Luận Văn Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinke/ngày

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinke/ngày
Định dạng file word



Mục lục
Danh mục bảng. 7
Danh mục hình. 8
Mở đầu. 9
Chương I : TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI MĂNG 10
I.1/ Một vài nét chính về ngành công nghiệp sản xuất xi măng. 10
I.1.1/ Lịch sử sự ra đời của xi măng. 10
I.1.2/ Tình hình phát triển ngành công nghiệp xi măng trong nước và trên thế giới 10
I.1.2.1/ Trên thế giới [2]. 10
a./ Nhu cầu xi măng. 10
b./ Tình hình sản xuất và tiêu thụ xi măng ở một số nước. 11
I.1.2.2/ Ở Việt Nam 12
a./ Một số doanh nghiệp trong ngành. 14
b./ Tình hình sản xuất kinh doanh của Tổng công ty Công nghiệp xi măng Việt Nam 16
I.2/ Nguyên – nhiên liệu dùng trong quá trình sản xuất [5,6]. 19
I.2.1/ Nguyên liệu để sản xuất xi măng. 19
I.2.1.1/ Thành phần hóa của clinke xi măng Poolăng. 19
I.2.1.2/ Nhóm khoáng của clinke xi măng Poolăng. 20
I.2.1.3/ Nhóm phụ gia điều chỉnh các hệ số. 23
I.2.2/ Nhiên liệu để sản xuất xi măng. 23
I.3/ Công nghệ sản xuất xi măng. 24
I.3.1/ Quy trình công nghệ sản xuất xi măng. 24
I.3.2/ So sánh giữa các công nghệ sản xuất xi măng. 28
I.3.3/ So sánh về môi trường. 29
I.4./ Đặc trưng chất thải từ quá trình sản xuất xi măng. 30
I.4.1./ Bụi 31
I.4.1.1/ Bụi thô. 31
I.4.1.2./ Bụi mịn. 31
I.4.2./ Khí thải 32
I.4.2.1./ Khí CO và CO[SUB]2[/SUB]. 32
I.4.2.2./ Khí SO[SUB]2[/SUB]. 33
I.4.2.3./ Khí NO[SUB]x[/SUB]. 33
I.4.2.4./ Khí HF. 34
I.4.2.5./ Tro và khói 34
I.4.3./ Nước thải 34
I.4.4./ Xỷ than thải 35
I.4.5./ Tiếng ồn. 35
I.4.6./ Ô nhiễm do nhiệt 35
I.5./ Các giải pháp giảm thiểu và xử lý chất ô nhiễm môi trường. 36
I.5.1./ Áp dụng các biện pháp thông thường. 36
I.5.2/ Áp dụng các công nghệ hiện đại vào trong sản xuất xi măng. 36
I.5.3/ Áp dụng cơ chế phát triển sạch CDM . 37
I.5.4/ Áp dụng phương pháp sản xuất sạch hơn. 37
Chương II : TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU CLINKER XI MĂNG POOCLĂNG VÀ NỒNG ĐỘ KHÍ Ô NHIỄM TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG 38
II.1./ Tính toán phối liệu clinker xi măng poolăng [5]. 38
II.1.1./ Thành phần nguyên nhiên liệu sản xuất clinker. 38
II.1.2./ Lượng nguyên nhiên liệu cần thiết 39
II.1.2.1/ Lượng nhiên liệu cần thiết để nung 1 kg clinker. 39
II.1.2.2./ Lượng nguyên liệu cần thiết để nung 1 kg clinker. 40
