TÀI LIỆU đào tạo vận hành lò quay nhà máy xi măng

1. GIỚI THIỆU 3 2. THƠNG SỐ KIỂM SỐT 4 2.1 Vị trí đo các thông số và biến số kiểm soát 6 2.1.1 Lị ướt 5 2.1.2 Lị Lepol 7 2.1.3 Lị cĩ Preheater 7 2.1.4 Lị cĩ Precalciner 8 2.2 Nhiệt độ zôn nung (BZT) 8 2.2.1 Pyrometer 9 2.2.2 NOx của khí thải 10 2.2.3 Tải lị 9 2.2.4 Nhiệt độ giĩ 2 (SAT) v nhiệt độ giĩ 3 (TAT) 11 2.2.5 Vị trí của phần liệu tối(chỉ p dụng cho lửa gas) 12 2.3 Nhiệt độ đầu lị (BET) 12 2.4 Kiểm sốt bằng O2 11 3. BIẾN SỐ KIỂM SỐT (chỉ cho lị) 14 3.1 Lưu lượng nhin liệu 12 3.2 Lượng liệu nạp vo lị 13 3.3 Giĩ lị 13 3.4 Tốc độ lị 14 4. PHƯƠNG PHP KIỂM SỐT 15 4.1 Lưu ý chung 15 4.2 Cc khả năng cĩ thể của cc thơng số 17 4.3 Sơ đồ nhnh của cc quyết định 18 4.4 Cch khắc phục 17 5. KIỂM SỐT PRECALCINER 25 5.1 Nhiệt độ khử CO2 26 5.2 Kiểm sốt O2 28 5.3 Cc thơng số kiểm sốt khc 28 6. KIỂM SỐT GRATE COOLER 29 6.1 Chiều cao lớp bed v tốc độ ghi 30 6.2 Cc vịng kiểm sốt cấp thấp 30 6.2.1 Lưu lượng giĩ lm nguội 30 6.2.2 p suất kiln hood 3133 7. PROCESS PROBLEMS AND KILN UPSET CONDITIONS 32 7.1 Dao động vịng lặp 32 7.2 Sập coating 33 7.3 Bể vịng ring 34 7.3.1 Vịng ring clinker 34 7.3.2 Vịng ring ở giữa, liệu. bn 35 7.4 Liệu nĩng phun 36 7.5 Vết đỏ trn vị lị 36 7.6 Mất liệu cấp vo lị 37 8. THỦ TỤC KHỞI ĐỘNG V DỪNG LỊ 37 8.1 Khởi động 37 8.2 Dừng lị 39 9.CC ĐIỀU KIỆN CHUNG 60 10.TÍNH TỐN THỜI GIAN LƯU 62 11.MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN KHC CẦN CHO VH LỊ 65 12.PHƯƠNG PHP KIỂM SỐT VẬN HNH LỊ TẠI HỊN CHONG 12.1 Thủ tục vận hnh lị tại Hịn Chơng 12.2 Quy trình cấp liệu lị 12.3 Quy trình sấy lị 12.4 Quy trình dừng lị 12.5 Vận hnh bằng Linkman 12.6 Vận hnh lị với AFR 13.CC SỰ CỐ Ở HVL V BI HỌC KINH NGHIỆM 13.1 Nghẹt C1 13.2 Nghẹt C2 13.3 Nghẹt C5 13.4 Coating rơi từ DDF 13.5 Clinker đóng tảng trong cooler 13.6 Kiln flush 13.7 Thời gian sấy ko di do lị nguội 13.8 Rớt gạch, đỏ vỏ lị 13.9 Ghi bị thủng 13.10 Cn than bị nghẹt 13.11 Flowmeter bị kẹt 13.12 Lị bị cong 15.CC THIẾT BỊ CHÍNH 15.1 Hệ thống kíck lị 15.2 Kết cấu cooler v hệ thống thuỷ lực cooler 15.3 Flowmeter 15.4 Coal weigh feeder 15.4 Quạt 15.5 Vật liệu chịu lửa 15.6 Bec đốt 15.7 Cyclone 16.CC THIẾT BỊ ĐO CHÍNH 16.1 Phn tích khí 16.2 Can nhiệt ( thermocouple) 16.3 Thiết bị đo p 16.4 Pyrometer 17.PID 18.INTERLOCKS v CC TÍN HIỆU KIỂM SỐT 19.HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 20.

