Chudng I TONG QUAN CAC PHUONG PHAP SAN XUAT XM I Các phương pháp sản xuất xỉ măng :
Quy trình sản xuất XM bao gồm các quá trình xử lý các phần nguyên liệu để tạo thành một hỗn hợp đồng nhất, nung hỗn hợp trong lò nung để tạo thành clinker và cuối cùng là nghiền mịn clinker với sự thêm vào lượng nhỏ
thạch cao để tạo ra dạng bột mịn
Hai quy trình sẵn xuất được biết như là quy trình “Khô” và “ướt”, mà theo đó nguyên liệu sẽ tương ứng được nghiền và trộn chung với nhau theo điều kiện khô hay ướt Trong một dạng khác của những quy trình này, nguyên
liệu được nghiền khô và sau đó trộn với 10-14% nước và tạo hình thành những
cục nhỏ
Quy trình ướt có nguồn gốc được dùng cho các loại nguyên liệu rất dễ nghiền như đá phấn và đất sét và sau đó được ứng dụng cho phạm vi các loại nguyên liệu cứng hơn như đá vôi và sét phiến nham Cùng với sự cải tiến về điều khiển, kiểm soát quá trình, ngày nay đã có thay đổi chuyén sang ứng dụng quy trình khô đồi hỏi tiêu tốn ít nhiên liệu hơn trong quá trình nung so với quy trình ướt
Ngoài ra, sự phát triển hiện đại trong quá trình trộn các nguyên liệu dạng bột ngày nay đã loại bỏ những bất lợi của quy trình khô Tổ chức sản xuất
theo quy trình khô được ưu thích tại Mỷ, nơi hầu hết các loại nguyên liệu sử
dụng đều khá cứng như đá, nhưng sau này quy trình ướt đã được chọn lựa rộng rãi hơn bởi vì tính thuận lợi của nó trong việc điều chỉnh thành phần XM
Nguyên liệu để sản xuất clinker XMP là đá vôi, đất sét, cát, quặng sắt được phối trộn theo đơn phối liệu cần thiết rồi được nghiền mịn trong những máy nghiền (máy nghiền bi hoặc máy nghiền đứng ) Nghiền ướt hay nghiền khô phụ thuộc vào hàm lượng độ ẩm phối liệu vào lò nung Tùy theo độ ẩm của phối liệu vào 16 nung, ta có thể phân thành ba phương pháp sản xuất clinker XMP :
Phương pháp ướt ( phối liệu vào lò dạng bùn past, độ ẩm trong khoảng 18-45%)
Phương pháp khô ( độ ẩm phối liệu vào <1%)
Phương pháp bán khô ( phối liệu vào lò được ép thành viên với độ ẩm
Trang 21 Phương pháp ướt:
Phối liệu được nghiền ướt thành dạng bùn past (độ ẩm tới 45%), đi vào lò quay từ đầu phía trên ( đầu cao của lò) trải qua một loạt các biến đối hóa lý : sấy, đốt nóng, phân hủy đất sét và sau đó là cácbonnát canxi, kết khối và làm nguội nhanh thành clinker
Clinker được ủ trong silô, sau đó được nghiền với phụ gia(3-5% thạch
cao và các phụ gia khác) thành xi măng Lò quay là ống tru dail20-150m, đường kính 2.4-4m, đặt nghiêng 4-6”, quay với tốc độ 40-70m/s Nhiên liệu là bột than, dầu, khí, phun vào lò theo hướng ngược với chiều chuyển động của
phối liệu
Để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt của lò quay, người ta thường lắp thêm các thiết bị trao đổi nhiệt phía trong lò như xích sắt, thiết bị trao đối nhiệt bằng
Ww
gốm
2 Phương pháp khô:
Nhằm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt ở mức cao nhất trong lò quay nung
clinker XMP Các quá trình biến đối hóa lý của phối liệu khô ( độ ẩm < 1%) xây ra chủ yếu ở pha rắn ( sấy, đốt nóng, phân hủy cácbonát canxi ) được thực hiện trong các thiết bị đặc biệt gọi là hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo
Phần phần ứng pha lỏng ( tạo pha lỏng, kết khối tạo clinker, làm nguội ) thực hiện trong lò quay Nhờ vậy, lò quay được giảm bớt chiều dài ( còn khoảng 60-80m), năng lượng tiết kiệm hơn nhiều so với lò nung clinker bằng phương pháp ướt Vấn đề môi trường cũng được coi là dễ giải quyết hơn
Một thời chất lượng clinker sản xuất bằng phương pháp ướt được coi là tốt hơn clinker phương pháp khô, chủ yếu do khi nghiền ướt, phối liệu được trộn đều, phản ứng tốt hơn Hiện nay, kỹ thuật đồng nhất hóa bằng khí nén trong sản xuất clinker hoàn thiện hơn rất nhiều Sản xuất XMP phương pháp khô là phương pháp chủ yếu hiện nay trên thế giới cũng như ở VN Phương pháp ướt chỉ tổn tại ở các nhà máy cũ, hoặc trong những điều kiện đặc biệt
thuận lợi về khai thác nguyên liệu
3 Phương pháp bán khô :
Với thiết bị nung lò đứng ( còn gọi là xi măng lò đứng ) cho chất lượng clinker thấp, không giải quyết vấn để ô nhiễm môi trường,nên không tổn tại ở
các nước phát triển Ở Việt Nam , xi măng lò đứng ở các địa phương cho sắn
lượng khoảng 2.5-3 triệu tấn XMP/năm, cũng sẽ không được đầu tư tiếp tục
Trang 3H Các biến đổi hóa lý tạo clinker XMP từ bột phối liệu :
Bột phối liệu từ đá vôi, đất sét, quặng sắt được đem nung luyện sẽ trải qua một loạt biến đổi, ban đầu là những biến đổi riêng biệt trong từng loại
nguyên liệu (sấy, phân hủy nước hoặc phân hủy cácbonat) sau đó là những quá
trình hóa lý phức tạp để tạo clinker XMP (phản ứng pha rắn, tạo pha lỏng và kết khối) Phản ứng tạo clinker XMP xảy ra nhiều giai đoạn, các biến đổi cơ
bản sau:
1 Quá trình sấy
Với phương pháp ướt, độ ẩm rất cao (18-45%), với phương pháp khô, độ ẩm phối liệu thấp hơn nhiều (<1%) Đây là lượng ẩm liên kết vật lý, khi nhiệt
độ phối liệu tới khoảng 120C, quá trình chủ yếu sẽ là bay hơi lượng ẩm này
2 Quá trình đốt nóng
Phối liệu khô có nhiệt độ tới khoảng 650°C Trong giai đoạn này, các tạp chất hữu cơ cháy tỏa nhiệt (trong khoảng 200-400°C); đất sét bị phân hủy do mất nước hóa học (trong khoảng 400-600”C) tạo mêta caolinhít hoạt tinh cao
AlaO¿.2 SiO;.2HạO_ 49-0" AI;Os.2SiO; + 2H;O
3 Phân hủy cácbonát
Nhiệt độ phối liệu lên tới 1000°C Quá trình chủ yếu là phân hủy cácbonát canxi CaCO; (nhiệt độ phân hủy mạnh nhất ở khoảng 870-900°C), ngoài ra các muối cácbonát như MgCO;, đôlômít cũng bị phân hủy ở những khoảng nhiệt độ khác nhau
MgCO;_ sc MpgO +CO;
CaCO; —#°®—„ CaO +CO;
Phản ứng thu nhiệt và tỏa khí rất mạnh Sự phân hủy CaO hoạt tính cao
dễ phan tng với các oxit hoạt tính của đất sét như SiO;, Al;Os các silicat canxi như CA, C:¿A;, CS, CaSs, bắt đầu tạo thành
Đặc trưng cơ bản của toàn bộ giai đoạn này là các biến đối xảy ra ở pha
rắn, theo sơ đồ: R¡ -> R; + K Hoạt tính của các cấu tử do sự xuất hiện những
sai sót lỗ trống do HạO, OH' và CO; bị phân hủy để lại trong mang tinh thé Tương tác lỗ trống trong mạng tinh thể với nhau tạo nên hợp chất mới hoặc kết
