Sự ra đời của xi măng đã thay đổi phần lớn phương thức xây dựng của con người, mở ra một kỷ nguyên mới, hiện đại của loài người. Song song, các phương pháp sản xuất cũng đòi hỏi khắt khe hơn về chất lượng, sản lượng, tính đa dạng, và mức dộ ảnh hưởng đến môi trường. Phạm vi bài báo cáo bao gồm thông tin tổng quan về xi măng, phương pháp sản xuất ra xi măng và cấu tạo cũng như hoạt động của lò quay xi măng. Trong bài báo cáo “Tìm hiểu về lò nung xi măng thế hệ hiện đại” có các nội dung chính sau: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG 2: LÒ NUNG CLINKER TRONG PHƯƠNG PHÁP LÒ QUAY KHÔ. CHƯƠNG 3: TỔNG KẾT. Sau đây là bài báo cáo chi tiết của nhóm về lò quay xi măng thế hệ hiện đại. Do thời gian nghiên cứu ngắn nên những gì chúng em tìm hiểu được vẫn còn hạn chế, mong quý thầy cô xem và cho ý kiến đánh giá để chúng em nhận ra những khuyết điểm của mình.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CNKTHH TÌM HIỂU VỀ LỊ NUNG XI MĂNG THẾ HỆ HIỆN ĐẠI [iv] NĂM 2021 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHÓM SV THỰC HIỆN LỜI CẢM ƠN Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trường Đại học Cần Thơ quý thầy cô khoa Công nghệ, đặc biệt thầy cô môn Công nghệ Hóa học tạo điều kiện cho nhóm hồn thành học phần đồ án chuyên ngành Đặc biệt, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ………… tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu ân cần quan tâm, giúp đỡ nhóm em để nhóm hồn thiện đồ án chuyên ngành Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, tháng năm MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://vi.wikipedia.org/wiki/Xi_m%C4%83ng (accessed 27/08/2021) [2] https://vi.wikipedia.org/wiki/Clinker [3] https://civileblog.com/cement-manufacturing-process/ [4] https://civileblog.com/cement-industry/ [5] https://www.understanding-cement.com/history.html [6] https://civileblog.com/category/construction-material/cement/ [7] https://www.britannica.com/technology/cement-building-material/History-of-cement [8] https://www.worldcementassociation.org/about-cement/our-history [9] https://www.concretenetwork.com/concrete-history/ [10] https://en.wikipedia.org/wiki/John_Smeaton [11] https://en.wikipedia.org/wiki/Portland_cement [12] https://civileblog.com/cement-ingredients/ [13 http://www.fpts.com.vn/FileStore2/File/2020/10/08/FPTSInitialCementIndustryReport09 2020_90e99d2f.pdf [14] https://ximang.vn/khoa-hoc-cong-nghe/cong-nghe-moi/nghien-cuu-thanh-cong-congnghe-che-tao-quat-id-cho-day-chuyen-san-xuat-clinker-14145.htm [15] https://www.cementequipment.org/home/process-operation-and-importantformulas/typical-indicators-5-stage-preheater-pc/ LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống xã hội phát triển tồn diện mặt Trong đó, địi hỏi cơng trình phục vụ cho người vô lớn, kéo theo phát triển vật liệu xây dựng đại Trong đó, xi măng vật liệu xây dựng thiếu cơng trình nhà ở, cầu, đường, đập thủy điện, nhà máy, v.v Sự đời xi măng thay đổi phần lớn phương thức xây dựng người, mở kỷ nguyên mới, đại loài người Song song, phương