KIỂM SOÁT VẬN HÀNH LÒ

Stefan Gross

TPT 02/21185/E

1 GIỚI THIỆU 3

2 THÔNG SỐ KIỂM SOÁT 4

2.1 Vị trí đo các thông số và biến số kiểm soát 6

2.1.1 Lò ướt 5

2.1.2 Lò Lepol 7

2.1.3 Lò có Preheater 7

2.1.4 Lò có Precalciner 8

2.2 Nhiệt độ zôn nung (BZT) 8

2.2.1 Pyrometer 9

2.2.2 NOx của khí thải 10

2.2.3 Tải lò 9

2.2.4 Nhiệt độ gió 2 (SAT) và nhiệt độ gió 3 (TAT) 11

2.2.5 Vị trí của phần liệu tối(chỉ áp dụng cho lửa gas) 12

2.3 Nhiệt độ đầu lò (BET) 12

2.4 Kiểm soát bằng O2 11

3 BIẾN SỐ KIỂM SOÁT (chỉ cho lò) 14

3.1 Lưu lượng nhiên liệu 12

3.2 Lượng liệu nạp vào lò 13

3.3 Gió lò 13

3.4 Tốc độ lò 14

4 PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT 15

4.1 Lưu ý chung 15

4.2 Các khả năng có thể của các thông số 17

4.3 Sơ đồ nhánh của các quyết định 18

4.4 Cách khắc phục 17

5 KIỂM SOÁT PRECALCINER 25

5.1 Nhiệt độ khử CO2 26

5.2 Kiểm soát O2 28

5.3 Các thông số kiểm soát khác 28

6 KIỂM SOÁT GRATE COOLER 29

6.1 Chiều cao lớp bed và tốc độ ghi 30

6.2 Các vòng kiểm soát cấp thấp 30

6.2.1 Lưu lượng gió làm nguội 30

6.2.2 Áp suất kiln hood 3133

7 PROCESS PROBLEMS AND KILN UPSET CONDITIONS 32

7.1 Dao động vòng lặp 32

7.2 Sập coating 33

7.3 Bể vòng ring 34

7.3.1 Vòng ring clinker 34

7.3.2 Vòng ring ở giữa, liệu bùn 35

7.4 Liệu nóng phun 36

7.5 Vết đỏ trên vò lò 36

7.6 Mất liệu cấp vào lò 37

8 THỦ TỤC KHỞI ĐỘNG VÀ DỪNG LÒ 37

8.1 Khởi động 37

8.2 Dừng lò 39

9.CÁC ĐIỀU KIỆN CHUNG 60 10.TÍNH TOÁN THỜI GIAN LƯU 62

11.MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN KHÁC CẦN CHO VH LÒ 65 12.PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT VẬN HÀNH LÒ TẠI HÒN CHONG

12.1 Thủ tục vận hành lò tại Hòn Chông 12.2 Quy trình cấp liệu lò

12.3 Quy trình sấy lò 12.4 Quy trình dừng lò 12.5 Vận hành bằng Linkman 12.6 Vận hành lò với AFR

13.CÁC SỰ CỐ Ở HVL VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM

13.4 Coating rơi từ DDF13.5 Clinker đóng tảng trong cooler13.6 Kiln flush

13.7 Thời gian sấy kéo dài do lò nguội13.8 Rớt gạch, đỏ vỏ lò

13.9 Ghi bị thủng13.10 Cân than bị nghẹt13.11 Flowmeter bị kẹt13.12 Lò bị cong

15.CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

15.1 Hệ thống kíck lò15.2 Kết cấu cooler và hệ thống thuỷ lực cooler

16.4 Pyro-meter

17.PID 18.INTERLOCKS và CÁC TÍN HIỆU KIỂM SOÁT 19.HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

