Lo nung docx

Lò nung clanhke I. lò quay (rotary kiln) Lịch sử lò quay Các loại lò đứng đơn giản đã đợc sử dụng để nung vôi cách đây trên 2000 năm. Lịch sử đã cho chúng ta biết rằng ngời La mã đã dùng lò đứng để nung vôi puzơlan. Gần vùng Riverside, Califonia vẫn còn lại những lò này dới lòng đất. Trong đó, từ rất sớm ngời Mexico đã nung đá vôi để tạo ra vôi trong phần đầu thế kỷ thứ 19. Từ rất sớm, có lẽ lò quay đã đợc phát triển vào khoảng năm 1877 ở nớc Anh, nhng Frederich Ransome đã thành công với lò quay đầu tiên và đợc cấp bằng sáng chế vào năm 1885. Mặc dù lò quay Ransome đầu tiên tạo ra sự đột phá trong ngành công nghiệp xi măng vào lúc bấy giờ, nhng nhiều năm trôi qua trớc khi lò quay vận hành thành công đa vào sản xuất. Sau phát minh của Ransome một vài năm, các kỹ s ngời Mỹ là ngời đi tiên phong mang khái niệm lò quay ra khỏi trứng nớc của nó. Lò quay thơng mại đầu tiên tại Mỹ đợc phát triển bởi Hurry và Seaman ở công ty xi măng Atlas đa vào sản xuất năm 1895. Lò đứng vẫn tiếp tục đợc sử dụng ở Châu âu, nhng lò quay phát triển vợt trội ở Bắc mỹ. Lò quay chiếm u thế hơn vì vận hành nó đòi hỏi ít nhân công hơn, công suất lớn hơn, sản lợng cao hơn lò đứng. Ưu điểm rõ nhất của lò quay là tiêu thụ nhiệt năng và điện năng để sản xuất 1 tấn Clanhke thấp hơn so với lò đứng. Lò quay Ransome đầu tiên có đờng kính 18 in(18 x 2,543 = 46 cm), dài 15 feet(15 x 30,48 = 457,2 cm). Sau năm 1900, lò quay là những lò trẻ đầy đầy sức sống với đ- ờng kính 6 feet dài 60 feet. Ngày nay, những lò khổng lồ dài trên 600 feet đờng kính trên 18 feet với công suất trên 7000 barrels(1 barrel = 170,549 kg). Vận hành những lò hiện đại thông qua hệ thống máy tính và màn hình ở phòng điều khiển trung tâm. Các kiểu lò quay Nói chung, Clanhke đợc sản xuất theo ba phơng pháp: Phơng pháp ớt Phơng pháp bán khô Phơng pháp khô. I.1 Phơng pháp ớt Đặc trng của phơng pháp này là phối liệu nạp vào lò ở dạng bùn có độ ẩm từ 30% - 40%. So với lò phơng pháp khô cùng đờng kính thì lò phơng pháp ớt cần thêm một đoạn để tách nớc (zôn đề hydrate), do vậy chiều dài lò sẽ dài hơn. Để sản xuất cùng một lợng clanhke thì phơng pháp ớt tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn phơng pháp khô vì một phần nhiệt năng dùng để bay hơi nớc. Ưu điểm của phơng pháp ớt là phối liệu nạp vào lò đồng nhất hơn phơng pháp khô, tổn thất do bay bụi nhỏ hơn. Trong những vùng khí hậu ẩm ớt thì phơng pháp ớt phù hợp hơn vì nguyên liệu ẩm. I.2 Phơng pháp bán khô (phơng pháp vê viên) 1 Thành viên trong nhóm lò quay này đợc biết đến dới tên lò-ghi. Trong nhón này có lò Polysius và Lepol. Xét về tiêu hao nhiên liệu thì đây là loại lò kinh tế. Đầu tiên bột phối liệu khô đợc vê thành viên nhỏ bằng cách cho thêm từ 10 -15% nớc, những viên liệu sẽ nạp vào hệ thống ghi chuyển động, tại đó một phần liệu sẽ đợc can xi hoá trớc khi viên liệu vào lò nung. Dùng khí nóng thải ra từ lò để sấy và can xi hoá liệu. Bởi vì nguyên liệu đã đợc can xi hoá một phần trớc khi vào lò nung do vậy chiều dài lò sẽ ngắn hơn 1/3 so với lò thông thờng. I.3 Phơng pháp khô (Công nghệ của nhà máy xi măng Cẩm phả) Đối với phơng pháp này thì nguyên liệu nạp vào lò ở dạng bột khô. Khí thải từ lò dùng để sấy và can xi hoá bột liệu. Trao đổi nhiệt giữa khí thải lò và bột xảy ra tại hệ thống cyclon(tháp trao đổi nhiệt). Bột liệu trớc khi vào lò đợc can xi hoá một phần do vậy chiều dài lò đợc thu nhắn lại. Với mục đích tiết kiệm tối đa nhiên liệu, giảm điện năng tiêu thụ, ngời ta trang bị thêm buồng Calciner ở tháp trao đổi nhiệt để tăng tối đa khả năng can xi hoá bột liệu trớc khi vào lò(mức độ can xi hoá đạt khoảng 90%) rút ngắn thời gian bột liệu