây dựng các hệ thống sấy riêng đáp ứng cho
từng trường hợp cụ thể, ví dụ: sấy khoáng sản, sấy cát, sấy rau quả, thủy hải sản, nông
lâm sản, chế biến gỗ,…Trường hợp này đòi hỏi phải thiết kế hệ thống sấy riêng biệt
phù hợp các yêu cầu đó. Khi chúng ta chế tạo trong nước các thiết bị sấy chuyên dùng
thì việc thiết kế là rất cần thiết.
1.1. Quá trình sấy
1.1.1. Định nghĩa
Quá trình sấy là quá trình làm khô một vật thể bằng phương pháp bay hơi.
Đối tượng của quá trình sấy là các vật ẩm là những vật thể có chứa một lượng
chất lỏng nhất định. Chất lỏng chứa trong vật ẩm thường là nước. Một số ít vật ẩm
chứa chất lỏng khác là dung môi hữu cơ.
Qua định nghĩa trên ta thấy quá trình sấy yêu cầu các tác động cơ bản đến vật ẩm
là:
- Cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho ẩm trong vật hóa hơi.
- Lấy hơi ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường.
Ở đây quá trình hóa hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xẩy ra ở bất
kỳ nhiệt độ nào.
1.1.2. phân biệt quá trình sấy với một số quá trình làm khô khác.
Có một số quá trình có thể làm giảm ẩm trong vật thể nhưng không phải là quá
trình sấy, đó là:
- Vắt ly tâm là quá trình làm giảm ẩm của vật liệu bằng phương pháp cơ học.
Phương pháp này chỉ có thể làm cho ẩm tự do thoát ra khỏi vật.
- Cô đặc là phương pháp giảm ẩm của vật thể (dung dịch) bằng cách đun sôi.
Người ta có thể dùng phương pháp sấy phun để sấy dung dịch đường thành bột
đường…Trong sấy phun người ta phun dung dịch thành hạt vô cùng nhỏ. Các hạt nhỏ
tiếp xúc với không khí nóng và ẩm bay hơi vào không khí. Chất rắn trong dung dịch
còn lại là thu được dưới dạng bột.
1
1.1.3. Các phương pháp sấy.
Như đã trình bày ở trên, để sấy khô một vật ẩm cần hai tác động cơ bản: một là
gia nhiệt cho vật làm cho ẩm trong vật hóa hơi (cụ thể là bay hơi ở bất kỳ nhiệt độ
nào), hai là làm cho ẩm thoát ra khỏi vật và thải vào môi trường.
Để cấp nhiệt cho vật có thể dùng các phương pháp sau: dẫn nhiệt (cho vật ẩm
tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn), trao đổi nhiệt đối lưu (cho vật ẩm tiếp xúc
với chất lỏng hay khí có nhiệt độ cao hơn), trao đổi nhiệt bức xạ (dùng các nguồn bức
xạ cấp nhiệt cho vật), dùng điện trường cao tần để nung nóng vật.
Để lấy ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường có thể dùng nhiều biện pháp như:
dung môi chất sấy, dùng máy hút chân không, khi sấy ở nhiệt độ cao hơn 1000C hơi
ẩm thoát ra có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển sẽ tự thoát vào môi trường.
Khi dùng môi chất sấy làm nhiệm vụ thải ẩm, do môi chất sấy tiếp xúc với vật
ẩm, ẩm sẽ thoát ra do 3 lực tác động: do chênh lệch nồng độ ẩm trên bề mặt vật và môi
chất sấy, do chênh lệch nhiệt độ giữa ẩm thoát ra và môi chất sấy sinh ra lực khuyếch
tán nhiệt, do chênh lệch phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật ẩm và trong môi chất
sấy.
Khi dùng bơm chân không làm nhiệm vụ thải ẩm, hơi ẩm được bơm chân không
hút đi và thải vào môi trường.
Có thể sử dụng thiết bị ngưng tụ hơi (hay ngưng kết) làm cho ẩm ngưng thành
lỏng (hoặc rắn và thải vào môi trường bằng cách xả (ứng dụng vào trong sấy thăng
hoa)). Thường dùng kết hợp máy hút chân không với thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết
ẩm để thải ẩm.
Cách phân loại phương pháp sấy đúng đắn và khoa học nhất là căn cú vào các
điểm cơ bản đã phân tích ở trên.
1. Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt
1. Phương pháp sấy đối lưu
2. Phương pháp sấy bức xạ
3. Phương pháp sấy tiếp xúc
4. Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần
2. Phân loại theo chế độ thải ẩm
1. Phương pháp sấy dưới áp suất khí quyển
2. Phương pháp sấy chân không
3. Phân loại phương pháp sấy theo cách xử lý không khí
Khi dùng không khí làm môi chất sấy cần xử lý không khí trước khi đưa vào
buồng sấy. Có hai hướng xử lý không khí và gia nhiệt và khử ẩm (hoặc tăng ẩm) có
2
nghĩa là xử lý nhiệt ẩm. Căn cứ vào cách xử lý không khí ta có các phương pháp sấy
sau:
1. Phương pháp sấy dùng nhiệt
2. Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm (hút ẩm)
3. Phương pháp kết hợp gia nhiệt và hút ẩm
1.1.4. Các loại thiết bị sấy
1. Thiết bị sấy đối lưu
Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy đối lưu. Đây là phương pháp sấy thông
dụng nhất. Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị
sấy khí động, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy
phun…
2. Thiết bị sấy bức xạ
Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy bức xạ. Thiết bị sấy này dùng thích hợp
với một số loại sản phẩm.
3. Thiết bị sấy tiếp xúc
Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy tiếp xúc, gồm 2 kiểu:
- Thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay lò quay
- Thiết bị sấy tiếp xúc trong chất lỏng
4. Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần
Thiết bị sấy này dùng phương pháp sấy bằng điện trường cao tần
5. Thiết bị sấy thăng hoa
Thiết bị này sử dụng phương pháp hóa hơi ẩm là thăng hoa. Việc thải ẩm dùng
máy hút chân không kết hợp bình ngưng kết ẩm
6. Thiết bị sấy chân không thông thường
Thiết bị này sử dụng các thải ẩm bằng máy hút chân không. Do buồng sấy có
chân không nên không thể dùng cấp nhiệt bằng đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩm bằng
bức xạ hay dẫn nhiệt.
