Tài liệu Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống chuyển tro bay bằng bơm bột

“Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” MỤC LỤC Mục lục …………………………………………………………………..……….. Giới thiệu chung đề tài ………………………………………………………….. Danh sách thành viên tham gia …………………………………………….….. Lời nói đầu ……………………………………………………………………..…. Chương 1: Nghiên cứu, khảo sát thiết bị vận chuyển tro bay bằng phương pháp cơ khí truyền thống ……………………………………….. 1.1.Tống quan chung về tro bay và hệ thống vận chuyển tro bay bằng cơ khí truyền thống…………………………………………………………………… 1.1.1.Tổng quan chung về tro bay……………………………………………… 1.1.2.Hệ thống vận chuyển tro bay bằng cơ khí……………………………… 1.1.3.Các ưu, nhược điểm của hệ thống vận chuyển tro bay bằng cơ khí 1.2.Yêu cầu cấp bách sử dụng hệ thống vận chuyển tro bay tiên tiến hiệu quả hơn 1.3 .Kết luận chương 1……………………………………………………. ... Chương 2: Tính toán, chọn thông số kỹ thuật, thiết kế hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột………………………………………………….. 2.1.Tính toán, chọn thông số……………………………………………………. 2.1.1.Cơ sở tính toán…………………………………………………………….. 2.1.2.Tính toán……………………………………………………………………. 2.2.Lựa chọn thiết bị……………………………………………………………… 2.3.Lựa chọn thông số kỹ thuật - Thiết kế hệ thốngt. 2.4. Kết luận Chương 2 Chương 3: Hướng dẫn sử dụng hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột…………………………………………………………………………………. 3.1.Mô tả hệ thống……………………………………………………………….. 3.2.Hướng dẫn sử dụng………………………………………………………….. Chương 4: Qui trình công nghệ chế tạo một số chi tiết thân bơm và ống liên kết 1 Kết luận và Kiến nghị Lời cảm ơn Tài liệu tham khảo……………………………………………………………….. Phụ lục Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 1 2 4 5 6 6 6 8 15 18 21 22 22 22 25 27 28 30 39 31 32 43 58 59 60 61 1 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1. Tên đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột”. 2. Cơ sở pháp lý của đề tài - Quyết định số 6228 /QĐ –BCT, ngày 10 tháng 12 năm 2009 về việc đặt hàng thực hiện các nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2010 của Bộ Công Thương. - Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ, số 199.10 RD/HĐ-KHCN, ký ngày 16 tháng 3 năm 2010. 3. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3.1. Tính cấp thiết: Các dây chuyền sản xuất tro bay đều hiện nay đều sử dụng các hệ thống vận chuyển cơ khí truyền thống như gầu nâng, vít tải, băng tải gây phát sinh bụi và tuổi thọ thấp phải thay thế sửa chữa thường xuyên. Vì vậy đòi hỏi thay thế hệ thống vận chuyển đó bằng hệ thống vận chuyển kín hơn, ít gây bụi và tuổi thọ lâu hơn. 3.2. Mục tiêu của đề tài: - Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột. - Đưa vào ứng dụng trong sản xuất. 4. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 4.1. Đối tượng: Hệ thống vận chuyển tro bay … 4.2. Phạm vi và nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu, khảo sát thiết bị vận chuyển tro bay bằng cơ khí truyền thống (gầu nâng, vít tải, băng tải …). - Tính toán, chọn thông số kỹ thuật, thiết kế hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột. - Nội địa hoá một số bộ phận chính: bơm, cấp liệu, cơ cấu phối liệu. - Khảo nghiệm đánh giá kết quả. -Viết báo cáo tổng kết đề tài. 5. Kinh phí thực hiện đề tài: Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 2 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” +Tổng số: 400 triệu đồng -Từ ngân sách Nhà nước: 400 triệu đồng -Vốn tín dụng: 0 triệu đồng -Vốn tự có: 0 triệu đồng 6. Thời gian thực hiện : 12 tháng +Bắt đầu: 01/2010 +Kết thúc: 12/2010 Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 3 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” DANH SÁCH THÀNH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI TT Họ và tên Học hàm, học vị, Cơ quan công tác chuyên môn 1 Đỗ Thái Cường Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí 2 Phan Thạch Hổ NCVCC, TS kỹ thuật Viện Nghiên cứu Cơ khí 3 Nguyễn Văn Bình Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí 4 Bùi Khắc Dũng Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí 5 Bùi Anh Tuấn Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí Cơ sở sản xuất tro bay Phả Lại– 6 Nguyễn Anh Sơn Kỹ sư thủy lợi BQLDA nhà máy thủy điện Sơn La.EST 7 Mai Đức Thái Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí 8 Lê Đồng Thành Kỹ sư Cơ khí Viện Nghiên cứu Cơ khí Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 4 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” LỜI NÓI ĐẦU Ở nước ta hiện nay, nhiều công trình xây dựng cơ bản như xây dựng giao thông, kiến trúc dân dụng, xây dựng công nghiệp, thủy lợi v.v… đang được đầu tư đáng kể. Điều đó dẫn tới các phương tiện cơ giới thi công và các phương tiện vận chuyển và trang thiết bị xếp dỡ tăng lên rất nhiều. Trong những năm gần đây, ngoài các máy xây dựng, vận chuyển mang tính chất thông dụng thì các loại máy móc vận chuyển ưu việt gọn nhẹ, độ tin cậy cao năng suất làm việc lớn chất lượng cao, nhưng cũng có những khó khăn nhất định trong việc sử dụng và bảo dưỡng sửa chữa các hệ thống thiết bị máy móc đó. Thực tiễn đang đặt ra nhiều nhu cầu cho khoa học công nghệ, cơ chế thị trường thật sự đã thúc bách các doanh nghiệp và người sản xuất quan tâm đầu tư đổi mới công nghệ, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành, tạo lợi thế cạnh tranh trên thị trường. Với tốc độ phát triển của nền kinh tế như hiện nay, các ngành công nghiệp như xi măng, hoá chất, tuyển khoáng, than và nhất là các dây chuyền sản xuất tro bay đang được đầu tư, phát triển. Việc xây dựng các dây chuyển đòi hỏi các thiết bị phải được cung cấp kịp thời, đáp ứng tiến độ và giảm giá thành, nâng cao hiệu quả kinh tế. Xuất phát từ yêu cầu thực tế, với kinh nghiệm dày dạn trong công tác nghiên cứu khoa học – công nghệ, Viện Nghiên cứu Cơ khí đã đề xuất và được Bộ Công Thương chấp thuận đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột”. Thực hiện đề tài này, nhóm đề tài mong muốn góp phần vào công cuộc làm xanh nền công nghiệp đó là khai thác tận dụng các phế thải công nghiệp gây ô nhiễm môi trường. Nhóm đề tài cũng mong muốn được các nhà khoa học, các độc giả quan tâm đến vấn đề này đóng góp thêm những kinh nghiệm quý báu cho đề tài được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! NHÓM ĐỀ TÀI Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 5 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN TRO BAY BẰNG CƠ KHÍ TRUYỀN THỐNG 1.1. Tổng quan chung về tro bay và hệ thống thiết bị vận chuyển tro bay bằng cơ khí truyền thống. 