đi qua lò dẫn tới rút ngắn chiều dài lò. Nhiệt khí thải sau hệ thống cyclon dùng để sấy nguyên liệu sống và than. Hiện nay, những lò công suất lớn nhất là 10.000 tấn clanhke/ngày đợc sử dụng. Lò của nhà máy xi măng Cẩm Phả 6000 tclanhke/ngày. ( lớn nhất việt nam hiện nay) Gạch chịu lửa Nhiệt độ nung Clanhke từ 1300 0 C 1500 0 C đây là nhiệt độ rất cao, mặt khác còn có tác động của sự mài mòn, tác động của hoá chất (clanhke nóng chảy) trong khi đó vỏ lò bằng thép chỉ chịu đợc một nhiệt độ giới hạn, do vậy cần có một lớp lót bên trong lò để bảo vệ vỏ lò. Lớp lót này là lớp gạch chịu lửa có khả năng chịu đợc nhiệt độ cao, chịu đợc sự tác động pha lỏng Clanhke và mài mòn cơ học trong khoảng thời gian dài. Gạch chịu lửa đợc lót toàn bộ lò, mỗi một đoạn dọc theo chiều dài lò đợc lót bằng những loại gạch khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc của mỗi khu vực trong lò. Những tính chất cơ bản của gạch chịu lửa: Điểm nóng chảy(nhiệt độ nóng chảy): là nhiệt độ mà tại đó cấu trúc và hình dạng của gạch bị bắt đầu bị biến dạng. Độ chịu nhiệt dới tải trọng: Nhiệt độ mà tại thời điểm đó mẫu gạch chịu lửa bắt đầu bị biến dạng dới tải trọng nhất định. Thông thờng tải trọng tác động lên mẫu gạch là 2 kg/cm 2 . Độ sốc nhiệt: Số lần chịu sốc nhiệt (tăng và giảm nhiệt độ) của gạch. Nung gạch đến nhiệt độ nhất định sau đó làm lạnh ngay khi lấy ra khỏi lò bằng không khí (quạt), khi thay đổi nhiệt độ đột ngột làm cho gạch co và dãn. Cứ tiến hành thử gnhiệm nh vậy cho đến khi gạch bị nứt vỡ. Độ dãn nở hoặc co ngót tuyến tính: Sau một thời gian dài làm việc ở nhiệt độ cao và khi gia nhiệt trở lại sẽ làm cho gạch bị giãn nở hoặc co ngót dẫn tới thể tích của viên gạch bị thay đổi. Nếu độ thay đổi thể tích này quá lớn sẽ làm cho gạch bị nứt vỡ. 2 Các yêu cầu đối với gạch chịu lửa Khả năng chịu nhiệt độ cao: tại nhiệt độ đó gạch không bị biến dạng. Khả năng chịu sốc nhiệt: số lần chịu sốc nhiệt lớn. Khả năng chịu ăn mòn hoá học: pha lỏng clanhke có tính kiềm mạnh do vậy gạch chịu lửa phải không bị ăn mòn bởi pha lỏng clanhke Khả năng chịu mài mòn: Có lực ma sát trong quá trình nguyên liệu và clanhke di chuyển từ đầu nạp tới khi ra khỏi lò. Khả năng chịu tác động cơ học: mỗi viên gạch chịu tác động lực dọc do các vòng gạch tác động lên nhau và tác động giữa các viên của vòng gạch và sự sốc cơ do cơ cấu truyền động của lò, độ méo, lồi lõm, xoắn vặn của vỏ lò. Khả năng tạo lớp áo vật liệu trong zôn nung: Lớp áo này do pha lỏng và pha rắn của vật liệu(clanhke) bám dính vào bề mặt gạch chịu lửa ở zôn nung. Lớp áo này có tác dụng bảo vệ gạch chịu lửa trong quá trình nung clanhke. Gọi là lớp coating. ảnh hởng của tình trạng vận hành Lớp lót lò quay rất đắt tiền, do vậy u tiên số 1 là vận hành sao cho kéo dài tuổi thọ lớp lót. Tình trạng vận hành lò ảnh hởng rất lớn tới tuổi thọ của lớp lót lò. Chế độ sấy và gia nhiệt lò ban đầu là bớc rất quan trọng, nó xác định thời gian vá hoặc thay lớp lót. Dù cho gạch có tốt tới đâu, lắp đặt cẩn thận đến đâu đi chăng nữa mà kỹ năng vận hành lò không tốt, yếu kém trong xử lý sự cố thì tất cả các cố gắng trên đều trở lên vô ích. Tần số khởi động và dừng lò. Mỗi lần dừng lò, nhiệt độ trong lò sẽ giảm xuống, sự nguy hiểm gây ra hỏng gạch liên quan tới tỉ lệ giảm nhiệt độ, nguy hiểm nhất là khi nhiệt độ trong lò giảm quá nhanh. Bớc đầu tiên để chống lại sự mất nhiệt là loại trừ dừng lò bằng cách vận hành hiệu quả hơn một cách cơ bản liên tục. Bớc thứ hai là đảm bảo nhiệt độ sẽ giảm từ từ, ổn định khi lò dừng. Quá trình giảm nhiệt độ kéo dài ít nhất là 8 giờ hoặc lâu hơn. Để đảm bảo an toàn trong quá trình làm nguội lò, thì lò phải đợc làm nguội theo đúng lịch trình đã đề ra. Mỗi kiểu lò khác nhau thì có lịch trình khác nhau phù hợp với mỗi nhà máy. Bảng 4 Lịch trình dừng lò điển hình Tần số quay lò nh sau: 1. Quay lò liên tục trong 30 phút bằng động cơ phụ.