3
1.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Ở các nước công nghiệp phát triển, hệ thống thiết bị sấy được sử dụng rộng rãi
trong tất cả các ngành công nghiệp, rất đa dạng, phong phú với nhiều thiết bị sấy với
các mục đích sử dụng khác nhau. Thiết bị dùng để sấy có thể là sấy liên tục hoặc sấy
theo chu kỳ. Các thiết bị sấy dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như công
nghiệp chế biến gỗ, chế biến lâm sản, lương thực thực phẩm, hải thủy sản, lượng thực,
y tế, công nghiệp khai thác mỏ, chế biến khoáng sản,…
Các thiết bị dùng để sấy thông dụng như:
1. Thiết bị sấy tầng sôi.
2. Thiết bị sấy phun
3. Thiết bị sấy thùng quay
4. Thiết bị sấy kiểu ống khí động dùng để sấy cát công nghiệp
5. Thiết bị sấy thăng hoa.
6. Lò sấy điện
Dưới đây giới thiệu một số thiết bị sấy thông thường được sử dụng ở nước ngoài:
4
Một số thiết bị sấy thông thường được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài
1. Thiết bị sấy tầng sôi:
1. buồng sấy; 2. buồng dẫn môi chất sấy; 3. ống đưa môi chất sấy vào;
4. quạt gió; 5. cửa thải; 6. đường dẫn khí đốt; 7. động cơ điện chạy quạt
5
2. Thiết bị sấy phun
1. vòi phun đĩa ly tâm;
7. đáy trên;
2. hộp phân phối khí;
3. cửa quan sát;
8. bộ phận gạt vật liệu;
9. đáy dưới;
4. vách buồng sấy;
5. cửa buồng sấy
6. cửa thoát khí;
10. phễu chứa sản phẩm;
11. bộ phận dẫn động cánh gạt;
6
3. Thiết bị sấy thùng quay
1. buồng lửa; 2. bộ phận cấp vật liệu;
3. phễu chứa vật liệu;
6. xyclon;
4. gầu tải;
5. thùng sấy;
7, 10. ống khói;
8. động cơ điện;
9. băng tải;
7
4. Thiết bị sấy kiểu ống khí động để sấy cát công nghệ
1. ống sấy khí động;
2. xyclon đơn;
7. buồng đốt
8. quạt gió thổi vật liệu;
3. xyclon kép;
9. động cơ điện;
4. ống hồi sản phẩm sấy;
5. phễu chứa vật liệu sấy;
6. máy cấp vật liệu sấy;
10. quạt gió hút khí thải;
11. phễu chứa sản phẩm sấy;
12. băng tải vận chuyển vật liệu.
8
5. Thiết bị sấy thăng hoa.
1. bình thăng hoa;
2. van;
3. xyclôn;
4. bình chứa nước nóng;
7. giàn ngưng của máy lạnh;
10. bơm chân không;
15. phin lọc;
5. bình ngưng;
8. bình chứa amoniac;
6. bình phân ly;
9. máy nén;
11, 12, 13. động cơ điện; 14. bơm ly tâm;
16. tấm gia nhiệt;
19. khay sấy;
17. chân không đế;
20. ống góp.
18. van điều chỉnh;
9
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở TRONG NƯỚC
Thiết bị sấy được sử dụng hầu hết ở tất cả các ngành công nghiệp. Hệ thống thiết
bị sấy là khâu quan trọng trong dây truyền công nghệ sản xuất sản phẩm.
Ở nước ta công nghệ sấy được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp: chế
biến lâm sản, nông sản, lượng thực thực phẩm, thủy sản, công nghiệp khai thác mỏ,
chế biến khoáng sản,…các thiết bị dùng để sấy tại các đơn vị thường nhập khẩu đồng
bộ hoặc chế tạo theo yêu cầu cụ thể cho từng loại sản phẩm.
Trong lĩnh vực chế biến khoáng sản quặng ti tan zircon cỡ hạt 50µm-3mm ở
Tổng Công ty khoáng sản và Thương mại Hà Tĩnh đã dùng hệ thống sấy lò quay do
Viện Luyện kim màu thiết kế chế tạo, lắp đặt.
Ưu điểm của hệ thống sấy lò quay là: đã thực hiện được công nghệ sấy quay
titan, zircol đạt yêu cầu kỹ thuật trong quá trình chế biến khoáng sản,
Tuy nhiên nhược điểm của nó là:
- Nhiên liệu dùng để sấy là than đá nên thực hiện quá trình sấy gây ô nhiễm môi
trường do nhiệt thải và khí thải của than đá như H2S, SO2, CO, CO2,…năng suất trong
quá trình sấy thấp, muốn tăng sản lượng sấy thì cần phải đầu tư nhiều hệ thống sấy,
kinh phí đầu tư lớn và hiệu quả kinh tế không cao, mức độ gây ô nhiễm môi trường
lớn.
- Hiệu suất nhiệt dùng để sấy thấp, chỉ 15-17% lượng nhiệt sinh ra trong quá
trình đốt than đá dùng cho sấy còn lại là tổn thất qua ống khói và môi trường bên
ngoài.
- Tỷ lệ thất thoát quặng trong quá trình sấy cao
- Kết cấu của hệ thống sấy cồng kềnh chiếm nhiều diện tích mặt bằng nhà xưởng.
- Cơ khí hóa tự động hóa trong quá trình sấy thấp.
Để khắc phục các nhược điểm trên Tổng Công ty Khoáng sản và Thương mại Hà
Tĩnh đã tính toán và nhập thêm dây chuyền hệ thống lò sấy tầng sôi công suất
10tấn/giờ của hãng FFE MINERALS AUTRALIA PTY LTD
Nguồn nhiệt cung cấp cho lò sấy là đầu đốt nhiên liệu dầu diezel của NORTH
AMERICAN MANUFACTORING COMPANY.