1.1.1. Tổng quan về tro bay 1.1.1.1.Phân loại: a/ Phương pháp phân loại tro theo ASTM C618 (Mỹ). Theo phương pháp phân loại này chia thành ba loại: tro N, tro F và tro C, định nghĩa của nó như sau: Loại tro N: Là loại tro thô tự nhiên còn để nguyên chất hoặc bụi than tự nhiên của núi lửa đồng thời phù hợp với các tính chất của loại tro này. Như là một vài quá trình địa chất của quả đất, đá phiến xilic có tính chất opan, đá phiến sét, đá tạo thành từ tro núi lửa và tro núi lửa được đốt thành than hoặc không được đốt thành than và sự phù hợp của vật chất được đốt thành than để đem lại các tính chất đáp ứng đặc điểm của loại than này. Như là đất sét và đá phiến sét. Loại tro F: Thông thường thu được trong quá trình đốt than yếm khí (không khói) hoặc than khói đồng thời phù hợp với điều kiện kỹ thuật của loại tro này. Chúng có tính chất của loại tro núi lửa. Loại tro C: Thông thường thu được trong quá trình đốt than nâu hoặc than yếm khí, đồng thời phù hợp với điều kiện kỹ thuật của loại tro này. Chúng có tính chất của loại tro núi lửa và thể hiện một tính chất kết dính nào đó, một số loại tro C có hàm lượng CaO cao hơn 10%. b/ Ph−¬ng ph¸p ph©n lo¹i cña Trung Quèc. ë Trung Quèc lo¹i tro cã hµm l−îng ¤xitcanxi cao ®−îc gäi lµ tro Canxi cao, vÒ c¬ b¶n lo¹i tro nµy t−¬ng ®−¬ng víi lo¹i tro C tiªu chuÈn ASTM C618 cña Mü (tr−íc m¾t lo¹i tro nµy s¶n l−îng t−¬ng ®èi thÊp); ng−îc l¹i, gäi lµ tro Canxi thÊp (ë Trung Quèc hiÖn nay chñ yÕu lµ lo¹i tro nµy). V× vËy, c¸c b·i th¶i tro ë Trung Quèc hiÖn nay ®Òu t−¬ng ®−¬ng víi lo¹i tro F (Mü) ASTM C618. Cã thÓ nãi, tro thu ®−îc qua qu¸ tr×nh ®èt than t¹i c¸c nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn cã sù kh¸c nhau vÒ kh¶ n¨ng tuyÓn vµ hµm l−îng mÊt khÝ nung phô thuéc chñ yÕu vµo chñng lo¹i than vµ c«ng nghÖ ®èt. Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 6 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” 1.1.1.2. Tæ chøc kho¸ng vËt cña tro bay: Than nhiªn liÖu ®−îc cÊu thµnh tõ hai thµnh phÇn vËt chÊt: h÷u c¬ vµ v« c¬. VËt chÊt h÷u c¬ ®−îc chia thµnh hai lo¹i: c¸c hydroxit c¸c bon vµ c¸c bon. Thµnh phÇn h÷u c¬ cã sau khi ch¸y t¹o thµnh CO2 , CO, H 2O. Thµnh phÇn v« c¬ chñ yÕu lµ cao lanh, ®¸ canxit, quÆng phe-rit. VËt chÊt v« c¬ sau khi ch¸y t¹o thµnh phÕ th¶i, thµnh phÇn chñ yÕu gåm SiO2, AL2O3, CaO, MgO kh«ng tån t¹i ë d¹ng ®¬n chÊt. Theo ph©n tÝch, tro bay t¹i nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn Ph¶ L¹i, tro bay cã c¸c ®Æc tÝnh ho¸ lý vµ tû lÖ ®−îc thÓ hiÖn t¹i b¶ng 1-1. B¶ng 1-1. Thµnh phÇn kho¸ng vËt cña tro bay (%). TT Thµnh phÇn §¬n vÞ tÝnh D¶i Trung b×nh 1 SiO2 % 50,86 – 52,90 51,73 2 Al2O3 % 21,73 – 24,89 23,22 3 Fe2O3 % 4,57 – 4,96 4,89 4 TiO2 % 0,52 – 0,83 0,68 5 CaO % 0,68 – 0,87 0,79 6 MgO % 0,85 – 1,22 1,06 7 K2O % 3,22 – 4,25 3,66 8 Na2O % 0,18 – 1,20 0,79 % 16,34 – 22,00 18,68 % 0,01 – 0,04 0,03 9 LOI (Hµm l−îng MKN)* 10 §é Èm 1.3.3. Tæ chøc hãa häc cña tro bay §iÒu tra thµnh phÇn ho¸ häc cña 36 mÉu than ¤xit Cacbon thÊp (b¶ng 2-2). B¶ng 2-2. Thµnh phÇn hãa häc cña tro bay. Thµnh phÇn L−îng SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2 O MKN (%) B×nh qu©n Ph¹m vi 50.6 27.2 7.0 2.8 1.2 0.3 0.5 1.3 18.2 33.9~59.7 16.5~35.4 1.5~15.4 0.8~0.4 0.7~1.9 0~1.1 0.2~1.1 0.7~2.9 12~20.0 Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 7 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” 1.1.2. Hệ thống vận chuyển tro bay bằng cơ khí: 1.1.2.1. Băng tải Băng tải được sử dụng vận chuyển liên tục tro bay theo phương pháp ngang hoặc nghiêng. Chúng cho năng suất cao (tới vài nghìn t/h) và có thể vận chuyển đi xa tới hằng cây số. Trong sản xuất thường dùng loại băng tải di động và băng tải cố định. Băng tải di dộng vận chuyển vật liệu ở cự ly 10 – 15m và dỡ vật liệu ở độ cao 2 – 4m. Băng tải