20.

ra khỏi hệ thống lò nung Các phản ứng cơ bản là:

 Sấy khô vật liệu

 Gia nhiệt vật liệu

 Khử CO2

 Tạo khoáng clinker

 Làm nguội clinkerĐiểm khác nhau chính giữa các lại công nghệ khác nhau là thời gian vànăng lượng yêu cầu mà mỗi phản ứng cần để hoàn thành.Do đó giới hạnvận hành của các thông số kiểm soát khác nhau thay đổi từ hệ thống nàysang hệ thống khác Tương tự như vậy đối với thời gian phản hồi cũngnhư tần số và biên độ của bất kỳ sự điều chỉnh nào trên các bộ điềukhiển

Tuy nhiên có một số các quy luật cơ bản được áp dụng cho tất cả các loạihệ thống lò nung, như được trình bày bên dưới, tạo thành cơ sở nền tảngcủa việc vận hành lo.ø

2 THÔNG SỐ KIỂM SOÁT

Các hệ thống lò nung thường được trang bị một số lượng lớn các thiết bị

đo lường, cảm biến Một số chỉ dùng cho mục đích thông tin (ví dụ cánhvan đóng hay mở), những cái khác dùng để phát hiện các tình huốngnguy hiểm (cyclone nghẹt), nhưng chỉ có một vài thiết bị luôn luôn đượcdùng cho vận hành lò

Những giá tri đo quan trọng nhất dùng để kiểm soát việc vận hành lòđược gọi là các thông số kiểm soát Để giữ các thông số kiểm soát gầnvới một giá trị mục tiêu nào đó, người vận hành sẽ điều chỉnh các biến sốkiểm soát

Những thơng số kiểm sốt

Những thơng số kiểm sốt quan trọng nhất trong vận hành bất kỳ một hệ thống lị nào bao gồm:

 Nhiệt độ zơn nung (chỉ số cho biết chất lượng clinker)

 Nhiệt độ đầu lị (chỉ số cho biết tình trạng bột liệu chủ yếu là mức độ sấy, gia nhiệt và khử CO2)

 Hàm lượng Oxy của khí thải khỏi lị (chỉ số cho biết hiệu quả cháy)

 Trường hợp lị cĩ precalciner: Nhiệt độ và Oxy là của khí thải ở đầu ra của precalciner

 Đối với lị cĩ grate coolers: Chiều cao lớp clinker trên ghi.

Các biến số kiểm sốt

Các biến số quan trọng nhất được điều chỉnh để duy trì các thơng số kiểm sốt trên trong một phạm vi cho phép nào đĩ gồm:

 Lượng nhiên liệu đuơi lị

 Lượng liệu nạp vào lị

Nh ng m c tiêu v n hành lị ững mục tiêu vận hành lị ục tiêu vận hành lị ận hành lị

Việc vận hành một hệ thống lị cần phải đạt các yêu cầu sau:

 Bảo vệ thiết bị và con người

 Chất lượng clinker luôn luôn tốt

 Vận hành ổn định ít thay đổi

 Hiệu suất nhiệt tối đa

 Năng suất tối đa

Vị trí đo và một vài giá trị tiêu biểu của các thông số kiểm soát khác nhauđược minh hoạ bên dưới, các biến số kiểm soát được điều chỉnh gần với cácchỉ tiêu được thể hiện cho các loại lò khác nhau

2.1.2 Lepol kiln

Figure 2: Control parameters and control variables of a Lepol kiln

2.1.3 Preheater kiln

Oxygen (for coal) 2.0 - 2.5

% BZT

~1450 °C

BET

~1050 °C

Figure 3: Control parameters and control variables of a PH kiln

2.1.4 Precalciner kiln

Figure 4: Control parameters and control variables of a precalciner kiln

Nhiệt độ zone nung xác định clinker được nung tốt đến mức độ nào vàquá trình chuyển C2S thành C3S hoàn tất đến đâu Khi clinker ra khỏizone nung, vôi tự do thường là khoảng 0.5-1.5%