Thiết bị sấy tầng sôi này có các đặc tính:
- Công suất sấy 10tấn/giờ
- Công suất điện ~ 4KW/tấn sản phẩm
- Nhiên liệu dùng để sấy dầu diezel
- Tiêu hao nhiên liệu 7,5-9 lít/tấn sản phẩm
- Vật liệu sấy: khoáng cát sỏi cỡ hạt khoảng 50µm đến 3mm.
- Hệ thống điều khiển PLC
10
Giá thành nhập khẩu thiết bị này khoảng 2 tỷ VND tại thời điểm năm 2000
Do nhu cầu mở rộng phát triển công nghiệp khai thác, chế biến khoáng sản của
Tổng Công ty Khoáng sản & Thương mại Hà Tĩnh. Tổng giám đốc đã đặt vấn đề với
Viện Công nghệ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh đồng bộ lò sấy tầng sôi sấy
quặng khoáng sản, phục vụ cho nhu cầu phát triển của Tổng Công ty. Mục đích chế
tạo ra thiết bị sấy tầng sôi, công suất khác nhau như 7tấn, 10tấn đến 12tấn/giờ thay thế
hàng nhập khẩu.
Trên cơ sở đã có mẫu lò sấy tầng sôi 10tấn/giờ nhập khẩu từ AUTRALIA, việc
chế tạo được thiết bị trong nước, đạt yêu cầu kỹ thuật thay thế nhập khẩu với giá thành
thấp hơn giá nhập khẩu dự kiến bằng 50-60%.
Làm được như vậy sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao, chủ động được trong việc sử
dụng, vận hành thiết bị không phụ thuộc vào điều kiện nước ngoài..
Với quan điểm trên Viện Công nghệ đã triển khai đề tài Nghiên cứu, thiết kế, chế
tạo hệ thống sấy tầng sôi công nghiệp phục vụ sấy quặng khoáng sản và việc thực hiện
đề tài này không dừng lại ở việc nghiên cứu mà đã tạo ra được hợp đồng kinh tế cung
cấp thiết bị sấy tầng sôi công suất 10tấn/giờ lắp đặt tại Tổng Công ty Khoáng sản và
Thương mại Hà Tĩnh. Hiện tại thiết bị đang được sử dụng ổn định phục vụ sản xuất
cho công nghệ sấy quặng khoáng sản.
11
PHẦN II: KHÁI QUÁT VỀ NHIÊN LIỆU LỎNG
2.1. Dầu mỏ và tinh luyện dầu mỏ
Nhiên liệu lỏng có thể là nhiên liệu lỏng thiên nhiên hoặc nhiên liệu lỏng nhân
tạo.
Nhiên liệu lỏng thiên nhiên là dầu thô (dầu mỏ chưa được chế biến).
Nhiên liệu lỏng nhân tạo là các sản phẩm thu được khi tinh luyện dầu thô.
Ví dụ: xăng, dầu hoả, dầu diezel (dầu DO), dầu madút (dầu FO).
Trong các lò công nghiệp: dầu DO, dầu FO. được coi là nhiên liệu đốt
2.1.1 Dầu mỏ (dầu thô) và thành phần của dầu mỏ
Dầu mỏ là hỗn hợp của các nhóm hydrocacbon. Trong dầu mỏ có các hợp chất
sunphua, nitrua và oxy. Trong dầu mỏ, hydrocacbon thuộc ba nhóm chính:
* Nhóm metan (nhóm parafin): công thức tổng quát CnH2n + 2
* Nhóm naptalin (nhóm băng phiến): công thức tổng quát là CnH2n
* Nhóm benzen (nhóm thơm): công thức tổng quát là CnH2n – 6
Thành phần nguyên tố của dầu mỏ được trình bày ở bảng 2.1
Bảng 2.1: Thành phần nguyên tố của dầu mỏ
Nguyên tố
C
H
S
O2 và N2
Thành phần [%]
84 ÷ 85
12 ÷ 14
0,03 ÷ 4,3
0,5 ÷ 1,7
Hàm lượng tro trong dầu mỏ rất thấp và không đáng kể (0,1% ÷ 0,3%). Hàm lượng tro
thấp vì các chất khoáng không hoà tan trong dầu mỏ.
Khối lượng riêng của dầu mỏ dao động trong khoảng rộng: từ 0,75kg/l đến 1kg/l.
Nhiệt trị của dầu mỏ dao động từ 41000 kJ/kg đến 44000 kJ/kg. Khối lượng của dầu
mỏ càng nhỏ thì dầu mỏ đó có nhiệt trị càng lớn.
2.1.2. Các công nghệ tinh luyện dầu mỏ
Trong công nghiệp, dầu thô không được sử dụng làm nhiên liệu vì hai lý do sau :
* Nhiệt độ bắt lửa của dầu thô thấp.
* Nếu đốt dầu thô sẽ không kinh tế vì khi tinh luyện dầu thô, người ta sẽ thu
được những sản phẩm có giá trị quí hơn dầu thô.
Các phương pháp tinh luyện dầu mỏ:
a. Chưng cất phân đoạn trực tiếp:
Chưng cất phân đoạn trực tiếp để làm thoát ra từ dầu thô các hợp chất. Các hợp chất
này không thay đổi cấu trúc và tính chất so với khi còn ở trong dầu thô.
b. Cracking dầu mỏ:
Ta nung nóng dầu mỏ tới khoảng 4500C ÷ 6500C, ở nhiệt độ này, các cacbuahydro sẽ
bị phân huỷ nhiệt và tạo ra các cacbuahydro có cấu trúc đơn giản hơn. Kết quả của
Cracking dầu mỏ ta thu được các hợp chất mới.