II.1.2.2./ Kiểm tra lại các thông số đã chọn. 43
II.2./ Tính toán nồng độ khí ô nhiễm : [7]. 45
Chương III : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ KHÍ Ô NHIỄM . 51
III.1./ Các tính chất cơ bản của bụi và hiệu quả tách bụi 51
III.1.1/ Độ phân tán các phân tử. 51
III.1.2./ Tính kết dính của bụi 51
III.1.3./ Độ mài mòn của bụi 51
III.1.4./ Độ thấm ướt của bụi 52
III.1.5./ Độ hút ẩm của bụi 52
III.1.6./ Độ dẫn điện của lớp bụi 52
III.1.7./ Sự tích điện của lớp bụi 52
III.1.8./ Tính tự bốc nóng và tạo hỗn hợp dễ nổ với không khí 52
III.1.9./ Hiệu quả thu hồi bụi 52
III.2./ Các phương pháp xử lý bụi 53
III.2.1./ Phương pháp khô. 53
III.2.1.1./ Buồng lắng bụi 54
III.2.1.2./ Thiết bị tách bụi kiểu quán tính. 55
III.2.1.3./ Cyclon. 55
III.2.1.4./ Thiết bị tách bụi bằng lực tĩnh điện. 56
III.2.2./ Phương pháp ướt 57
III.2.2.1./ Tháp rửa. 57
III.2.2.2./ Cyclon ướt 58
III.2.2.3./ Thiết bị Ventury. 59
III.3./ Các phương pháp xử lý khí SO[SUB]2[/SUB]. 59
III.3.1./ Trộn thêm đá vôi vào than đá. 59
III.3.2./ Hấp thụ bằng sữa vôi 60
III.3.3./ Hấp thụ bằng sữa vôi kết hợp với MgSO[SUB]4[/SUB]. 60
III.3.4./ Một số phương pháp khác. 61
III.4./ Lựa chọn công nghệ xử lý. 61
Chương IV : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 63
IV.1./ Tính toán thiết bị lọc bụi Ventury [7,8,9]. 63
IV.1.1./ Tính toán ống Ventury. 63
IV.1.2./ Tính toán hiệu quả lọc của thiết bị Venturi [7,8,9,10]. 65
IV.2./ Tính toán thiết bị xử lý khí : 69
IV.2.1./ Cơ sở tính toán quá trình hấp thụ : 69
IV.2.2./ Tính toán tháp rửa. 73
IV.2.2.1./ Tính chiều cao làm việc và đường kính tháp. 73
IV.2.2.2./ Tính đường kính ống dẫn khí vào tháp và ra khỏi tháp. 74
IV.2.2.3./ Đường kính ống dẫn dung dịch hấp thụ. 74
IV.2.2.4./ Tính toán cơ khí [11]. 75
a./ Tính chiều dày thân tháp. 75
b./ Tính nắp thiết bị: 78
c./ Tính bích nối : 79
IV.3./ Tính toán các thiết bị phụ : [11,12]. 81
IV.3.1./ Tính toán bơm dẫn lỏng vào tháp : 81
IV.3.2./ Tính toán bơm dẫn nước vào ống Venturi 84
IV.3.3./ Tính toán quạt hút khí 84
IV.3.3.1./ Tính tổn thất áp suất 84
IV.3.3.2./ Công suất quạt 86
Chương V : TÍNH TOÁN CHI PHÍ XỬ LÝ 87
V.1./ Chi phí thiết bị 87
V.1.1./Hệ thống đường ống. 87
V.1.2./ Tháp rửa rỗng. 87
V.1.3./ Các thiết bị khác. 87
VI.2. Chi phí thiết kế thi công. 88
VI.3. Chi phí trong 1ngày. 88
Kết luận. 89
Tài liệu tham khảo. 90



