Đồ án tốt nghiệp xử lý bụi nhà máy xi măng lò quay

Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận được sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của thế giới. Nền công nghiệp thế giới đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận. Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con người cũng được nâng cao và nhu cầu của con người cũng có nhiều thay đổi. Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trường như trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng hay biến đổi khí hậu … Trước thực trạng ấy con người đã có ý thức về bảo vệ môi trường, ý thức về mối quan hệ giữa “phát triển kinh tế” và “bảo vệ môi trường”. Vấn đề “phát triển bền vững” đã không còn xa lạ và đây là mối quan tâm không của riêng ai đặc biệt là các nước đang trên đà phát triển như Việt Nam chúng ta. Hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên nhu cầu xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật, cơ sở hạ tầng cho các khu công nghiệp, xây dựng đường giao thông, nhà ở và các công trình khác tăng lên rõ rệt. Do đó nhu cầu về nguyên vật liệu xây dựng đặc biệt là nhu cầu về ximăng tăng cao. Yêu cầu tất yếu được đặt ra là ngành công nghiệp ximăng cần được đầu tư phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu trên. Trước thực tế đó, nhà máy ximăng Hải Phòng mới ra đời với mục đích cung cấp ximăng cho thị trường trong nước và xuất khẩu đồng thời thay thế nhà máy ximăng Hải Phòng cũ đã không đáp ứng được nhu cầu ximăng cũng như không đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường. Đặc trưng của chất thải ngành công nghiệp ximăng là ô nhiễm bụi gây tác hại lớn với môi trường và sức khoẻ con người, bụi là nguồn ô nhiễm chủ yếu cần được xử lý. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ximăng. Nhà máy ximăng Hải Phòng mới sản xuất ximăng với công nghệ lò quay theo phương pháp khô nên sản lượng ximăng lớn và ô nhiễm ít hơn nhiều so với công nghệ lò đứng. Trong đồ án đề cập tới hệ thống xử lý bụi ximăng bao gồ

Mở đầu

Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận được sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của thế giới Nền công nghiệp thế giới đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con người cũng được nâng cao và nhu cầu của con người cũng có nhiều thay đổi Tuy nhiên,

hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trường như trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng hay biến đổi khí hậu … Trước thực trạng ấy con người đã có ý thức về bảo vệ môi trường, ý thức về mối quan hệ giữa “phát triển kinh tế” và “bảo vệ môi trường” Vấn đề “phát triển bền vững” đã không còn xa lạ và đây là mối quan tâm không của riêng ai đặc biệt là các nước đang trên đà phát triển như Việt Nam chúng ta

Hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên nhu cầu xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật, cơ sở hạ tầng cho các khu công nghiệp, xây dựng đường giao thông, nhà ở và các công trình khác tăng lên rõ rệt Do đó nhu cầu về nguyên vật liệu xây dựng đặc biệt là nhu cầu về ximăng tăng cao Yêu cầu tất yếu được đặt ra là ngành công nghiệp ximăng cần được đầu tư phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu trên Trước thực tế đó, nhà máy ximăng Hải Phòng mới ra đời với mục đích cung cấp ximăng cho thị trường trong nước và xuất khẩu đồng thời thay thế nhà máy ximăng Hải Phòng cũ đã không đáp ứng được nhu cầu ximăng cũng như không đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường

Đặc trưng của chất thải ngành công nghiệp ximăng là ô nhiễm bụi gây tác hại lớn với môi trường và sức khoẻ con người, bụi là nguồn ô nhiễm chủ yếu cần được xử lý Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ximăng Nhà máy ximăng Hải Phòng mới sản xuất ximăng với công nghệ lò quay theo phương pháp khô nên sản lượng ximăng lớn và ô nhiễm ít hơn nhiều so với công nghệ lò đứng Trong đồ án đề cập tới hệ thống xử lý bụi ximăng bao gồm thiết bị lọc bụi tay áo và thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XIMĂNG

I.1 Vai trò của ximăng và nhu cầu về ximăng :

Theo thống kê từ năm 1991 đến năm 1996, nhu cầu ximăng tại Việt Nam

có sự tăng trưởng đột biến ở mức bình quân trên 20% mỗi năm Trong khi ấy

tăng trưởng sản lượng ximăng cả nước chỉ đạt mức bình quân 15% mỗi năm

và hầu hết các nhà máy ximăng lò quay đã đạt sản lượng tối đa Vì vậy để

đáp ứng đủ nhu cầu ximăng cho xây dựng trong thời gian này, nước ta phải

nhập khẩu tới 6,37 triệu tấn ximăng Nhu cầu ximăng trong nước từ năm

1996 đến 2005 phân theo vùng lãnh thổ như sau :

