Nội dung

Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : Nguyễn Viết Dũng Lớp: CNVL Silicat Khoá: 46 1. Đầu đề thiết kế: Thiết kế nhà máy sản xuất vật liệu chịu lửa cao alumin phục vụ công nghiệp ximăng năng suất 12000 (tấn/năm). 2. Các số liệu ban đầu: - Sử dụng lò tuynen - Năng suất 12000 tấn/năm. - Nhiên liệu: FO M40 - Các số liệu khác tự chọn. 3. Nội dung các phần thuyết minh, tính toán: - Biện luận đề tài thiết kế. - Tính toán phối liệu. - Lựa chọn dây chuyền sản xuất và tính cân bằng vật chất. - Tính nhiệt kỹ thuật. - Tính toán thiết bị phụ trợ lò nung - Tính xây dựng, điện và kinh tế. 4. Các bản vẽ, đồ thị: - Sơ đồ nhà máy. - Bản vẽ lò nung (các mặt cắt) - Sơ đồ dây chuyền sản xuất. 5. Họ tên cán bộ hướng dẫn :Th.S Vũ Thị Ngọc Minh 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 21 - 2 - 2006 7. Ngày hoàn thành đồ án: 25 - 5 - 2006 Ngày….tháng… .năm …. Cán bộ hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ, tên) Chủ nhiệm bộ môn (ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên đã hoàn thành và đã nộp đồ án tốt nghiệp ngày......tháng.... năm …. Ngƣời duyệt (Ký, ghi rõ họ, tên) Lớp CNVL Silicat 1 Khoá 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................... 4 I. BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ............................................................... 4 II. CƠ SỞ HÓA LÝ CỦA SẢN PHẨM VẬT LIỆU CHỊU LỬA CAO ALUMIN ......................................................................................................... 8 III. CƠ SỞ KINH TẾ KỸ THUẬT VÀ VÙNG XÂY DỰNG NHÀ MÁY ....11 1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN .........................................................................12 2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ ,CHÍNH TRỊ .......................................................12 3. CHỌN ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY ..............................................................13 PHẦN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ...................................................................13 CHƢƠNG I KỸ THUẬT SẢN XUẤT ................................................................................13 I. LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT,THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ..................................13 1. LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT GẠCH CAO ALUMIN .....13 2. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ...................................................................15 3. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT .......................................16 II. CÁC NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT,TÍNH PHỐI LIỆU ............................17 III.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ...............................................................18 VI.TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ..........................23 V. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC LÒ ................................................................27 VI. ĐƢỜNG CONG NUNG VÀ XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI CÁC DÔN DỰA VÀO ĐƢỜNG CONG NUNG ................................................................29 VII. LỰA CHỌN VẬT LIỆU XÂY LÒ .........................................................30 1. CÁC VẬT LIỆU ĐỂ XÂY LÒ....................................................................30 2. CÁC THÔNG SỐ VẬT LÝ CỦA VẬT LIỆU XÂY LÒ .............................31 3. CHỌN VẬT LIỆU XÂY CÁC ZÔN ...........................................................31 CHƢƠNG II TÍNH TOÁN NHIỆT KỸ THUẬT..................................................................33 I. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU ......................................33 II.TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ............................................................ II.1TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT CHO ZÔN NUNG VÀ ZÔN ĐỐT NÓNG ..............................................................................................................37 A. CÁC KHOẢN NHIỆT THU. ......................................................................37 B. CÁC KHOẢN NHIỆT CHI .........................................................................40 II.2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT CHO ZÔN LÀM NGUỘI .................63 A.CÁC KHOẢN NHIỆT THU .....................................................................63 B.CÁC KHOẢN NHIỆT CHI .......................................................................64 CHƢƠNG III Lớp CNVL Silicat 2 Khoá 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết TÍNH VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ LÒ NUNG ..............................72 PHẦN XÂY DỰNG .........................................................................................84 I.GIỚI THIỆU ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY ....................................84 II.TỔNG BỐ TRÍ MẶT BẰNG ......................................................................84 III.KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH .....................................................................85 PHẦN ĐIỆN NƢỚC ........................................................................................87 I.ĐIỆN ............................................................................................................87 II.NƢỚC .........................................................................................................90 PHẦN KINH TẾ TỔ CHỨC ............................................................................90 A.CƠ CẤU TỔ CHỨC NHÀ MÁY ................................................................91 B.VỐN ĐẦU TƢ ............................................................................................93 PHẦN AN TOÀN LAO ĐỘNG .......................................................................98 KẾT LUẬN ....................................................................................................100 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................101 PHẦN MỞ ĐẦU I.BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ Lớp CNVL Silicat 3 Khoá 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế quốc dân, ngành công nghiệp vật liệu xây dựng nói chung có những bƣớc phát triển vƣợt trội. Một trong những sản phẩm vật liệu xây dựng đang đƣợc nhà nƣớc đầu tƣ và mở rộng sản xuất là vật liệu chịu lửa. Trên thế giới sản phẩm vật liệu chịu lửa đã có từ rất lâu, vật liệu chịu lửa Samôt đóng thành viên từ đất sét chịu lửa đã sản xuất tại Châu Âu vào cuối thế kỷ XIV sau khi có lò cao. Mãi tới năm 1810 mới sản xuất nhiêu ở Đức. Đến năm 1856 ở Liên Xô mới có nhà máy sản xuất vật liệu Samôt đầu tiên. Vật liệu chịu lửa Đinat đầu tiên sản xuất tại Anh vào năm 1822 và ở Nga năm 1880 vào năm 1990 ở Nga xây dựng nhà máy gạch Manhêdi đầu tiên. Các sản phẩm khác mãi đến thế kỷ XX mới bắt đầu sản xuất. Ở Việt Nam việc sử dụng vật liệu chịu lửa cũng có từ rất sớm, nhƣng chỉ sau khi miền Bắc đƣợc hoàn toàn giải phóng, chúng ta mới xây dựng đƣợc nhà máy sản xuất gạch chịu lửa đầu tiên tại Cầu Đuống và Thái Nguyên. Hiện nay, ở nƣớc ta mới có một số cơ sở sản xuất vật liệu chịu lửa. Nhƣ ở nhà máy gạch chịu lửa Cầu Đuống, sản xuất gạch Samôt là chủ yếu và đã đầu tƣ lò mới sản xuất gạch Cao alumin nhƣng năng suất còn nhỏ. Nhà máy gạch chịu lửa Tam Tầng sản xuất gạch Samôt các loại, năng suất 16500T/N. Nhà máy vật liệu chịu lửa Kiềm tính Việt Nam năng suất 16000T/N. Và một số nhà máy vật liệu xây dựng ở Miền Nam nhƣ nhà máy vật liệu chịu lửa Trúc Thôn, vật liệu xây dựng chịu lửa Tân Vạn. Nhƣng sản phẩm vật liệu xây dựng vẫn không đáp ứng đƣợc yêu cầu của ngƣời tiêu dùng. Nhu cầu sử dụng chịu lửa ngày một tăng. Theo số liệu điều tra của công ty tƣ vấn xây dựng và phát triển của vật liệu xây dựng thuộc tổng công ty Thuỷ Tinh và Gốm xây dựng năm 1998 thì tổng sản lƣợng và chủng loại vật liệu chịu lửa sản xuất năm 1997 nhƣ sau: STT Tên đơn vị Lớp CNVL Silicat Công suất thiết kế Tổng sản lƣợng năm 4 Tỷ lệ so với công suất Chủng loại Khoá 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết (Tấn/ năm) 1 1997 (Tấn) thiết kế Công ty vật Gạch SamôtA,B liệu chịu lửa 5000 3279 60,5% Vữa Samôt A,B Cầu Đuống 2 Công ty vật liệu chịu lửa Gạch SamôtA,B 10000 2202 22% Vữa Samôt A,B Tam Tầng 3 Công ty vật liệu chịu lửa Gạch SamôtA,B 28000 9500 30% đolomi thiêu kết 5000 4574 91% Gạch Samôt B,C 6000 3000 50% Gạch Samôt B,C Thái Nguyên 4 Mỏ sét chịu lửa Trúc Thôn 5 Nhà máy Tân Vận Đồng Nai Tổng sản lƣợng theo công suất thiết kế : 48.000 tấn Samôt các loại 6.000 tấn đolomi cho luyện kim Tổng sản lƣợng trong năm sản xuất trong năm 1999 là: 22.555 tấn Samôt các loại. 2500 tấn dolomi cho luyện kim Đạt 45% công suất thiết kế. Lƣợng và loại vật liệu chịu lửa nhập khẩu năm 1997 là: S TT Chủng loại 1 2 Cao nhôm Cr – Mg và Manhedi Lớp CNVL Silicat Đơn vị Số lƣợng Tấn 31688 Tấn 66232 Giá trị (USD) Giá nhập trung bình (USD/tấn ) 2128188 668 3102134 468 5 Tỷ trọng Số lƣợng 24,9 51,7 Giá trị 28,7 41,9 Khoá 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết 3 Spinel Tấn 1518,4 1663571 1096 11,8 225 4 Sa mốt Tấn 786,0 121868 155 6,1 1,6 5 Đinat Tấn 678,0 227130 335 5,3 3,1 6 Các loại khác Tấn 29,3 84986 5628 0,2 2,2 Tổng cộng Tấn 12821,7 