Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo Suspension Preheater Qúa trình chuyển khối và truyền nhiệt trong Xyclon và lò quay Cân bằng nhiệt trong lò SP Hệ thống trao đổi nhiệt của BulerMiag Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo với buồng cacbonat riêng Nguyên lý cấu tạo buồng phân hủy cacbonat Thiết bị với buồng phân hủy cacbonat tầng sôi MFC MITSUBISHI FLUIDIZED CALCINER Thiết bị với buồng phân hủy cacbonat tăng cường RPS REINFORCED SUSPENSION PREAHEATER Hệ thống trao đổi nhiệt có ống nhánh tách kiềm Lò kết hợp buồng phân hủy cacbonat và hệ thống ống nhánh Lò tầng sôi FLUIDISED BED KILN Gạch chịu lửa cho lò nung
Lò Ximăng www.ximang.vn THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT KIỂU TREO Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo ( SP – Suspension Preheater) Đóng vai trò định việc tiết kiệm lượng nhiệt lò nung clinker XMP phương pháp khô hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo Hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo gồm hệ thống xyclon nhiều tầng (hoặc bậc) mắc nối tiếp Mỗi tầng có nhiều xyclon (ban đầu hai tầng, thường bốn năm, sáu tầng) Phía xyclon thường lắp gạch chịu lửa cao nhôm Bột phối liệu nghiền mịn vào xyclon trạng thái lơ lửng có khả trao đổi nhiệt mạnh với khí nóng toàn bề mặt hạt tham gia trao đổi nhiệt Khí thải từ lò với nhiệt độ 900 – 1000 0C hồi lưu, dẫn vào xyclon chuyển động ngược chiều dòng bụi phối liệu, truyền nhiệt cho phối liệu Khí thải khỏi xyclon có nhiệt độ 250 – 3000C qua thiết bị lọc bụi tónh điện thải Qua xyclon, phối liệu có nhiệt độ 650-8000C Ở nhiệt độ này, kết thúc trình sấy, nước hóa học phần phân hủy muối cácbonát phối liệu ( khoảng 10 – 15%) Trong hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo, biến đổi hóa lý tương ứng với giai đoạn đầu trình nung luyện, tới khoảng 8000C Những biến đổi giai đoạn chủ yếu pha rắn Nếu nhiệt độ cao hơn, khoảng 10000C, xuất nhiều pha lỏng ( phối liệu chứa sắt, tro than …) gây khó khăn trình truyền vận đường ống, chí tắc ống dẫn CBGD: Hoàng Trung Ngôn Lò Ximăng www.ximang.vn Quá trình Chuyển khối Truyền nhiệt Xyclon Lò quay Trong hệ thống xyclon bốn bậc, chiều cao chung thiết bị khoảng 50m, thời gian nguyên liệu lưu toàn hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo khoảng 25s Nhiệt độ bột phối liệu đầu vào từ 500C lên tới 8000C, nhiệt độ khí thải từ 11000C, giảm xuống khoảng 3000C Tốc độ khí nguyên liệu khí thải khoảng 22m/s Cyclon bậc I Nhiệt độ khí đầu vào khoảng 5000C, nhiệt độ khí đầu ( khí thải) khoảng 3000C Ở nhiệt độ này, với bụi phối liệu từ xyclon bậc hai vào có nhiệt độ 50 – 600C khoảng 450 – 5000C) Quá trình chủ yếu xyclon bậc I trình sấy ( bay ẩm) Đây xyclon cuối tính theo chiều khí chuyển động, cần thiết kế cho lượng bụi theo khí thải Vì vậy, xyclon bậc I thường gồm hai xylon