(inching motor) 2. Cứ 10 phút quay 1/3 vòng lò trong 1 giờ 3. Cứ 15 phút quay 1/3 vòng lò trong 1 giờ 4. Cứ 30 phút quay 1/2 vòng lò trong 4 giờ 5. Cứ 1 giờ quay 1/2 vòng lò trong 4 giờ 6. Cứ 2 giờ quay 1/2 vòng lò trong 12 giờ 7. Cứ 24 giờ quay 1/2 vòng lò. Một thủ tục khác để đảm bảo an toàn cho quá trình làm nguội lò là phải dừng ngay quạt hút khi dừng vòi đốt. Quạt thổi khí chính cũng dừng. 3 Nâng nhiệt quá nhanh: Nh đề cập ở trên với trờng hợp làm nguội quá nhanh, đối với trờng hợp gia nhiệt quá nhanh cũng gây nguy hiểm xấu tới gạch chịu lửa. Một câu hỏi đặt ra là thời gian nâng nhiệt trong bao lâu là tốt nhất. Đối với mỗi loại gạch của mỗi hãng sản xuất khác nhau có biểu đồ gia nhiệt là khác nhau. Một yếu tố đợc xem xét tới có chính là vỏ lò, sẽ dãn nở khi gia nhiệt. Độ dẫn nhiệt của gạch chịu lửa sẽ chi phối một phần độ dãn nở vỏ lò. Độ dãn nở của vỏ lò sẽ chiếm những chỗ mà gạch chịu lửa dãn nở chậm hơn. Chu kỳ nâng nhiệt ít nhất là 16 giờ kể từ khi bắt đầu đốt đến nhiệt độ vận hành. Cuối cùng, nâng nhiệt chậm sẽ ít nguy hiểm hơn so với nâng nhiệt quá nhanh. Sẽ cần nhiều thời gian cho quá trình nâng nhiệt đối với lò có lớp lót dày hơn và lớn hơn. Sự quá nhiệt trong lò: Một trong những nhiệm vụ chính của ngời vận hành là giữ cho lò không bao giờ bị nguy hiểm bởi sự quá nhiệt. Khi lò bị quá nhiệt, vật liệu sẽ tạo viên lớn và lớp coating sẽ chảy lỏng trong zôn nung. Trong khoảng thời gian vài phút, nếu không có những hành động phản kháng quyết liệt thì toàn bộ lớp lót gạch chịu lửa có thể bị nóng chảy và lớp coating bảo vệ cũng bị nóng chảy mất. Tình trạng quá nhiệt thờng rất dễ xảy ra do tải trọng nguyên liệu nạp vào lò không ổn định hơn là bất cứ một thao tác vận hành của ngời vận hành. Một cách gián tiếp, sự hỗn loạn có tính chu kỳ của tình trạng vận hành sẽ là nguyên nhân rút ngắn tuổi thọ của lớp lót. Do vậy chế độ vận hành lò ổn định rất là quan trọng. ảnh hởng của ngọn lửa: Việc điều chỉnh ngọn lửa cũng hết sức quan trọng. Không bao giờ để ngọn lửa sắc và ngắn vì nó làm xói món lớp coating và gạch. Đặc trng lớp coating không bền: Một lớp coating bền sẽ bảo vệ tốt gạch trong zôn nung và kéo dài tuổi thọ của gạch. Tơng tự, nếu thiếu lớp coating thì chắc chắn là gạch sẽ bị mất nhanh chóng. Do vậy, cần phải sớm tạo ra lớp coating phủ lên bề mặt gạch ở zôn nung và duy trì lớp coating này trong suốt quá trình vận hành lò. Có hai yếu tố ảnh hởng tới quá trình tạo lớp coating: Tính chất của bột liệu nạp vào lò. Độ dẫn nhiệt của gạch chịu lửa. Gạch có độ dẫn nhiệt cao hơn thì dễ tạo coating hơn so với gạch có độ dẫn nhiệt thấp hơn. Tóm lại: để kéo dài nhất có thể tuổi thọ lớp lót gạch chịu lửa cần thực hiện các bớc sau: Chọn loại gạch phù hợp nhất Lắp đặt theo đúng chỉ dẫn Có chế độ vận hành lò hợp lý nhất Nếu một trong những điều kiện trên không thể thực hiện đợc một cách đầy đủ thì cần phải hết sức nỗ lực tìm ra những biện pháp mà có thể kéo dài tuổi thọ của gạch. (Xem thêm tài liệu gạch chịu lửa) 4 II. nhiên liệu và sự đốt cháy Nhiên liệu Nhiên liệu dùng để nung clanhke bao gồm: Nhiên liệu lỏng: dầu DO, FO Nhiên liệu rắn: Than các loại Nhiên liệu khí: khí thiên nhiên, khí nhân tạo Ngời ta có thể dùng một loại nhiên liệu hoặc dùng kết hợp hai loại nhiên liệu nh: rắn và lỏng, rắn khí, lỏng khí để nung clanhke. 