tỉnh lại thành tinh thể khác
4 Kết khối
Nhiệt độ tăng từ 1100-1450°C Pha lỏng do các hợp chất eutectic nóng chảy
Trang 4phần chủ yếu của pha lồng là FezO:) Nhiệt độ càng tăng, pha lỏng hình thành ngày càng nhiều tạo điều kiện cho quá trình kết khối clinker và hình thành các
khoáng cần thiết CaO và CS hòa tan tao pha lỏng và phản ứng tạo CạS CạS
hình thành trong mạnh trong pha lỏng từ 1300°C Tỷ lệ hợp lý giữa hai pha lỗng/rắn trong khoảng15-25% Cơ chế chuyển chất chủ yếu trong quá trình kết khối là khuếch tán Quá trình có thể chuyển làm 3 giai đoạn:
e_ Pha lỏng bão hòa hoặc quá bão hòa các cấu tử cần thiết e Tao tam kết tinh pha mới
e Tinh thé pha mới phát triển thành tinh thể thực Pha tinh thể chính hình thành là CaS
Sự kết khối các khoáng clinker XMP kèm theo biến đổi thể tích, tăng
mật độ hạt Sự biến đổi thể tích và tăng mật độ phụ thuộc nhiều vào điều kiện
kỹ thuật, quan trọng nhất là nhiệt độ và thời gian kết khối
Các quá trình tạo khoáng chính xảy ra, một cách hình thức có thể viết
tóm tắt các phản ứng sau:
12CaO + 2§1O; + 2Al:Oa + FezOx —> 3CaO.SIO; + 2CaO.S1O; + 3CaO.Al;Oa +
4CaO.Al1,03.Fe,0;
5 Làm nguội
Khi nguội, phần pha lỏng không kết tĩnh sẽ tạo pha thủy tính trong clinker Thành phần pha của clinker gồm những khoáng chính như CS, CS, CA, CẠAF và pha thủy tỉnh Ngoài ra là những khống CaO, MgO do khơng phản ứng hết Nhiệt độ giảm các tinh thể CS, CạS, CạA phát triển chậm tới kích thước nào
đó cho tới khi ngừng hẳn Trong quá trình làm nguội ở nhiệt độ 1275°C, CS phân hủy tạo thành CzS và 675C có sự biến đổi thù hình
C:S 1275°C C,8
8—-Œ,§—%%“ yy—C,S
Đây là các biến đổi không tốt cho chất lượng xi măng do CS là khoáng tạo cường độ chính cho xi măng và 7z- CS là dạng thù hình không tạo cường
độ cho xi măng còn làm giảm chất lượng nên cần hạn chế.Tốc độ làm nguội
nhanh sẽ làm hạn chế lượng biến đổi chất sau này Tốc độ làm nguội còn ảnh hưởng tới kích thước tinh thể, hạn chế sự hình thành các tỉnh thể lớn hơn 60um
Trang 5
Ill So sánh và chọn phương pháp sản xuất:
Tên Đơn vị Mức đạt Chuẩn
tính PPướt | PP bán PP khô quốc tế
khô Trước | Sau 1990 1990 Nhiệt | Kcalo/kgcl| 1450- 1100- 780-820 730 <700 năng 1700 1130 Điện Kwh/T 120-130 | 100-125 | 115-120 | 90-100 <90 nang XM GCL Kg/T cl 2-2,5 0.8-1 1-1,5 0,5-0,8 <0,5 Vat ligu | Kg/T XM 1,5-2 1-1,2 0,3-0,6 0,2-0,5 <0,3 nghién Nang T XM/1 | 200-600 | 200-300 1000- 2500- >5000 suất lao người/ 1500 3800 động năm Luong | mg/Nm° 100-150 | 50-100 <30 bui
Do phương pháp khô chiếm ưu thế hơn phương pháp ướt về nhiều chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật môi trường theo bảng so sánh trên ta thấy năng lượng tiêu tốn chỉ còn 55-60 % so với phương pháp ướt.Chất lượng clinker sinh ra theo phương pháp khô được nâng cao ngang bằng phương pháp ướt do sự phát triển kĩ thuật đồng nhất khí nén,đồng nhất phối liệu dạng bột
Trang 6Chương II GIỚI THIỆU VÀ PHÂN LOẠI CÁC LOẠI LÒ
L Lô đứng:
Lồ đứng nung clinker XMP có dạng là ống thép hình trụ thẳng đứng, trong lót gạch chịu lửa Chiều cao lò thường L = 8-12m, đường kính D = 2.4-3m, nhiệt tiêu phí 3.78-5.46 kJ/kg clinker (năng suất 5-12 tấn/giờ) Với những lò kích thước lớn, có thể lắp đặt thêm các bộ phận thông khí Các lò đứng nung XMP được cơ khí hóa phần nạp và tháo liệu
Phối liệu nung trong lò đứng được tạo hình
bằng phương pháp bán khô thành những viên sỏi hoặc hình trụ nhỏ Nhiên liệu được phân bế đều
trong phối liệu hoặc trộn nghiền cùng phối liệu hoặc tạo viên riêng với kích thước không quá 5mm rồi trộn với viên phối liệu Nhờ vậy, khi nhiên liệu
cháy trực tiếp truyền nhiệt cho phối liệu, tạo hiệu
quả nhiệt tương đối cao Nếu tính năng lượng tiêu tốn cho một đơn vị khối lượng clinker (kcal/kg clinker) các lò đứng tốn ít nhiên liệu hơn lò quay
Các quá trình biến đổi tạo clinker xẩy ra ngay trong cục phối liệu ban đầu Nhiệt khí thải và lượng nhiệt tổn thất qua thân lò không lớn Trong quá
trình nhiên liệu cháy, trong phối liệu xảy ra phản ứng phân hủy, bay hơi khí, kích thước cục nhiên liệu giảm dần, tạo những lỗ trống thuận lợi cho sự thông khí của lò
Nhiên liệu cho lò đứng nung xi măng là than cốc hoặc than gay Các loại than mỡ, than nâu ngọn lửa dài (dùng rất tốt cho lò quay) lại không thích hợp do nhiều chất bốc, dễ thoát khỏi nhiên liệu trước khi bắt đầu phản ứng cháy, gây tốn thất nhiên liệu nhiều hơn
Quá trình hóa lý biến đổi phối liệu thành clinker trong lò quay và lồ
đứng là tương tự nhau Phối liệu (gồm cả nhiên liệu rắn) được tiếp vào lò từ
trên cao, sao cho phân bố đều tiết diện ngang Trong quá trình dịch chuyển từ trên cao xuống, phối liệu đều trải qua các giai đoạn: sấy, đốt nóng, phân hủy
cácbonat, tạo các silicat, aluminat, pha lỗổng và kết khối, làm nguội Tương
xứng với quá trình phản ứng là các “zone” cùng tên gọi phân bố theo chiều dọc lò đồng thời trong từng cục vật liệu trong quá trình chuyển dịch từ trên xuống
Trang 7
Sau khi nung, clinker cũng được nghiền với những phụ gia thích hợp thành XMP Do chất lượng clinker không cao, nghiền clinker lò đứng dễ hơn nghiền clinker lò quay
XMP lò đứng chất lượng kém hơn XMP lò quay, không đảm bảo vệ sinh môi trường.Ở những nước công nghiệp phát triển, lò đứng có thể dùng nung những loại xi măng đặc biệt, lò đứng nung clinker nói chung không tổn tại
II LO quay:
1 Phương pháp ướt:
1.1 Giới thiệu chung:
Lò quay là ống thép hình trụ, trong lót gạch chịu lửa (samốt hoặc cao nhôm vùng làm nguội, phần nung lót loại GCL kiểm tính manhêzi, manhêzi-
crôm) Để tăng tuổi thọ lò, người ta có thể dùng thêm các loại gạch cách nhiệt
Thông thường, với phương pháp ướt, lò có chiều dài L = 80-120m, đường kính D = 3-6m Tỷ lệ L/D = 30-40, hình dạng lò cũng không đơn điệu Nhiều loại lò quay có kích thước đốt nóng phình to Lồ đặt với tang góc nghiêng 2-6% so với mặt đất trên bệ đỡ con lăn và quay với tốc độ 0.5-0.75 vòng/phút
Chuyển vận của nguyên liệu và khí nóng trong lò quay theo nguyên tắc ngược chiều Nguyên liệu ướt vào lò từ đầu cao, theo độ nghiêng và lực quay của lò, chuyển động dần tới phần thấp, cuối lò vớii vận tốc 35-45cm/phút Trong quá trình chuyển vận, phối liệu luôn thay đổi bể mặt nhận nhiệt đốt