có bán kính nhỏ dài so với xyclon bậc lại Có thể coi hai xyclon lọc bụi Cyclon bậc II Nhiệt độ khí vào (từ xyclon bậc III) khoảng 6500C nhiệt độ khí đầu khoảng 5000C Phối liệu đầu vào có nhiệt độ 50 – 600C, đầu khoảng 5000C Quá trình trình sấy bắt đầu nước hóa học, chất hữu lẫn phối liệu cháy xyclon Khí thải nhiều ẩm H2O, CO, CO2, SO2… vào xyclon bậc I, bột phối liệu khô xuống xyclon bậc III, Cyclon bậc III Nhiệt độ khí đầu vào xyclon bậc III khoảng 8000C (từ xyclon bậc bốn), nhiệt độ khí đầu khoảng 6500C (vào xyclon bậc hai) Nhiệt độ bột phối liệu tương ứng khoảng đầu vào 500 đầu 6500C Quá trình xyclon bậc đất sét nước hóa học, biến đổi thù hình C b-SiO2 573 a- SiO2, bắt đầu phân hủy cácbonát Tạp chất hữu lẫn nguyên liệu, bột than trộn vào nguyên liệu ( phối liệu thêm bột than), cháy nốt giai đoạn CBGD: Hoàng Trung Ngôn www.ximang.vn Lò Ximăng Cyclon bậc IV Nhiệt độ khí đầu vào xyclon bậc IV khoảng 11000C ( nhiệt độ khí thải từ lò quay, nhiệt độ khí làm nguội clinker từ thiết bị làm nguội (còn gọi gió ba); khoảng 8000C đưa vào xyclon bậc III Nhiệt độ bột phối liệu tương ứng đầu vào 6500C đầu khoảng 8000C vào lò quay nung clinker Quá trình chủ yếu xyclon tận dụng nhiệt khí thải từ lò nung đốt nóng bột phối liệu Mặc dù nhiệt độ khí thải 1000 – 11000C, trình cácbonát hóa CaCO3 CaO + CO2 xyclon bậc bốn nhỏ ( khoảng 10 -15%) Điều giải thích lượng nhiệt trao đổi với bột phối liệu bị giới hạn thời gian lưu thiết bị Như vậy, để tăng hiệu cácbonát hóa, phải thiết kế thiết bị riêng (calciner) trình bày phần sau Các xyclon bậc II, III IV thường có kích thước Khi vận hành thiết bị trao đổi nhiệt, áp lực khí cân với trọng lực khối hạt từ xuống làm tắc nghẽn ống dẫn, phải kiểm tra thông bột phối liệu thường xuyên, chí phải ngừng lò xử lý tắc nghẽn Hệ thống trao đổi nhiệt hãng Humbolt có thông số kỹ thuật sau: -Tốc độ khí thải đầu ra: 15 – 20 m/s -Tổn thất áp suất thiết bị trao đổi nhiệt: 520 mmHg - Nhiệt độ khí thải 200 -2500C, -Nhiệt lượng tiêu tốn hệ thống trao đổi nhiệt 950 – 1000 kcal/kg clinker, toàn hệ thống 25 kWh/t clinker -Lượng bụi khí thải 3% khối lượng clinker Trong thực tế, phổ biến thiết bị với bốn xyclon Khi cải tiến thiết bị nhà máy cũ từ phương pháp ướt sang phương pháp khô người ta dùng hệ hai xyclon Hệ thống thiết bị với nhiều tầng xyclon bốn bậc ( năm sáu) lắp đặt Trường hợp nhà máy có dạng nguyên nhiên liệu tương đối đặc biệt, ví dụ than chứa dầu, người ta lắp thêm tầng xyclon nung nóng trước phối liệu với đá vôi Với xyclon bậc năm cắt ngắn thân lò quay bớt khoảng 8m so với hệ bốn bậc Hệ thống trao đổi nhiệt năm tầng xyclon khác chất với hệ có thiết bị phân hủy cácbonát (khi đếm thấy năm tầng) CBGD: Hoàng Trung Ngôn Lò Ximăng www.ximang.vn CÂN BẰNG NHIỆT TRONG LÒ SP Trong bảng đây, ta so sánh khoản nhiệt tiêu tốn để sản xuất clinker XMP hệ lò SP , theo