723194 Tổng lƣợng tiêu thụ vật liêu chịu lửa năm 1997 là 32.128 tấn Tổng lƣợng nhập khẩu vật liệu chịu lửa năm 1997 là 12.822 tấn Tổng lƣợng vật liệu chịu lửa cung cấp trong nƣớc là 19.306 tấn Mặc dù vật liệu chịu lửa chỉ chiếm 39% khối lƣợng nhƣng về giá trị lại chiếm 76,2% (khoảng 95,5 tỷ VNĐ) và lƣợng cung cấp trong nƣớc chiếm 61% khối lƣợng nhƣng giá trị chỉ chiếm 23,8% (khoảng 29,8 tỷ VNĐ). Dự báo nhu cầu phát triển vật liệu chịu lửa trong những năm tới nhƣ sau. Nhu cầu vật liệu chịu lửa cho ngành xi măng: Năm Đơn vị 2000 2005 2010 2020 Loại Samốt Tấn 5000 – 6000 6000 – 7000 10000 – 11000 15000 – 16000 Cao Alumin Tấn 2000 – 3000 4000 – 5000 6000 – 7000 9000 – 10000 Kiềm tính Tấn 13000 – 1000 15000 – 16000 25000 – 26000 35000 – 36000 Tổng cộng Tấn 20000– 3000 25000– 28000 41000 – 44000 59000- 2000 Nhu cÇu vËt liÖu chÞu löa cho ngµnh thÐp : N¨m Lo¹i Samèt §¬n vÞ 2000 2005 2010 TÊn 36000 36000-38000 50000 Lớp CNVL Silicat 6 Khoá 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết Cao Alumin TÊn 15000 28000-30000 45000 KiÒm tÝnh TÊn 12000 14000-15000 22000 Tæng céng TÊn 63000 7800080000 117000 C¸c ngµnh c«ng kh¸c chØ sö dông mét l-îng vËt liÖu chÞu löa nhá so víi ngµnh thÐp vµ xi m¨ng: N¨m 2000 nhu cÇu 4000 - 4500 tÊn N¨m 2005 nhu cÇu 6000 - 6500 tÊn N¨m 2010 nhu cÇu 8000 - 8500 tÊn. Qua sè liÖu trªn ta thÊy nhu cÇu vËt liÖu chÞu löa ë n-íc ta lµ rÊt lín trong khi thùc tÕ ch-a ®¸p øng ®-îc. ViÖc ®Çu t- x©y dùng c¸c nhµ m¸y vËt liÖu chÞu löa víi n¨ng suÊt vµ chÊt l-îng cao h¬n lµ mét ®ßi hái thùc tÕ phï hîp víi qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña nÒn kinh tÕ.B¶n ®å ¸n nµy thiÕt kÕ nhµ m¸y vËt liÖu chÞu löa Cao alumin n¨ng suÊt 12000TÊn/ n¨m, sö dông lß nung tuynen hiÖn ®¹i – nhiÖn liÖu dÇu Mazut M40 .Cao alumin lµ s¶n phÈm chÞu löa n»m tõ 45  90%. trong hä alum«silicat cã hµm l-îng nh«m C¸c lo¹i s¶n phÈm cã hµm l-îng nh«m cao h¬n n÷a gäi lµ Corun. So víi s¶n phÈm chÞu löa samèt th× vËt liÖu chÞu löa Cao alumin cã hµm l-îng mulit lín h¬n, l-îng pha thuû tinh nhá h¬n, nhiÖt ®é biÕn mÒm cña chóng cao h¬n. §é chÞu löa vµ c-êng ®é biÕn d¹ng d-íi t¶i träng vµ ®é bÒn ho¸ cao. Do vËy, cho phÐp sö dông s¶n phÈm cao alumin trong nhiÒu tr-êng hîp, ë nh÷ng ®iÒu kiÖn lµm viÖc nhiÖt ®é cao mµ s¶n phÈm Sam«t kh«ng chÞu ®-îc. Lớp CNVL Silicat 7 Khoá 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết Cïng víi sù ph¸t triÓn chung cña nÒn kinh tÕ quèc d©n c«ng nghiÖp s¶n xuÊt xi m¨ng luyÖn thÐp hiÖn ®¹i ®· kÐo theo sù t¨ng c-êng cña qu¸ tr×nh nhiÖt, yªu cÇu chÊt l-îng vËt liÖu chÞu löa ph¶i t¨ng t-¬ng øng, ®¶m b¶o ®é bÒn, chÞu t¶i trong c¬ häc t¸c dông cña m«i tr-êng ë nhiÖt ®é cao VËt liÖu chÞu löa alumin cã thÓ ®¸p øng ®-îc yªu cÇu kü thuËt hiÖn ®¹i ®ã. §Æc biÖt lµ s¶n phÈm caoalumin cã hµm l-îng nh«m cao. Tuú vµo hµm l-îng «xýt nh«m cã trong s¶n phÈm mµ ng-êi ta chia cao alumin ra lµm 4 lo¹i: Lo¹i A tõ 45  65 % Al2O3 Lo¹i B tõ 65  75 % Al2O3 Lo¹i C tõ 75 90 % Al2O3 Corun > 90 % Al2O3 Theo thµnh phÇn kho¸ng ng-êi ta chia ra lµm 4 lo¹Þ nh- sau : S¶n phÈm Silimanit ®¸p øng thµnh phÇn  Al2O3 SiO2 S¶n phÈm mulit ®¸p øng thµnh phÇn  > Al2O3. SiO2 3Al2O3.2SiO2 S¶n phÈm