Mở đầu


Xi măng là vật liệu thông dụng nhất trong ngành công nghiệp xây dựng. Xi măng đã có mặt trong đời sống của con người hàng nghìn năm qua và cho đến nay con người vẫn sử dụng nó trong hầu hết các công trình xây dựng. Theo những dự đoán thì xi măng vẫn là chất kết dính chủ lực trong thế kỷ tới.
Đất nước ta trải qua 2 cuộc chiến tranh tàn phá cơ sở hạ tầng còn thất kén. Do vậy nhu cầu sử dụng xi măng ngày càng tăng khi nước ta bước vào thời kỳ đổi mới tiến tới công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Hàng loạt các công trình xây dựng : thuỷ điện, cầu cống, đường xá, các công trình thuỷ lợi, nhà ở ., sẽ tiêu thụ một lượng xi măng rất lớn. Mặc dù, sản lượng xi măng sản xuất trong nước ngày càng tăng nhanh nhưng vẫn không đủ nhu cầu sử dụng trong nước. Vì vậy, việc tăng sản lượng xi măng nhằm cân đối giữa cung - cầu trong nước, một phần tham gia xuất khẩu đang là mục tiêu của ngành công nghiệp xi măng Việt Nam. Để góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng kinh tế của đất nước đồng thời thực hiện được mục tiêu trên thì việc xây dựng các nhà máy xi măng là rất cần thiết.
Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động sản xuất ngành công nghiệp xi măng cũng thải ra nhiều chất ô nhiễm gây hại cho con người và môi trường sống. Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng phát thải nhiều chất ô nhiễm hơn công nghệ sản xuất xi măng lò quay. Hiện nay hầu hết các cơ sở, nhà máy sản xuất xi măng đều dần chuyển sang công nghệ lò quay để nâng cao chất lượng sản phẩm và một phần giảm nồng độ phát thải.
Đề tài tốt nghiệp được giao “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí xi măng lò đứng công suất 1000 tấn clinker/ngày ” gồm 2 phần chính :

Tổng quan về ngành công nghiệp xi măng và ảnh hưởng của khí thải đối với con người và môi trường sống
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải xi măng lò đứng
Nội dung đồ án gồm các phần :
Chương I : Tổng quan ngành công nghiệp xi măng
Chương II : Tính toán phối liệu clinker xi măng pooclang và nồng độ khí ô nhiễm trong công nghệ sản xuất xi măng
Chương III : Lựa chọn phương pháp xử lý khí ô nhiễm
Chương IV : Tính toán thiết bị xử lý
Chương V : Tính toán chi phí xử lý

Chương I : TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI MĂNG
I.1/ Một vài nét chính về ngành công nghiệp sản xuất xi măng

I.1.1/ Lịch sử sự ra đời của xi măng

Vào thời tối cổ, con người đã biết đến vôi và đất sét sử dụng chúng như một thứ vữa để gắn các viên đá lại với nhau. Khoảng 3000 năm trước Công nguyên người Ai Cập dùng vôi tôi làm vật liệu chính (được thấy tại Kim tự tháp Cheops). 1000 năm trước Công nguyên, người Hy Lạp sử dụng vôi tôi trộn với đất núi lửa ở Santorin. 100 năm trước Công nguyên người La Mã dùng vôi và tro núi lửa miền Puzzolles tạo thành một vật liệu mới gọi là bê tông.
Thế kỷ I, các kiến trúc sư La Mã viết: "Có một loại bột được tìm thấy gần vùng Vennuvious mang những tính chất kỳ lạ. Loại bột này khi trộn với vôi và mủ cao su thì không những thích hợp cho việc xây dựng nhà cửa mà còn có thể đông cứng trong nước". Đến thế kỷ TCN người La Mã phát minh ra xi măng (nhưng không có cốt thép) dùng trong xây dựng nhưng công thức về xi măng của họ bị thất truyền. Năm 1750 Smeaton khi xây dựng hải đăng Eddyston vùng Cornualles, ông khám phá rằng : chất kết dính tốt nhất là hỗn hợp giữa đá vôi và đất sét.
Năm 1789 một loại xi măng chất lượng mới được kĩ sư Smeaton (Anh) với việc cho thêm sự có mặt của đất sét cuội sét hoặc đá vôi. Năm 1812 Louis Vicat (Pháp) hoàn chỉnh khám phá của Smeaton bằng cách xác định tỷ lệ của hỗn hợp. Năm 1824 Joseph Aspdin với sáng chế chất kết dính trên cơ sở nung hỗn hợp 3 phần đá vôi và một phần đất sét. Và 20 năm sau, Isaac Charles John đẩy thêm một bước nữa bằng cách nâng cao nhiệt độ nung tới mức làm nóng chảy một phần nguyên liệu trước khi kết nối thành clinker.
Từ thời tối cổ con người đã biết sử dụng đất sét và vôi để kết dính các viên đất lại với nhau. Phải trải qua một quá trình rất dài các nhà nghiên cứu đã tìm tòi thêm những công thức mới, hợp chất mới để tạo nên một hợp chất kết nối vững chắc là xi măng. Đó là thành tựu lớn của khoa học nghiên cứu và ứng dụng của loài người [1].
I.1.2/ Tình hình phát triển ngành công nghiệp xi măng trong nước và trên thế giới