nóng khí cháy,biến đổi hoá lý thành cục clinker Nhiên liệu được phun từ đầu thấp, cháy và truyền nhiệt cho phối liệu, hạ nhiệt độ rồi đi ra ngoài ở phía cao của lò Nhiệt độ khí thải khoảng 200-300°C
L6 quay nung clinker theo phương pháp ớt 1.Thanhld 5 Thiết bị phun nhiền liệu 2 Bê đỡ bé tổng 6 aa bi lam lanh kiéu ống quay 3 Động cơ lỏ 7 Ống khởi 4.Hệ thống bánh răng 8 kláng cấp nhới liệu 9, Hệ thống lưới xích 2 “main na ĐÁ Làm nguội Phần ứng Phân hủy cacbonat Đốt Zon say kết khối 8% L 20% L 25 % L -14% L Chiém 33% L 1450-1380 1100-1450 - t= 850-1100 - t=850 - Nhiệt độ: 120-200
1380-100 tạo pha lỏng và | CaCO3->CaO+CO2 | - Cháy _- Mất nước lí học Ngăn biến đổi thù kết tỉnh chất | - Phối liệu vào dạng bùn sệt
hình C3$->C2S hữu cơ độ ẩm 30-45%
tạo pha thủy tỉnh mất -Qua zon sấy:vón thành cục,
nước d6 dm 8-10%
hóa học | -Mắc thêm xích KL để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt và
ngăn bụi thoát ra
Trang 8
1.2 Cac qua trình hóa lý xảy ra:
1.2.1 Zone say:
Phối liệu vào dạng bùn sệt, nhận nhiệt khí thải, đạt nhiệt độ khoảng 120°C — 200C, xảy ra quá trình mất nước lý hoc Dé tăng hiệu quả truyền nhiệt, ở zone này, người ta thường mắc thêm các mắc xích kim loại Vì vậy, còn gọi là zone xích Ngoài ra các xích sắt còn có tác dụng ngăn bụi thoát khỏi lò Chiều dài zone sấy khoảng 35% chiều dài lò
1.2.2 Zone đốt nóng:
Trong zone này, nhiệt độ phối liệu tăng từ 120-650C quá trình chủ yếu là cháy tạp chất hữu cơ và mất nước hóa học của các khoáng sét Đất sét bị
phân hủy tạo mêta caolinhit hoặc các dạng oxit tự do hoạt tính rất cao Bắt đầu
phân hủy một phần cácbonát Zone đốt nóng chiếm khoảng 14% chiều dài của lò
AlzOaz.251O;.2HO —> 3Al;Os.2S1O; + HO
1.2.3 Zone phân hủy cácbonat:
Nhiệt độ lên tới 1000°C Đây là giai đoạn cuối cùng của các phản ứng
pha rắn CaCO; > CaO + CO,
12.4 Zone két khdi
Nhiệt độ phối liệu từ 1000 tới 1450C Đây là zone có nhiệt độ cao nhất trong lò, pha lồng hình thành nhiều 15-25% Các phản ứng tạo khoáng, kết tinh
các khoáng xảy ra nhanh hơn nhờ pha lỏng Với sự có mặt pha lỏng có độ nhớt
rất cao, cùng tác dụng chuyển động quay theo lò rồi trượt xuống do trọng lượng, các viên clinker dạng sỏi được hình thành Tạo pha lỏng và kết tĩnh 12CaO + 28iO; + 2Al¿Oa + Fe;O —›> 3CaO.SiO; + 2CaO.SiO; + 3CaO.Al;O; + 4CaO.Al:O;.FezOa Zone kết khối chiếm khoảng 20% chiều dài của lò 1.2.5 Zone làm nguội
Sau zone kết khối, phối liệu đã kết khối tạo thành clinker với thành
phần khống cần thiết Khơng khí lạnh lấy nhiệt từ khối clinker nóng làm nhiệt độ clinker giảm dần từ 1450-1300°C Zone làm nguội chiếm 8% chiều dài của lò Ở đây chưa kể tới thiết bị làm nguội clinker với tốc độ nhanh để ổn định thành phần pha có trong clinker XMP Các thiết bị này làm nguội clinker với
Trang 9tốc độ rất nhanh từ 1300 xuống còn 100-150°C và thường đặt riêng Phổ biến nhất là thiết bị làm nguội kiểu ghi và kiểu hành tinh Clnker ra khỏi thiết bị
làm nguội nhiệt độ còn khoảng 100-150°C và được chứa trong các xilo đặc biệt
làm nguội tiếp trước khi đem nghiền với phụ gia
e© 1450-1380 clinker nguội tới nhiệt độ để nghiền
e 1380-100 tao pha thty tinh, cdc tinh thé nhỏ mịn Ngăn cản biến đổi thù hinh: CạS—#““ ›C;§ +CaO 670°C B-C,S—@£ >7-C,S 2 Phuong phap khé:
2.1 Giới thiệu chung:
Sự khác biệt nung clinker theo phương pháp khô ở trong thiết bị lò quay
là không có vùng bay hơi ẩm phối liệu, bởi vì phối liệu đưa vào lò ở dạng bột
khô hoặc có độ ẩm tất thấp Vì vậy mà chi phí nhiệt cho khâu nung clinker giảm tới 40%
Lồ quay theo phương pháp khô khác nhau về kích thước, dạng hệ thống
trao đổi nhiệt ngoài lò Vật liệu được đưa vào hệ thống dạng bột khô
Hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo đóng vai trò quyết định trong việc tiết kiệm năng lượng nhiệt của lò nung clinker XMP phương pháp khô
2.2 — Hệ thống trao đổi nhiệt:
Hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo gồm hệ thống xyclon nhiều tầng
(hoặc bậc) mắc nối tiếp Mỗi tầng có một hoặc nhiều xyclon (ban đầu chỉ một
hoặc hai tầng, nay thường bốn hoặc năm, sáu tầng) phía trong các xyclon
thường được lắp gạch chịu lửa cao nhôm Bột phối liệu đã nghiỀn mịn đi vào
các xyclon ở trạng thái lơ lửng có khả năng trao đổi nhiệt rất mạnh với khí
nóng do hầu như toàn bộ bề mặt hạt tham gia trao đổi nhiệt Hạt phối liệu rắn
theo dòng khí nóng đi vào xyclon theo hướng tiếp tuyến, chuyển động xoáy vòng theo hướng từ trên xuống dưới, đi từ xyclon này vào xyclon khác có nhiệt
độ cao hơn
Chuyển vận phối liệu và khí nóng trong hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo SP
Sau đây chúng ta sẽ phân tích chuyển vận hệ phối liệu _ khí nóng va những biến đổi hoá lý cơ bản trong các xyclon hệ bốn bậc
Trang 102.2.1 Xyclon bac I:
Phối liệu (nhiệt độ khoảng 50°_ 60? C)
chuyển tới đổ vào ống giữa xyclon bậc I và xyclon bậc II Khí nóng từ xyclon bậc II ( nhiệt độ khoảng
500 C ) thổi từ dưới lên cuốn bột phối liệu vào
theo phương tiếp tuyến với các xyclon bậc I Bột phối liệu ở trạng thái lơ lửng nhận nhiệt từ khí nóng tăng nhiệt độ rất nhanh, các phản ứng hoá lý (sấy, mất nước hoá học của đất sét) xảy ra tương
ứng với nhiệt độ của bột phối liệu làm khối lượng
riêng hạt bột phối liệu thay đối Đồng thời, hạt bột phối liệu chuyển động xoáy trong xyclon, liên tục va chạm với thành xyclon, va chạm với nhau mất dần động năng, rơi xuống đáy xyclon, theo ống dẫn rơi xuống xyclon tầng dưới (xyclon bậc II), lúc này nhiệt độ phối liệu khoảng 250°C, nhiệt độ giảm dần, theo ống dẫn khí thoát ra ngoài (nhiệt độ khí
thải ra khỏi xyclon khoảng 300°C )
Quá trình chủ yếu trong xyclon bậc I là sấy ( bay hơi ẩm ), bắt đầu đốt nóng bột phối liệu Khí thải nhiều hơi ẩm H;ạO đi vào các hệ thống lọc bụi và thốt ra ngồi
2.2.2 Xyclon bậc HH;
Bột phối liệu từ xyclon bậc I (nhiệt độ
250°C) rơi xuống ống nối giữa xyclon bậc II và xyclon bậc II Gặp dòng khí nóng từ xyclon bậc II (nhiệt độ khoảng 650C) thổi từ dưới lên, phối liệu