12
Dầu thô
Thiết bị chưng cất phân đaọn
kiểu chùm ống; P = 1 bar
Mazut
(Phần còn lại)
Chưng cất phân đoạn
trực tiếp với PCK
( P< P0 )
Xăng
Ligroin
Dầu hỏa
Diezel
Dầu
bôi
trơn
Mỡ
bôi
trơn
Nhựa
đường
Hình 2.1. Sơ đồ tinh luyện dầu mỏ theo công nghệ chưng cất phân
đoạn trực tiếp đối với dầu mỏ chứa nhiều chất sáng (nhóm mêtan)
Nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các sản phẩm thu được khi chưng cất phân đoạn
được trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2: Giới hạn sôi và khối lượng riêng của một số chất
Khi chưng cất phân đoạn với áp suất P = 1 [bar].
Giới hạn sôi
[oC]
Khối lượng riêng
[kg/dm3]
Sản phẩm chưng cất dầu thô
Xăng dùng cho máy bay
Xăng dùng cho ôtô, xe máy
Nhóm ligroin
40 ÷ 150
50 ÷ 200
100 ÷ 240
0,71 ÷ 0,74
0,73 ÷ 0,76
0,77 ÷ 0,79
13
Nhóm dầu hỏa
200 ÷ 320
230 ÷ 360
0,80 ÷ 0,83
0,84 ÷ 0,88
Dầu diezel (Dầu DO)
* Thực hiện quá trình hydro hoá để thay đổi cấu trúc của dầu madút.
Theo công nghệ này thì gần như là toàn bộ khối lượng của dầu madút được
chuyển hoá thành các sản phẩm nhẹ.
* Quá trình nhiệt phân dầu mỏ:
Đó là quá trình phân huỷ toả nhiệt xảy ra ở khoảng nhiệt độ 6700C - 7500C trong điều
kiện áp suất khí quyển và tạo ra các hợp chất hoá học mới (chủ yếu là nhóm benzen).
Các sản phẩm của quá trình nhiệt phân là :
* Gas chiếm 50% khối lượng dầu đem nhiệt phân.
Gas này có nhiệt trị
44000 - 48000 [kJ / mt3c ] .
* Nhựa hắc ín và các sản phẩm rắn (thường gọi là cốc dầu mỏ), mồ hóng.
Chế biến gas ta thu được xăng nhân tạo có hàm lượng octan cao và nhiều chất hoá học
quý.
Chưng cất nhựa hắc ín ta thu được benzen, totylxilen (CH3C6H4), dimêtinbenzen (CH3
(C6H4)2) v.v. Chất còn lại, sau khi chưng cất nhựa hắc ín là nhựa dầu mỏ (nhựa đường
dạng cứng).
2.1.3. Các sản phẩm từ tinh luyện dầu mỏ
2.1.3.1. Xăng (benzin)
Xăng là sản phẩm quý nhất khi tinh luyện dầu mỏ. Xăng là nhóm hydrocacbon có
nhiệt độ sôi thấp nhất, nhiệt độ sôi của xăng máy bay nằm trong khoảng 400C - 1500C,
nhiệt độ sôi của xăng ôtô, môtô nằm trong khoảng 500C - 2000C (áp suất 1 bar).
Khối lượng riêng của xăng dao động từ 0,71 đến 0,76 [kg/dm3].
2.1.3.2. Ligroin và dầu hỏa
Ligroin và dầu hoả, được sử dụng làm nhiên liệu đốt cho các loại máy kéo. Nhiệt trị
của ligroin và dầu hoả thấp hơn nhiệt trị của dầu mỏ. Nhiệt trị của dầu hoả khoảng
43000 kJ/kg.
2.2. Mazut và các đặc tính của mazut
Mazut là tên gọi chung cho chất còn lại sau khi chưng cất phân đoạn trực tiếp hoặc
cracking dầu mỏ. Mazut được sử dụng làm nhiên liệu đốt.
2.2.1. Thành phần của mazut.
Thành phần nguyên tố chủ yếu của mazut là cacbon và hydro. Cacbon và hydro trong
dầu mazut tồn tại dưới dạng hợp chất của cacbuahydro. Ngoài cacbon và hydro còn có
14
oxy, nitơ, lưu huỳnh, tro, nước (ẩm). Thành phần nguyên tố của mazut được giới thiệu
trong bảng 2.3.
Bảng 2.3: Thành phần nguyên tố của mazut
Thành phần [%]
Nguyên tố
Cc
Hc
Oc + Nc
Ak
Wd
[%]
86,3 ÷ 87,7 10,7 ÷ 12,5
0,6 ÷ 1,0
0,11 ÷0,25
0 ÷ 10
Nhiệt trị của madút thấp hơn nhiệt trị của dầu hoả.
mazut
t
[kJ/kg]
= 40600 ÷ 42000
Q
Mazut được sử dụng làm nhiên liệu đốt cho các lò công nghiệp. Chất lượng của dầu
mazut được đánh giá thông qua các thông số đặc trưng: khối lượng riêng, độ nhớt,
nhiệt độ bắt lửa, nhiệt độ đông cứng.
2.2.2. Độ nhớt của mazut.
Độ nhớt hay còn gọi là ma sát trong. Độ nhớt là đặc tính của chất lỏng có tính đối lập
với tính linh động, có nghĩa là đặc tính cản lại sự chuyển động của các phần tử chất
lỏng khi có lực tác động.
Thiết bị để đo độ nhớt được gọi là nhớt kế hoặc là máy đo độ nhớt. Độ nhớt của dầu
mazut lớn hơn nhiều lần độ nhớt của nước.
Độ nhớt đo bằng độ 0BY của mazut là tỷ số thời gian chảy của 200 cm3 mazut ở nhiệt
độ đo và của 200 cm3 nước ở nhiệt độ 200C. Giá trị của tỷ số này khi nhiệt độ của
mazut bằng 500C được dùng làm nhãn hiệu (mác) cho mazut. Ví dụ mazut có mác là
M100, ta hiểu là tỷ số chảy của 200cm3 dầu mazut ở 500C và của 200 cm3 nước ở 200C
bằng 100 lần khi chảy trong cùng một đường ống.
0
Mặc dù đơn vị đo độ nhớt BY như trình bày ở trên không phải là độ nhớt thực của
mazut, nhưng trong công nghiệp lại được sử dụng khá phổ biến vì xác định nhanh, dễ
dàng mà vẫn phản ánh được tính nhớt của mazut.