2.1. Nhiên liệu rắn Trong nhóm này có than cám, than cốc, than củi nhng chỉ có than cám đợc sử dụng rộng rãi hơn cả. Trong tất cả các loại nguyên liệu khác nhau đợc sử dụng trong công nghiệp xi măng, thì than cám đợc sử dụng nhiều nhất. Nó đợc sử dụng để đốt trong lò quay bởi vì giá thành của than rẻ và dễ mua. Độ ẩm, độ mịn và hàm lợng chất bốc là những tác nhân ảnh hởng tới sự đốt cháy của nhiên liệu. Than đợc sấy và nghiền tới độ mịn và độ ẩm yêu cầu trớc khi đốt cháy. Bất cứ sự thay đổi độ mịn của than bột nào cũng có thể làm thay đổi tình trạng cháy của nhiên liệu trong lò. Than bột từ két chứa sẽ đợc định lợng và cấp vào vòi phun, tại đó dòng than gặp dòng không khí chính sẽ đợc phun vào lò để đốt, ngời vận hành có nhiệm vụ phải theo dõi không để dòng nhiên liệu bị ngắt quãng. 2.2. Nhiên liệu lỏng Nhiên liệu lỏng dùng trong công nghiệp xi măng thờng là dầu DO(diesel oil) hoặc dầu FO( heavy oil). Nếu dùng dầu DO thì dầu đợc phun trực tiếp vào lò qua vòi phun vào lò. Có thể sấy đầu bằng điện hoặc hơi nớc. áp suất dầu phun vào phải đủ lớn để tạo mù nhiên liệu tạo điều kiện cho nhiên liệu cháy hết. 2.3. Nhiên liệu khí Một số loại khí nh khí hoá lỏng, hydro lỏng, khí than đợc dùng trong một số ngành công nghiệp, nhng ngành công nghiệp xi măng chỉ sử dụng khí thiên nhiên bởi vì khí tự nhiên rẻ, nguồn cung cấp dồi dào. Khí tự nhiên rất sạch, dễ điều chỉnh nhiệt độ nung, dễ điều chỉnh ngọn lửa theo ý muốn. Mặt khác, khi xử khí tự nhiên thì cần rất ít hoặc không cần dòng khí chính do vậy sẽ rất tiết kiệm khi sử dụng khí nóng thứ cấp để đốt cháy nhiên liệu. 2.4. Thành phần và nhiệt lợng. Mỗi ngời vận hành lò cần phải có hiểu biết cơ bản về sự tạo nhiệt và hiệu suất của nhiên liệu, họ cần phải nhớ rằng giá nhiên liệu chiếm một phần chủ yếu trong dây chuyền sản xuất xi măng. Sử dụng nhiên liệu một cách có hiệu quả phụ thuộc vào kỹ năng của ngời vận hành lò. Thành phần và nhiệt trị của nhiên liệu rất quan trọng đối với mỗi ngời vì nó liên quan tới sự vận hành của lò, chúng là cơ sở để tính toán truyền nhiệt và điều tra tính hiệu quả của nhiên liệu đối với lò. Các nhiên liệu khác nhau tạo ra lợng nhiệt khác nhau khi bị đốt cháy, do vậy ngời ta đo lợng nhiệt này bằng một dụng cụ gọi là Calorimeter. Đơn vị là cal/g hoặc kcal/kg. 5 Quá trình cháy nhiên liệu 2.5. Phản ứng cháy Vận hành thành công lò quay cần một nguồn nhiệt thích hợp để nâng nhiệt độ lò tới nhiệt độ vận hành và duy trì nhiệt độ này bù đắp lợng nhiệt bị mất trong hệ thống lò, bao gồm cả lợng nhiệt dùng cho quá trình nung. Lợng nhiệt yêu cầu đợc cung cấp từ quá trình đốt cháy nhiên liệu. Quá trình cháy là phản ứng hoá học giữa nguyên tố Cacbon C, Hydro H và Lu huỳnh S với Oxi O 2 trong không khí theo phơng trình phản ứng sau: C + O 2 = CO 2 C + 1/2O 2 = CO CO + 1/2O 2 = CO 2 2H 2 + O 2 = 2H 2 O S + O 2 = SO 2 Cân bằng các phơng trình trên chỉ ra rằng nguyên liệu sẽ cháy hoàn toàn. Tuy nhiên khi sự cháy xảy ra không hoàn toàn sẽ tạo ra monodioxde 2C + O 2 = 2CO. Nh ta đã biết trong không khí thì N 2 chiếm 78% theo thể tích(76% theo trọng lợng) và O 2 chiếm 21% theo thể tích(23% theo trọng lợng), Ni tơ không tham gia quá trình cháy do vậy, để phản ứng cháy xảy ra hoàn toàn thì cần cung cấp gấp gần 5 lần thể tích không khí. Khi lợng không khí cung cấp bị thiếu dẫn đến nhiên liệu cháy không hết, nếu lợng không khí cung cấp bị d thì nhiệt độ nung giảm. Do vậy ngời ta phải khống chế lợng không khí cung cấp bằng cách đo hàm lợng O 2 d của khí thải sau khi cháy. 2.6 ảnh hởng của lu lợng không khí tới hiệu suất cháy Một số phân tích sau cho chúng ta thấy điều khiển quá trình cháy là vô cùng quan trọng, nó liên quan trực tiếp tới chi phí nhiên liệu trong dây truyền sản xuất xi măng, ảnh hởng nghiêm trọng tới giá thành sản phẩm. Khi quá trình