bị cuốn theo vào xyclon bậc II theo phương tiếp tuyến Tương tự như trên, hạt
phối liệu có nhiệt độ tăng từ 250C lên tới 500°C và rơi xuống ống dẫn khí
thải giữa xyclon bậc III và xyclon bậc IV Khí nóng giảm nhiệt độ tự 650”C
xuống còn 500°C đi vào xyclon bậc I
Quá trình hoá lý chủ yếu trong xyclon bậc H là mất nước hoá học của đất sét, cháy các tạp chất hữu cơ lẫn trong phối liệu, phân hủy MgCO; và bắt đầu phân hủy CaCO¿
Trang 11
2.2.3 Xyclon bậc HT:
Bột phối liệu từ xyclon bậc II rơi xuống ống nôi giữa hai xyclon bậc II và IV, gặp khí nóng từ xyclon bậc IV thoát ra (nhiệt độ khoảng 800°C), bi cuốn theo khí nóng đi vào xyclon bậc II theo phương tiếp tuyến Trong
xyclon bậc III, nhiệt độ bột phối liệu tăng từ 500C lên tới 650°C và rơi vào
ống nối giữa xyclon bậc IV và lò quay nung clinker, gặp khí thải từ lồ nung
hoặc từ máy làm nguội clinker (nhiệt độ khoảng 1100°C) cuốn vào xyclon
bậc IV theo phương tiếp tuyến
Quá trình chính trong xyclon bậc III là đất sét mất nước hoá học, phân
húy hầu hết MgCO; và tăng cường sự phân huỷ CaCO; Xyclon bậc IV: Bột phối liệu từ xyclon bậc II rơi vào ống nối giữa xyclon bậc IV và
khí thải từ lò quay Nhiệt độ khí đầu vào của xyclon bậc IV khoảng 1100°C
(là nhiệt độ khí thải từ lò quay, hoặc nhiệt độ khí làm nguội clinker từ thiết bị
làm nguội (còn gọi là gió ba); và ra khoảng 800C đi vào xyclon bậc II Nhiệt độ bột phối liệu tương ứng đầu vào 650°C và đầu ra khoảng 800°C đi vào lò quay nung clinker
Quá trình chủ yếu trong các xyclon này là tận dụng nhiệt khí thải từ lò nung đốt nóng bột phối liệu Mặc dù nhiệt độ khí thải cao:1000 — 1100°C, nhưng quá trình cácbơnát hố trong xyclon bậc IV rất nhỏ (khoảng 10 -
15%) Như vậy, để tăng hiệu quả quá trình phân hủy cácbônát phải thiết kế
thiết bị riêng (calciner)
Phân bố nhiệt trong hệ thống xyclon
Trang 122.3 — Các hệ thống trao đỗi nhiệt:
2.3.1 ILC - Dạng buồng calciner tận dụng gió 3
Hé théng ILC ed ham ludng NOx thap phat trién ti hệ thống SE,Lượng giỏ 5 sẽ
đượe đưa vào buổng phần hủy nhờ đó lượng H©Ưx giảm xuống mức thấp nhất Bột phối liền một phần vào buổng đốt núng,một phần vào buồng calciner, Lñu điểm:
- Thời gian lưu phối liệu
Trang 132.3.2 SLC - D Dạng buồng calciner lắp độc lập có dòng gió 3 từ trên xuống: Nét đãec trưng nổi bật là
buồng đốt được thế kế với
dòng khí đi ngược ,Giơ 3 sau
khi đi lên cuốn phối liéu heo hưởng tiếp tuyển vào
buồng calciner sẽ quay
gược xuống,
Phần trần buổng tiền
Trang 142.3.3 SLC - Dạng buồng calciner lắp độc lập Hai thap TPN déc lap: 1 hanh vao lo quay,l nhanh ào buổng phần hủy.Do
vậy hệ thống rất linh hoạt, vận hành ổn định.Kích hước caleiner nhỏ do đông khí tử lò khổng đi vào buồng caleiner,Phù hợp cho các dự án nhà ay XM md rong,
ai Thời gian lưu lầu,phủ
Trang 152.3.4 SLC - I Dạng buồng calciner kết hợp:
Mot phan gid 3 dua vao
ét budng phan hủy rong nhanh lo quay Nhd đó mà 2 nhánh rhấp trao đổi nhiệt cd kích thước yelon thích hợp Tích thước xyclon và hệ hống ống liệu vào cả 2 hánh giống nhau, Có thể điểu chỉnh độc
áp nhiệt độ phối liệu đã
“” cacbonat vào lỗ nung Phù hp với nhiền liện
ở chất bốc thấp
Litong khi NOx sinh ra
Trang 162.4 Lò nung: 2.41 Thân lò quay :
LO quay sé được giới thiệu là loại lò quay của Polysius, là loại lò quay tự
chỉnh gồm các cơ cấu chính như bệ tự chỉnh, hệ thống dẫn động trực tiếp, đồ gá
vành lăn răng
Để bảo vệ lò nung giảm bớt tác động của các yếu tố như nhiệt,ăn mòn
hóa học thì lò cần có lớp gạch chịu lửa
Lò nung có thiết bị trao đổi nhiệt thường được thiết kế quy ước với tỉ lệ L/D là 14:1 đến 17:1.Những lò này chịu áp lực của quá trình kết khối lớn hơn
so với lò nung có tỉ lệ L/D từ 15:1 đến 19:1.Lồ nung ngắn có tỉ lệ L/D từ 10:1
đến 13:1 thường dùng 2 bệ đỡ
2.42 Phần liệu vào:
Đầu bịt đầu lò được trang bị vòng cung ngăn bụi thoát ra ngoài
Đầu bịt đầu lò sẽ bị hổng trong
điều kiện chịu áp lực trong thời gian đài,
khí nóng và bụi có thể vào, gây ảnh hưởng
xấu đến đầu bịt của lò Vì vậy, đầu bịt cần
tăng cường để duy trì áp suất âm bên trong
hệ thống
Trang 172.4.3 Phan liéu ra:
Phía trước bộ phận làm lạnh, đầu bịt
lò nung được lắp giữa ống chụp và lồ quay.Bảo đảm áp suất âm bên trong lò
nung vẫn được giữ ổn định, không tiêu hao
nhiều
e Thiết bị làm lạnh dạng ghi được nối
với đầu bịt bằng ống chụp, có thể chịu được sự chênh lệch giữa áp suất đương ở thiết bị làm nguội, và áp suất âm ở trong lò nung e Đầu bịt và ống chụp được làm nguội bằng quạt 2.4.4 Đồ gá vành lăn răng
Đồ gá vành lăn răng bao bọc xung quanh vỏ lò có tác dụng truyền
moment xoay từ bộ truyền động con lăn tới vỏ lò, dưới tác dụng của lực ma sát,
làm cho lò có thể quay Đồ gá vành lăn răng này bao gồm các then bên trong
kết nối với vỏ lò và bao bọc toàn bộ thân lò Khi con lăn quay, nhờ ma sát,
vành lăn răng sẽ quay theo, kéo theo các then bên trong tác dụng lực theo phương tiếp tuyến với lò, làm cho lò chuyển động cùng chiều với vành lăn
Tăng
Để tránh mài mòn vỏ lò và xây ra tình trạng trượt giữa vành lăn răng và vỏ lò, các vành lăn này được lắp đặt sao cho có lớp đệm và khoảng trống, giữa nó với lò
Trang 18Ưu điểm Tiếp nối tối ưu giữa vành răng và vỏ lò, do đó không có tình trạng trượt giữa vỏ lò và đồ gá vành lăn răng Khoảng trống lớp lớn, nên vỏ lò được tự do hơn trong việc co giãn lúc vận hành
Điểm quyết định cho việc dẫn động trực tiếp các trục quay là sự tiếp nối tối ưu giữa lò và vành lăn, ngăn ngừa tình trạng trượt giữa vành lăn và đồ gá
Do lực ma sát thấp nên gần như không phải bão dưỡng
Khoảng trống lớn của vành lăn làm cho có thể đốt nóng lò nhanh Hao mòn vật liệu chịu lửa ít
Trang 192.4.5 Vòng răng:
Bộ phận truyền động của lò Vồngtăng te
nung là bánh răng truyền và vòng răng Khớp đàn hồi Trục răng truy én Để lò chuyển động hiệu quả và an toàn cần có những yếu tố cơ bản sau: e Kích thước chính xác
e Phan bố tải trọng đồng đều trên sườn răng,không tập trong ở đỉnh
e©_ Vòng răng và bánh răng truyền được bọc kín tránh bụi,được bôi
trơn bằng dầu