Đơn vị triệu tấn

Nếu tính cả một phần ximăng cho xuất khẩu như nghị quyết đại hội Đảng

lần thứ VIII đề ra (mức xuất khẩu 15 – 20 %) thì lượng ximăng cần thiết

trong các năm 2000 – 2005 như sau :

Để đáp ứng nhu cầu trên, các Bộ, Ngành, Địa phương đặc biệt là tổng

công ty ximăng Việt Nam đã có biện pháp cải tạo nâng cấp đầu tư mới các

nhà máy ximăng và sản lượng ximăng đạt được như sau :

Như vậy dự đó cải tạo nõng cấp nhưng lượng ximăng sản xuất được của cỏc nhà mỏy cũng chỉ đạt xấp xỉ mức tiờu dựng nội địa khụng cú phần cho xuất khẩu Lượng ximăng thiếu hụt này cao nhất vào năm 2000 là 3 – 4 triệu tấn, sau đú giảm dần.

I.2 So sỏnh cỏc cụng nghệ sản xuất ximăng :

Đá vôi, đất sét, thạch cao

Phối liệu vào lò dới dạng bột mịn có độ

ẩm 1ữ 2% (Lò có xyclon trao đổi nhiệt) hoặc dạng viên

có độ ẩm 12ữ 14%

( lò có xích canxinato )

Phối liệu vào lò dới dạng bùn pat có độ

ẩm 35ữ

40%

Phối liệu vào

lò dới dạng viên, độ ẩm 12ữ16%

Phối liệu không trộn lẫn với

than( phối liệu xám )

Phối liệu có trộn lẫn với than( phối liệu

đen )

Nhiên

Có hệ thống trao

đổi nhiệt là xyclon hoặc xích canxinato ( thực chất là ghi nung trao đổi nhiệt )

Phải qua giai đoạn sấy (giảm

độ ẩm từ 40%

xuống 2%)

Phải qua giai

đoạn sấy (giảm độ ẩm

từ 14% xuống 2%)

đều theo vòng quay của lò.

- Quá trình tạo khoáng đợc diễn

ra theo chiều dài của lò

- Công suất lớn 3000 - 5800 tấn/ngày, gấp

5 ữ 10 lần công suất của lò

đứng

- Than đợc đốt riêng từ buồng than, quá trình nung luyện nhận nhiệt từ khí nóng từ buồng đốt than

- Nhiệt độ nung 14500C, chất ợng sản phẩm tốt, ổn định, chất lợng xi măng tốt hơn so với lò

l-đứng

- Làm việc gián đoạn, phối liệu cấp vào theo mẻ,

từ trên xuống,

- Quá trình khoáng hoá diễn ra theo chiều cao của lò trong từng viên phối liệu

- Quá trình cháy diễn ra tại lò nung,

sự cháy diễn

ra trong từng viên liệu

-Nhiệt độ nung cha

đảm bảo giới hạn 1420ữ

14500C

Phương pháp lò quay khô là phương pháp có mức tiêu thụ nhiên liệu/đơn

vị sản phẩm nhỏ nhất, đây cũng là phương pháp ít gây ô nhiễm môi trường nhất và sẽ được trình bày trong phần dưới đây

I.3 Phương pháp lò quay khô :

I.3.1 Yêu cầu nguyên liệu, nhiên liệu và sản phẩm :

1 Ximăng Pooc lăng PC

2 Ximăng Pooc lăng hỗn hợp

3.Clinker ximăng Pooc lăng

Hệ số bão hoà :

LSF = (CaO – CaOtd)/(2,8.SiO2 + 1,18.Al2O3 + 0,65.Fe2O3)

Mô đun Silicat : MS = SiO2/(Al2O3 + Fe2O3)

Mô đun Alumin : MA = Al2O3/Fe2O3

4 Bột phối liệu để nung clinker

5 Đá vôi

7 Quặng sắt điều chỉnh

Hàm lượng mất khi nung, %, max 7

11 Phụ gia tro bay

14 Than nguyên khai

Độ nhớt động học ở 50oC, max, CST 180

17 Cát tiêu chuẩn để thử ximăng

I.3.2 Công nghệ sản xuất :