pháp sản xuất đòi hỏi khắt khe chất lượng, sản lượng, tính đa dạng, mức dộ ảnh hưởng đến môi trường Phạm vi báo cáo bao gồm thông tin tổng quan xi măng, phương pháp sản xuất xi măng cấu tạo hoạt động lị quay xi măng Trong báo cáo “Tìm hiểu lò nung xi măng hệ đại” có nội dung sau: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG 2: LÒ NUNG CLINKER TRONG PHƯƠNG PHÁP LÒ QUAY KHÔ CHƯƠNG 3: TỔNG KẾT Sau báo cáo chi tiết nhóm lị quay xi măng hệ đại Do thời gian nghiên cứu ngắn nên chúng em tìm hiểu cịn hạn chế, mong q thầy xem cho ý kiến đánh giá để chúng em nhận khuyết điểm Chương 1: Giới thiệu chung CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ XI MĂNG 1.1.1 Xi măng gì? Xi măng (từ tiếng Pháp: ciment) loại chất kết dính thủy lực, dùng làm vật liệu xây dựng Xi măng tạo thành cách nghiền mịn clinker, thạch cao thiên nhiên phụ gia (vỏ sò, đất sét) Khi tiếp xúc với nước xảy phản ứng thủy hóa tạo thành dạng hồ sệt gọi hồ xi măng Tiếp đó, hình thành sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu q trình ninh kết sau q trình hóa cứng để cuối nhận dạng vật liệu có cường độ độ ổn định định gọi đá xi măng [1] Hình 1-1 Hình 1-2 Vì tính chất kết dính tác dụng với nước, xi măng xếp vào loại chất kết dính thủy lực Các loại xi măng thủy lực xi măng Portland (PC) cứng lại tác động nước trình hydrat hóa khống vật (có tỏa nhiệt tạo Ca(OH)2), phản ứng hóa học diễn không phụ thuộc vào lượng nước hỗn hợp nước xi măng, loại xi măng giữ độ cứng đặt chìm nước thường xuyên tiếp xúc với nước [1] Công dụng phổ biến quan trọng xi măng sản xuất vữa bê tơng, chất kết dính thành phần tự nhiên nhân tạo để hình thành nên vật liệu xây dựng vững chắc, chịu tác động thơng thường mơi trường mưa, gió, mài mòn, chấn động, nhiệt, v.v [1] Chương 1: Giới thiệu chung 1.1.2 Lịch sử đời phát triển: Giai đoạn sơ khai 3000 BC – Kim tự tháp Ai Cập Người Ai Cập cổ đại trộn vật liệu thô sơ bùn rơm, cỏ khô, dằm gỗ để tạo thành gạch, đắp tường, dựng vách cho chỗ trú Trộn cát thạch cao thô (CaSO4.2H2O), thường có chứa calci carbonate (CaCO 3) làm vữa Các Kim Tự Tháp có phần trung tâm xây dựng đá vơi lấy vùng, phần ngồi dùng đá vơi có chất lượng tốt nhằm tạo vẻ lấp lánh.[9] 300 BC - 476 AD Kiến trúc La Mã Người La Mã cổ đại sử dụng loại vật liệu gần giống với xi măng thủy lực xây dựng nhiều tuyệt tác kiến trúc họ.[9] Theo nghiên cứu, dạng xi măng nguyên thủy sử dụng La Mã, núi lửa hoạt động thường xuyên, phần miệng núi lửa có chứa thành phần đá vôi (CaCO3), tác dụng nhiệt độ cao từ miệng núi lửa đá vôi phân hủy thành calci oxide (CaO), sau vụ phun Hình 1-3 trào lượng lớn calci oxide bay đến bở biển gần tiếp xúc với cát biển nước, tạo thành mảng ẩm ướt Dưới tác dụng ánh nắng mặt trời, chúng dần khô lại tạo thành mảng rắn [7] Người Hy Lạp trộn thêm vào vôi đất núi lửa đảo Santorin, hỗn hợp nhiều nhà xây dựng thời sử dụng Về sau, người La Mã thêm vào loại tro đất núi lửa Vesuvius từ thị trấn Puzzoles, phía tây Naples nơi nguồn gốc núi lửa gọi hỗn hợp Pozzolana (tiếng Anh) Sau trộn Pozzolana với nước tạo loại đất