Đối với lò 2 bệ đỡ,tải trọng phân bố đều 2 bệ đỡ này.Do đó có thể không sử dụng truyền động bằng vòng răng thay vào đó là bệ đỡ con lăn để truyền momen quay đến vòng đai 2.46 Hệ thống bánh răng truyền Dẫn động một trục lăn với 2 động cơ điện 2.4.7 Trụ đỡ: % Đối với lò 3 bệ đỡ
Trụ đỡ roller được bố trí một góc 30” với trục thẳng đứng của tiết diện lò Để chống lại độ võng của lò nung khi xoay,trục roller của lò nhỏ được đặt một góc nhỏ dọc theo trục lục lò nung
Trang 20
Trong các lò nung lớn hiện nay,trục lò nung được đặt song song.Do đó lò
nung có thể :
e - Duy trì chuyển động lên xuống của lò
e Tang sự vững chắc do khối lượng lò phân bố trên bề mặt trụ đỡ Nhờ đó tốc độ lò nung cao hơn % Đối với lò 2 bệ đỡ Cấu tạo gồm: se Bệ tự điều chỉnh:
Để đảm bảo các đặc điểm tiếp xúc mặt luôn được tốt giữa vành lăn răng và con lăn đỡ trong mọi điều kiện vận hành của lò quay, các trục đỡ con lăn đã
được sử dụng
Trong bố trí ổ tâm bệ, ở mỗi trục
lần có 2 ổ trục và được xếp song song
với vành lăn Bố trí ổ như thế đảm bảo
tính linh hoạt của trạm trục lăn trong điều chỉnh hàng tự động
Các trục lăn đỡ tự chỉnh cũng được làm cho chi phí bão dưỡng thấp do thủ tục bão trì hàng năm trong việc đo lò và
chỉnh cặn kẽ các trục lăn đỡ được biết là không cần n thiết nữa
e_ Độ tin cậy dẫn động chống ép vuốt:
Độ tin cậy dẫn động chống ép vuốt được xác định ở ma sát tối đa sử
dụng được và hệ số lực dẫn động với lực tải giữa trục lăn đỡ và vỏ lò, lực tải là do trọng lượng lò, và lực dẫn động là do moment lò liên quan đến điều kiện vận hành
Việc đo đữ liệu tạo ma sát tối đa sử dụng được cho thấy dẫn động ma sát
có thể chuyển 8-9 lần lực vận hành của lò quay Vì trị số của lò quay này vượt
Trang 21quá rất nhiều moment động cơ tối đa, tình trạng ép vuốt của trục lăn dẫn động
được loại trừ trong những điều kiện có thể vận hành được
Lồ quay tự chỉnh dẫn động trực tiếp qua các trục quay, thay thế cho việc truyền năng lượng qua cơ cấu bánh răng truyền
Các bộ dẫn động được nối trực tiếp với các
trục lăn tự chỉnh Việc loại bỏ những bộ phận chịu ứng lực cao (cơ cấu bánh răng và bánh răng truyền) tạo nên ưu điểm về tính khả dung cao của lồ với bảo dưỡng thấp
Có thể sử dụng hệ thống dẫn động thủy điện hoặc động cơ điện
e Cơ cấu dẫn động trực tiếp:
e Hệ thống dẫn động thủy lực:
Trong trường hợp hệ thống dẫn động thủy lực, áp lực kiểm soát moment
động cơ và thể tích kiểm soát vận tốc động cơ Sự tạo thành liên kết ngang của
các động cơ thủy lực với bơm đảm bảo là mọi động cơ dẫn động luôn nhận
được moment như nhau
Dẫn động thủy điện là dẫn động 2 trục lăn với 4 động cơ
s* So sánh 2 quan niệm dẫn động:
Độ tin cậy của 2 quan niệm là như nhau
Với hệ thống dẫn động thủy lực, bản kê phụ tùng thay thế khống lớn vì không đồi hồi bộ cơ cấu Hơn nữa, nhà cung cấp cơ cấu thủy lực có dịch vụ tại chỗ 24/24 giờ trên toàn thế giới và ngay cả Việt Nam Hệ thống thủy lực phát sinh tiếng ổn ít hơn nhiều
Hiệu quả của hệ thống dẫn động cơ điện từ đầu vào nguồn điện tới
đầu chuyển giao nguồn điện ở lò tốt hơn
Nếu một bộ phận dẫn động bị hư, thì lò có dẫn động thủy lực có thể
tiếp tục đạt khoảng 70% công suất thiết kế Lò có dẫn động cơ điện
phải ngừng
Tổng chỉ phí về vốn của 2 quan niệm dẫn động gần như nhau 2.5 Gach chỉu lửa:
Các loại gạch chịu lửa sử dụng trong lò quay
SVTH: Ngu
Trang 222.5.1 Gach Magnesia-Crome HDB - 70: Thanh phan gach MgO - Cr;O; (gạch chịu lửa cao) Có các đặc điểm kỹ thuật sau :
Độ chịu lửa (SK)
Độ rỗng bề mặt (%)
Khối lượng riêng (kg/m”) Cường độ nghiền (KG/cm”)
Độ chịu lửa dưới tải trọng (2KG/cmƒ, T›;) Thay đổi chiều dài tại 1500°C x 2h (%) Độ dãn nở nhiệt tại 1000ˆC (%) Thành phần hóa (%) Đặc tính Ứng dụng : 40 : 18 : 3.03 :450 : 1700 : +0 c] :MgO:70 CrạO+a : 12 : chống nứt : lót gạch lò quay xi măng
2.5.2 Gạch có hàm lượng alumina cao H-1, H-2:
Trang 23Khối lượng riêng 2.4 2.25 Cường độ nghiền (KG/cm”) 300 250 Độ chịu lửa dưới tải trọng | 1550 1450 (2KG/cm’, T>) Thay d6i chiéu dai tai 1500°C x | 40.3 % 0.3 2h (%) Độ dãn nở nhiệt tại 1000”C (4) | 0.7 0.6 Thành phần hóa (%) MgO 70 60 Cr;Oa 2 2.5 Đặc tính chống nứt chống nứt 2.5.3 Gach Magnesia-Crome HDB -78:
Thành phần gạch MgO - Cr;O; (gạch chịu lửa cao) Có các đặc điểm kỹ thuật sau :
Độ chịu lửa (SK) :40
Độ rỗng bề mặt (%) : 17
Khối lượng riêng :3.0
Cường độ nghiền (KG/cm”) : 400 Độ chịu lửa dưới tải trọng (2KG/cm/, T;) : 1700
Trang 24Đặc tính : chống rạn,chống ăn mòn
2.5.5 Gạch có hàm lượng alumina cao HACT - 165:
Đặc điểm kỹ thuật :
Khả năng chịu được nhiệt độ cực đại (ˆC) : 1650
Cường độ vật liệu dự đoán (KG/cm”) : 2200 Thay đổi độ dài tại 110°C x 24h (%) : =0 1350°C x 3h : 0.3 500°C x 3h : -0.6 Độ dẫn nhiệt (kcal/m.h.°C) :260°C : 0.65 540°C : 0.75 800°C : 0.86 Thành phần hóa (%) ‘ALO; : 58 :31O› : 20 Ee! Gach 16t 16 quay NT Gạch lót lò quay dạng hình cung
2.5.6 Phương pháp lót gạch chịu lửa trong lò quay:
Trang 25Lắp đặt gạch lót chịu lửa trong lò quay theo 3 cách : e Lót gạch lò với vữa
e Lót gạch lò theo phương pháp khô
e_ Phương pháp dính bám; phương pháp này có thể thi công theo phương
pháp khô cũng như phương pháp sử dụng vữa 2.6 — Thiết bị làm nguội :
2.6.1 Thiết bi làm nguội kiểu thùng quay :
Là ống thép hình trụ đượng kính 2-5m, chiều dài 60-90m, lắp nghiêng4- 7%, ngay sau lò quay Trong lò có lắp thêm những cánh thép để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt Lò chuyển động quay độc lập với lò nung Nhiệt độ
clinker đầu vào là 1300-1350°C, nhiệt độ clinker đầu ra là 150-300°C Năng
suất riêng khoảng 2.5-3.5 tấn clinker/ngày đêm Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh50-80 kcal/kg Để đạt mức trao đổi nhiệt cao nhất, tốc độ gió đầu vào khoảng 3.8-4.3 m/s, hệ số không khí dư 1.1
Thiết bị làm nguội kiểu thùng quay chỉ tổn tại ở các nhà máy cũ R F meee ee _~
2.6.2 Thiết bị làm nguội kiểu hành tinh :
Thiết bị làm nguội kiểu hành tính là một hệ thống nhiều ống thép hình trụ gắn liền với lò nung (lò con) Khi lò nung quay, những ống này quay theo lò nung như các hành tinh Để tăng hiệu quả làm nguội, phía trong các lò con cũng lắp những cánh nâng clinker hoặc xích sắt