cố định có khung bệ làm thành từng đoạn 2 – 3m lắp ráp với nhau. Băng tải này thường dài 50 – 100m và có thể tăng giảm chiều dài bằng cách thêm, bớt các đoạn khung theo tính toán. Băng tải còn được sử dụng như một cơ cấu vận chuyển của máy đào nhiều gầu, máy rải bê tông… Băng tải gồm băng tựa trên các con lăn đỡ ở nhánh có tải và nhanh không tải, vòng qua tang dẫn động và tang căng. Chuyển động của băng truyền từ tang dẫn qua băng nhờ lực ma sát. Trục tang dẫn động nối động cơ qua hộp giảm tốc. Tăng lực kéo bằng cách lắp thêm tang cạnh tang dẫn để tăng góc ôm α. Để tránh bị chùng và tăng lực kéo dùng bộ căng kiểu vít hay đối trọng. Băng vừa là bộ phận mang vật liệu vừa là bộ phận kéo. Hay dùng nhất là loại băng vải cao su hay dệt bằng sợi tổng hợp. Lớp vải bền là loại chuyên dùng làm đai. Lớp vải bền là loại chuyên dùng làm đai. Lớp cao su phía trên dày hơn phía dưới vì chịu mài mòn nhiều hơn. Số lớp và chiều rộng băng là những số liệu đã được chuẩn hóa B = 0,4 ÷ 1,6m. Băng được chọn theo lực kéo lớn nhất Smax. Tải trọng kéo do các lớp vải chịu, do đó tải trọng càng lớn thì phải chọn băng có lớp vải nhiều. Đối với băng tải thường K = 460 ÷ 550 daN. Người ta còn dùng băng tải chuyên dùng có thể tăng tải trọng phá hỏng băng lên hai lần. Con lăn ở nhanh có tải có thể dùng loại con lăn thẳng hoặc con lăn đỡ hình lòng máng, còn ở nhánh không tải thường dùng loại con lăn đỡ thẳng. Nhánh có tải thường dùng loại lòng máng vì chứa được nhiều vật liệu làm tăng năng suất của băng tải. Con lăn đỡ hình lòng máng thường là tổ hợp của hai hoặc ba con lăn đỡ thẳng. Đối với băng tải dùng loại băng bình thường (mặt nhẵn), góc nghiên tải vận chuyển vật liệu rời không quá 18 – 20o, vận chuyển gạch không quá 25 – 30o. Để tăng độ nghiêng vận chuyển của băng tải đến Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 8 o “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” 60 , băng tải di động không có con lăn đỡ ở nhánh không tải, có thể dùng băng chuyên dùng có gờ. Khi lắp ráp băng tải, cần phải nối hai đầu băng với nhau bằng cách dán hai đầu lại bằng nhựa cao su, ép lại rồi đốt nóng, nối bằng khớp thép, vòng thép chuyên dùng và các vòng thép nối với nhau bằng cáp thép. Trong băng tải, lực dẫn động được truyền từ tang dẫn qua băng nhờ ma sát. Vì vậy để băng khỏi bị trượt trên tang dẫn phải đảm bảo theo yêu cầu của công thức Ơle : T = t.e fα trong đó : f – hệ số ma sát giữa băng và tang dẫn ; α - góc ôm của băng trên tang. Từ đó suy ra : P = T (1 − 1 ) e fα Từ công thức ta thấy lực kéo P có thể truyền từ tang qua băng tỷ lệ thuận với hệ số ma sát giữa băng và tang dẫn f, với góc ôm của băng trên tang α, với lực căng của băng trên nhánh cuốn. Để đảm bảo cho băng tải làm việc bình thường cần phải : thường xuyên theo dõi, kiểm tra các con lăn đỡ băng và định kỳ tra dầu mỡ các ổ của con lăn đỡ, kịp thời thay thế các con lăn hỏng. Thường xuyên điều chỉnh cho băng chuyển động đúng hướng, theo dõi, kiểm tra trạm căng băng, phễu nạp liệu, dỡ liệu và các thiết bị làm sạch băng. Cấm không được : cọ rửa, sửa chữa băng tải khi băng đang làm việc, mở máy mà không có tín hiệu báo trước. Năng suất của băng tải xác định theo công thức : Q = 3600 F .v.