CÁC LOẠI LÒ NUNG XI MĂNG

ĐỀ TÀI: LÒ XI MĂNG Tổng quan Tổng quan về QTCN SX ximăng Lò đứng Lò đứng nguyên lý hoạt động Lò xi măng theo pp ướt Lò nung phương pháp ướt Khả năng truyền nhiệt của PP ướt So sánh lò cải tiến pp ướt (lò lepol) và lò pp khô Lò xi măng theo pp khô

LÒ XI MĂNG

Presented by: ThS Hoàng Trung Ngôn

Toång quan

Toång quan veà QTCN SX ximaêng

Lò đứng

 Ưu điểm:

 Vốn đầu tư thấp, diện tích mặt bằng nhỏ.

 Cấu tạo đơn giản, dễ dàng vận hành và sử chũa.

 Nhược điểm:

 Năng suất thấp, không đáp ứng nhu cầu tiêu thụ

 Chất lượng cliker thấp (do quá trình kết khối không tốt)

 Tổn hao năng lượng lớn, gây ô nhiễm môi trường…

Lò đứng

nguyên lý hoạt động

 Phối liệu vào có độ ẩm khoảng 12-20%, được tạo khối để không bị tắc lò

và tổn hao ra ngoài

 Nhiên liệu dùng để đốt lò có thể dạng rắn, lỏng và khí Thông thường sử

dụng nhiên liệu rắn là than cốc có hàm lượng chất bốc thấp

 Không khí nén phun từ dưới đáy lò lên trên, lấy nhiệt từ clinker tỏa ra cấp

nhiệt vào “zôn” nung kết khối

 Sau đó cấp nhiệt cho phối liệu ở “zôn” đốt nóng và “zôn” sấy, hạ nhiệt độ

rồi thoát ra ngoài

 Tốc độ làm nguội clinker vì vậy không thể quá nhanh, ảnh hưởng “zôn”

nung

Lò đứng

 Nhiên liệu than cốc hoặc antraxít có kích thước

30–50% (khoảng 5mm) viên phối liệu trộn đều

với phối liệu, hoặc trộn nghiền cùng 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/kgclinker) các lò đứng

tốn ít nhiên liệu hơn lò quay(phương pháp ướt) Lò đứng nung clinker

XMP

Phối liệu vào

Khí nén

Khí nóng hồi lưu

Trục quay ghi tháo liệu

Clinker

Lò xi măng theo pp ướt

Lò xi măng theo pp ướt

Lò nung phương pháp ướt

 Lò quay là ống thép hình trụ, trong lót gạch chịu lửa (samốt hoặc cao

nhôm vùng làm nguội, phần nung lót các loại gạch chịu lửa kiềm

tính manhêzi, manhêzi-crôm)

đường kính D = 3 – 6 m Tỷ lệ L/D = 30 – 40

 Lò đặt với tang góc nghiêng góc 2– 6% so với mặt đất trên những bệ

đỡ có con lăn và quay với tốc độ 0,5 – 0,75 vòng/phút

Lò nung phương pháp ướt

nguyên tắc ngược chiều

 Nguyên liệu ướt vào lò từ đầu cao, theo độ nghiêng và lực quay

của lò, chuyển động dần tới phấn thấp (cuối lò) với vận tốc

35-45cm/phút

 Trong quá trình chuyển vận, phối liệu luôn thay đổi bề mặt nhận

nhiệt đốt nóng từ khí cháy,

 Nhiên liệu được phun vào lò từ đầu thấp, cháy và truyền nhiệt cho

khối phối liệu, Nhiệt độ khí thải khoảng 200 – 3000C

Lò nung phương pháp ướt

Zôn Sấy

 Phối liệu vào dạng bùn sệt (past), nhận nhiệt khí thải đạt tới

nhiệt độ khoảng 1200C, xảy ra quá trình mất nước lý học

 Để tăng hiệu quả truyền nhiệt, ở zôn này, người ta thường mắc

thêm những xích kim loại, vì vậy, còn gọi là zôn xích

 Ngoài ra, các xích sắt còn có tác dụng ngăn bụi thoát khỏi lò

Chiều dài zôn sấy khoảng 33% chiều dài lò.