cháy xảy ra không hoàn toàn do thiếu không khí thì một Pound ( 0,4536 kg) cacbon khi cháy giải phóng ra 4500 Btu( 1Btu = 252 calo) trong khi đó nếu cháy hoàn toàn thì giải phóng ra 14500 Btu, 10000 Btu chênh lệch giữa cháy hoàn toàn và không hoàn toàn. Điều này chỉ ra rằng luôn cung cấp đầy đủ lợng không khí cần thiết cho quá trình đốt cháy nhiên liệu. Vì những lý do an toàn, không bao giờ vận hành trong tình trạng thiếu không khí. Không một phòng ban nào cho phép thoả hiệp trong tình trạng tơng tự. Ngời vận hành phải làm tất cả những gì có thể để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu trong vòng một vài giây khi hiện tợng đầu tiên cháy không hoàn toàn xảy ra. Một thao tác sai là tăng tỉ lệ nhiên liệu trong khi lợng không khí bị thiếu dẫn tới nhiệt độ nung giảm. Thông thờng, vận hành lò với lợng không khí d. Một vấn đề đặt ra là lợng không khí d bao nhiêu thì ảnh hởng xấu tới hiệu quả vận hành lò. Khi lợng không khí d lớn sẽ gây ra sự mất nhiệt trong lò làm giảm nhiệt độ nung. G.martin đã nghiên cứu động lực nhiệt và chỉ ra rằng: Cứ d 1% O 2 trong khí thải thì sẽ mất 0,449 tấn nhiên liệu khi đốt 100 tấn than hay 0,4% nhiệt năng trong lò sẽ bị mất. Ví dụ: lò nung có công suất 7000 barrels( 1 barrel = 170,549 kg) Clanhke/ngày, lợng nhiệt tiêu để sản xuất ra 1 6 barrel clanhke là 760000 Btu khi lợng O 2 d trong khí thải là 1,5%. Nếu lợng O 2 d trong khí thải là 4,5% thì sẽ mất 64.10 6 Btu/ngày. Tại thời điểm đó giá là 0,35 USD/10 6 Btu tức là lãng phí 22 USD/ngày. 2.7. Xác định quá trình thiếu không khí Một câu hỏi đặt ra là ngời vận hành làm thế nào để xác định đợc tình trạng thiếu hay thừa không khí trong lò. Để trợ giúp ngời vận hành, ngời ta lắp một thiết bị phân tích khí có khả năng phân tích hàm lợng O 2 d ở đầu ra của khí thải lò. Thiết bị này sẽ lấy mẫu khí thải theo chu kỳ và phân tích sản phẩm khí thải nh: O 2 , CO, CO 2 . Hàm l- ợng O 2 trong khí thải sẽ chỉ ra tình trạng cháy trong lò. Nh ta đã biết trong không khí chứa 21% O 2 theo thể tích, do vậy trong lò không có sự cháy khi kết quả phân tích khí thải là 21% O 2 . Hàm lợng O 2 d trong khí thải đợc tính theo công thức của Perry, Chilton và Kirk Patrick nh sau: 100 x O 2 % không khí d = x K 21- O 2 trong đó: hệ số K = 0,96 đối với đốt than K = 0,95 đối vối đốt dầu K = 0,90 đối với đốt khí O 2 : hàm lợng O 2 có trong khí thải (%) hay hàm lợng không khí d đợc tính theo công thức: 189( 2O 2 CO) % không khí d = N 2 1.89(2O 2 CO) trong đó: O 2 là % oxi CO là % monodioxide N 2 là % ni tơ Rất dễ nhận biết tình trạng nhiên liệu cháy không hết khi hàm lợng CO xuất hiện. Ngay từ khi bắt đầu đốt lò, ngời vận hành không bao giờ để để tình trạng cháy thiếu không khí xảy ra điều này có nghĩa là không có một chút ít hàm lợng CO xuất hiện. Thông thờng %O 2 d trong vận hành từ 0,7% - 3,5% xem biểu đồ. 7 5 B A C 4 3.5 3 2 1 0,7 0 5 10 15 20 25 30 Trong đó: Vùng A: là vùng vận hành Vùng B: là vùng thiếu không khí Vùng C: là vùng mất nhiệt Các kinh nghiệm vận hành cho thấy vận hành tốt nhất là % O 2 d từ 0,7% - 3,5 % và tối u là từ 1,0% - 1,5%. Các giá trị này không áp dụng khi lò trong tình trạng rối loạn. Ngời vận hành có thể quan sát màu ngọn lửa để phán đoán tình trạng cháy của nhiện liệu. Khi tăng nhiên liệu nhng không tăng lu lợng không khí dẫn đến màu của ngọn lửa tối hơn và nhiệt độ ngọn lửa sẽ giảm. Ngời vận hành phải duy trì tỉ lệ nhiên liệu/lu lợng không khí là một hằng số(không đổi). Bảng 2.2 chỉ ra tình trạng kỹ thuật cháy trong lò quay. Trong đó nhật ký nhiệt độ của lò cha đợc đề cập đến. Bảng 2:2 Ví dụ A: Tỉ lệ nhiên liệu tăng, nhiệt độ cuối lò tốc độ quạt gió chính và tỉ lệ nạp liệu