Nhà máy ximăng Hải Phòng mới sản xuất ximăng theo phương pháp khô với hệ thống lò quay hiện đại có công suất thiết kế 3.300 tấn clinker/24h do hãng FL Smidth (Đan Mạch) thiết kế và cung cấp thiết bị chủ yếu Tháp trao đổi nhiệt 5 tầng và buồng phân huỷ giúp canxi hoá một phần nguyên liệu trước khi vào lò nung Quá trình nghiền nguyên liệu sử dụng máy nghiền con lăn đứng có hệ thống tuần hoàn ngoài nhằm nâng cao hiệu quả nghiền

và giảm tiêu hao điện năng Nghiền ximăng bố trí kết hợp với nghiền sơ bộ CKP và hệ thống phân ly hiệu suất cao

Dây chuyền sản xuất đồng bộ được cơ khí hoá và tự động hoá cao Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất được điều khiển tự động từ trung tâm điều hành sản xuất chính và các trung tâm nhỏ ở các công đoạn Hệ thống

Camera bố trí tại một số vị trí quan trọng theo dõi hoạt động của các vị trí này và truyền trực tiếp tín hiệu về phòng điều hành trung tâm Hệ thống này hoạt động liên tục 24h trong ngày cho phép người điều hành quan sát và điều chỉnh kịp thời khi có sự cố xảy ra Toàn bộ các thông số kỹ thuật của

trên 700 điểm đo được chuyển về các trung tâm điều khiển thể hiện trên các đồng hồ hiện số và tự ghi Trên cơ sở đó, người vận hành điều chỉnh các thông số đạt yêu cầu quy định thông qua các bộ điều chỉnh tự động.

Phòng Thí nghiệm - Kiểm tra chất lượng sản phẩm của công ty được trang bị hiện đại và đồng bộ, hệ thống điều khiển chất lượng tự động QCX gồm có máy tính điện tử và phổ kế Rơnghen đã được chương trình hoá cho phép phân tích nhanh thành phần hoá hàng giờ của bột liệu Nhờ đó có thể tính toán điều chỉnh kịp thời tỷ lệ cấp các nguyên liệu cho máy nghiền để đảm bảo thành phần hóa trung bình của bột liệu thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật đề ra

Nhà máy ximăng Hải Phòng mới hoàn toàn có khả năng cho ra các sản phẩm chất lượng cao, ổn định với mức tiêu hao nguyên, nhiên liệu, vật tư, năng lượng phù hợp

I.3.2.1 Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu :

Các nguyên liệu chính dùng để sản xuất ximăng là đá vôi , đá sét được khai thác từ các mỏ gần nhà máy Ngoài ra còn sử dụng các nguyên liệu điều chỉnh như quặng sắt, silica (hoặc boxit)

1 Đá vôi

Đá vôi Tràng Kênh được khai thác theo phương pháp nổ mìn cắt tầng theo quy trình và quy hoạch khai thác đảm bảo chất lượng ổn định Sau khi khoan và nổ mìn, đá vôi được xúc và vận chuyển bằng xe ô tô tự đổ trọng tải

36 tấn về trạm đập với cự ly 0,5 – 1,5 km Đá vôi qua tiếp liệu tấm

AF2800x12 vào máy đập búa kiểu EV 200*300-1 có năng suất 750 tấn/h (quy khô), đập đến cỡ hạt quy định ≤ 60mm và được vận chuyển về kho chứa đồng nhất sơ bộ bằng hệ thống băng tải Máy rải liệu di động Stacker

SU 7.738-700-22,158 rải đá vôi thành 2 đống với khối lượng mỗi đống là 11.000 tấn (quy khô) theo phương pháp Chervon tối thiểu 300 lớp Một máy rút kiểu mái bừa loại LHO-35 cào theo mặt cắt ngang đống đưa đá vào hệ thống băng tải vận chuyển tới két chứa đá vôi 350 m3 đầu máy nghiền Kho

có hiệu suất đồng nhất cao, tối thiểu 8 : 1

2 Đất sét

Đất sét được khai thác tại mỏ sét Núi Na - Quảng Ninh bằng phương pháp xúc ủi, vận chuyển về cảng nhập 132 của nhà máy bằng sà lan rồi được bốc và vận chuyển về trạm gia công sơ bộ.Đất sét được cán bằng hệ thống cán trục 2 cấp, năng suất 200 tấn/h (quy khô) với máy sơ cấp kiểu RI