mulit - corun ®¸p øng thµnh phÇn 3Al2O3 .SiO2  > Al2O3 S¶n phÈm corun ®¸p øng thµnh phÇn ~ Al2O3 Qua ®ã ta thÊy hµm l-îng nh«m kh«ng chØ lµ dÊu hiÖu ®Ó ph©n lo¹i s¶n phÈm mµ nã cßn quyÕt ®Þnh nh÷ng tÝnh chÊt c¬ b¶n cña s¶n phÈm Cao lumin II. CƠ SỞ HOÁ LÝ CỦA SẢN PHẨM CHỊU LỬA CAOLUMIN Dựa vào biểu đồ trạng thái hai hệ cấu tử Al2O3 – SiO2 B¸ n axÝt Cao alumin Samèt 2100 2000 Lớp CNVL Silicat 1900 Láng Dung dÞch r¾n MulÝt + Láng 8 o 1910 C Corun Khoá láng 1850o C 1800 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết Từ giản đồ trên ta thấy: - Trong các hỗn hợp có thành phần tiền mulit (sản phẩm chứa dƣới 72% Al203) pha kết tinh chủ yếu là mulit. Ngoài mulit trong xƣởng còn có một lƣợng cristobalis. Khi có tạp chất còn tạo thành thuỷ tinh silic mà trong thành phần của nó ngoài tạp chất còn có một lƣợng nhỏ Al2O3 Khi tăng hàm lƣợng Al2O3 trong xƣơng lƣợng pha thuỷ tinh sẽ giảm đi và đạt mức tối thiểu khi Al2O3 đạt 73%. Nhƣ vậy là tăng hàm lƣợng Al2O3 trong khoảng 45%  75% sẽ làm tăng lƣợng pha kết tinh . Pha chủ yếu tạo thành xƣơng là pha mulit (R). Vì vậy xƣơng có tính chất gần với các tính chất của mulit, có nhiệt độ nóng chảy ~ 19100C . - Khi tăng hàm lƣợng Al2O3 trong sản phẩm > 72% thì trong xƣơng tồn tại đồng thời cả hai pha rắn là mulit và corun - Tại nhiệt độ 18500C do kết quả của sự kết hợp 2 chất kết tinh, một điểm etecti dễ chảy sẽ tạo thành có một thành phần gần với 2Al2O3.SiO2 (79% Al2O3 .21% SiO2). Khi có mặt tạp chất thì nhiệt độ tạo etecti sẽ giảm xuống. Lớp CNVL Silicat 9 Khoá 46 Đồ án tốt nghiệp Dũng Nguyễn Viết Trong vùng có thành phần từ 3Al2O3.SiO2 chứa 72% Al2O3 đến 77% Al2O3 tại vùng này mulit cùng với corun tạo thành dung dịch rắn mulit. Tại đó nhiệt độ chảy của hỗn hợp mulit – corun khi tăng Al2O3 từ 72% đến 77% sẽ giảm từ 19100C xuống 18500C. Tiếp tục tăng Al2O3 > 77% sẽ dẫn tới sự cùng tồn tại trong xƣơng cả mulit và corun. Nhiệt độ đƣờng pha lỏng của các hỗn hợp này sẽ tăng, ở corun tinh khiết có thể đạt nhiệt độ 2030  20500C Nhƣ vậy thành phần pha của sản phẩm vật liệu Cao alumin đƣợc đặc trƣng bởi sự tồn tại 2 chất kết tinh mulit và corun. Các thành phần chứa dƣới 72% Al2O3 còn có các dạng thuỷ tinh Silic Sự tăng lên của chất kết tinh này hay chất kết tinh khác và số lƣợng của chúng là phụ thuộc vào thành phần hoá học của hỗn hợp Sự tồn tại tạp chất trong nguyên liệu là nguyên nhân làm tăng lƣợng pha thuỷ tinh và hạ thấp nhiệt độ tạo ra thuỷ tinh, ảnh hƣởng đến độ nhớt. * Quá trình tổng hợp mulit Mulit đƣợc tạo thành khi nung các nguyên liệu sét và các khoáng nhóm Silimanit cùng với mulit tạo ra còn có silic dƣ nên cristobalis cũng đƣợc tạo thành.Lƣợng mulit tạo thành theo lý thuyết, khi chuyển hoá caolinit không nung và các khoáng nhóm Silimanit tƣơng ứng với các phản ứng sau : 12000C 3(Al2O3 . 2SiO2) 3Al2O3.2SiO2 + SiO2 1300  15000C 3(Al2O3 . SiO2) 3 Al2O3. 2SiO2 + SiO2 80% 14% trọng lƣợng Ngoài chất chảy thƣờng có trong nguyên liệu tự nhiên, với lƣợng từ 2  6% thuỷ tinh silic còn có chứa một lƣợng nhỏ Al2O3. Vì vậy lƣợng mulit thực tế có đƣợc luôn thấp hơn lý thuyết và phụ thuộc vào độ tính khiết nguyên liệu Lớp CNVL Silicat 10 Khoá 46