dẻo dễ tạo hình để khơ cứng lại có đặc tính cách nhiệt cách âm tốt [5] Chương 1: Giới thiệu chung Những cơng trình tiêu biểu cho thời kì cịn tồn đến Đấu trường Colosseum, đền Patheon Roma giữ kỷ lục cho mái vòm bê tông không cốt thép lớn giới Tuy nhiên, nhìn chung xi măng thời điểm chưa có chất lượng đồng Hình 1-4 Đấu trường Colosseum Hình 1-5 Đền Patheon, Roma Giai đoạn kỷ XVIII – Khởi nguồn xi măng đại Thời kỳ Phục hưng Phong trào Khai sáng mang đến cách tư dẫn đến cách mạng cơng nghiệp Vào kỷ XVIII Anh, lợi ích ngành công nghiệp đế chế xảy đồng thời, với nhu cầu xây dựng hải đăng tảng đá lộ thiên để ngăn ngừa tổn thất vận chuyển Sự mát liên tục tàu buôn tàu chiến thúc đẩy công nghệ xi măng lên [5] John Smeaton (1724-1792) kỹ sư dân dụng, kỹ sư khí nhà vật lý tiếng người Anh Là người tiên phong, đóng vai trị quan trọng việc sử dụng “vôi thủy lực” (hydraulic lime) bê tông, xác định yêu cầu thành phần cần thiết để có "tính thủy lực" vơi, tạo tiền đề cho phát triển xi măng Portland (PC) sau John Smeaton xây dựng hải đăng Eddystone thứ ba (1759) khơi bờ biển Cornwall Tây Nam nước Anh, phát hỗn hợp vôi, đất sét xỉ nghiền từ trình luyện sắt tạo loại vữa cứng nước.[5] [9][10] Vôi thủy lực (hydraulic lime) ưa chuộng cho việc này, nhu cầu thời gian đơng kết nhanh khuyến khích phát triển loại xi măng Nổi tiếng “Xi măng La Mã” Parker, phát triển James Parker vào năm 1780, cuối cấp sáng chế vào năm 1796 Trên thực tế, Chương 1: Giới thiệu chung Hình 1-6 John Smeaton Hình 1-7 Ngọn hải đăng Eddystone thứ ba không giống vật liệu người La Mã sử dụng, mà "xi măng tự nhiên" tạo từ marl (đá vơi bùn) chứa khống sét calci carbonate, có bề ngồi màu nâu Sản phẩm này, tạo thành vữa với cát, để vòng 5–15 phút Sự thành công "xi măng La Mã" khiến nhà sản xuất khác phát triển sản phẩm đối thủ cách đốt xi măng vôi thủy lực (hydraulic lime) nhân tạo đất sét (clay) đá phấn (chalk) Thế kỷ XIX – Xi măng Portland, loại xi măng phổ biến đời: Joseph Aspdin (1778-1855) thợ xây người Anh xuất thân gia đình có truyền thống làm thợ xây, khơng có tảng khoa học vững nhà nghiên cứu trước Nhưng sáng tạo kinh nghiệm, Joseph Aspdin thiết lập thí nghiệm cách nung đất sét bột đá vôi giàu silic khoảng 600 oC tạo calci sillicat (Ca2SiO4), sau trộn cát, sỏi nước tạo thành hỗn hợp xi măng, ơng gọi xi măng Portland bê tơng làm từ trơng giống đá dảo Portland, hạt Dorset, loại đá xây dựng sử dụng rộng rãi Anh Joseph Aspdin nhận sáng chế vào năm 1824 Tuy nhiên sản phẩm Joseph Aspdin không giống với xi măng Portland đại nhiệt độ nung thấp xem tảng cho xi măng Portland (PC) đại [7][8] Sự đời bê tông cốt thép năm 1840 Pháp, bắt đầu thời kỳ đổi mới, sử dụng cột, dầm cốt thép, v.v phép xây dựng cầu Chương 1: Giới thiệu chung lớn hơn, tòa nhà cao hơn, v.v làm giảm đáng kể thống trị xây dựng thép [8] Năm 1843 William Aspdin trai Joseph Aspdin thành lập nhà máy riêng cho loại xi măng Portland, William phát sản phẩm khác biệt đáng kể, với ứng dụng rộng rãi hơn, tạo cách thay đổi cơng thức xi măng cha Bằng cách tăng hàm lượng đá vôi hỗn hợp