tăng. Tỉ nạp liệu Nhiệt độ zôn nung Tỉ lệ nhiên liệu Tốc độ quạt gió %O 2 d Nhiệt độ cuối lò 84 2800 180 000 380 2.5 1440 96 2800 200 000 395 2.5 1480 108 2800 220 000 410 2.5 1520 120 2800 240 000 425 2.5 1560 Ví dụ B: Tỉ lệ nhiên liệu/không khí không đổi, tỉ lệ nạp liệu không đổi, nhng lò trong tình trạng rối loạn. Tỉ nạp liệu Nhiệt độ zôn nung Tỉ lệ nhiên liệu Tốc độ quạt gió %O 2 d Nhiệt độ cuối lò ( o F) ( o F) 96 2600 240 000 425 2.5 1560 96 2800 200 000 395 2.5 1480 96 2950 180 000 380 2.5 1440 Ví dụ C: Điều chỉnh tốc độ quạt để giữ nhiệt độ cuối lò không thay đổi dẫn tới thay đổi tỉ lệ nhiên liệu. Cũng nh ví dụ B tỉ lệ nạp liệu không thay đổi nhng lò ở tình trạng rối loạn. Tỉ nạp liệu Nhiệt độ zôn nung Tỉ lệ nhiên liệu Tốc độ quạt gió %O 2 d Nhiệt độ cuối lò ( o F) ( o F) 96 2600 240 000 385 2.5 1480 96 2800 200 000 395 2.5 1480 96 2950 180 000 405 2.5 1480 2.8. Hàm lợng khí CO 2 trong khí thải. 8 Hàm lợng khí O 2 chỉ chỉ ra chức năng của lợng khí cấp vào lò và lợng khí tiêu thụ cho quá trình cháy của nhiên liệu. Tơng phản với điều này, thì hàm lợng khí CO 2 trong khí thải ảnh hởng tới mức độ can xi hoá bột liệu. Khi đốt cháy hoàn toàn than bột và lợng không khí cung cấp không d thì lợng CO 2 tạo ra max là 18,3% và không có sự tạo ra CO 2 từ bột liệu đối với dầu là 15,8% và đối với khí là 12,2%. Các số liệu trên thu đợc từ sự cháy hoàn toàn nhiên liệu xảy ra trong lò quay. Khi lợng không khí cấp cho quá trình cháy bị d thì hàm lợng CO 2 trong khí thải sẽ giảm xuống. Tuy nhiên, khi phân tích khí thải của lò nung clanhke thì hàm lợng CO 2 thờng từ 22 28%. Do đó, một phần %CO 2 trong khí thải bắt nguồn từ sự can xi hoá của bột liệu. Thừa nhận rằng %CO 2 từ bột liệu là không đổi, do đó khi %CO 2 giảm chỉ ra rằng l- ợng không khí trong lò tăng. Nh ta đã biết khi lợng không khí d tăng thì hiệu quả của nhiên liệu giảm, một điều chắc chắn rằng khi %CO 2 giảm thì tiêu thụ nhiệt lợng riêng cho 1 kg Clanhke(kcal/kg) clanhke sẽ tăng. Do đó ngời vận hành phải cố gắng đạt đ- ợc %CO 2 cao nhất có thể trong quá trình vận hành lò bình thờng. Khi lợng vật liệu đi vào zôn(vùng) can xi hoá thay đổi thì %CO 2 trong khí thải cũng thay đổi. Ngời vận hành không thể nhìn thấy sự thay đổi lớp vật liệu trong zôn can xi hoá vì zôn này nằm phía sau zôn nung. Do vậy, khi phát hiện ra sự thay đổi này bằng cách quan sát thì đã quá muộn vì chúng ta chỉ có thể quan sát đợc lớp vật liệu trong zôn nung. Bằng cách sử dụng thiết bị phân tích khí, thông qua hàm lợng khí %CO 2 ngời vận hành có khả năng nhận biết đợc tình trạng thay đổi này trớc khi vật liệu đi vào zôn nung, do vậy anh ta sẽ sớm đa ra các điều chỉnh cần thiết để lò hoạt động ổn định. Nếu ngời vận hành đợc thông báo có một sự tăng hoặc giảm hàm lợng khí %CO 2 qua bản ghi, thì anh ta sẽ không điều chỉnh tỉ lệ nhiên liệu, lu lợng không khí hoặc tốc độ quay của lò, anh ta biết rằng có một số thay đổi trong zôn can xi hoá. Khi một ngời vận hành đã quá quen thuộc với lò thì anh ta sẽ biết phải đặt các thông số vận hành nh: hàm lợng khí %CO 2 & %O 2 , tỉ lệ nhiên liệu, tỉ lệ nạp liệu, và các thông số khác là bao nhiêu để lò hoạt động ổn định. Thiết bị phân tích khí rất hữu ích trong việc đạt đợc điều kiện vận hành ổn định sau khi lò bị tình trạng rối loạn. Thừa nhận rằng, trạng thái rối loạn xảy ra khi %O 2 giảm xuống và %CO 2 tăng cao hơn so với bình thờng, sau đó đồ thị sẽ bắt đầu chỉ ra sự tăng O 2 và sự giảm %CO 2 tơng ứng mà không thay đổi tỉ lệ nạp liệu, ngời vận hành biết rằng tình trạng can xi hoá sau zôn nung đang đợc cải thiện và anh ta mong đợi nhiệt độ zôn nung tăng trở lại trong ít phút nữa. Một số yêu cầu khi vận hành lò: 1. Hàm lợng %O 2 từ 0,7% - 3,5% trong điều kiện lò hoạt động bình thờng. 