tính toán hãng “Humbold”: Tổn thất nhiệt Khoản nhiệt tiêu tốn kcal/kg clinker % Nhiệt tạo clinker lý thuyết Tổn thất nhiệt theo bụi khí thải Tổn thất nhiệt bốc ẩm Tổn thất nhiệt theo khí thải Tổn thất nhiệt cho không khí thiết bị làm nguội Tổn thất nhiệt clinker sau làm nguội Tổn thất nhiệt môi trường: -Phần đầu lò quay -Thiết bị trao đổi nhiệt -Thiết bị làm nguội 415 150 78 55,3 0,4 0,7 20,0 10.4 34 37 25 4,5 5,0 3,3 0,4 TỔNG 750 100 Một số kiểu lò với thiết bị trao đổi nhiệt kiểu khác Công suất trung bình lò khoảng 350 – 1400 clinker / ngày đêm, ( 0,7 – triệu /năm), tiêu tốn nhiệt riêng khoảng 3350 kJ/kg clinker ( phương pháp ướt : 6280 kJ/kg clinker) Xu hướng lớn tăng công suất lò lên 5000 10 000 clinker/ ngày đêm nhằm giảm chi phí lượng giá thành sản xuất chung Để tăng suất, tăng kích thước lò Nhưng lò kích thước lớn có khó khăn mặt kỹ thuật: kết cấu thép, xây dựng, hao mòn VLCL nhiều Một giải pháp thường sử dụng lắp hệ tháp trao đổi nhiệt song song, chung lò quay Dopol ( hãng Polizius) Để tăng suất mà không ảnh hưởng nhiều tới cấu trúc lò, tiết kiệm mặt xây dựng , người ta lắp hai hệ tháp treo song song cho lò quay Trong hệ này, xyclon bậc I, II IV có chức giống Riêng hệ xyclon bậc III có chức trộn chung hai hệ nhằm tạo đồng sản phẩm cho toàn hệ thống Tầng có tiết diện nhiệt độ cao elíp nhằm giảm tạo nastưl Dòng khí phân tách thành hai làm lưu lượng khí giảm, cho phép dùng xyclon có kích thước nhỏ, chiều cao phân tách lớn hơn, lượng bụi giảm, nhiệt lượng tiêu tốn chung giảm.Lò cho suất tới 7200 t clinker/ngàêm CBGD: Hoàng Trung Ngôn www.ximang.vn Lò Ximăng Hệ Thống Trao Đổi Nhiệt Của Hãng Buler-Miag Hệ gồm hai hệ thống thiết bị trao đổi nhiệt mắc song song Ba bậc cyclone mắc song song cặp, cyclone bậc bốn đóng vai trò xyclon đồng hóa Phối liệu hai nhánh, trước vào lò nung phải qua xyclon để trộn, tạo đồng Xyclon bậc bốn buồng hình nón, phần ống cấp khí nóng từ lò quay ( riser) thiết kế dạng xyclon, nhiệt độ khoảng 8000C Mức phân hủy cácbonát trước vào lò quay khoảng 50% Do ống dẫn thiết kế lớn, thuận lợi nung nguyên liệu có hàm lượng kiềm, clorít sunfát cao Năng lượng tiêu tốn riêng 700 – 800 kcal/kg clinker CBGD: Hoàng Trung Ngôn Lò Ximăng www.ximang.vn THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT KIỂU TREO VỚI BUỒNG PHÂN HỦY CÁCBONÁT RIÊNG Phối liệu vào lò quay có nhiệt độ khoảng 8000C mức phân hủy cácbonát khoảng 10 – 15% Quá trình phân hủy cácbonát lại thực lò quay Hiệu trao đổi nhiệt trạng thái rắn lò quay không cao Để tăng hiệu trao đổi nhiệt lò, trình canxyhóa cần thực triệt để hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo, nghóa cần nâng nhiệt độ dãy xyclon cuối lên cao (từ 900 - 11000C) Quá trình thực Cyclone đặc biệt, gọi Cyclone phân hủy cácbonát thiết bị canxy hóa(calciner) CBGD: Hoàng Trung Ngôn www.ximang.vn Lò Ximăng