đốt cháy cứng nhiều, thu sản phẩm đông kết chậm, cường độ cao phù hợp để sử dụng cho bê tông Sản phẩm đắt đáng kể để sản xuất, chi phí đá vơi, chi phí nhiên liệu phụ khó nghiền clinker cứng Trước 1840 loại xi măng có chứa alite (3CaO.SiO2), chịu trách nhiệm độ bền sớm xi măng William Aspdin chế tạo vào đầu năm 1840: Đây thứ ngày gọi xi măng Portland "hiện đại"[11] Hình 1-8 Hình 1-9 William Aspdin Vào năm 1845, đối thủ William Aspdin, Isaac Johnson chế tạo xi măng Portland đại tương tự cách nung hỗn hợp phấn đất sét nhiệt độ cao nhiều, tương tự loại xi măng sử dụng ngày Ở nhiệt độ (1400-1500oC), va chạm khống chất hình thành nên dễ kết dính [8] Giai đoạn từ kỷ XX đến – Kỷ ngun cơng nghiệp hóa sản xuất toàn giới Vào đầu năm 1930, nhà xây dựng phát rằng, xi măng Portland đơng kết nhanh hơn, khơng bền xi măng Rosendale đặc biệt TRUYỀN ĐỘNG MA SÁT Chương 2: Lị nung clinker phương pháp lị quay khơ Thiết bị lọc đươc hồn ngun định kì cách tự động hệ thống rung giũ tự động hóa Lượng bụi sau thu đưa phận đồng sơ với phối liệu Khơng khí đưa đến ống khói thải mơi trường 2.3 LỊ QUAY: 2.3.1 VịTRUYỀN trí: ĐỘNG BÁNH RĂNG Lị nung phận trình sản xuất Sau qua buồng phân hủy Carbonate, nguyên liệu đưa vào lò nung 2.3.2 Cấu tạo: Lị làm vỏ thép lót gạch chịu lửa Lò quay nhờ hệ thống dẫn động dốc phía giúp cho q trình nung dễ dàng, đầu thấp có ống vịi phun phun lửa vào lị, làm nóng ngun liệu cháy, đầu cao nơi cung cấp clinker BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG Cấu trúc lị chia làm phần chính: Thân lị phận truyền động Vòi phun: Là phận cấp nhiệt cho lò nung Nhiên liệu gồm dầu nặng (FO, MFO, DO, mazut), khí đốt tự nhiên, loại than hỗn hợp chúng than nâu, than mỡ, than antraxit…và chất thải công nghiệp săm lốp, bã thải cao su vụn… VÒI PHUN Hình 2-26 Vịi phun từ “FLSmidth” DỊNG KHÍ CON LĂN VÀNH LĂN DỊNG KHÍ XỐY NHIÊN GIÁMNHIÊN LIỆU SÁT LIỆU RẮN ĐÁNH LỬA Hình 2-27 Chương 2: Lị nung clinker phương pháp lị quay khơ VỎ LỊ Thiết kế vòi phun gồm lỗ dẫn nhiên liệu chế độ lửa khác Các lỗ hình chữ nhật đồng tâm mang dịng khí hướng trục với tốc độ cao đảm bảo nhiên liệu khơng khí nóng thứ cấp bắt lửa nhanh hình thành lửa ổn định Khí xốy chế để định hình lửa trình khởi động hoạt động Tăng khơng khí xốy dẫn khơng khí trộn với lửa nhanh hơn, lửa rộng truyền nhiệt tốt ĐẦU BỊT LỊ Có thể cấp liệu trực tiếp từ máy nghiền nhiên liệu vào thẳng vòi đốt cấp liệu gián tiếp thông qua silo dự trữ Một số ưu điểm cấp liệu trực tiếp như: − Hệ thống thiết kế đơn giản − Tránh yêu cầu phải có thiết bị sấy riêng biệt − Nhiên liệu xay mịn nguy hiểm: hỗn hợp khơng khí nhiên liệu dễ nổ nhiên liệu dự trữ dễ bị cháy tự phát Chuyển nhiên liệu mịn vào lò phần lớn tránh vấn đề THÂN LÒ Một số nhược điểm: − Việc kiểm sốt nguồn cấp nhiên liệu vào lị nung thời gian trễ, nhiên liệu cấp dạng cục thô nhiên liệu bị ướt chảy thất thường − Cần nhiều khơng khí sơ cấp mát để truyền nhiên liệu qua hệ thống, hạn chế nhiệt độ lửa − Máy nghiền phải hoạt động lò hoạt động trừ sử dụng nhiều máy nghiền, cố máy nghiền nhiên liệu dẫn đến ngừng