2. Khí thải lò không chứa khí CO. 3. Khí thải lò chứa %CO 2 cao nhất. Thêm nữa, vận hành lò cần thực hiện: 4. Cố gắng vận hành và duy trì %O 2 trong khí thải từ 1,0% - 1,5% 5. Thực hiện các bớc cần thiết để loại trừ khí CO xuất hiện trong khí thải. 9 Ngọn lửa Đối với những ngời không đợc đào tạo thì tất cả các ngọn lửa trong zôn nung là giống nhau. Hình vẽ dới đây chỉ ra rằng, có một đoạn ngắn chùm hỗn hợp không khí và bụi phát ra từ đầu vòi phun, sau đó tại điểm cuối của chùm hỗn hợp, nhiên liệu bắt đầu cháy và tạo thành ngọn lửa. Hình vẽ ống gió chính đầu vòi phun ngọn lửa ống nhiên liệu chùm hỗn hợp Những đặc tính của ngọn lửa bao gồm: chiều dài, hình dáng, màu sắc, hớng và điểm cháy. Ngời vận hành phải học cách nhận biết các đặc tính của ngọn lửa, ảnh h- ởng của chúng lên hiệu quả của lò và làm thế nào để điều khiển , kiểm soát ngọn lửa. Ví dụ nh: độ ngắn, dài, lờ đờ, mạnh mẽ, lạnh hay nóng của ngọn lửa, là ngôn ngữ thông thờng của vận hành lò. ở phía đầu đốt (đầu lạnh) của lò ngời ta bố trí một cửa nhỏ để quan sát ngọn lửa, ở cửa quan sát ngời ta lắp một tấm thuỷ tinh nhỏ đặc biệt để bảo vệ mắt(tấm kính hàn). Đồng thời ngời ta cũng bố trí một camera đặc biệt để quay hình ảnh của ngọn lửa và hình ảnh này đợc hiện lên trên màn hình đặt tại phòng điều khiển trung tâm. Khi quan sát ngọn lửa, ngời vận hành phải nhận xét đợc điểm cháy của nhiên liệu, chiều dài, hớng của ngọn lửa, và màu sắc của ngọn lửa sẽ chỉ ra nhiệt độ của ngọn lửa. Đối với hệ thống lò hiện đại( nh lò Cẩm Phả, ) có bố trí thiết bị quét dọc theo chiều dài lò để đo nhiệt độ của toàn bộ chiều dài lò. Do vậy, thiết bị này hỗ trợ đắc lực cho ngời vận hành trong quá trình điều khiển nhiệt độ nung của lò. 2.9. Các đặc tính của ngọn lửa. Trong tình trạng lò hoạt động ổn định, không nên thay đổi hệ thống vòi đốt hoặc vị trí, nếu vỏ lò bị nóng thì một vài thay đổi là cần thiết. Do đó về lý thuyết, thì không nên thay đổi các đặc tính của ngọn lửa. Tuy nhiên, hình dáng của ngọn lửa bị ảnh h- ởng bởi rất nhiều yếu tố nh; tốc độ quạt hút, nhiệt độ gió thứ cấp(gió 2), áp suất và nhiệt độ gió chính, thay đổi để tạo ra các điều kiện tốt nhất trong zôn nung lò quay. Các yếu tố ảnh hởng đến các đặc tính này đợc chia làm hai nhóm. Trong nhóm thứ nhất, có một số yếu tố mà ngời vận hành lò có thể điều khiển một chút ít hoặc không thể điểu khiển đợc, chúng là một bộ phận tích hợp của lò nung. Những nguyên nhân này không có khả năng điều chỉnh, cần có sự giúp đỡ của bộ phận thứ ba hoặc phải dừng lò. Bản liệt kê dới đây chỉ ra những nhóm nguyên nhân: 10 [...]... Tăng tỉ lệ silica thì quá trình nung tạo thành clanhke sẽ khó khăn hơn, nói cách khác là clanhke là khó nung hơn Các ô xít nhôm và ô xít sắt chi phối phản ứng giữa ô xít can xi và ô xít si lic ở nhiệt độ nung thấp hơn Khi nói tính dễ nung hay khó nung đợc hiểu là phối liệu có tính dễ nung yêu cầu lợng nhiên liệu để nung tạo thành clanhke ít hơn so với phối liệu khó nung Tỉ lệ nhôm(Modul nhôm) đợc biểu... liệu tới khả năng nung 3.3 Khả năng nung Khả năng nung của phối liệu liên quan tới tính dễ hay khó nung của phối liệu tạo thành clanhke trong lò nung Điều đó cho biết lợng nhiên liệu cần để nung bột liệu tạo thành clanhke tốt Một yêu cầu cao đối với bột liệu là có thành phần hoá học luôn ổn định, điều này không thể thực hiện dễ dàng Một lý do là phần lớn các nhà máy sản xuất các chủng lo i xi măng khác... khó nung và khó khăn trong việc tạo lớp bám dính ở zôn nung Hàm lợng C2S chiếm khoảng 22% trong Clanhke Khoáng C 3S & C2S đợc tạo ra ở nhiệt độ nung khoảng 14700C trong zôn