Trang 26Việc lắp đặt thiết bị làm nguội kiểu hành tỉnh làm xuất hiện một số vấn để nan giải như: tính toán tải trọng cơ học, ứng suất cơ vùng tiếp giáp có thể dẫn tới nứt lò, một phần clinker dính vào lò con rơi xuống ống phun, chế độ khí động của dòng khí qua các lò con không ổn định, khó điều chỉnh lửa, ồn ào khi làm việc kinh phí đầu tư cho thiết bị làm nguội kiểu hành tính và kiểu ghi được xem là tương đương Ụ AAA(ÁÁ((( ( Zề (VÔ il Y
2.6.3 Thiét bi lam nguội kiéu ghi
Hiện nay, phổ biến là các thiết bị làm nguội độc lập kiểu ghi đo có tốc
độ làm nguội nhanh hơn, nhờ vậy, chất lượng clinker được cải thiện rất nhiều So với các thiết bị làm nguội các kiểu khác, thiết bị làm nguội kiểu ghi kín, dễ
đảm bảo vệ sinh môi trường hơn Trong đó, không khí chuyển động vuông góc với chiều chuyển động của clinker, dòng khí chuyển động ngang tất ít, tránh
được hiện tượng truyền nhiệt lẫn nhau trong khối clinker, nhờ vậy tốc độ làm nguội rất cao và nhiệt độ của clinker có thể từ nhiệt độ khá cao( 1300°C )
xuống còn tất thấp ( 65- 100°C)
Clinker di chuyển trên các tấm ghi,truyén nhiệt cho không khí, hạ nhiệt
độ rất nhanh xuống còn 100 _ 150C, thậm chi chi con 65°C Nhiét d6 clinker
thấp rất thuận lợi cho những công đoạn sau (ủ và nghiền) Năng suất các thiết
bị làm nguội kiểu ghi cũng rất cao, có thể tới 10000 tấn clinker / ngày đêm
Trang 27
2.6.4 Thiết bị làm nguội kiểu buồng :
Buông làm nguội là thiết bị đơn giản về nguyên tắc nhưng có thể đáp ứng tốt những yêu cầu kỹ thuật làm nguội clinker, năng suất có thể 3000 tấn/ ngày đêm Buồng được lắp ngay cuối lò nung Phía trong buồng lót gạch chịu lửa, thành buồng có những lỗ thông hút khí từ ngoài vào Clinker nóng từ lồ nung rơi trong không gian buồng được làm nguội bởi không khí nén thổi ngược từ dưới lên Thời gian lưu clinker trong buồng được điều chỉnh nhờ hệ thống ghi ống trụ Gió vào buồng được phân phối theo tỷ lệ: 35% thổi từ dưới lên qua hệ thống ghi hình trụ, 45% cấp từ phần giữa lò và 20% từ các khe hở tường buồng
Tốc độ làm nguội clinker trong thiết bị kiểu này tương đương với thiết bị làm nguội kiểu ghi, vì vậy, chất lượng clinker tốt Nhiệt độ clinker qua ghi trụ khoảng 250- 280C, tiếp tục được làm nguội trên băng tải Nhiệt độ khí nóng
(làm gió 2) khoảng 900 _ 1000°C Hệ số tác dụng nhiệt hữu ích của buồng làm
nguội tới 83%, kín không gây bụi Chi phí xây dựng cao hơn thiết bị kiểu ghi
(hơn khoảng 10%) và chi phí năng lượng cao hơn
2.7 Sự cháy nhiên liệu trong lò nung: 2.7.1 Kích thước vòi phun nhiên liệu rắn :
Trang 28Tốc độ dòng khí quá nhỏ (20-25m/s) có thể dẫn tới hiện tượng cháy
nhiên liệu ngay sát đầu vòi phun Vận tốc dòng khí không thích hợp, kích thước ngọn lửa (chiều dài và rộng) không đảm bảo hiệu quả truyền nhiệt cho phối liệu Vì vậy, tốc độ phun phụ thuộc đường kính lò D Ngoài ra, tốc độ vòi phun
còn phụ thuộc tính chất than, đặc biệt độ mịn bột than
Trường hợp chất lượng than thấp, bất buộc phải dùng chung nhiên liệu
khác (dầu hoặc khí), vòi phun phải thiết kế khác Tốc độ phun còn phụ thuộc
lượng không khí hoà trộn cùng phối liệu, to gọi là gió một, trong công nghệ XM, khoảng 6% lượng không khí cần cho quá trình cháy
Trang 29e_ Đặt vuông góc: phối liệu nhận nhiệt trực tiếp, truyền nhiệt tốt hơn
Hạn chế của kỹ thuật này là lửa ngắn, cháy không hết nhiên liệu, làm xáo trộn phối liệu và tăng tốc độ quá trình ăn mòn VLCL
e_ Đặt song song với trục lò đảm bảo sự cháy nhiên liệu triệt để Để tăng nhiệt truyền từ nhọn lửa vào phối liệu, cần lựa chọn vị trí đặt
vòi phun phù hợp Với những lò bán kính nhỏ, vòi phun đặt chính tâm
lò, còn với những lò bán kính lớn, vị trí vòi phun không đặt ở chính
tâm lò, mà ở mức thấp dưới tâm, sao cho lửa tiếp xúc được với khối phối liệu trong lò để tăng hiệu quả truyền nhiệt , nhưng lửa phun không chạm vào GCL ở phần trên thân lò
2.7.3 Quá trình cháy của nhiên liệu
Quá trình cháy là quá trình oxy hoá kèm theo sự phát lửa và toả nhiệt
nói cách khác, cháy là quá trình phản ứng hoá học giữa oxy và nhiên liệu (oxy
hoá), kết quả quá trình là sự phát lửa và toả nhiệt
Quá trình cháy bao gồm những giai đoạn chính như sau:
e Hoà trộn là quá trình hoà trộn nhiên liệu với không khí
e Phản ứng cháy: phản ứng hoá học giữa oxy và các thành phần cháy được của nhiên liệu ( C, P, S) quá trình toả nhiệt và phát sáng ( lửa) e_ Phát tán sản phẩm cháy: sản phẩm sau khi cháy là hỗn hợp các oxít
CO, CO;, H;O, SO;, NO, Không khí nóng và phần nhiên liệu chưa
phản ứng hết Hỗn hợp có nhiệt độ cao phát tán trong không gian lò,
hoàn tất quá trình cháy, truyền nhiệt cho phối liệu, hạ nhiệt liệu rồi thoát ra khỏi lò
Tốc độ quá trình cháy phụ thuộc vào giai đoạn chậm nhất trong các giai đoạn nói
trên Trong các hệ thống lò đốt công nghiệp thông thường, giai đoạn chậm nhất thường là
giai đoạn hoà trộn Vòi phun nhiên liệu được thiết kế sao cho hoà trộn nhiên liệu _không
khí tốt nhất để quá trình cháy được xảy ra hồn tồn.Khơng khí trong quá trình cháy thường chia làm ba loại, tương ứng với ba giai đoạn cháy gió 1, gió 2, gió 3
Gió 1 ( hoặc lượng khí sơ cấp ):
Lượng không khí hoà trộn với nhiên liệu trước khi xảy ra phản ứng cháy
gọi là gió 1 đây là lượng khí cần cho quá trình cháy, thổi cưỡng bức, hoà trộn
Trang 30
rất nhanh cùng nhiên liệu qua vòi phun Nếu hoà trộn tốt, gió 1 sẽ cháy hết Gió 1 có tác dụng kiểm sốt tốc độ hồ trộn khí + nhiên liệu, tốc độ dòng và ổn định hình dạng ngọn lửa trong quá trình cháy
Gió 2 ( hoặc khí thứ cấp)
Lượng không khí bị cuốn tự nhiên theo dòng phun nhiên liệu cháy thành ngọn lửa do chênh lệch áp suất Lượng khí này phụ thuộc tỉ lệ hoà trộn của gió
1 va tốc độ dòng khí Gió 2 là
dòng khí đối lưu bên cạnh dòng Vàng phân hủy lửa khí ảnh hưởng nhiều tới hình
dạng, kích thước và nhiệt độ
ngọn lửa Trong công nghệ sản Gió hai
xuất XM, gió 2 đóng vai trò Đốt nóng
quan trọng tăng nhiệt độ cháy
của ngọn lửa, do không thể tăng
nhiệt độ, gió 1 ( không khí nóng không thuận lợi cho quá trình chuyển vận và hoà trộn với than trong đường ống.)