Độ nhớt thực của mazut:
- Độ nhớt động học
γ
[m2/s] hay [St] (Stokes)
N.s
2
m
⎡
⎤
- Độ nhớt động lực học
µ
hay [Poise]
⎢
⎣
⎥
⎦
- µ = γ.ρ
- ρ: là khối lượng riêng của mazut [kg/dm3]
15
2.2.3. Nhiệt độ bắt lửa của mazut.
Nhiệt độ bắt lửa là nhiệt độ, mà ở nhiệt độ này hơi của mazut hoà trộn với
không khí có thể bắt lửa và cháy ở gần ngọn lửa khác.
Nhiệt độ bắt lửa của mazut vào khoảng 185 - 243 [0C].
Nhiệt độ bắt lửa càng cao thì khả năng nung nóng mazut càng an toàn.
Nhiệt độ bắt lửa thấp hơn nhiệt độ bốc cháy. Nhiệt độ bốc cháy là nhiệt độ mà ở
đó, chất lỏng tự bốc cháy.
2.2.4. Nhịêt độ đông cứng của mazut .
Nhịêt độ đông cứng của mazut là một thông số rất quan trọng để đánh giá chất lượng
của dầu mazut. Nhiệt độ đông cứng của mazut là nhiệt độ mà ở đó mazut mất đi tính
linh động và trở sang trạng thái rắn. Nhiệt độ đông cứng của mazut càng cao thì càng
khó khăn trong việc vận chuyển và bảo quản mazut. Về mùa đông trời lạnh, mazut trở
lên đông cứng ngay trong thùng chứa và trong đường ống dẫn. Để khắc phục điều này,
mazut có độ nhớt cao thường được nung nóng tới nhiệt độ 900C - 1200C. Mazut mác
M10 có nhiệt độ đông cứng khoảng 50C, mazut mác M80 có nhiệt độ đông cứng bằng
250C. Những mazut có mác càng lớn thì nhiệt độ đông cứng của chúng càng cao (25 -
340C) và không có lợi khi sử dụng.
16
PhÇn III: TÝNH To¸n Sù CH¸Y CñA DÇU DO
3.1. Sè liÖu ban ®Çu
1. Nhiªn liÖu: DÇu Diezel (dÇu DO )
2. Thµnh phÇn cña dÇu DO: (Theo sè liÖu trung b×nh [1])
Thµnh phÇn cña dÇu DO [%]
ChÊt
Cd
Hd
Od
Nd
Sd
Ad
Wd
Thµnh phÇn khèi l−îng [%]
86,5 10,5 0,2
0,4
0,3
0,3
1,8
3. NhiÖt ®é nung tr−íc nhiªn liÖu:
DÇu DO kh«ng cÇn nung nãng, vËy tFO = 27 [OC]
4. NhiÖt ®é nung tr−íc kh«ng khÝ:
Kh«ng khÝ kh«ng nung tr−íc nªn nhiÖt ®é: tKK = 27 [0C]
5. Lo¹i lß:
Lß sÊy tÇng s«i ®Ó sÊy c¸t kho¸ng sái cã cì h¹t 50 µm ÷ 3 mm
3.2. TÝnh to¸n sù ch¸y cña nhiÖn liÖu
3.2.1. ChuyÓn ®æi thµnh phÇn nhiªn liÖu
Thµnh phÇn nhiªn liÖu ®· ®−îc biÓu thÞ ë thµnh phÇn dïng, nªn kh«ng cÇn chuyÓn ®æi
thµnh phÇn nhiªn liÖu.
3.2.2. TÝnh nhiÖt trÞ thÊp cña nhiªn liÖu: Qt [kJ/kg]
Qt = 339.Cd + 1030.Hd - 108,8.(Od - Sd) - 25,1.Wd
Qt = 339. 86,5 + 1030. 10,5 - 108,8.( 0,2 - 0,3 ) - 25,1.1,8
Qt = 40104,2 [kJ/kg] = 9580.6 [kcalo/ kg]
[3]
Qt = 40104,2 [kJ/kg]
3.2.3. Chän hÖ sè tiªu hao kh«ng khÝ
HÖ sè tiªu hao kh«ng khÝ ®−îc chän tïy theo lo¹i nhiªn liÖu vµ thiÕt bÞ ®èt. Lß ®−îc
thiÕt kÕ lµ lß sÊy tÇng s«i; vµ nhiÖt ®é cña t¸c nh©n sÊy thÊp (120 ÷ 1300C), vËy cã thÓ
chän hÖ sè tiªu hao kh«ng khÝ lín, v× sau qu¸ tr×nh ch¸y vÉn ph¶i pha lo·ng b»ng
kh«ng khÝ lÊy tõ qu¹t giã. Ta chän hÖ sè tiªu hao kh«ng khÝ b»ng 1, 25 [3].
3.2.4. B¶ng tÝnh to¸n sù ch¸y cña nhiªn liÖu
TÝnh to¸n sù ch¸y cña nhiªn liÖu ®−îc thùc hiÖn theo ph−¬ng ph¸p lËp b¶ng. Trong
b¶ng nµy, ta tÝnh cho 100 kg dÇu DO. Toµn bé kÕt qña tÝnh to¸n ®−îc tr×nh bµy trong
b¶ng 3.2. Khi tÝnh to¸n ta dùa vµo sù c©n b»ng cña c¸c ph¶n øng sau :
1 C + 1 O2 = 1 CO2
1 H2 + 1/2 O2 = 1 H2O
1 S + 1 O2 = 1 SO2
17
3.2.5. B¶ng c©n b»ng khèi l−îng
Tõ nh÷ng kÕt qña ®· tÝnh to¸n trong b¶ng 3.2 ta lËp b¶ng c©n b»ng khèi l−îng.