Lò nung phương pháp ướt

Zôn nâng nhiệt

 Trong zôn này, nhiệt độ phối liệu tăng từ 120 tới 6500C

 Quá trình chủ yếu là cháy tạp chất hữu cơ và mất nước hóa học

của các khoáng đất sét

 Đất sét bị phân hủy tạo meta caolinhít hoặc các dạng ôxít tự do

hoạt tính rất cao

 Bắt đầu phân hủy một phần cácbonát

 Zôn đốt nóng chiếm khoảng 14% chiều dài lò

Lò nung phương pháp ướt

Zôn phân hủy cácbonát (nhiệt độ 10000C)

 Đóng vai trò phân hủy cácbonát, tạo oxít Ca0 hoạt tính

Zôn kết khối

 Nhiệt độ phối liệu từ 1000 tới 14500C

 Đây là zôn có nhiệt độ cao nhất trong lò, pha lỏng hình thành

nhiều (15 – 25%)

 Với sự có mặt pha lỏng có độ nhớt cao, cùng tác dụng chuyển

động quay theo lò rồi trượt xuống do trọng lượng, các viên clinker dạng sỏi được tạo thành

Lò nung phương pháp ướt

Zôn phân hủy cácbonát (nhiệt độ 10000C)

 Đóng vai trò phân hủy cácbonát, tạo oxít Ca0 hoạt tính

Zôn kết khối

 Nhiệt độ phối liệu từ 1000 tới 14500C

 Đây là zôn có nhiệt độ cao nhất trong lò, pha lỏng hình thành

nhiều (15 – 25%)

 Với sự có mặt pha lỏng có độ nhớt cao, cùng tác dụng chuyển

động quay theo lò rồi trượt xuống do trọng lượng, các viên clinker dạng sỏi được tạo thành Zôn kết khối chiếm khoảng 20% chiều dài lò

Lò nung phương pháp ướt

Zôn làm nguội

thiết bị làm nguội clinker với tốc độ nhanh (cooler) để ổn định thành phần pha trong clinker XMP

 Các thiết bị này làm nguội clinker với tốc độ rất nhanh từ 1300

xuống còn 100 – 1500C và thường đặt riêng Phổ biến nhất là các thiết bị làm nguội kiểu hành tinh và thiết bị làm nguội kiểu ghi

 Nếu kể tới toàn bộ công đoạn làm nguội, nhiệt độ clinker ra lò còn

khoảng 100 -1500C

Khả năng truyền nhiệt của PP ướt

So sánh lò cải tiến pp ướt (lò lepol)

và lò pp khô

Preheater Precalciner Kiln

550

DRYING

3200 1900

PREHEATING SINTERING

Lò xi măng theo pp khô

Lò xi măng theo pp khô

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng treo

SP – Suspension Preheater

tầng (hoặc bậc) mắc nối tiếp

 Đóng vai trò quyết định trong việc tiết kiệm năng lượng nhiệt của lò

nung clinker

 Truyền nhiệt và truyền khối trong các cyclone là dạng tầng sôi.

 Trong hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo, các biến đổi hóa lý

tương ứng với giai đoạn đầu của quá trình nung luyện, tới khoảng

10000C

 Những biến đổi trong giai đoạn này chủ yếu ở pha rắn

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng treo

SP – Suspension Preheater

 Cylone bậc 1

 Nhiệt độ khí đầu vào khoảng 5000C, nhiệt độ khí đầu ra ( khí thải)

khoảng 3000C

 Ở nhiệt độ này, với bụi phối liệu từ xyclon bậc hai vào có nhiệt độ 50–

600C và khi ra khoảng 450 – 5000C)

 Quá trình chủ yếu trong xyclon bậc I là quá trình sấy ( bay hơi ẩm)

 Đây là xyclon cuối cùng tính theo chiều khí chuyển động, cần thiết kế

sao cho lượng bụi theo khí thải ra ngoài là ít nhất

 Vì vậy, xyclon bậc I thường gồm hai xylon có bán kính nhỏ hơn và dài

hơn so với các xyclon những bậc còn lại Có thể coi như hai xyclon lọc

bụi.