Thiết bị phân hủy cácbonát nhanh, mạnh viết tắt tên từ tiếng Anh SF ( Suspension Preheater with Flash Calciner: thiết bị đốt nóng kiểu treo với buồng phân hủy cácbonát tức thời thiết bị canxi hóa tức thời) Nhờ thiết bị phân hủy cácbonát thời gian lưu hạt vùng nhiệt độ cần xảy phản ứng CaCO3 CaO + CO2 lâu ( lò tầng sôi khoảng 60s, thay 5s) Thiết bị thường lắp riêng biệt lắp vào vùng lò quay xyclon đốt nóng bậc cuối (bậc bốn), vậy, hệ thống SF trông hệ thống trao đổi nhiệt năm bậc Trong xyclon cácbonát hóa, mức chênh lệch nhiệt độ bột phối liệu nhiệt độ khí nóng không đáng kể Ở vùng cácbonát hóa cần lượng nhiệt lớn phân hủy CaCO thành CaO Trong vùng này, đồng thời phân hủy đất sét khoáng tạo ôxít hoạt hóa Việc nâng cao nhiệt độ buồng calciner làm xuất pha lỏng nhiều, dùng nhiên liệu than với hàm lượng tro chứa nhiều tạp chất dễ chảy Sự tạo pha lỏng nhiệt độ cao làm giảm tuổi thọ VLCL xyclon Vì vậy, để tăng thời gian lưu hạt CaCO xu hướng tăng kích thước buồng đồng thời tăng khí ôxy, tăng kích thước cửa thoát liệu thông khí CO2 phối liệu phân hủy CaCO3 Sử dụng buồng phân hủy cácbonát cho phép nâng cao suất riêng lò quay bớt phần phân hủy cácbonát lò quay Với lò kiểu SP, suất riêng lò khoảng 1,75 clinker/m3ngàêm Để tăng suất Người ta tăng tốc độ quay lò, suất riêng tới số 2,3 Với lò có buồng phân hủy canxi, suất 3,3 clinker/m ngày đêm bình thường Nhờ vậy, diện tích xây dựng giảm khoảng 25% CBGD: Hoàng Trung Ngôn www.ximang.vn Lò Ximăng NGUYÊN LÝ CẤU TẠO BUỒNG PHÂN HỦY CÁCBONÁT Bột phối liệu từ xuống có nhiệt độ khoảng 8000C, gặp dòng khí xoáy nóng, trao đổi nhiệt, nóng lên tới nhiệt độ phản ứng phân hủy CaCO3 ( mức phân hủy tới 90 - 95%, chí với thiết bị N – MFC, quảng cáo 0,5% CaO tự do) Bột phối liệu buồng phản ứng chế độ dạng tầng sôi Thời gian lưu hạt vật liệu thiết bị tăng Sau đó, sản phẩm phản ứng khí hạt phối liệu rắn cửa khỏi buồng phân hủy Hạt phối liệu rắn vào lò quay, khí nóng vào xyclon bậc bốn Nhiệt cấp nhiên liệu ( rắn, lỏng khí ) cấp qua vòi phun bên cạnh buồng phản ứng Trong buồng phản ứng kiểu này, không xuất lửa cháy sáng Có tới 90 % lượng nhiệt trao đổi dạng đối lưu, 10% dạng xạ Đường kính buồng SF dạng với lò suất 3500 t clinker/ngàêm 7,4 m, lò 4000 t clinker/ngàêm 8,2m; chiều cao thiết bị phân hủy cácbonát chiều cao xyclon bậc thấp hệ thống trao đổi nhiệt CBGD: Hoàng Trung Ngôn www.ximang.vn Lò Ximăng THIẾT BỊ VỚI BUỒNG PHÂN HỦY CÁCBONÁT TẦNG SÔI MFC ( MITSUBISHI FLUIDIZED CALCINER) Gồm hệ Cyclone trao đổi nhiệt thường với thiết bị phân hủy cácbonát tầng sôi cấp nhiệt lắp đặt riêng (separate) Với loại thiết bị này, thời gian lưu hạt phối liệu tăng nhiều lần ( 60s thay cho 5s thiết bị thông thường), nhiên liệu cháy hết, hiệu suất phân hủy cácbonát cao ( tới 99,5%) Tiêu tốn nhiệt riêng hệ thống khoảng 780 kcal/kg clinker Đặc tính kỹ thuật hệ thống lò giới thiệu sau: Lò quay: D = 4,3m; L = 65m Năng suất 2200 t clinker/ngàêm Hệ thống trao đổi nhiệt “Dopol” hãng Polizius ( tính từ xuống): Xyclon 4: D = 4,5m Buồng đồng nhất: D = 5,8m Xyclon 2: D = 4,5m Xyclon 1: D = 3,95m Buồng phân hủy cácbonát tầng sôi: D = 4,0m; H = 4,5m Quạt: 650m3/phút; 3500C, 1800 mmHg Tổn thất áp suất: 1200 mmHg Hiện nay, thiết bị MFC cải tiến với tên gọi N – MFC ( New – MFC) So với thiết bị kiểu cũ, thời gian lưu bột phối liệu tăng lên nhiều ( 60s ); lượng ôxy hỗn hợp cháy tăng ( tới 21%) cho phép đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu than antraxít nhiên liệu khó cháy; cácbonát canxy phân hủy hoàn toàn nhiệt độ tương đối thấp ( 870 0C), nhờ kéo dài tuổi thọ GCL CBGD: Hoàng Trung Ngôn www.ximang.vn Lò Ximăng THIẾT BỊ VỚI BUỒNG PHÂN HỦY CÁCBONÁT TĂNG CƯỜNG RSP (REINFORCED SUSPENSION PREAHEATER) Trong hệ thống thiết bị này, người ta đặt kết hợp hai buồng phân hủy cácbonát đặt song song, buồng đốt nóng với vòi phun khí xoáy Bột phối liệu thiết bị SF có mức phân hủy cácbonát cao (trung bình khoảng 90 – 95%) vào lò quay Trong lò quay, phần phản ứng phân hủy cácbonát không nhiều ( trung bình - 10% nêu) Khoảng 30 – 45% nhiệt vào lò quay, 55 – 70% cấp cho RSP Như vậy, nhiệt lượng lò quay nhỏ hơn, lượng gió hai nhỏ hơn, điều cho phép lấy phần nhiệt từ không khí nóng từ buồng làm nguội clinker (gió ba) cấp cho vòi phun khí tạo dòng xoáy Về mặt lượng, thiết bị kiểu SF tiết kiệm lượng thiết bị phận ( SP) Theo số liệu hãng ISHIKAVAZI HARIM HEVI-Nhật, nhiệt cần cho lò quay kiểu SF nửa kiểu SP lượng nhiệt tiêu phí chung giảm – 10% Tiêu phí lượng riêng lò với RSP có suất 3000 t clinker/ngày đêm 760 kcal/ kg clinker Hệ thống lò RSF cho phép giảm kích thước lò, giảm chi phí xây dựng lò ( tới 25%) so với hệ thống SP công suất nung clinker VIII – – – SF với nhiên liệu than: Các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu treo làm việc hiệu mặt pha lỏng Vì vậy, dùng lẫn than ( cho vào phối liệu, phun vào đốt buồng phân hủy cácbonát) nhiệt độ làm việc buồng phân hủy cácbonát cần khống chế nhiệt độ 830 – 9000C để tránh tượng nóng chảy tro than Tro than nóng chảy bít lỗ dẫn liệu, đóng bánh bề mặt VLCL, phản ứng phá hủy làm giảm tuổi thọ VLCL.Yêu cầu tro than có nhiệt độ nóng chảy 11000C, yêu cầu khác nhiệt cháy, lượng tro, chất bốc, độ mịn đặc biệt Một ưu điểm đáng quan tâm hệ thống có thiết bị phân hủy cácbonát đốt cháy hoàn toàn than antraxít, loại than chủ yếu Việt Nam Than đốt thiết bị SF chiếm tới 60% lượng nhiên liệu tiêu thụ, vậy, vấn đề đáng quan tâm cho công nghiệp XM Việt Nam Khí thải có hàm lượng ôxy nhỏ 5% đưa vào máy sấy than, đồng thời làm khí nén vận chuyển than Khi vận chuyển, hàm lượng ôxy kiểm tra tránh tạo hỗn hợp nổ Than cấp cho lò quay cho thiết bị phân hủy bonát phân chia theo chế độ nung thiết bị Than