B¶ng 3.2: B¶ng c©n b»ng khèi l−îng
ChÊt tham gia sù ch¸y
S¶n phÈm ch¸y t¹o thµnh
Gi¸ trÞ
[kg]
Gi¸ trÞ
ChÊt
TÝnh to¸n
ChÊt
TÝnh to¸n
[kg]
C02
H20
7,208.44
5,260.18
317,152
94,680
DÇu DO
100
N2
02
46,26.28
2,454.32
0,009.64
1295,280
78,528
0,576
S02
02
12,29.32
46,25.28
393,28
1786,216
0,300
∑ SPC
Ad
N2
1295,00
∑A = 1788,28 [kg]
∑B = 1786,516 [kg]
§¸nh gi¸ sai sè:
δ% =
ΣA − ΣB
ΣA
1788,28 −1786,516
. 100% =
.100% = 0,0986 [%]
1788,28
NhËn xÐt: Víi sai sè δ% = 0,0986 [%] chøng tá c¸c sè liÖu tÝnh to¸n trong b¶ng 3.2
®¹t ®é chÝnh x¸c tin cËy
18
B¶ng 3.2: B¶ng tÝnh to¸n sù ch¸y cña dÇu DO
TÝnh cho 100 kg dÇu DO
S¶n phÈm ch¸y ®−îc t¹o thµnh
C¸c chÊt tham gia qu¸ tr×nh ch¸y
Kh«ng khÝ
Nhiªn liÖu
Tæng céng
CO2
H2O
SO2
O2
N2
Nguyª
n tè
Khèi Ph©n
Sè
[kmol [kmol [kmol
Tæng céng
[kmol] [m3 ]
O2
N2
[%] l−îng
tö
[kmol [kmol [kmol [kmol [kmol [kmol [m3 ]
tc
tc
]
]
]
]
]
]
]
]
[kg] l−îng
]
Cd
Hd
86,5
86,5
10,5
12
2
7,208 7,208
5,250 2,625
7,208
10,5
5,250
Sd
0,3
0,2
0,3
0,2
32
32
0,009 0,009
0,006 -0,006
0,009
Od
Nd
0,4
1,8
0,4
1,8
28
18
0,014
0,010
-
-
Wd
0,010
Ad
0,3
0,3
-
-
n = 1
100
100
9,836 37,00 46,84 1049,22 7,208 5,260 0,009
-
37,014 49,49
1
1108,59
n
12,29 46,25 58,54 1311,29 7,208 5,260 0,009 2,454 46,26 61,19 1370,67
1
=1,25
Thµnh phÇn [%]
21% 79%
100%
11,78 8,609 0,001 4,01 75,60
100%
19
3.2.6. TÝnh khèi l−îng riªng cña s¶n phÈm ch¸y: ρ0 [kg/ m3tc ]
ΣSPC 1786,216
ρ0 =
=
=1,304 [kg/m3tc ]
100Vn 100.13,70
Trong ®ã: Vn = 13,70 [m3tc /kg]
(xem b¶ng 3.2 )
3.2.7. TÝnh nhiÖt ®é ch¸y cña nhiªn liÖu
1. NhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt: tlt [0C]
NhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt lµ nhiÖt ®é cña s¶n phÈm ch¸y cã ®−îc khi gi¶ thiÕt r»ng nhiÖt
l−îng sinh ra trong khi ch¸y nhiªn liÖu ®−îc tËp trung toµn bé cho s¶n phÈm ch¸y
(kh«ng cã tæn thÊt nhiÖt).
iΣ − i1
i2 − i1
tlt =
⋅
(
t2 − t1
)
+ t1 [0C]
[1]
Trong ®ã:
tlt: NhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt cña nhiªn liÖu. [0C]
i1, i2: Entanpy cña s¶n phÈm ch¸y t−¬ng øng víi nhiÖt ®é t1, t2. [kJ/m3tc ]
i∑: Entanpy cña s¶n phÈm ch¸y t−¬ng øng víi nhiÖt ®é tlt. [kJ/m3tc ]
Víi:
Qt + CDO .tDO + ikk .Ln .
iΣ =
Vn
[1]
CDOl: NhiÖt dung riªng cña dÇu DO; CDO = 2,176 [kJ/k ]
tDO : NhiÖt ®é cña dÇu DO; tDO = 27 [0C]
ikk: Entanpy cña kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é tkk
[1]
víi tkk = 27 [0C] cã ikk = 34,83 [kJ/m3tc ]
( B¶ng 15 [3] )
( B¶ng 2.2 )
Vn = 13,70 [m3tc /kg] ; Ln = 13,11 [m3tc /kg]
40104,2 + 2,176.27 + 34,83.13,11
iΣ =
= 2964,93 [kJ/m3tc ]
13,70
Gi¶ thiÕt: t1 < tlt < t2 nªn i1 < i∑ < i2
Chän: t1 = 1800 [0C] ; t2 = 1900 [0C]
§Ó tÝnh nhiÖt hµm cña s¶n phÈm ch¸y øng víi t1 = 1800 [0C] vµ t2 = 1900 [0C] ta ph¶i
tÝnh nhiÖt hµm cña c¸c khÝ thµnh phÇn øng víi hai nhiÖt ®é nµy. Theo b¶ng 16 [1] ta cã
nhiÖt hµm cña c¸c khÝ thµnh phÇn øng víi t1 vµ t2 lµ:
20
B¶ng 3.4. NhiÖt hµm cña c¸c khÝ thµnh phÇn
NhiÖt hµm i [kJ/m3tc ]
KhÝ
t1 = 1800 [0C]
4360,7
t1 = 1900 [0C]
CO2
4634,8
2808,2
2971,3
3657,8
3778,1
N2
O2
2646,7
2800,5
H2O
3429,9
SO2
3510,6
• TÝnh i1 vµ i2:
Víi c¸c gi¸ trÞ nhiÖt hµm võa t×m ®−îc ta cã:
i1 = i1800 = 0,01.(%CO2 .iCO2 + %H2O.iH2O + %N2.iN2 + %O2.iO2 + %SO2.iSO2) [1]
i1= 0,01.(11,78 . 4360,7 + 8,609. 3429,9 + 75,6. 2646,7 + 4,01. 2800,5 + 0,001. 3510,6)
= 2922,5 [kJ/m3tc ]
i1 = 2922,5 [kJ/m3tc ]
i2 = i1900 = 0,01.(%CO2.iCO2 + %H2O.iH2O + %N2.iN2 + %O2.iO2 + %SO2.iSO2) [1]
i2= 0,01.(11,78 . 4634,8 + 8,609. 3657,8 + 75,6. 2808,2 + 4,01. 2971,3 + 0,001. 3778,1)
= 3103,06 [kJ/m3tc ]
i1 = 3103.06 [kJ/m3tc ]
Nh− vËy: i1 < i∑ < i2 tháa m·n gi¶ thiÕt ®· cho.
• TÝnh tlt:
iΣ − i1
i2 − i1
tlt =
×
(
t2 − t1
+ t1 [0C]
)
2964,93 − 2922,5
3103,06 − 2922,5
0
tlt =
×
(
1900 −1800
)
+1800 =1823 C [0C]
2. NhiÖt ®é ch¸y thùc tÕ cña dÇu DO: tlt [0C]
Trong thùc tÕ, nhiÖt l−îng sinh ra do ®èt ch¸y dÇu DO ngoµi viÖc lµm t¨ng nhiÖt
®é s¶n phÈm ch¸y cßn thÊt tho¸t ra m«i tr−êng xung quanh. V× vËy nhiÖt ®é ch¸y thùc
tÕ thÊp h¬n nhiÖt ®é ch¸y lý thuyÕt võa tÝnh ®−îc.
ttt= η.ttt
Trong ®ã:
η: HÖ sè nhiÖt ®é, η phô thuéc vµo lo¹i lß. ë ®©y buång ®èt ®Ó t¹o ra khãi lß,
sau ®ã khãi lß sÏ hoµ trén víi kh«ng khÝ lµ lß sÊy tÇng s«i, c¸ch nhiÖt kh«ng
hoµn toµn tèt, nªn ta chän η = 0,65 ( b¶ng 14 [3] )
21
ttt : NhiÖt ®é ch¸y thùc tÕ cña nhiªn liÖu [0C]
ttt = 0,65 .1823 = 1185 [0C]
ttt = 1185 [0C]
3.2.8. C¸c kÕt qña tÝnh to¸n
B¶ng 3.5. C¸c kÕt qña tÝnh to¸n
( HÖ sè kh«ng khÝ d− α = 1,25 )
NhiÖt ®é
[oC]
S¶n phÈm ch¸y [%]
Lo
Ln
V0
Vn
ρ0
[m3 /kg] [m3 /kg] [m3 /kg] [m3 /kg]
3
[kg/mtc ]
tc
tc
tc
tc
tlt
ttt
CO2
H2O SO2
O2
N2
11,78 8,609 0,001 4,01 75,60
9,836
12,29
11,08
13,70 1,304 1823 1185
Khèi l−îng kh«ng khÝ cÇn ®Ó ®èt ch¸y 1 kg dÇu DO b»ng :
GKH¤NG KHI = Ln . ρKK = 12,29 . 1,293 = 15,891 kg kh«ng khÝ / 1 kg dÇu FO
22
PhÇn iv: c¬ së lý thuyÕt cña lß sÊy tÇng s«i
4.1. Nguyªn lý h×nh thµnh tÇng s«i vµ ®Æc ®iÓm l−u ®éng cña c¸c h¹t r¾n khi h×nh
thµnh tÇng s«i
4.1.1. Nguyªn lý h×nh thµnh tÇng s«i
Nguyªn lý cña sÊy tÇng s«i lµ thæi mét luång khÝ (kh«ng khÝ) cã tèc ®é nhÊt ®Þnh tõ
d−íi lªn qua líp liÖu cã ®é h¹t thÝch hîp, lµm cho líp liÖu r¾n “l−u ®éng ho¸”, khi ®ã,
toµn bé líp liÖu ë tr¹ng th¸i gièng nh− n−íc ®ang s«i, bÒ mÆt tiÕp xóc nhiÖt t¨ng lªn vµ
thóc ®Èy qu¸ tr×nh tho¸t h¬i Èm x¶y ra nhanh h¬n, m¹nh h¬n.
Khi thæi khÝ qua líp liÖu h¹t, tuú theo gi¸ trÞ cña tèc ®é th«ng giã mµ líp liÖu cã thÓ
thuéc mét trong c¸c tr¹ng th¸i sau ®©y: N»m im, s«i, l¬ löng.
ë chÕ ®é tÇng s«i, c¸c vËt liÖu d¹ng h¹t ®−îc ®Èy lªn bëi dßng khÝ. MËt ®é h¹t trong
tÇng s«i cã gi¸ trÞ nhá. Lùc ma s¸t gi÷a c¸c h¹t yÕu h¬n nhiÒu so víi líp chÆt. Nh÷ng
yÕu tè ®ã ®· t¹o thuËn lîi cho sù x¸o trén h¹t trong tÇng s«i (h×nh 4.1).
D
LiÖu h¹t
Mò giã
Lç giã
Ghi lß
Kh«ng khÝ nãng
H×nh 4.1: Sù chuyÓn ®éng cña vËt liÖu h¹t trong tÇng s«i
BÒ mÆt ho¹t tÝnh cña liÖu h¹t trong líp s«i lín h¬n nhiÒu so víi líp chÆt vµ ®−îc x¸c
®Þnh bëi bÒ mÆt ho¹t tÝnh cña tÊt c¶ c¸c h¹t trong líp s«i.
BÒ mÆt ho¹t tÝnh ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
23
H.S. f .π d 2
0,523d3.τ.S
6Hf
d.τ
Sht =
=
, m2 / m2.s
[2]
Sht - BÒ mÆt ho¹t tÝnh cña vËt liÖu, m2/m2.s;
S - TiÕt diÖn c¾t ngang cña lß, m2;
d - §−êng kÝnh cña h¹t liÖu, m;
f - §é rçng cña líp liÖu;
H - ChiÒu cao líp liÖu, m;
τ - Thêi gian l−u liÖu trong líp s«i, s;
§Ó h×nh thµnh tÇng s«i, dßng khÝ ph¶i ®¹t ®−îc tèc ®é cÇn thiÕt, tèc ®é nµy liªn quan
tíi kÝch th−íc h¹t liÖu, khèi l−îng cña h¹t liÖu...