Gió 3 : Lượng khí tự nhiên hoặc cưỡng bức thêm vào hỗn hợp sản phẩm
cháy sau khi quá trình cháy đã hoàn tất về cơ bản Gió 3 có tác dụng điều chỉnh nhiệt độ hỗn hợp khi cháy
Trong công nghệ sản xuất clinker, XMP, lượng khí hồi lưu từ các thiết bị làm nguội thường là gió 3, nếu thiết bị ổn định, tăng dần khí trong thiết bị làm nguội làm giảm nhiệt độ gió 2 và do đó giảm nhiệt độ lửa, và do đó, thậm chí
còn tốn nhiên liệu thêm chứ không tiết kiệm được nhiên liệu như mong chờ Lượng nhiên liệu tiêu tốn thêm lớn hơn lượng nhiên liệu dùng nâng nhiệt độ khí thải Vùng Gió môt+nhiên Ill Lò tầng sôi:
1 Các nét đặc trưng chính của dây truyền:
So với hệ thống lò quay thông dụng, hệ thống lò tầng sôi có những nét đặc trưng sau:
e_ Cho phép sử dụng linh hoạt các loại nhiên liệu chất lượng khác nhau
e_ Hiệu suất sử dụng nhiệt thải đạt tới 80%
e Giảm tiêu hao nhiệt 25-10%, và như vậy, làm giảm 25-10% lượng
CO; thốt ra mơi trường
e Giảm hàm lượng NO, thốt ra mơi trường tới 50% do sử dụng công nghệ đốt nhiên liệu tiên tiến trong tầng sôi nhiệt độ 1300°C
e Nhiệt độ được kiểm soát chặt chẽ nên đảm bảo chất lượng ổn định
clinker
Trang 31e B6 trí thết bị cho phép tiết kiệm mặt bằng va chi phi x4y doing
e Giam chi phi vận hành và chi phí bão dưỡng
2 Cấu hình hệ thống:
Sơ đồ công nghệ của hệ thống lò nung mới kiểu tầng sôi FLUBECKS được thiết kế để sản xuất các chủng loại xi măng đặc biệt nhu xi mang đóng rắn nhanh, xi măng belít ít tổa nhiệt Nó bao gồm hệ lò 2 tầng: tạo hạt và lò nung
Hệ thống lò FLUBECKS bao gồm tháp trao đổi nhiệt kiểu treo được trang bị buồng tién nung với chức năng phân giải cacbonát, lò tầng sôi để nung luyện clinker và máy làm nguội clinker kiểu tầng sôi với kiểu thổi gió qua lớp clinker cố định Suelanzian hr>heeiter h 1l*+arizadl í=aal SG : Gsloinar E¿ - Flinirlizeri Hrri L,ÈITnErit Flln
POG: Cluidizec Dec!
PuUvcrizoed Suenshing Cooler Coal - : Packed Bec Cooler He++¿ Mil ( tor start tia 3 Cam+ cirSr
2.1 — Thấp trao đổi nhiệt :
Tháp trao đổi nhiệt thể treo SP trang bị buồng đốt phụ SC gồm tháp trao đổi nhiệt 4 tầng nhằm sấy khô nguyên liệu, buồng đốt phụ với chức năng phân
giải cácbonat tương tự hệ thống lò quay phương pháp khô hiện tại
2.2 Lò nung:
Lồ nung luyện clinker kiểu tầng sôi có chức năng tạo hạt nguyên liệu có kích thước 1.2-2mm và nung luyện clinker ở nhiệt độ cao 1300°C Trong công nghệ nung luyện này, không cần phải cấp các hạt clinker làm lõi trước khi nung và đây cũng chính là chìa khóa công nghệ dẫn đến thành công
2.3 Máy làm nguội:
Máy làm nguội clinker kiểu thổi gió trong tầng sôi có chức năng làm
nguội nhanh clinker xuống dưới 1000°C trong vùng nhiệt độ cao một cách
nhanh chóng để đảm bảo chất lượng tối ưu của clinker
Máy làm nguội clinker qua lớp vật liệu cố định có chức năng làm nguội
clinker tới nhiệt độ khoảng 150°C một cách kinh tế nhất
2.4 — Hệ thống phân loại và thao clinker tai đáy:
Hệ thống phân loại và tháo clinker ở đáy có chức năng tháo một cách có
lựa chọn các hạt clinker đủ kích thước trở lên xuống máy làm nguội Các hạt
Trang 32nhỏ và các hạt bột được quay ngược trở lại để tiếp tục nung luyện và tạo hạt, do đó thời gian lưu giữ nguyên liệu để tham gia phản ứng tạo khoáng cho clinker sẽ là như nhau Nhờ vậy, chất lượng clinker sẽ được đảm bảo Hệ thống này cho phép kiểm soát một cách tốt nhất chất lượng hạt clinker cũng như đường phân bổ cỡ hạt sản phẩm ra khỏi lò nung FCK va vat liệu trong lò
2.5 Cơ cấu thổi bột liệu:
Bột liệu được thổi vào một cách nhanh chóng nhằm tránh hiện tượng dính bám cũng như kết khối trước trong FCK Nó cũng đồng thời thực hiện chức năng kiểm soát quá trình tự tạo hạt của clinker trong suốt thời gian kết luyện ở
nhiệt độ cao
2.6 Cơ cấu phân phối đặc biệt: Cơ cấu phân phối
đặc biệt được trang DỊ nà hàng loạt lỗ phun gió có |
, :A SA F“IrTiaf+»
tác dụng tạo điều kiện Claeefying cho quá trình tao hat diễn 5 „ - -ẽ5T1ãfy ra tốt nhất Các lỗ được Slesetving bố trí để không cho phép tạo ra các vùng thụ động gần cơ cấu phân phối Ato nhằm tránh hiện tượng dính bám gây tắc nghẽn Phần trung tâm hình côn được sử dụng để tạo điều kiện tốt nhất cho tầng sôi xa Material ¿Faw Megl - Ha»in3 in Davise at Epeosia Distripulor Meith Center Cone Ciinker 7šrarn.lP= Kết luận :
e Hé thống lò nung kiểu tầng sôi cho phép kiểm soát cỡ hạt tại lò tạo hạt thông qua cơ cấu phân phối đặc biệt, hệ thống tháo clinker có
phân loại theo cỡ hạt và hệ thống thổi bột liệu
e Chất lượng clinker trong các lò thử nghiệm được đảm bảo nhờ
nguyên liệu có đủ thời gian lưu giữ trong zone nung với nhiệt độ cao, còn nhiên liệu sẽ cháy heat và không lẫn vào trong clinker
e_ Hiệu suất thu hồi tại các hệ lò thử nghiệm đều đạt mức cao
e Lượng CO; thốt ra mơi trường giảm 20-25% so với các lò quay thông dụng
e Lượng khí NO, trong khí thải giảm nhiều so với lò quay nhưng vẫn còn chưa đạt được mục tiêu ban đầu đề ra
Trang 34
Ưu điểm e Dotrénthanv6i |e Phối liệu được e Tiết kiệm nhiệt
phối liệu nên khi nghiền ướt, có độ hơn phương pháp ướt nhiên liệu cháy trực đồng nhất cao nên nhờ hệ thống TĐN tiếp truyền nhiệtcho | chất lượng clnkerrất |e Nhờ thiết bị trao phối liệu.Vì vậy năng | đồng đều do đó xi đổi nhiệt nên giảm lượng tiêu tốn cho 1 măng có chất lượng đáng kể chiều dài
đơn vị khối lượng Cao lò tiết kiệm vật
clinker ít hơn so với lò | e Có dạng ống trụ | liệu,diện tích xây quay phương pháp ướt | dài,đường kính lớn Do | dựng
e Chiphíxây dựng | đó,lò quay có diện tích | se Giảm ô nhiễm và bảo trì thấp thích làm việc lớn, cho năng