lò, trong hệ thống gián tiếp, máy nghiền nhiên liệu hoạt động nhiều độc lập với lị nung LỊ QUAY Thân lị: Hình 2-29 Bịt đầu than chì từ “FLSmidth” Chương 2: Lị nung clinker phương pháp lị quay khơ Đầu bịt lị: Do lị quay hoạt động điều kiện áp suất âm có khe hở vị trí nối thân lị với buồng hút buồng hơi, nên thiết bị làm kín phải lắp phía trước phía sau để tránh rị rỉ khí rị rỉ vật liệu, cịn có tác dụng hạn chế thất nhiệt độ bụi từ lò Thiết bị làm nguội kiểu ghi nối với đầu bịt ống chụp chịu chênh lệch áp suất dương ghi làm nguội áp suất âm lò nung Hình 2-30 Bịt đầu than chì từ “FLSmidth” Hình 2-31 Vỏ lò: Thường cấu tạo thép cán mỏng, dày từ 15 đến 30 mm, hàn để tạo thành hình trụ Vỏ thép lị làm thon mặt kỹ thuật đầu có phần khác Nó chịu lực xoắn truyền động ứng suất uốn trọng lượng trọng lượng lớp lót ngun liệu bên trọng Chương 2: Lị nung clinker phương pháp lị quay khơ Lớp lót chịu lửa: Sử dụng lớp lót gạch chịu lửa dày khoảng 200mm Có nhiều loại gạch chịu lửa khác (samot, gạch chịu lửa cao nhôm cho vùng làm nguội, phần nung dùng Manhedi Spinel/MS Manhedi Crom/MCr) chúng phải chịu khơng nhiệt độ cao lị nung mà phải chịu phản ứng với bột khí lị, mài mịn ứng suất học gây biến dạng vỏ lị quay Trong số quy trình, chẳng hạn xi măng, tuổi thọ vật liệu chịu lửa kéo dài cách trì lớp phủ vật liệu qua xử lý bề mặt vật liệu chịu lửa Độ dày lớp lót thường nằm khoảng 80 đến 300 mm Khi lò hoạt động, nhiệt độ cao tải trọng, vỏ lò bị biến dạng hình elip, gây áp lực lên gạch lò ảnh hưởng đến tuổi thọ chúng Cuối lò làm thon dài khoảng mét để nguyên liệu từ buồng cấp nhiệt sơ vào lò thuận lợi Hình 2-32 Gạch chịu lửa cao nhơm Hình 2-33 Lót gạch cho lị nung Phần vành lăn/vịng đệm: Có tác dụng nâng đỡ, chịu khối lượng lò quay Đồ gá vành lăn bao gồm then đệm (chair pad) bên bao bọc cố định tồn chu vi lị, để tránh hư hỏng vỏ lò người ta lắp thêm lớp đệm Vành lăn vịng gia cơng bề mặt nhẵn thép đúc, vành lăn không gắn chặt mà hở khoảng 0,2% đường kính lị nhằm để lị nở nhiệt Nếu khoảng hở nhỏ làm lò bị nứt, hở lớn tạo ma sát vỏ lò vành lăn, gây biến dạng lị Tại vị trí vành lăn, vỏ lị phải dày để chịu đựng biến dạng tốt Hình 2-34 Chương 2: Lị nung clinker phương pháp lị quay khơ Hình 2-35 Hình 2-36 Con lăn: Là phận tiếp xúc với vành lăn Các lăn gắn đế gang thép lớn để cung cấp lực nâng hướng vào vành lăn phân bổ trọng lượng lò trụ đỡ Con lăn đỡ có nhiệm vụ nâng đỡ lị thơng qua tiếp xúc với vành lăn, cho ma sát Một lị thiết kế tốt, cúp điện, lò lắc lư theo hình lắc nhiều lần đến lúc nghỉ Các ổ trục lăn phải có khả chịu tải trọng tĩnh tải trọng lớn liên quan, đồng thời phải bảo vệ cẩn thận khỏi sức nóng lị nung xâm nhập bụi Hình 2-37 Chương 2: Lị nung clinker phương pháp lị quay khơ Hình 2-38 Hình 2-39 Do lị đặt nghiêng, nên có xu hướng trượt xuống trình hoạt động làm mịn khơng với lăn, có lăn tự chỉnh (self-aligning) để trì ăn khớp với vành lăn thông qua giải độ nghiêng vành lăn, giúp tiết kiệm chi chí chỉnh trục lị Thiết bị đẩy thủy lực (hydraulic thrust device/HTD) thường có dạng mâm thủy lực gắn với lăn