Việc phân tích định kỳ vôi tự do sẽ cho biết nhiệt độ zone nung thực tếcó phù hợp với mức vôi tự do mong muốn hay không, hoặc phải tăng lênhoặc giảm xuống

Chỉ tiêu BZT có thể cần phải thay đổi do thành phần và khả năng nungcủa vật liệu thay đổi, do sự thay đổi của đặc tính của ngọn lửa, do việc sửdụng nhiều loại nhiên liệu hoặc sự biến đổi của điều kiện cháy

Kiln draft and PC draft

Oxygen after PC 1.5 - 2.5 %

Cùng một mục đích, ngoài việc đo vôi tự do, đôi khi người ta còn đo dungtrọng clinker Mặc dù trong đa số trường hợp, sự tương quan giữa nhiệt độzone nung và dung trọng là không đủ để đánh giá chỉ tiêu nhiệt độ zonenung một cách chính xác

Dung trọng đuợc xác định bằng khối lượng 1 dm3 clinker có cỡ hạt xácđịnh ví dụ cỡ hạt từ 8-11mm

Việc điều chỉnh chỉ tiêu BZT thường kéo dài vài giờ tuỳ theo thời gianphân tích vôi tự do (hoặc dung trọng) , thường việc phân tích được thựchiện theo chu kỳ 1 hoặc 2 giờ

Đối với mục đích kiểm soát lò, thời gian phân tích mẫu 1-2 giờ là quáchậm cho việc điều chỉnh vận hành lò vì quá trình nung là một quá trìnhkhá nhạy và dao động nhiệt độ zon nung xảy ra thường xuyên và trongthời gian ngắn

Do đó có thêm nhiều chỉ số hiển thị liên tục được sử dụng để xác địnhBZT Hầu hết các chỉ số này không cho biết nhiệt độ tuyệt đối của BZTnhưng chúng cho các thông tin cần thiết để biết được BZT tăng hoặcgiảm so với giá trị mong muốn trước đó Có nghĩa là chúng cho biết xuhướng biến đổi của BZT trong khoảng thời gian ngắn

Các chỉ số này giúp dự báo vôi tự do cho đến khi có mẫu phân tích thậtsự

2.2.1 Pyrometer ( hoả quang kế)

Bức xạ phát ra bởi clinker và lớp trám trong BZ có một sự tương quan vớinhiệt độ của BZ Do đó BZT có thể xác định bởi việc đo cường độ hoặcmàu sắc của bức xạ này

Một sự tương quan nhiệt độ màu sắc tương đối như sau: (chỉ đối với chuỗimàu nhìn thấy được)

Lowest visible red to dark red 475-650 °CDark red to cherry red 650-750 °CĐỏ anh đào tới đỏ chói 750-850 °C

Bắng cách đo màu sắc của bức xạ BZ và không như cường độ, chỉ thị ít bịảnh hưởng bởi lượng bụi trong gió 2.

Do đó các hỏa quang kế hoặc camera quang kế hiện đại đều đo sựchuyển màu (phương pháp đo nhiệt hai màu) mà không đo cường độ bứcxạ

2.2.2 NOx của khí thải

NOx là một sản phẩm phụ sinh ra từ quá trình cháy trong lò và trongcalciner

Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng NOx là nhiệt độ củangọn lửa và của khí cháy Ngọn lửa càng nóng thì càng nhiều NOx đượctạo ra và ngược lại

Tuy nhiên có nhiều thông số khác (như hàm lượng O2 tại đuôi ngọn lửa,mức không khí dư, xung lượng của vòi đốt, chiều dài ngọn lửa, hàm lượngN2 trong nhiên liệu v.v…) cũng ảnh hưởng đến hàm lượng NOx tạo ra Dođó việc trộn nhiên liệu, cân chỉnh bec đốt, hàm lượng O2 và CO trong khíthải cũng phải được xem xét nếu dùng NOx để chỉ thị BZT, đặc biệt làkhi sử dụng AFR