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng treo

SP – Suspension Preheater

 Cylone bậc 2

 Nhiệt độ khí vào (từ xyclon bậc III) khoảng 650 0 C và nhiệt độ

khí đầu ra khoảng 500 0 C

 Phối liệu đầu vào có nhiệt độ 50 – 60 0 C, đầu ra khoảng 500 0 C

 Quá trình chính sẽ là quá trình sấy và bắt đầu mất nước hóa

học, các chất hữu cơ lẫn trong phối liệu cũng sẽ cháy trong xyclon này

 Khí thải nhiều hơi ẩm H 2 O, CO, CO 2 , SO 2 … đi vào xyclon bậc I,

Phối liệu khô đi xuống xyclon bậc III

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng treo

SP – Suspension Preheater

 Cylone bậc 3

 Nhiệt độ khí đầu vào xyclon bậc III khoảng 8000C (từ xyclon bậc bốn),

nhiệt độ khí đầu ra khoảng 6500C (vào xyclon bậc hai)

 Nhiệt độ bột phối liệu đầu vào khoảng 5000C và đầu ra 6500C

 Quá trình chính trong xyclon bậc này là đất sét mất nước hóa học, biến

đổi thù hình của SiO2, bắt đầu phân hủy cácbonát Tạp chất hữu cơ lẫn trong nguyên liệu,

 Bột than trộn vào nguyên liệu (nếu phối liệu thêm bột than), cũng sẽ

cháy nốt trong giai đoạn này

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng treo

SP – Suspension Preheater

 Cylone bậc 4

 Nhiệt độ khí đầu vào của xyclon bậc IV khoảng 1100 0 C (là nhiệt độ khí thải từ lò quay, hoặc nhiệt độ khí làm nguội clinker từ thiết bị làm nguội và ra khoảng 800 0 C được đưa vào xyclon bậc III

 Nhiệt độ bột phối liệu tương ứng đầu vào 650 0 C và đầu ra khoảng 800 0 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

 Quá trình cácbonát hóa CaCO3 → CaO + CO2 trong xyclon bậc bốn rất nhỏ (khoảng 10 -15%)

Thiết bị trao đổi nhiệt dạng treo

SP – Suspension Preheater

 Cylone bậc 4

 Điều này được giải thích do lượng nhiệt trao đổi với bột phối liệu bị

giới hạn bởi thời gian lưu trong thiết bị

 Như vậy, để tăng hiệu quả cácbonát hóa, phải thiết kế thiết bị riêng

(calciner) sẽ trình bày trong phần sau

 Các xyclon bậc II, III và IV thường có cùng kích thước

 Khi vận hành thiết bị trao đổi nhiệt, nếu áp lực khí cân bằng với trọng

lực khối hạt từ trên xuống sẽ làm tắc nghẽn ống dẫn, phải kiểm tra sự thông bột phối liệu thường xuyên,

Khả năng truyền nhiệt của PP khô

Một số sơ đồ nguyên lý lò nung theo

phương pháp khô (RSP)

Một số sơ đồ nguyên lý lò nung theo

phương pháp khô (MSP)

Một số sơ đồ nguyên lý lò nung theo

phương pháp khô (SF)

HỆ THỐNG THÁP TRAO ĐỔI NHIỆT

Suspention Preheater(kvs)

Thiết bị xử lý N0x và phân huỷ CaC03

Hệ Thống Tháp Trao Đổi Nhiệt

Suspention Preheater(RSP)

Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt HELP

(high efficient – low pressure loss cyclone)

Các đặc tính của HELP

 Hiệu suất cao: hiệu suất làm

việc lớn hơn 2-5% so với

cyclone truyền thống

 Tổn hao áp suất thấp: tổn hao

áp suất giảm 25-30% so với

cyclone truyền thống

Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt HELP

(high efficient – low pressure loss cyclone)

cyclone HELP trao đổi nhiệt có nhiệm vụ đốt

nóng, caxihoá.

clinker có kích thước trung bình 1-2mm với phản ứng tạo cliker ở nhiệt độ khoảng 1300oC

nguội cliker trong thời gian nhanh nhất cho nên chất lượng clinker rất tốt

Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt HELP

(high efficient – low pressure loss cyclone)

giảm nhiệt độ cliker từ nhiệt độ khoảng 1000oC đến nhiệt độ 150oC cũng ở trạng thái tầng sôi

So sánh hiệu quả làm việc giữ cyclone HELP và cylone thường

Lò tầng sôi

FAKS (Fluidized Bed Advanced Cement Kiln System)

 Ưu điểm

 Tạo hạt cliker nhỏ, tiết kiệm được

năng lượng nghiền

 Hiệu suất sử dụng nhiệt cao (giảm

thiểu 20-30% tiêu hao nhiệt lượng so với phương pháp khô)