cấp cho thiết bị phân hủy bonát qua số vòi nhỏ đặt theo phương tiếp tuyến với thành thiết bị, lượng nhiên liệu cấp cho vòi phun Cũng theo nguyên lý này, người ta kết hợp đốt loại nhiện liệu khó cháy khác loại dầu phế thải từ ngành công nghiệp khác, (đặc biệt sản phẩm công nghiệp dầu khí), giải đồng thời vấn đề nhiên liệu cho công nghệ XM, xử lý phế thải cho môi trường CBGD: Hoàng Trung Ngôn Lò Ximăng www.ximang.vn HỆ THỐNG TRAO ĐỔI NHIỆT CÓ ỐNG NHÁNH TÁCH KIỀM Vấn đề kiềm XMP: hàm lượng kiềm bêtông cao, kiềm phản ứng với phụ gia, làm giảm độ bền hóa dẫn tới phá hủy cấu trúc bê tông ( hàm lượng kiềm cho phép clinker nhỏ 0,6% qui theo Na2O ) Ở 8000C kiềm bay mạnh, phần lại nằm khoáng KC23S12, NC8A8, KC8A3, K2SO4, Na2SO4 Ở nhiệt độ thấp hơn, kiềm ngưng tụ K2O ngưng tụ tới 81 – 97%, Na2O ngưng tụ Tổng hàm lượng kiềm bay khoảng – 19% Như vậy, bụi khí thải chứa lượng kiềm lớn Quá trình bay zôn có nhiệt độ cao, sau ngưng tụ lại phối liệu zôn có nhiệt độ thấp tạo vòng tuần hoàn kiềm lò nung clinker XMP bình thường Để giảm hàm lượng kiềm clinker, người ta lắp thêm thiết bị ngưng tụ kiềm Nguyên tắc chung lấy phần khí thải khỏi hệ thống trao đổi nhiệt, hạ nhiệt độ cho kiềm ngưng tụ thiết bị ngưng tụ kiềm, (hoặc lọc kiềm) Sau đó, khí nóng có hàm lượng kiềm thấp hồi lưu, trở lại thiết bị trao đổi nhiệt Ống dẫn khí thải nhánh dẫn khí nhỏ nên gọi hệ thống trao đổi nhiệt với ống nhánh Ống nhánh dẫn khí thải nối xyclon tầng IV hồi lưu trở lại xyclon tầng hai Nhiệt độ thiết bị trao đổi kiềm khoảng 11000C Khí thải qua phận ngưng tụ kiềm lượng kiềm tách riêng, hồi lưu vào clinker Nhờ thiết bị này, hàm lượng khí SO2 Cl2 giảm, khí thải Việc lắp thêm phận tách kiềm có ảnh hưởng định tới trình trao đổi nhiệt SF có lắp thiết bị tách kiềm tốn thêm – kcal/kg clinker cho 1% thể tích khí vào tách kiềm Để tính lượng kiềm hồi lưu, ta dùng công thức sau: (1 V ) K 1 1 1 V Lượng kiềm giảm A (%) clinker tính theo công thức: A ( K 1) V 1 V K – : lượng kiềm hồi lưu, 1 : lượng kiềm từ nguyên liệu bay (%), 2 : độ bay lượng kiềm hồi lưu (%) , V – thể tích phần khí thải vào ống nhánh, so với toàn phần khí thải (%) Hệ thống ống nhánh ( by – pass ) có tác dụng ngày lớn nhờ vận hành lò ổn định, bảo toàn môi trường Việc lắp đặt vị trí ống nhánh thay đổi, tùy theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể Khí thải hồi lưu ( theo sơ đồ trên) không hồi lưu CBGD: Hoàng Trung Ngôn Lò Ximăng www.ximang.vn LÒ KẾT HP BUỒNG PHÂN HỦY CÁCBONÁT VÀ HỆ THỐNG ỐNG NHÁNH Khi dùng hệ thống ống nhánh tách kiềm clo, lượng nhiệt tiêu tốn tăng tổn thất theo ống nhánh ( –5 kcal/kg clinker) Nếu kết hợp với buồng phân hủy cácbonát giảm lïng nhiệt tổn thất ( – kcal/kg clinker) Trên thực tế, thành phần không mong muốn kiềm, clorít bay chủ yếu lò quay, bay buồng phân hủy cácbonát Lượng khí lấy từ lò quay làm giảm hàm