2.2.3 Mômen tải

Nếu BZT tăng, BZ chuyển dịch về phía trên và dài hơn, do cỡ hạt clinkertăng lên và việc vê viên bột liệu xảy ra sớm hơn Do đó clinker cục càngnhiều và cục càng lớn khi BZT tăng

Đồng thời, lớp vật liệu trong lò bị nâng cao hơn khiến cho trọng tâm dịch

ra xa hơn trục quay của lò Do đó sự thay đổi cỡ hạt và góc trượt làm chomomen quay tăng lên nếu BZT tăng

Figure 5: Mômen tải của lò khi nóng và khi nguội

Sự thay đổi tình trạng trám trong BZ có ảnh hưởng rất lớn đến (ảnhhưởng càng nhiều khi càng giảm tỉ lệ L/D) Kết quả là momen tải có thểthay đổi rất lớn trong một khoảng thời gian dài mà không có sự thay đổinhiệt độ BZT Tuy nhiên trong khoảng thời gian ngắn, momen tải là mộtchỉ thị rất hữu ích về các điều kiện và khuynh hướng của lò

Momen tải được đo bằng dòng động cơ nếu dùng động cơ DC Đối vớiđộng cơ AC, moment tải thường lấy từ bộ biến tần (nhưng đôi khi phải sửdụng tỉ số công suất/tốc độ lò) Đối với động cơ AC có biến tần thì:

2.2.4 Nhiệt độ gió 2 (SAT) hoặc nhiệt độ gió 3 (TAT)

Lò có làm nguội bằng ghi có trang bị thiết bị đo chính xác SAT, TAT thìcác nhiệt độ này thường được sử dụng như một chỉ thị của BZT

Nhiệt độ BZT càng cao, clinker ra lò càng nóng và nhiệt độ gió 2/3 càngcao (và ngược lại) Tuy nhiên nhiệt độ SAT/TAT bị ảnh hưởng bởi cỡ hạtclinker, chế độ vận hành cooler, v.v…), do đó không có một mối quan hệrõ ràng giữa BZT và TAT,SAT

2.2.5 Vị trí của vùng liệu tối (chỉ có giá trị đối với ngọn lửa gas thuần túy)

Nếu có thể thấy rõ bên trong lò (ít bụi, ngọn lữa dài và trong), bột liệusau khi khử CO2 như một luồng chảy màu tối khi đi vào BZ Có thể xácđịnh khu vực mà tại đó bột liệu chảy như nước bắt đầu tạo pha lỏng vàchuyển thành viên clinker rắn Vị trí của vùng mà sự chuyển hoá này xảy

ra là một chỉ thị của BZ Nếu vùng này chuyển xuống dưới, BZT bị giảmhoặc ngược lại

Figure 6: Position of the dark feed 2.2.6 Nhiệt độ đầu lò (BET)

Nhiệt độ đầu lò BET thông thường là nhiệt độ của khí thải tại đầu lòtrong hệ thống lò có PH hoặc là nhiệt độ của khí trung gian (trước vùngxích) nếu lò được gắn xích BET chủ yếu phụ thuộc vào hệ thống và tỉ lệL/D của lò và nằm trong khoảng ~800 °C đối lò ướt (trước vùng xích)đến ~1150 – 1200 °C đối với lò có calciner

Nếu không có được sự đo đạc tin cậy tại đầu lò hoặc trước vùng xích,thường nhiệt độ ra PH hoặc nhiệt độ đầu lò (lò có xích) đuợc sử dụng.Trước khi bột được chuyển thành clinker trong BZ, nó phải trải qua nhữngphản ứng trung gian, đặc biệt là sấy khô và khử CO2 Do đó BET là mộtchỉ thị cho sự tiến triển của các phản ứng trung gian và cho biết bột liệusống được chuẩn bị tốt đến đâu khi đi vào lò hoặc đi qua điểm đo trunggian ( đối với lò có xích)

Càng nhiều năng lượng cho các phản ứng trung gian trong lò, (phụ thuộcvào dạng công nghệ), việc kiểm soát thích đáng BET càng quan trọng.