γ , t/h Trong đó : F – diện tích mặt cắt của vật liệu trên băng, m2 ; v – tốc độ vận chuyển vật liệu, m/s ; γ - khối lượng riêng của vật liệu , t/m3. Đối với băng phẳng, vật liệu có mặt cắt là hình tam giác cân. Để vật liệu không bị rơi vãi ra khỏi băng, thì đáy của tam giác cân bằng 0,8 chiều rộng của băng B và Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 9 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” góc đáy ϕ1 bằng 0,35 góc dốc tự nhiên của vật liệu ở trạng thái tĩnh ϕo. Để tính gần đúng với vật liệu xây dựng vụn, góc dốc tự nhiên ϕo ≈ 45o và trong khi đó ϕ1 ≈ 16o. 1.1.2.2. Băng gạt Một dạng của băng tải có xích kéo là băng gạt. Nó khác với xích tải tấm là trên xích lắp các tấm gạt, còn các nhánh dưới khi làm việc sẽ gạt vật liệu di chuyển trong lòng máng cố định. 1.1.2.3. Gầu tải Gầu tải được sử dụng rộng rãi ở các xí nghiệp sản xuất tro bay, bêtông và nhựa dùng để vận chuyển vận chuyển các loại vật liệu tơi như tro bay, xi măng, cát, đá, sỏi … Vật liệu chứa trong gầu vận chuyển theo phương thẳng đứng hay phương nghiêng một góc không nhỏ hơn 60o so với phương ngang. Gầu tải gồm tang hoặc đĩa xích dẫn động và đĩa kéo căng, bộ phận kéo thường là hai dải xích, trên có gắn gầu với bước gầu T. Bộ phận kéo và gầu được đặt trong vỏ che bằng kim loại. Chất tải vật liệu qua cửa nạp, còn xả qua cửa ra vật liệu. Gầu tải có tốc độ cao 1,25 – 2,0 m/s thường để vận chuyển vật liệu ở dạng tro bay, bột, và cục nhỏ, còn tốc độ thấp 0,4 – 1,0 m/s khi vận chuyển vật liệu ở dạng cục lớn. Hình dạng gầu cũng tùy thuộc vào loại vật liệu vận chuyển và được lắp trên cơ cấu kéo với bước gầu từ 300 đến 600 mm. Gầu tải có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, có thể nâng vật liệu lên độ cao tương đối lớn (trên 50m). Năng suất các loại gầu tải nằm trong khoảng rộng (từ 5 đến 140 m3/h). Nhược điểm của gầu tải là chịu quá tải rất kém, cần phải nạp liệu đều trong quá trình làm việc. Năng suất của gầu tải được tính theo công thức : q Q = 3,6 v.γ .k T , t/h trong đó : q – dung tích gầu, m3 T – bước gầu, m v – tốc độ vận chuyển vật liệu, m/s γ - khối lượng riêng của vật liệu, kg/m3 ; k – hệ số đầy gầu ; k = 0,6 ÷ 0,85. Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 10 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 11 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” 1.1.2.4. Vít tải Vít tải dùng để vận chuyển vật liệu tro bay, vật liệu rời, tơi xốp,dẻo như xi măng, cát, bột… theo phương ngang hoặc phương nghiêng (tới 20o) với cự ly vận chuyển tới 30 – 40m và có năng suất đến 20 – 40 m3/h. Vít tải gồm vỏ thép, trục dẫn động có gắn vít vận chuyển, các ổ đỡ, phễu nạp và cửa dỡ liệu. Trục vít quay nhờ động cơ qua hộp giảm tốc. Khi quay vít, vật liệu không quay theo chiều quay của vít mà bị cuốn theo và do đó có chuyển động tương đối giữa vật liệu và vít tải. Khối vật liệu coi như ở vị trí đai ốc. Nhờ ma sát và trọng lượng vật liệu, theo chiều quay của vít vật liệu được chuyển theo đường ống từ cửa nạp tới cửa xả. Vít tải có ưu điểm là kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn. Tùy theo tính chất và kích thước của vật liệu mà sử dụng các loại cánh vít có hình dáng khác nhau. Năng suất của vít tải được xác định theo công thức : Q = 3600 F .v , m3/h trong đó : v – vận tốc chuyển vật liệu, m/s F= πD 2 4 .ψ .c , v = S .n , 60 trong đó : D – đường kính vít, m ; S – bước vít, m ; n – số vòng quay của vít , vg/ph ψ - hệ số làm đầy thường không lớn hơn 0,15 – 0,4 để tránh vật liệu lấp kín vào các ổ đỡ ; Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 12 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” c – hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nghiêng β của đường vận chuyển β 0 5 10 15 20 c 1,0 0,9 0,8 0,7 0,65 1.1.2.5. Máy vận chuyển bằng rung động Máy vận chuyển bằng rung động làm việc trên nguyên tắc khi truyền cho vật liệu dao động với tần số và biên độ nhất định sẽ làm giảm ma sát trong giữa các phần tử vật liệu ở dạng trobay, bụi tơi, đồng thời giảm ma sát ngoài của vật liệu với bề mặt chứa vật liệu. Máy vận chuyển bằng rung động có thể vận chuyển vật liệu không cần bộ phận kéo cơ khí (gầu, vít) và vận chuyện vật liệu bụi trong ống kín. Vật liệu có thể vận chuyển theo độ dốc, phương ngang, thậm chí có thể lên cao. Máy vận chuyển bằng rung động được dẫn động bằng bộ kích thích rung điện từ, cơ cấu dẫn động cơ khí dưới dạng bánh lệch tâm hay cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền. Bộ phận mang vật liệu có thể là ống, máng, …. Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 13 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” Máy vận chuyển bằng rung động bằng kích thích rung điện từ gồm ống mang vật liệu treo trên các bộ treo đàn hồi ; ống thực hiện dao động theo phương x – x nhờ bộ kích thích rung động điện từ nắp, lắp trên bộ treo. Dao động nghiêng một góc α với phương tâm ống tạo ra chuyển động từng bước của các hạt vật liệu dài, có thể chia ra làm nhiều đoạn và trên mỗi đoạn đều có bộ kích thích rung điện từ. Bộ kích thích rung động điện từ gồm đế gắn cứng vào ống mang vật liệu và lõi với cuộn cảm. Giữa đế và lõi đặt lò xo để đảm bảo tần số dao động riêng của bộ phận mang vật liệu bằng tần số dao động cưỡng bức của trọng lượng lõi tức là máy làm việc ở chế độ cộng hưởng. Khi đó biên độ dao động của ống mang vật liệu làm tăng bước chuyển động của vật liệu trong ống, dẫn đến năng suất của máy tăng. Loại dẫn động cơ khí vận chuyển lên cao khi ống máng dao động với tần số cao hay trung bình, mỗi lần dao động máng từ vị trí I sang vị trí II và rồi lại trở về vị trí I. Khi thực hiện mỗi dao động, hạt vật liệu từ điểm A cùng với máng chuyển tới điểm B và khi máng trở về vị trí ban đầu nó sẽ ở điểm C, nằm cao hơn vị trí điểm A và thực hiện dao động nhảy trong máng hay trong ống. Trong xây dựng các loại máy vận chuyển bằng rung thường dùng để vận chuyển đều dòng vật liệu đi một khoảng cách xa, thí dụ khi định lượng vật liệu hoặc chất tải cho băng truyền. Năng suất của máy vận chuyển bằng rung động được xác định theo công thức : Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 14 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” Q = 3600 F .v , m3/h trong đó : v – vận tốc vận chuyển vật liệu, m/s v= 0,5 g ω ctgα trong đó : ω - tần số dao động cưỡng bức , Hz ; α - góc nghiêng vật liệu , độ ; g - gia tốc rơi tự do , m/s2. Nếu ta lấy hệ số nạp liệu ống là 0,25, tần số dao động cưỡng bức ω = 50l/s và α = 20o (tức v = 0,27m/s) thì năng suất là : Q = 3,6 F .v.γ = 3,6 πD 2 4 .0,25.0,27.γ = 0,2 D 2γ , t/h trong đó : D – đường kính ống mang liệu , m ; F – diện tích tiết diện dòng vật liệu vận chuyển bằng 0,25πD2/4, m2 ; γ - khối lượng tiêng của vật liệu , kg/m3. Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 15 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” 1.1.3. Các ưu, nhược điểm của hệ thống vận chuyển tro bay bằng cơ khí: 1.1.3.1.