I.1.2.1/ Trên thế giới [2]

a./ Nhu cầu xi măng

Năm 2002, nhu cầu xi măng toàn thế giới đạt 1,7 tỷ tấn.
Năm 2004 là 2,16 tỷ tấn.
Năm 2005 ( dự kiến ) là 2,246 tỷ tấn (tăng gần 4% so với 2004). Riêng Trung Quốc năm 2005 ước tính đạt 1,06 tỷ tấn (tăng 9,2% so với 2004).
Nhu cầu xi măng toàn thế giới năm 2020 là 3,06 tỷ (riêng nhu cầu các nước đang phát triển sẽ chiếm 84%).



Tài liệu tham khảo

[1] Lịch sử ra đời của xi măng, (Theo VLXD đương đại - Số 2 - 03/06), Siêu thị thông tin xây dựng - Tổng hội xây dựng Việt Nam, truy cập ngày 02/4/2010 từ trang web: http://sieuthixaydung.com.vn/modules.php?name=News&opcase=detailsnews&mid=960&mcid=259&menuid=200
[2] Công nghiệp xi măng thế giới qua những con số, ( Nguồn tin : Trang web của Bộ xây dựng – Ministry of construction of socialist republic of Viet Nam ) http://www.moc.gov.vn; http://thuvien.xaydung.gov.vn/site/ .articleId=16467&portalSiteId=6&language=vi_VN
[3] Các website của Tổng công ty xi măng Việt Nam và các công ty xi măng thành viên http://www.vicem.vn
[4] Báo cáo tổng kết sản xuất kinh doanh năm 2009 của Tổng công ty Công nghiệp xi măng Việt Nam, Theo website http://www.vicem.vn
[5] PGS Bùi Văn Chén, (2001), Kỹ thuật sản xuất xi măng Pooclăng và chất kết dính, Đại học Bách khoa Hà Nội
[6] TS. Tạ Ngọc Dũng, (09/2003), Bài giảng công nghệ xi măng, Bách khoa
[7] GS.TS Trần Ngọc Chấn, (2004), Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Tập 1, 2, 3, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội
[8] Hoàng Kim Cơ,() , Kỹ thuật lọc bụi và làm sạch khí, NXB Giáo dục
[9] Nguyễn Duy Động, Thông gió và kỹ thuật xử lý khí thải
[10] GS.TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, KS. Long Thanh Hùng, TS. Đinh Văn Huỳnh, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS. Phan Văn Thơm, TS. Phạm Xuân Toàn, TS. Trần Xoa (1990), Sổ tay quá trình công nghệ và hoá chất tập 1, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[11] GS.TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, KS. Long Thanh Hùng, TS. Đinh Văn Huỳnh, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS. Phan Văn Thơm, TS. Phạm Xuân Toàn, TS. Trần Xoa (1990), Sổ tay quá trình công nghệ và hoá chất tập 2, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[12] TS.Nghiêm Trung Dũng (2002), Bài giảng công nghệ xử lý ô nhiễm khí, Viện KH và CN Môi trường- ĐHBK Hà Nội.