lượng cấu tử nhiều rút từ buồng phân hủy cácbonát Việc tăng lượng khí lò qua ống nhánh làm tăng lượng nhiệt cấp cho buồng phân hủy cácbonát, buồng phân hủy cácbonát đặt sau ống nhánh Như vậy, kết hợp ống nhánh buồng phân hủy cácbonát, đảm bảo giảm kiềm giảm lượng nhiệt tổn thất Calciner với hàm lượng NOx thấp NOx sản phẩm phản ứng ôxy nitơ không khí nhiệt độ cao từ nhiên liệu cháy không hết Để sản xuất hơn, hàm lượng NO x CO khí thải trở thành tiêu kiểm tra chất lượng môi trường nhà máy Trong công nghệ sản xuất XMP, buồng phân hủy cácbonát phải đảm đương nhiệm vụ Tùy vị trí lắp đặt buồng phân hủy cácbonát, người ta phân thành ba nhóm: I - Buồng phân hủy lắp ( in – line), II - Buồng phân hủy lắp độc lập (separate-line), III – Buồng phân hủy nhiệt đốt nóng từ xuống ( dowdraft) Trong kiểu lắp đặt này, buồng phân hủy cácbonát lắp có lượng NO x CO khí thải mức thấp toàn khí thải lò phải qua buồng phân hủy cácbonát lắp bên Như vậy, khí thải có nhiệt độ cao hơn, quan trọng cháy hoàn toàn hơn, nhờ hàm lượng NOx CO giảm Để tăng nhiệt độ, người ta thổi khí nóng từ xuống đốt nhiên liệu trực tiếp vòi đốt từ xuống Nhiên liệu đốt dạng rắn, lỏng, khí Có thể dùng dạng nhiên liệu hàm lïng chất bốc thấp Cách thứ ba giảm thiểu NOx CO giảm thiểu vùng khử buồng phân hủy cácbonát buồng phân hủy lắp độc lập, mở rộng vùng nâng nhiệt độ ( riser ) đầu lò Các buồng phân hủy cácbonát có hàm lượng NOx CO thấp hãng Smith thiết kế chia bột phối liệu từ xyclon trao đổi nhiệt bậc ba ( từ xuống) phần vào lò qua phần đốt nóng ( riser), phần vào buồng phân hủy cácbonát lắp riêng khỏi phần đốt nóng mở rộng giảm vùng khử CBGD: Hoàng Trung Ngôn www.ximang.vn Lò Ximăng LÒ TẦNG SÔI ( FLUIDISED BED KILN) Loại lò mà bột phối liệu chuyển động hoàn toàn theo chế độ tầng sôi với suất 200 t clinker/ ngày đêm ghi nhận vào năm 1999, sản phẩm hãng Kawasaki Lò giai đoạn thử nghiệm Trong lò, tất trình đốt nóng, kết khối làm nguội xảy tháp, bột phối liệu trạng thái tầng sôi So với loại lò khác tháp trao đổi nhiệt kiểu treo, lò có buồng phân hủy canxi…, nhiệt độ nung clinker lò tầng sôi giảm, 14000C Ngoài ưu điểm coi vượt trội nhiệt độ nung giảm ( hiệu trao đổi nhiệt cao), lò có ưu điểm khác hàm lượng NOx thấp, lượng khí CO2 thải môi trường giảm đáng kể, giá thành đầu tư thấp, nung nhiều loại clinker khác Mặc dù vậy, vấn đề tạo viên clinker sau kết khối nhược điểm kiểu lò PHẦN LÒ QUAY Sau xyclon, bột phối liệu vào phần lò quay Hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo làm giảm chiều dài phần quay lò cách đáng kể so với lò quay phương pháp ướt Chiều dài lò giảm giúp loạt vấn đề kỹ thuật kết cấu, vật liệu, diện tích xây dựng phần lò quay đơn giản hơn… trình hóa lý tương tự phân tích phần lò quay phương pháp ướt Phối liệu sau phân hủy cácbonát vào lò quay bắt đầu trình phản ứng có mặt pha lỏng Quá trình