đẩy, điều khiển tự động để truyền dao động dọc trục cưa đến vị trí lị, với biên độ vài cm giúp bề mặt tiếp xúc tốt vành lăn với lăn, ngăn lò trượt khỏi lăn hỗ trợ Bộ phận truyền động: + Truyền động bánh răng: Hình 2-40 Chương 2: Lò nung clinker phương pháp lò quay khơ Hình 2-41 © Rugby Archive: Cat. Số RC-10. Bánh xoắn trên Lị nung 6 q trình xây dựng (1978) Hình 2-42 Bánh lớn kết nối miếng lị xo bắt vít hàn vào vỏ lị, vỏ giãn nở nhiệt mà khơng sợ nứt vỡ Bánh lớn ăn khớp với bánh nhỏ kết nối với hộp số truyền động khớp nối Các bánh nhỏ thường thiết kế rộng để bù trừ cho di chuyển lị nung, đơi bánh lớn bị biến dạng giãn nở lớn lò nung, bánh lớn biến dạng gây lắc lư cho lò nung; lò bị lệch tâm; biến dạng học khác, v.v Bên bánh thương có hệ thống chụp giúp bảo vệ bánh răng, hạn chế dị vật lọt vào hoạt động + Truyền động ma sát: Tương tự truyền động bánh phần bánh bị cắt giảm xem lăn Các truyền động kết nối trực tiếp với lăn tự chỉnh, truyền động lò xảy lăn vành lăn, loại bỏ hầu hết phận chịu ứng lực cao tạo nên ưu điểm bảo dưỡng thấp Chương 2: Lò nung clinker phương pháp lị quay khơ Lị quay nhờ momen xoắn thơng qua ma sát lăn vành lăn Yêu cầu ma sát phải đủ lớn để vận hành lò nung đứng yên, buộc lò nung có đường kính lớn tải trọng lăn lớn (cắt giảm trụ đỡ) Do thường dùng quy mơ nhỏ, lị ngắn, bệ đỡ, hệ thống phân hủy Carbonate hoạt động hiệu Hình 2-43 Hình 2-44 Một số ưu điểm truyền động ma sát thiết kế hai trụ đỡ giúp tiết kiệm không gian, chi phí; chi tiết máy dễ quan sát, sửa chữa; tiêu thụ nhiệt thấp loại; phù hợp với hoạt động thời gian dài Lò nung thường thiết kế tỉ lệ L/D từ 14:1 đến 17:1 Lò nung ngắn từ 10:1 đến 13:1 thường dùng hai trụ đỡ Đường kính lị (D): 3-6m Chiều dài thân lị (L): 40-80m Góc nghiêng (α): 1,5-3,5o Tốc độ quay: 3-7 vịng/phút 2.3.3 Vai trị: Là phận của trình sản xuất xi măng Nơi xảy trình phân hủy phần CaCO q trình tạo khống, tạo pha lỏng kết khối clinker 2.3.4 Nguyên lý hoạt động phản ứng hóa lý: Khi lị quay hoạt động, dịng khí nóng từ lửa nhiên liệu cháy phun từ phía đầu thấp lị, chuyển vận từ đầu thấp lên đầu cao, q trình truyền nhiệt lị chủ yếu dẫn nhiệt, đối lưu xạ theo hiệu suất giảm dần, để đạt Chương 2: Lị nung clinker phương pháp lị quay khơ nhiệt độ cao xạ Còn phối liệu cấp vào phía đầu cao lị, chuyển vận dần xuống phía đầu thấp, ngược chiều với dịng khí nóng Lị nung nơi thức tốt q trình hóa lý sau: sấy, đốt nóng, phân hủy CaCO3 kết khối, làm nguội Ở qui mô công nghiệp, lò nung thiết kế cho trình truyền nhiệt, truyền khối tốt Tạo clinker có chất lượng đạt tiêu chuẩn Khơng gian bên lị nung chia thành vùng sấy gia nhiệt sơ bộ, vùng nung, vùng chuyển tiếp vùng kết khối Hình 2-45 Vùng sấy gia nhiệt sơ bộ: Tại nhiệt độ rơi vào khoảng 70-500 oC, làm bơi lượng nước hóa học có phối liệu bắt đầu phân hủy CaCO3 Vùng nung: Là vùng quan trọng nhất, ảnh hưởng đến chất lượng clinker Tại chủ yếu phân hủy CaCO3 đất sét, tạo thành sản phẩm trung gian MgCO3 → MgO + CO2 ↑ (500oC) Al2O3 2SiO2 Al2O3.SiO2 + 2SiO2 Đồng thời bắt đầu có phản ứng pha rắn oxit sinh tạo