850/1500 cho kích thước đầu ra ≤ 200mm và máy thứ cấp kiểu RI 450/1200 kích thước đầu ra ≤ 60mm Sau khi đạt kích cỡ quy định đất sét được vận

chuyển về kho chứa và đồng nhất sơ bộ (kho 152) Máy rải di động giữa Tripper–190/800 rải đá sét theo phương pháp cone shell thành 2 đống riêng biệt với khối lượng 2*3200 tấn (quy khô) Sét sau khi qua băng cào mặt sườn (SS-23) vào băng tải vận chuyển đến két chứa 100 m3 đầu máy nghiền Kho 152 có hiệu suất đồng nhất tối thiểu 5 : 1

3 Quặng sắt và Silica (boxit)

Tương tự đất sét, các nguyên liệu điều chỉnh như Quặng sắt, Silica (hoặc boxit) đưa về nhà máy tại cảng nhập 132 được luân phiên bốc, cán sơ bộ, vận chuyển và rải đống trong kho chứa đồng nhất sơ bộ (kho 152) cùng với đất sét Khối lượng các đống quy khô : Quặng sắt 1*2.400t và Silica (hoặc boxit) 1*4.200t, chúng được rút luân phiên qua băng tải vận chuyển đến các két chứa riêng biệt đầu máy nghiền, mỗi két 50 m3

I.3.2.2 Nghiền nguyên liệu và đồng nhất :

Qua các cân băng định lượng (DOXIMAT và DOSAX) dưới các két, liệu được định lượng vào hệ thống sấy, nghiền liệu, năng suất 300 t/h gồm các thiết bị chính:

- Máy nghiền đứng ATOX AM-R.45 loại 3 con lăn có phân ly khí động

- Quạt hút máy nghiền FK TDR 2763TD8A

Tác nhân sấy là khói thải lò nung (hoặc khí thải cấp bởi buồng đốt phụ khi dừng lò) Sản phẩm bột liệu thu từ tổ hợp 4 cyclon và lọc bụi tĩnh điện (lọc bụi khói thải trước khi qua ống khói chính nhà máy ra môi trường) được vận chuyển về Silô chứa đồng nhất CF-20 có sức chứa 16.000 tấn bằng máng khí động và gầu nâng Việc đồng nhất bột liệu được thực hiện trong quá trình sục khí tháo liệu ra khỏi Silô qua các cửa tháo theo chương trình tự động Hiệu quả đồng nhất của Silô này đạt ▲CaCO3 max ± 2%

Các cân băng định lượng được điều chỉnh năng suất cấp bằng biến tần có nhiệm vụ cung cấp liệu cho máy nghiền nhờ máy tính, tính toán và điều chỉnh tỷ lệ điểm đặt (%) cho các nguyên liệu để sản xuất bột phối liệu đạt được các yêu cầu đã đề ra

I.3.2.3 Nung clinker :

Bột liệu từ Silô cấp vào lò đồng bộ với tốc độ quay của lò nhờ hệ thống tiếp liệu gồm van cấp liệu, két cân (loại LOW) và các thiết bị vận chuyển

- Sử dụng vòi đôt loại Duflex thiết kế chạy 100% than Angtraxit, theo thiết kế than cấp cho Canxiner khoảng 52% và cấp cho lò 48%

- Sử dụng dầu FO khi nhóm, sấy lò và khi lò chưa ổn định

- Tiêu hao nhiệt riêng 730 kcal/kg clinker

- Năng suất lò 3.300 tấn clinker/24h

Clinker thu được sau quá trình nung luyện rơi vào máy nguội clinker SFC3*5F đảm bảo làm nguội đến nhiệt độ môi trường + 65oC Những tảng

và hòn clinker to (≥ 30mm) trên ghi được đập bằng máy đập búa Clinker được vận chuyển bằng băng tấm lên Silô clinker chính phẩm sức chứa

30.000 tấn còn bột tả và clinker không đạt yêu cầu được đưa về silô phụ sức chứa 1.000 tấn

I.3.2.4 Nhiên liệu và sấy, nghiền than :

1 Nhập than nguyên khai

Loại than sử dụng trong sản xuất của nhà máy là than cám Angtraxit Than được nhập qua cảng nhập 133 sau đó được bốc và vận chuyển về kho

251, qua máy rải Tripper-325/800 (máy dùng cho cả phụ gia) rải thành 2 đống theo phương thức cone shell, mỗi đống 4.500t (quy khô) Qua máy cào cạnh sườn loại SS-23 than rút đưa lên két đầu máy nghiền dung tích 200 m3

2 Sấy nghiền than

Than khô được rút và tiếp liệu bằng xích + vít vào hệ thống sấy-nghiền than, năng suất 25t/h, gồm các thiết bị chính :

-Máy sấy nghiền đứng ATOX AM-K27.5 loại 3 con lăn có phân ly khí-Quạt hút loại Solyvent FLTSR 176 3TS8A