 Giảm tác hại môi trường (giảm

10-25% C02, hơn 40% N02)

 Thời gian nung nhanh hơn

Lò tầng sôi

FAKS (Fluidized Bed Advanced Cement Kiln System)

 Ưu điểm

 Hiệu quả về mặt kinh tế

(chi phí mặt bằng, chi phí bảo hành và vận hành)

 Tính linh hoạt trong sử

dụng nhiên liệu(từ than có hàm chất bốc cao và thấp)

 Nhược điểm

 Thời gian tồn trữ cliker ngắn

 Hệ thống hoạt động phức tạp, cần có độ chính xác cao, nên rất khó trong hoạt động và thích ứng với thực tế

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động

Kích thước hạt cliker

Nguyên lý hoạt động của TB (KFC)

Mối quan hệ giữ nhiệt độ nung và tốc độ phản ứng pha rắn

Biến dạng của lò nung

Hệ thống truyền động của lò con lăn

Cơ cấu truyền động của lò ximăng

Ngọn lửa trong lò nung

Hệ thống trao đổi nhiệt có ống tách kiềm

 Vấn đề kiềm trong XMP: nếu hàm lượng kiềm trong bêtông cao, kiềm sẽ

phản ứng với các phụ gia, làm giảm độ bền hóa dẫn tới sự phá hủy cấu

trúc bê tông (hàm lượng kiềm cho phép trong clinker nhỏ hơn 0,6% qui theo Na2O )

 Ở 8000C kiềm bay hơi mạnh, phần còn lại nằm trong khoáng KC23S12,

NC8A8, KC8A3, K2SO4, Na2SO4 Ở nhiệt độ thấp hơn, kiềm ngưng tụ K2O

ngưng tụ tới 81 – 97%, Na2O ngưng tụ ít hơn

 Tổng hàm lượng kiềm bay hơi khoảng 3 – 19% Như vậy, bụi khí thải chứa

lượng kiềm khá lớn

Nguyên lý hoạt động của ống tách kiềm

 Quá trình bay hơi ở các zôn có nhiệt độ cao, sau đó ngưng tụ lại trong phối

liệu ở những zôn có nhiệt độ thấp hơn tạo vòng tuần hoàn kiềm trong lò nung clinker XMP bình thường

 Nguyên tắc chung là lấy một phần khí thải ra khỏi hệ thống trao đổi nhiệt,

hạ nhiệt độ cho kiềm ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ kiềm, (hoặc lọc

kiềm) Sau đó, khí nóng có hàm lượng kiềm thấp hơn được hồi lưu, trở lại thiết bị trao đổi nhiệt

 Khí thải khi qua bộ phận này sẽ ngưng tụ kiềm và lượng kiềm này sẽ

được tách riêng, không thể hồi lưu vào clinker Nhờ thiết bị này, hàm

Hệ thống canciner loại tầng sôi N-MFC

 Thời gian lưu phối liệu và than khoảng 60s, lớn hơn rất nhiều so với các

buồng phân huỷ khác (khoảng 6s)

 Thời gian lưu lớn góp phần tạo điều kiện đốt cháy 100% than anthracite

trong buồng phân hủy Hiệu suất phân hủy cacbonát cao 99%

 Thích hợp cho nhiên liệu khó cháy và yêu cầu kích thước hạt ban đầu của

nhiên liệu không quá mịn

 Không khí nóng sạch thu hồi từ thiết bị làm nguộicó hàm lượng 02 lớn, than

có thể cháy hoàn toàn ỏ khoảng nhiệt độ thấp

 Ngọn lửa phun không định hình nên duy trì bên trong hệ thống N-MFC sự

Hệ thống canciner loại RSP

 Một số loại nhiên liệu có nhiệt trị cao nhưng hàm lượng chất bốc thấp và

tốc độ bốc cháy thấp

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Ghi

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Ghi

Once the formation of the C 3 S is

complete

there is no further value in

prolonging the process at this

elevated temperature.

This final process is called

cooling, not just to reduce the

temperature, but to freeze the crystal growth and to convert the liquid phase back to a solid for easier transport.

The objective now

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Ghi

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Ghi

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Ghi

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Ghi

Ghi Làm Nguội

Hệ Thống Ghi Làm Nguội

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Hành Tinh

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Hành Tinh

Thiết Bị Làm Nguội Kiểu Hành Tinh