loại khoáng C3 A, C4 AF, C2S Vùng chuyển tiếp: vùng có nhiệt độ cao thực Các phản ứng tạo khoáng xi măng quan trọng thực hiện, kết hợp với trình kết khối tạo hạt clinker Ở 13000C xuất pha lỏng nóng chảy từ hỗn hợp có thành phần Eutecty hệ silicat kiềm – kiềm thổ, hịa tan thêm khống dễ chảy C A, C4 AF Nhờ có mặt pha lỏng, trình kết nối pha rắn xúc tiến mạnh Ở 1400 0C pha lỏng tăng lên lượng giảm độ nhớt, hịa tan khống C 2S CaO tự Từ pha lỏng nóng chảy này, khống C3S khoáng quan trọng xi măng Portland tạo Lượng C3S tạo phụ thuộc vào lượng pha lỏng, thành phần hóa học pha lỏng Chương 2: Lò nung clinker phương pháp lò quay khơ o 650-1250 C o 1250-1450 C • • • • • • • CaCO3 → CaO + CO2 Al2O3.2SiO2.2H2O + 5CaCO3 → CA + 2C2S + 2H2O + 5CO2 SiO2 + 2CaCO3 → 2CaO.SiO2 + 2CO2 (C2S/Belite) Fe2O3 + 2CaCO3 → C2F + 2CO2 C2S + CaO → 3CaO.SiO2 (C3S/Alite) CA + 2CaO → 3CaO.Al2O3 (C3A/Celite) C2F + CaO + CA → 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF/tetracalcium aluminoferrite) Vùng kết khối: Ở giai đoạn cuối vùng kết nối, nhiệt độ giảm xuống 1000 0C khoáng C3A, C4AF, C2S kết tinh lại từ pha lỏng nóng chảy Sau kết thúc q trình tạo khống kết nối, clinker làm lạnh lò từ 1300 0C xuống 10000C tiếp tục vào máy lạnh để hạ nhiệt độ xuống 1000C 2.4 THIẾT BỊ LÀM NGUỘI KIỂU GHI: 2.4.1 Vị trí: Nối tiếp sau lị nung Cuối thiết bị làm nguội thường đặt máy đập nhằm đập viên clinker lớn 2.4.2 Cấu tạo: Ghi làm nguội clinker thiết bị làm nguội clinker Sau clinker vào thiết bị làm nguội từ lị nung, rải với độ dày định bề mặt ghi Sục khí gió lạnh thơng qua di chuyển lớp vật liệu giường ghi theo hướng vng góc lẫn làm cho clinker nguội Clinker làm nguội từ nhiệt độ 1300-14000C xuống 1000C vòng vài phút Chương 2: Lò nung clinker phương pháp lị quay khơ Phổ biến thiết bị làm nguội kiểu ghi Clinker rời khỏi lò quay truyền động nhờ hệ thống ghi kim loại nằm ngang, khơng khí thổi vng góc suốt q trình chuyển động Hình 2-46 Thiết kế ghi chữ thập từ “FLSmidth” Hiện nay, hầu hết nhà máy xi măng Việt Nam sử dụng ghi làm nguội clinker kiểu đẩy (gọi hệ thứ 3) Cấu tạo ghi làm nguội clinker kiểu đẩy có giường ghi phần thiết bị ghi làm nguội clinker, ghi đẩy bao gồm ghi tĩnh ghi động xếp thành hàng Quạt tạo gió: Hệ thống làm mát sử dụng quạt áp lực công suất lớn lắp đặt hai bên hông ghi Áp lực quạt không giống lưu lượng gió phải đủ để ép qua khe hở ghi chui qua chiều dày lớp clinker trình làm mát thu hồi nhiệt clinker Việc điều chỉnh lưu lượng gió làm mát thực nhờ hệ thống điều khiển độ mở van gió Các van gió điều khiển động hệ thống điều khiển riêng Khi cần lưu lượng gió làm mát nhiều, van mở nhiều ngược lại Ngồi cịn phận khác ghi, trục ghi, trục nối ghi, puli ghi… 2.4.3 Vai trò: Mục tiêu công đoạn làm nguội clinker nhằm chuẩn bị cho cơng đoạn kế tiếp, q trình chuyển đổi lỏng-rắn có ảnh hưởng đến cấu trúc clinker (thành phần khoáng, độ xốp, khối lượng riêng…) nhằm làm tăng hoạt tính khống clinker, thu hồi nhiệt thải để cấp khí nóng cho buồng đốt calciner máy nghiền than Chương 2: Lò nung clinker phương pháp lị quay khơ 