nung Tuy nhiên, đôi khi nhiệt độ nung thay đổi, điều này ảnh hởng tới quá trình tạo khoáng trong Clanhke Khi nhiệt độ nung dới nhiệt độ yêu cầu thì hàm lợng khoáng C2S sẽ tăng lên và hàm lợng khoáng C3S sẽ giảm đi Khi nhiệt độ nung. .. gia các phản ứng hoá học khó hơn Bột liệu khi đi vào zôn nung mà vẫn cha bị can xi hoá hết thì sẽ khó nung hơn và tạo ra hiện tợng rối lo n trong zôn nung Quá trình can xi hoá của bột liệu phải xảy ra hoàn toàn trớc khi đi vào zôn nung Trong zôn nung hỗn hợp giàu CaO có chứa các các ô xít SiO2, Al2O3, Fe2O3 và một lợng nhỏ các ô xít khác đợc nung nóng tới nhiệt độ kết khối và trở lên nhớt Đây gọi là... % pha lỏng = 1.13 C3A + 1.35 C4AF + MgO + Alkalies(kiềm) (4) Chỉ số nung Chỉ số nung dựa trên thành phần khoáng của clanhke C 3S, C2S, C3A, C4AF Công thức sau chỉ ra rằng khi hàm lợng C3S cao hơn và hàm lợng C3A, C4AF thấp hơn thì sẽ khó nung hơn C3S BI = (5) C3A + C4AF Chỉ số nung cao thì Clanhke sẽ khó nung hơn Phân tích khả năng nung khi thành phần hoá của phối liệu thay đổi thì sẽ ảnh hởng lớn tới... măng ít toả nhiệt, xi măng dẻo, thì giá trị các hệ số trên sẽ khác so với xi măng kiểu II 3.4 Hệ số khả năng nung Trong phần dới đây sẽ đa ra hệ số nung mới mà nó xem xét tới tất cả các thành phần ảnh hởng tới khả năng nung của phối liệu Hệ số nung mới này dựa trên ba giả thuyết sau: 1 Chỉ số nung đáng tin cậy của bất kỳ phối liệu nào cũng có thể đạt đợc bằng cách so sánh hệ số bão hoà vôi với hệ số... đơn lẻ không thể đợc dùng để xác định khả năng nung của phối liệu Ví dụ: chúng ta xem phối liệu số 2 và số 3 Trong đó hệ số bão hoà vôi và chỉ số nung của phối liệu số 3 dễ nung hơn phối liệu số 2 Mặt khác hệ số silica và hàm lợng pha lỏng thì cho kết quả ngợc lại tức là phối liệu số 2 dễ nung hơn số 3 Bảng 3:4 ảnh hởng của thành phần hoá học tới khả năng nung Phần 1: Thành phần của phối liệu No CaO... đáng kể khả năng nung Khi hệ số thay đổi lớn hơn 2.0 thì phản ứng có thể quan sát đợc rõ dàng Khi hệ số thay đổi vợt quá 3.0 thì ngời vận hành phải điều chỉnh lu lợng nhiên liệu để chuẩn bị cho sự thay đổi lớn trong zôn nung Quá trình nung Clanhke(burning) Nh ta đã biết, quá trình nung tạo thành clanhke là quá trình quan trọng nhất trong đây truyền sản xuất xi măng và hệ thống lò nung ngời ta gọi là... nung 3.2 Thành phần lý, hoá học Thông thờng, phối liệu cấp vào lò nung bao gồm từ hai nguyên liệu trở lên Dới đây là thành phần hoá học tiêu biểu của đá vôi và phiến sét Phối liệu có chứa một số tạp chất Ô xít ma nhê MgO đợc tìm thấy ở mức độ khác nhau Manhê hoạt động nh một chất chảy ở nhiệt độ nung mà làm cho dễ nung hơn Tuy nhiên, phối liệu giàu manhê làm cho việc tạo hạt đễ dàng hơn trong zôn nung, ... 7.64 8.55 8.52 Trong điều kiện mà hàm lợng kiềm và ma giê vẫn giữ nguyên thì hệ số khả năng nung đợc tính nh sau: BF = hệ số bão hoà vôi + 10.hệ số silica Phần 2: Các giá trị khả năng nung liên quan No 1 Hệ số bão hoà vôi 90.9 Hệ số silica 2.89 Hàm lợng pha lỏng 25.85 29 Chỉ số khả năng nung 3.22 Hệ số khả năng nung 105.6 2 3 4 5 6 93.5 90.4 91.8 91.7 93.4 2.76 3.05 2.48 3.15 3.11 26.42 25.99 28.29 24.46 . Lò nung clanhke I. lò quay (rotary kiln) Lịch sử lò quay Các lo i lò đứng đơn giản đã đợc sử dụng để nung vôi cách đây trên 2000 năm. Lịch sử đã cho. trong zôn nung: Lớp áo này do pha lỏng và pha rắn của vật liệu(clanhke) bám dính vào bề mặt gạch chịu lửa ở zôn nung. Lớp áo này có tác dụng bảo vệ gạch chịu lửa trong quá trình nung clanhke liệu Nhiên liệu dùng để nung clanhke bao gồm: Nhiên liệu lỏng: dầu DO, FO Nhiên liệu rắn: Than các lo i Nhiên liệu khí: khí thiên nhiên, khí nhân tạo Ngời ta có thể dùng một lo i nhiên liệu hoặc