§èi víi tÇng s«i, tèc ®é tÝnh to¸n lµ tèc ®é thæi giã qua toµn bé mÆt c¾t ngang cña lß
sÊy (gi¶ thiÕt lµ lß rçng - kh«ng chøa liÖu).
§Ó ®Æc tr−ng cho tr¹ng th¸i s«i, ng−êi ta th−êng dïng th«ng sè kü thuËt “sè s«i” ms.
ω
s
m
=
[2]
s
ω
m i n
ms - “Sè s«i”
ω
m/s ( tèc ®é thæi);
s - Tèc ®é tÝnh to¸n cña giã trong líp s«i (coi nh− lß hoµn toµn rçng),
ωmin
- Tèc ®é tÝnh to¸n tèi thiÓu cÇn ®Ó b¾t ®Çu h×nh thµnh tÇng s«i.
Theo R.B.Rosenbaum th× ωmin cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm (khi lß sÊy cã
tiÕt diÖn trßn ):
Ar
Remin =
[2]
1400+5, 22 Ar
gd3 ρv −ρk
Ar =
.
[2]
γ2
ρk
Ar - Tiªu chuÈn Archimed: §Æc tr−ng tû sè ma s¸t vµ lùc ®Èy Archimed.
ωmin .d
Remin =
γ
NÕu tiÕp tôc t¨ng tèc ®é thæi giã tíi mét tèc ®é nµo ®ã (ta gäi lµ ωmax ) th× líp s«i sÏ bÞ
ph¸ huû vµ chuyÓn sang tr¹ng th¸i l¬ löng. Tèc ®é ωmax lµ tèc ®é ®Æc tr−ng thø hai cña
líp s«i.
Ar
Remax =
18+0,6 Ar
24
Qu¸ tr×nh h×nh thµnh tÇng s«i ®−îc b¾t ®Çu khi sè s«i ms=2, øng víi tr¹ng th¸i nµy, thÓ
tÝch cña líp liÖu h¹t ®· t¨ng lªn 15% so víi líp chÆt.
TÇng s«i tån t¹i khi:
ω <ω <ω
min
s
max
H×nh 4.2 biÓu thÞ tr¹ng th¸i cña tÇng s«i khi tèc ®é giã thay ®æi (sè s«i ms thay ®æi).
§èi víi tÇng s«i, th−êng th× c«ng nghÖ kh«ng ®ßi hái tr¹ng th¸i liÖu ë tr¹ng th¸i c vµ
tr¹ng th¸i d biÓu thÞ trªn h×nh 4.2.
Ngoµi sè s«i ms th× trë lùc thuû lùc cña tÇng s«i, tèc ®é thùc cña dßng khÝ, chiÒu cao
cña líp liÖu còng lµ nh÷ng th«ng sè quan träng ®èi víi tÇng s«i.
H×nh 4.3a m« t¶ quan hÖ trë lùc thuû lùc vµ tèc ®é thæi ωs . Khi ta t¨ng tèc ®é thæi ωs
®¹t tíi tèc ®é ωmin trong kho¶ng biÕn thiªn tèc ®é ®ã th× trë lùc t¨ng lªn vµ ®¹t tíi ®iÓm
B. TiÕp tôc t¨ng tèc ®é th× trë lùc gi¶m ®i (tíi ®iÓm C); lóc nµy líp liÖu ë tr¹ng th¸i qu¸
®é tõ tÇng chÆt chuyÓn sang tÇng s«i. §o¹n CD gÇn nh− n»m ngang, tr¹ng th¸i nµy lµ
tr¹ng th¸i cña tÇng s«i. NÕu lß sÊy cã tiÕt diÖn trßn th× trë lùc cña tÇng s«i ®−îc tÝnh
theo c«ng thøc:
G
2
∆P=
=H(ρv −ρk).(1−f).g,
⎡
⎤
N / m
[2]
⎣
⎦
Stù do
G- Träng lùc cña liÖu trong tÇng s«i ®· trõ ®i lùc n©ng Archimed, [N] ;
Stù do- DiÖn tÝch tù do cña ghi lß, [m2], (diÖn tÝch mÆt tho¸ng giã ®i qua );
ρv - Khèi l−îng riªng cña liÖu, [kg/m3];
ρk - Khèi l−îng riªng cña khÝ ( cña t¸c nh©n sÊy ), [kg/m3];
f- §é rçng cña líp liÖu.
H×nh 4.3b biÓu thÞ quan hÖ tèc ®é thùc tÕ cña dßng khÝ trong lß sÊy cã chøa liÖu h¹t vµ
tèc ®é thæi ωs (coi nh− lß rçng). Tèc ®é thùc tÕ tû lÖ thuËn víi tèc ®é thæi khi líp liÖu
lµ tÇng chÆt. Khi líp liÖu ë tÇng s«i th× tèc ®é thùc kh«ng thay ®æi khi ta t¨ng tèc ®é
thæi ωs .
H×nh 4.3c biÓu thÞ quan hÖ gi÷a chiÒu cao líp liÖu vµ tèc ®é thæi ωs . Khi ë tÇng chÆt
th× chiÒu cao líp liÖu kh«ng thay ®æi. Khi tèc ®é v−ît qu¸ tèc ®é ωmin th× chiÒu cao líp
liÖu b¾t ®Çu t¨ng nh−ng t¨ng kh«ng tuyÕn tÝnh víi ωs .
Thêi gian l−u liÖu trong lß sÊy tÇng s«i τ còng lµ mét ®¹i l−îng ®Æc biÖt quan träng vµ
®−îc tÝnh theo c«ng thøc;
25
Tải về để xem bản đầy đủ
74 trang
20/04/2024
110
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống sấy tầng sôi công nghiệp phục vụ sấy quặng, khoáng sản", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- bao_cao_nghien_cuu_thiet_ke_che_tao_he_thong_say_tang_soi_co.pdf