Tác nhân sấy là khí thải nóng trích sau lọc bụi tĩnh điện lọc khí làm nguội clinker (hoặc khói thải cấp bởi buồng đốt phụ khi dừng lò) Bột than mịn thu dưới lọc bụi tĩnh điện (lọc khí thải nghiền than trước khi qua ống khói ra ngoài không khí) đưa vào 2 két chứa trong đó két 100 m3 cho Canciner và két 80 m3 cho Lò nung Nhờ hệ thống cân quay định lượng than mịn được quạt cao áp thổi để đốt lò và Canciner

3 Dầu FO

Dầu FO được nhập về cảng nhập sau đó bơm lên bể chứa chính dung tích 3.500 m3 rồi bơm phân phối đến các bồn tiêu thụ nhỏ hơn sau khi đã hâm sấy để đạt độ nhớt yêu cầu Hơi nước dùng cho hâm sấy được cấp bởi nồi hơi đốt bằng dầu Diezen, FO

I.3.2.5 Nghiền ximăng (OPC hay PCB) và sấy, nghiền phụ gia :

1 Phụ gia thạch cao, xỷ lò cao (hoặc Diatomit)

Thạch cao và xỷ lò cao sau khi nhập về cảng nhập 133 được luân phiên bốc, gia công sơ bộ, vận chuyển, rải và rút Sau đó được đưa vào máy đập búa loại UKC90*160 năng suất 100t/h (quy khô), phụ gia có kích thước đầu

ra ≤ 30mm, vận chuyển về kho 153, qua máy trải Tripper-325/800 (máy dùng cho cả than) rải thành đống Khối lượng các đống quy khô : Thạch cao 1*6.500t, xỷ lò cao (Diatomit) 1*5750t Qua máy cào cạnh sườn loại SS-23 chúng được luân phiên rút đưa lên 2 két đầu máy nghiền dung tích mỗi két

200 m3 Hiệu qua đồng nhất của kho 153 đạt 5 : 1

2 Phụ gia Tro bay

Phụ gia tro bay được nhập về qua cảng nhập 133, được bốc và vận chuyển

về kho 153 luân phiên với Than Tro, sau đó cũng qua máy rải

Tripper-325/800 rải thành đống theo phương thức cone shell, khối lượng 1*5750t (quy khô) Qua máy cào cạnh sườn SS-23 rút đưa lên két đầu máy nghiền dung tích 200 m3 (rút luân phiên với Thạch cao và xỷ lò cao (Diatomit))

3 Nghiền ximăng OPC (hoặc PCB)

Hệ thống nghiền chu trình kín năng suất 200t/h gồm :

- Máy nghiền đứng nghiền sơ bộ clinker loại CKP 200 với 3 con lăn

- Máy nghiền bi 2 ngăn kiểu UMS 5,4x14.5m với quạt hút thông gió máy nghiền (cũng là quạt hút lọc bụi tĩnh điện) SPW-125-VL

- Máy phân ly khí động Sepax – 475M với quạt hút (cũng là quạt hút lọc bụi túi Filtax

Qua thiết bị định lượng và tiếp liệu rung, phối trộn clinker chính phẩm (có hoạt tính mác ≥ 50N/mm2) + clinker thứ phẩm hoặc/ và clinker ngoài, lên két chứa 200 m3 Clinker tháo từ két qua cân băng Dosimat vào máy nghiền đứng nghiền sơ bộ Phối liệu clinker đã nghiền sơ bộ + thạch cao từ két (qua cân băng Dosax) vào máy nghiền bi nghiền ximăng Sản phẩm ximăng không phụ gia OPC gồm :

- Từ lọc bụi túi Filtax thu sau máy phân ly

- Bụi ximăng thu hồi bởi lọc bụi tĩnh điện

Qua thiết bị vận chuyển sản phẩm ximăng OPC đổ vào Silô đơn sức chứa 20.000 tấn, và ngăn ngoài Silô kép sức chứa 14.500 tấn

Hạt ximăng thô tách ra từ phân ly quay về nghiền lại lần nữa

Tuỳ theo tình hình thực tế có thể nghiền ximăng hỗn hợp PCB cũng bằng

hệ thống nghiền này từ phối liệu : Clinker đã nghiền sơ bộ + Thạch cao từ két + Phụ gia từ két 3 Ximăng hỗn hợp PCB cũng đổ vào Silô đơn

4 Sấy, nghiền phụ gia

Hệ thống sấy, nghiền năng suất 30t/h gồm :