hợp cho những nơicó | suất cao
nhu cầu XM thấp e Tự động hóa sản xuất,hoạt động liên tục(so với lò đứng)
Nhược e Chất lượng clnker |s Tiêu tốn nhiều e Độ đồng nhất điểm: thấp do nhiệt sẽ làm nhiệt lượng để làm không cao bằng
lớp phối liệu bên bay hơi toàn bộ lượng | phương pháp ướt
ngoài kết khối trước trong khi lớp bên trong mới ở giai đoạn sấy
hay phân hủy e Năng suất thấp do cần thời gian để kết khối hoàn toàn phối liệu e Ơ nhiễm mơi trường bin (1300 — 1450 nước có trong hỗn hợp kcal/kg clinker).Chi phí năng lượng này chiếm tỷ lệ cao nhất trong tổng chỉ phí năng lượng để nung clinker e Kích thước lò quay quá lớn, tiêu hao điện năng, tiêu hao gạch chịu lửa cao, rủi ro khi vận hành lò cao, đồng
thời đòi hỏi mặt bằng
nhà máy rất lớn e Vấn đề môi
trường chưa được giải
quyết bằng hệ thống đồng nhưng được cải tiến nhất
Từ những ưu điểm trên ta thấy chọn lò nung phương pháp khô,hệ thống trao đổi nhiệt ILC, 5 tầng
Trang 35Chương II TÍNH TỐN QUÁ TRÌNH CHÁY Thành phần than cám l : Tp làm|W* AY |s¥ cY |H |N' JO" Chat béc viéc (độ ẩm) Than cám |6 9 1.5 79 1.8 1.1 1.3 9 I Nhiét tri: Nhiệt trị của nhiên liệu rắn được tính toán theo công thức thực nghiệm của Mendéleep: 1 Nhiệt trị cao của nhiên liệu : 0” =81*C"+300*H"-26*(O"+sS") Ø7 =81#79+300*1.8-26*(1.3+1.5)=6866.2(kcal/kg clinker) 2 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu : 07 = 07 - 6*(9*H"+W") QO’ = 6866.2 - 6*(9*1.8 + 6) 07 = 6733 (kcal/kg clinker)
H Lượng không khí cần thiết :
Trang 36Ill Xác định hàm lượng và thành phần của khói lò:
1 Tính ở điều kiện lý thuyết ơ =l : o _ 1.867*C” 2 100 * “ng =1.47 (mÊkk/kg nhiên liệu) o _ 1.867*0.375*S” 802 100 _ 1.867 *0.375*1.5 100 =0.01 (m*kk/kg nhién liéu) ọ ọ N” Vo =0.79*V° 40.8% ? 100 =0.79*7.51+0.8*0.011 =5.94 (mkk/kg nhiên liệu) 0 _ 8.94*H" +” 10 80.4 —8.04*1.8+6 _—— 804 =0.27 (m kk/kg nhiên liệu) 2 Khi hệ số dư không khí ơ =1.1 Thể tích không khí dư là AY =(z-1)*V° =(1.1-1)*7.51 =0.751 (m”kk/kg nhiên liệu) Thể tích khí N; là Ứy=Vy +0.79*AV =5.94+0.79*0.751=6.5 (m”kk/kg nhiên liệu) Thể tích khí oxi Vo, =0.21* AV =0.21*0.751=0.16 (m*kk/kg nhién liéu) Thể tích hơi nước Vuø = nạ +0.0016đ*AV xVyø = 0.27 (m kk/kg nhiên liệu) Thể tích khí CO;
Veo, = 1.47 (m kk/kg nhiên liệu)
Trang 37Thể tích khí SO; Veo, = 0.27 (m kk/kg nhiên liệu) Tổng thể tích sản phẩm cháy 3 Vy =Vy, +Vo + + go, + Vạo, =6.5+0.16+0.27+1.47+0.27 =8.67 (m”kk/kg nhiên liệu) IV.Tính toán nhiệt độ cháy lý thuyết (nhiệt độ calo) và nhiệt độ thực tế của khói lò: Hàm nhiệt của 1 mỶ sản phẩm cháy ở nhiệt độ t? _ Qh _ 6733 V 8,67 spe =777 (kcal/m*)
Giả thiết nhiệt độ cháy lý thuyết nằm trong khoảng (1900oC, 2000oC) Nhiệt dung riêng của các khí ở 2 nhiệt độ trên Thành Thể tích | Phần trăm thể Tỷ nhiệt ở Tỷ nhiệt ở phần (m”kk/nhiên tích (%) 1900°C 2000°C liệu) (Kcal/m”C) (Kcal/m” °C) CO; 1.47 23.09 0.5783 0.5820 SO, 0.27 0.03 0.544 0.544 H;O 0.27 0.03 0.464 0.4689 O, 0.16 1.85 0.373 0.3747 N; 6.5 75 0.3529 0.3545 Tổng V.„ 8.67 100 - -
Nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy ở 1900°C:
Trang 38— Ta có nhiệt độ calo như sau: Si an ` 100 =1915”C t, =t, ++ * 100 i, -1, = 1900+ 3— Nhiệt độ cháy thực tế : f2 =f/ cal* = 1915*0.8=1532 (°C)
Trong đó, é là hệ số thực tế, £=0.72-0.8 đối với lò quay
Ta chọn £=0.8 vì đối với lò quay ta chọn, chất bốc khá cao, lò kín khí,
hàm lượng gió 1 và gió 2 vừa đủ nên quá trình cháy gần như hoàn toàn, nhiệt độ ngọn lửa khá gần với thực tế nén €=0.8 14 hop ly
Trang 39
Chương IV
Bảng thành phần phối liệu khơ chưa nung:
TÍNH NHIỆT LÍ THUYẾT TẠO CLINKER Cấu tử SiO, | ALO, |Fe,0; |CaO |MgO |MKN |Tổng Đá vôi 0,32 | 0,05 0,56 | 43,93 | 1,34 33,25 | 79,50 Dat sét 13,10 | 3,53 1,59 | 0,38 | 0,23 1,28 20,10 Quang sft | 0,07 | 0,02 0,30 | 0,01 | 0,00 0,04 0,40 Phối liệu 13,49 |3,60 2,45 | 44,32 | 1,57 34.57 |100,00 I Lượng nguyên liệu khô lý thuyết: Gt _100-a*B* A “100 — MKN‘ Trong đó,
e_ G lượng tiêu hao nguyên liệu khô lý thuyết (kg/kg clinker) e _a độ lắng đọng tro trong lò nung, trong công thức a=0.8-1
Chọn a = Ì
e B lượng than (nhiên liệu) tiêu hao để nung 1 kg clinker (kg/kg
clinker) B= 0.25kg/kg clinker
e A ham lugng tro cua nhiên liệu (%) A= 10%
e MKN: hàm lượng MKN của phối liệu (%) MKN* = 34.57 %
Thay vào công thức ta có:
Gi= 100 = 170.25 710 _ 1.5 (kg/kg clinker)
100 — 34.57
II XAc định quá trình phản ứng riêng cho từng cấu tử:
Trang 403 Lượng oxit Fe;O;
G:*FeOˆ 1.5*2.45
Go, Fe,0, = 100 a 100 = 0.037 (ke/ke clinker (kg/kg )
4 Lượng oxit SỉO; e GŒ_*®S¡O,ˆ 1.5*13.49 Go, = ; 100 — 100 =0.2 (kg/kg clinker) 5 Lượng meta caolinite: GŒ2s„ *222 0.14*222 Gus, = = 258 258 =0.12 (kg/kg clinker) Trong đó, e CaO”, MgO’, Al,O;3°, Fe,03°, SiO.° ham lượng % các oxit có trong phối liệu
e CaO!', MgO' AlạO;' hàm lượng % các oxit có trong cacbonat, và
caolinite theo lý thuyết
e_ CaO!=56%, MgO'= 40%, AlạO;' = 39.3% e_ 222 là khối lượng phân tử của meta caolinite e 258 là khối lượng phân tử của caolinite
Ii Cân bằng nhiệt quá trình nung tao thành clinker : 1 Nhiệt vào: 11 — Nhiệt nung nóng phối liệu đến 500°C: Géco, *Ccaco, *500 = 1.19 * 0.251* 500 = 150 Gfx«o, * „eo, *500 = 0.05*0.251*500 = 6.28 YG) =4G 45.1, * Cys,y, *500 = 0.14 * 0.280 *500 = 19.6 (kcal/kg clinker) Gé,.0, *C„„.ọ, *500 = 0.037 * 0.249 * 500 = 4.61 Gio, * Cio, * 500 = 0.2* 0.246* 500 = 24.6 > 4¡ = 150+6.28+19.6+4.61+24.6 > gi =205.1 (kcal/kg clinker) 1.2 Nhiệt khử nước đất sét (caolinite) ở 450-500°C: qz”= G2; „ *233 = 0.14*233 =32.62 (kcal/kg clinker) Trong đó
e 233 1a hiệu ứng phân hủy caolinite