Ưu điểm: -Vít tải có ưu điểm là kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn. Tùy theo tính chất và kích thước của vật liệu mà sử dụng các loại cánh vít có hình dáng khác nhau. - Vận chuyển bằng rung thường dùng để vận chuyển đều dòng vật liệu đi một khoảng cách xa, thí dụ khi định lượng vật liệu hoặc chất tải cho băng truyền. - Gầu tải có ưu điểm là kích thước nhỏ gọn, có thể nâng vật liệu lên độ cao tương đối lớn (trên 50m). -Băng tải được sử dụng vận chuyển liên tục tro bay theo phương pháp ngang hoặc nghiêng. Chúng cho năng suất cao (tới vài nghìn t/h) và có thể vận chuyển đi xa tới hằng cây số. 1.1.3.2.Nhược điểm: -Nhược điểm của gầu tải là chịu quá tải rất kém, cần phải nạp liệu đều trong quá trình làm việc. - Để đảm bảo cho băng tải làm việc bình thường cần phải : thường xuyên theo dõi, kiểm tra các con lăn đỡ băng và định kỳ tra dầu mỡ các ổ của con lăn đỡ, kịp thời thay thế các con lăn hỏng. Thường xuyên điều chỉnh cho băng chuyển động đúng hướng, theo dõi, kiểm tra trạm căng băng, phễu nạp liệu, dỡ liệu và các thiết bị làm sạch băng. -Sự mài mòn của các cơ cấu chuyển động trong quá trình vận hành do tro bay lọt vào các khe hở. -Gây bụi trong quá trình hoạt động do thực tế không thể làm kín tuyệt đối các thiết bị mà hạt tro bay lại rất nhỏ và nhẹ. Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 16 1700 300 -0.250 +3,60 +13,00 +15,22 +16,22 1250 +16,72 1000 1700 3500 1450 1600 C 650 C 1175 900 700 i=20% 6000 i=20% -1.200 750 M? T C? T C-C 2500 500 420 1800 9400 Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 3600 -1.200 +11,00 1500 18000 6000 18000 1500 TÊM NHùA LÊY S¸NG M¸I 700 +17,20 +22,50 i=20% 6000 3200 2000 500 -2.200 420 +16,72 1000 1800 9400 3600 6° M? T C? T 1-1 -0.250 +3,60 +13,00 +15,22 +16,22 M? T C? T 2-2 -0.25 1500 6000 M? T C? T B-B -2.200 +18,20 850 6000 3200 600 6000 -1.200 1220 ÐÓNG BAO 2750 +22,50 1250 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” Hình 1-1: Dây chuyền sấy khô và vận chuyển tro bay sử dụng gầu nâng, vít tải. – KS.Đỗ Thái Cường 17 2050 2650 425 2510 5500 5500 6500 1000 900 1370 11500 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” Hình 1-2: Dây chuyền vận chuyển tro bay bằng vít tải Cơ sở sản xuất tro bay Phả Lại.EST Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 18 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” 1.2.Yêu cầu cấp bách sử dụng hệ thống vận chuyển tro bay tiến tiến hiệu quả hơn Trong những năm gần đây, để tăng hiệu quả kinh tế dự án thông qua việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật tiên tiến trong công tác xây dựng đập thuỷ điện, nhiều dự án trên thế giới và Việt Nam đã áp dụng công nghệ bê tông đầm lăn (RCC) thay thế cho công nghệ bê tông thông thường ở các đập thuỷ điện có công suất trung bình và lớn. Để áp dụng được công nghệ bê tông đầm lăn, vấn đề quan trọng là phải xác định được nguồn cung cấp vật liệu kết dính (Pozzolan) theo 2 hướng: Sử dụng vật liệu Pozzolan tự nhiên từ các mỏ Pozzolan hiện có (phương án này theo đánh giá của các chuyên gia là khó khả thi ở điều kiện Việt Nam); hoặc sử dụng tro bay từ các nhà máy nhiệt điện (có tính khả thi cao về kỹ thuật, trữ lượng và đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong thời gian ngắn). Qua nghiên cứu đánh giá của các chuyên gia tư vấn cho dự án Thuỷ điện Sơn La, về cơ bản, tro bay của Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại có thành phần lý hoá và các chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu làm vật liệu kết dính cho công nghệ bê tông đầm lăn. Duy nhất tồn tại là cần thiết phải giảm hàm lượng cácbon không cháy hết (UCB) tương đương với chỉ tiêu mất khi nung (LOI) trong tro hiện tại từ 16,34 - 22,00% xuống còn 6%, độ ẩm 3% theo yêu cầu. Tuy nhiên, điều này không phải là vấn đề nan giải khi các công nghệ chế biến tro bay nhà máy nhiệt điện thành tro bay có thể sử dụng làm phụ gia bê tông trên thế giới đã trở nên phổ biến. Căn cứ theo các báo cáo Quy hoạch phát triển nguồn điện gần đây thì trong giai đoạn 2006 - 2010, sẽ khởi công đưa vào vận hành khoảng 40 dự án thuỷ điện có quy mô công suất từ 30 MW trở lên, tổng công suất các dự án này khoảng 4.850 MW. Các dự án này dự kiến sử dụng 70% bê tông đầm lăn, khoảng 12,6 triệu m3. Với khối lượng bê tông dùng công nghệ đầm lăn nói trên, dự kiến cần khoảng 1,7 - 2 triệu tấn phụ gia. Giai đoạn sau năm 2010, do số lượng và quy mô công suất của dự án thuỷ điện tăng lên đáng kể nên nhu cầu phụ gia bê tông cho công nghệ bê tông đầm lăn cũng tăng tương ứng. Dự kiến, bình quân hằng năm nhu cầu phụ gia cho bê tông đầm lăn nằm trong khoảng 200.000 - 300.000 tấn/năm. Đặc biệt, đối với dự án Nhà máy Thuỷ Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 19 “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống vận chuyển tro bay bằng bơm bột” điện Sơn La có công suất 2.400 MW, khối lượng bê tông đầm lăn cần phải sử dụng là 4,4 triệu m3. Xuất phát từ các nghiên cứu về tro bay sử dụng trong công nghệ bê tông đầm lăn ở trên, một trong những đơn vị có thể cung cấp tro bay đảm bảo yêu cầu chất lượng, số lượng theo yêu cầu tiến độ xây dựng đập chứa nước Nhà máy Thuỷ điện Sơn La là Công ty cổ phần Nhiệt điện Phả Lại. Dây chuyền xử lý tro bay được EVN quyết định đầu tư đặt tại Phả Lại, trên khuôn viên diện tích khoảng 2,23 ha, ngay cạnh Công ty. Nguồn tro bay nguyên liệu được lấy từ dây chuyền 2 của Nhà máy. Hiện nay, Công ty có thể cung cấp 326.000 tấn tro bay/năm. Nếu chọn được dây chuyền xử lý tro bay phù hợp thì Công ty có thể cung cấp lượng tro bay qua xử lý là 200.000 tấn/năm trở lên. Để xử lý lượng tro bay làm phụ gia cho công nghệ bê tông đầm lăn đòi hỏi phải có công nghệ hoàn chỉnh để tách cácbon ra khỏi tro bay đạt yêu cầu tiêu chuẩn Mỹ ASTM C618 đối với tro bay loại F. Trong thời gian qua, được EVN giao nhiệm vụ tư vấn quản lý dự án đầu tư xây dựng dây chuyền xử lý tro bay, Công ty cổ phần Nhiệt điện Phả Lại đã nỗ lực thực hiện nhiệm vụ, đẩy nhanh tiến độ dự án theo yêu cầu. Tuy nhiên, do công nghệ lựa chọn để tuyển tro bay là mới mẻ và chưa có dự án tương tự nào được triển khai tại Việt Nam nên vẫn chưa lựa chọn được nhà thầu đáp ứng yêu cầu công việc đề ra. Để rút ngắn các thủ tục từ khi chuẩn bị đầu tư, đầu tư và sử dụng, tăng cường trách nhiệm, EVN đã chính thức giao cho Ban QLDA Nhà máy Thuỷ điện Sơn La thực hiện tiếp dự án này. Tin rằng, dự án này sẽ thực hiện thành công, cung cấp sản phẩm tro sạch làm phụ gia bê tông đầm lăn, đáp ứng yêu cầu về số lượng, chất lượng cho công trình xây dựng đập chứa nước của Nhà máy Thuỷ điện Sơn La. Trên thế giới, các công nghệ chế biến tro bay nhà máy nhiệt điện thành tro bay sử dụng làm phụ gia bê tông bao gồm: +Công nghệ tuyển nổi: Nguyên lý của công nghệ tuyển nổi tro bay là dùng chất tạo váng có chuỗi cácbon cao hơn ốctan (thường dùng dầu hoả) để bao bọc lấy các hạt cácbon làm các hạt này trở nên kỵ nước (không thấm nước). Khi được khuấy trộn mạnh trong một bể nước sục không khí, các hạt cácbon kỵ nước bám vào các bọt khí tạo ra, nhờ đó nổi lên Đề tài Nghiên cứu KHCN - cấp Bộ năm 2010 – KS.Đỗ Thái Cường 20