phản ứng có pha lỏng, kết khối clinker từ pha lỏng đạt hiệu cao lò quay Ở nhiệt độ tương đối cao (khoảng 1450 – 15000C), trình truyền nhiệt chủ yếu nhờ đối lưu xạ, phối liệu xuất lượng pha lỏng ngày tăng theo nhiệt độ tăng lò Khi hàm lượng pha lỏng phối liệu đủ lớn ( 15 –25%), quay lò có tác dụng vê viên, tạo nên viên sỏi nhỏ kết khối với kích thước khác nhau, gọi clinker Đường kính lò D = – 6m, chiều dài L = 40 – 80m, đặt với góc nghiêng - 70 quay với tốc độ – vòng/phút Thời gian lưu phối liệu lò ( hệ số đổ đầy – 15% diện tích thiết diện lò) phụ thuộc kích thước lò, góc nghiêng tốc độ quay lò Tương tự lò quay phương pháp ướt, nhiên liệu than đá, dầu khí đốt phun vào lò qua vòi phun đặt cuối lò, ngược chiều chuyển động phối liệu Khi nhiên liệu cháy, tạo lửa dài, có nhiệt độ cao nhiệt độ cần để tạo clinker khoảng 100 -2000C (Như vậy, nhiệt độ lửa phải 1550 - 16500C, thực tế nhiệt độ phụ thuộc vùng lửa, cao nhiều) CBGD: Hoàng Trung Ngôn Lò Ximăng www.ximang.vn GẠCH CHỊU LỬA (GCL) CHO LÒ NUNG GCL đóng vai trò quan trọng kỹ thuật sản xuất clinker XMP GCL định thời gian làm việc lò, vậy, định suất, sản lượng giá thành XM Cần xác định chủng loại GCL thích hợp cho vùng làm việc lò, thời gian làm việc loại Nguyên nhân phá hủy GCL lò nung độ bền hóa GCL zôn nung Đây khu vực có nhiệt độ nung cao nhất, GCL lại phải chịu ăn mòn hóa học khối silicát nóng chảy đồng thời tác dụng học mài mòn lò quay, viên clinker trượt mài lên thành lò Hơn nữa, nhiệt độ cao dãn nở GCL trình làm việc yêu cầu GCL dùng cho lò nung phải có chất lượng bảo đảm hình dạng, kích thước chất lượng vật liệu GCL dùng vùng crom – manhezi, spinel Lượng GCL tiêu tốn cho clinker XMP (g/t) số quan trọng đánh giá hiệu sản xuất ( ví dụ 850g/t với xyclon đốt nóng, 500 g/t với buồng canxy hóa) Việc thay GCL lò thường định kỳ, nhiên trình làm việc, phải theo dõi kỹ tình trạng làm việc GCL Những vị trí GCL bị hỏng dẫn tới làm hỏng vỏ lò , phải có biện pháp xử lý kịp thời lúc ngừng lò sửa chữa Các loại GCL dùng cho lò nung clinker XMP thường loại GCL cao nhôm, GCL kiềm tính manhêgi, crôm – manhêgi, dolomít spinel Mỗi nhà máy có phương án sử dụng GCL lót lò khác Sau ví dụ: Vùng kỹ thuật Thời gian Chiề u dà i GCL chủ yếu làm việc -Sấy, nạp liệu -Nung nóng kết khối -Làm nguội -Làm nguội clinker 1D 1D – 8D 70 – 85 % Al2O3 Kiềm tính, dolomít 8D – 10D spinel tháo 10D – cuối 70% Al2O3 lò 40% Al2O3 thaùng – 10 thaùng 21 thaùng 21 – tháng 37 Khối lượng GCL cho 1m lò ( t/m ) tính nhanh sau: G = [(R2 – ( R – t )2] - khối lượng riêng GCL ( t/m3) ( manhezít: 5,05+; spinel: 2,95; dolomít: 2,80; 70% Al2O3: 2,70; 40% Al2O3: 2,25 ) R – bán kính vỏ lò (m) d – chiều dầy lớp GCL lót lò (m) d không giống toàn chiều dài lò (Ví dụ: l < 8,4 R coù d = 0,18 m; 8,4 < d < 9,4 coù d = 0,20 m; 9,4 < d 10,4m coù d=0,25m) CBGD: Hoàng Trung Ngôn