2.4.4 Ngun lý hoạt động phản ứng hóa lý: Hình 2-47 Hình 2-48 Thiết kế ghi chữ thập từ “FLSmidth” Clinker sau khỏi lò chảy từ lò xuống sàn làm nguội thiết kế từ hàng ghi tĩnh động xen kẽ Sàn làm nguội lược chuyển động suốt trình di chuyển clinker, giúp trải clinker thành lớp đồng đều, luồng gió nén thổi vng góc từ gầm lên làm nguội clinker Làm nguội nhanh hạn chế số phản ứng: Chương 2: Lò nung clinker phương pháp lị quay khơ C3S ꞵ-C2S C2S + CaO γ-C2S (γ-C2S khơng có tính kết dính) Làm nguội nhanh cịn có tác dụng khác: Ngăn cản tinh thể pericla (MgO) phát triển thành kích thước lớn Trong xi măng pericla phản ứng chậm với nước, tạo nên Mgg(g OH) tích lớn MgO gây ổn định thể tích xi măng, dẫn đến nứt vỡ Tinh thể C3S có kích thước nhỏ, pha thủy tinh nhiều (pha lỏng clinker chiểm khoảng 15-25% khối lượng), clinker giòn, dễ nghiền Kích thước C3S cịn ảnh hưởng đến tốc độ hydrat hóa (ninh kết) độ bền xi măng, xi măng có kích thước C3S nhỏ có độ bền nến cao Khi làm nguội, pha lỏng không kết tinh tạo thành pha thủy tinh Khoáng C 3A (khoáng bền sulfat xi măng) chuyển thành pha thủy tinh nhiều hơn, từ tăng độ bền sulfat cho xi măng Chương 3: Tổng kết CHƯƠNG 3: TỔNG KẾT Qua trình thực đồ án tìm hiều lò nung xi măng hệ chúng em nhận thấy giới lị quay khơ hệ thống sử dụng phổ biến có hiệu cao hiệu suất nhiệt so với đa số loại lò khác So sánh với hệ thống lò tiền nhiệm hệ thống lò ướt, hệ thống lị quay khơ tiêu thụ nhiệt lượng đơn vị sản phẩm so với lò quay ướt, từ tiêu thụ nhiên liệu phát thải đơn vị sản phẩm Sự phát triển hệ thống đồng phối liệu khí nén khắc phục nhược điểm sản phẩm clinker không đồng Hệ thống tiền nung góp phần cắt giảm chiều dài lị nung so với lị quay ướt, tiết kiệm chi phí xây dựng, vận hành, bảo trì Bộ làm mát mui lị áp dụng thiết kế thẳng đứng tích hợp lị quay clinker hỗ trợ thiết bị lăn, lị quay clinker có độ ổn định vận hành mạnh mẽ Lị quay clinker có tính linh hoạt cao vận hành, hiệu suất vận hành cao Biến tần phụ hoạt động nguồn điện bị ngắt Lị quay có khả thích ứng mạnh Ngun liệu nhiên liệu có phạm vi thích ứng rộng lị sử dụng thiết đầu bịt lị kín tiếp xúc để tránh phát thải khí thải nóng Ngồi ra, lị nung cịn có cơng dụng việc bảo vệ mơi trường Nó sử dụng nhiên liệu lị quay để đốt chất thải nguy hại rác thải Điều khơng làm giảm chất thải khí thải nguy hại, mà sử dụng chất thải làm nhiên liệu giúp cắt giảm nhiên liệu hóa thạch lị nung Chương 3: Tổng kết ... măng, phương pháp sản xuất xi măng cấu tạo hoạt động lò quay xi măng Trong báo cáo ? ?Tìm hiểu lị nung xi măng hệ đại? ?? có nội dung sau: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG 2: LÒ NUNG CLINKER TRONG PHƯƠNG... 6067:1995: Xi măng Portland bền sunfat TCVN 6069:2007: Xi măng Portland tỏa nhiệt TCVN 6260:2009: Xi măng Portland hỗn hợp Ngoài số loại xi măng khác như: Xi măng chịu acid Xi măng chịu axit sử dụng... xi măng chống axit nước [6] Xi măng lò cao Đối với loại xi măng này, xỉ thu từ lò cao sử dụng Xỉ (CaSiO3) phế phẩm trình sản xuất gang chứa thành phần xi măng, alumin, vơi silica Clinker xi măng