Do vậy BET trong lò ướt có ý nghĩa quan trọng hơn so với lò có calciner.Đặc biệt là những biến động của vật liệu được quan sát trước tiên thôngqua BET, do đó nó có thể dự báo sớm một ảnh hưởng sẽ đến tại BZ.Nếu tất cả các thông số khác không đổi và BET giảm, đây là bằng chứngcho toàn bộ zone phản ứng bị dời xuống dưới và ngược lại

Nếu các zôn này dời lên hoặc xuống, kết qủa sau đó là BZT sẽ tăng hoặcgiảm nếu không có các biện pháp khắc phục sớm

2.3Kiểm soát O2

Để có quá trình cháy tốt và hiệu quả, một lượng không khí thừa là cầnthiết để đạt được ngọn lửa nóng và ngắn Nếu các vòng sulfur và clotrong hệ thống là nghiêm trọng, cần có một lượng không khí thậm chí dưnhiều hơn, bởi vì không khí dư ảnh hưởng rất mạnh đến khả năng bay hơicủa sulfur và như vậy giảm nguy cơ đóng bám, nghẹt cyclone hoặc tạovòng spurrite

Lượng không khí dư yêu cầu được xác định bởi hàm lượng O2 của khíthải Kiểm soát hợp lý mức O2 là quan trọng cho quá trình cháy tốt vàhiệu quả nhiệt cao

Mức O2 yêu cầu phụ thuộc vào hệ thống lò và rất nhiều vào dạng nhiênliệu được sử dụng ( vd gas cần ít kk dư hơn than và AFR rắn) Dãy O2tiêu biểu của O2 tại đầu lò trong hầu hết hệ thống lò như bảng bên dưới :

1.5-2.5%

3.0%

2.5-3.0% 2.5-3.0% 2.5-3.5% 2.5-4.0%

Table 1: Mức O2 tiêu biểu tại đầu lò ( dựa trên khí khô)

Vì lượng kk dư được xác định không chỉ bởi hiệu suất cháy mà còn bởivòng sulfur và clo đang hiện diện trong lò, mức O2 cao hơn trong bảng sẽđược chọn nếu đang có vấn đề về bay hơi sulfur

Trong thực tế, do tình trạng khó khăn tạo ra từ sulfur là phổ biến, trongnhiều hệ lò lượng kk dư yêu cầu chỉ hơn một chút giá trị mà tại đó quátrình cháy là hiệu quả nhất và nhiệt độ ngọn lửa là cao nhất Trongtrường hợp này giảm một ít kk dư sẽ làm tăng nhiệt độ ngọn lửa

Tuy nhiên kk dư quá thấp sẽ làm giảm nhiệt độ ngọn lữa, ngọn lữa bị kéodài ( cháy sau) và hiệu suất nhiên liệu bị giảm Ngoài ra sự bay hơi sulfursẽ tăng lên tạo ra sự đóng bám nhiều hơn

Quá dư kk sẽ làm nguội ngọn lữa và dẫn đến hiệu suất nhiệt kém Thêmvào đó là vòng tuần hoàn bụi tăng lên vì tổng lưu lượng khí tăng lên Nhưvậy mức O2 thấp sẽ được chọn nếu không có vấn đề về bay hơi sulfur.Một công thức chung là ở giá trị O2 thấp nhất hàm lượng CO phải nhỏhơn 0.05% ở đầu lò

Các thông số kiểm soát phải được giữ trong một khoảng nhỏ gần với giátrị mong muốn để có thể chạy lò một cách hiệu quả và ổn định Mức daođộng của các thông số này so với giá trị đặt càng nhỏ, kiểm soát lò càngtốt

Các thông số kiểm soát được giữ gần với mục tiêu thông thường bằngcách điều chỉnh các biến số kiểm soát Các biến số kiểm soát chính là:

 Mức nhiên liệu cho lò

 Mức cấp liệu

 Mức quạt khí thải

 Tốc độ lòĐể đơn giản hoá các tương quan tương đối phức tạp, giả thiết rằng, việcđiều chỉnh chỉ thực hiện với chỉ một biến số tại một thời diểm (khôngđụng vào các biến số khác) và việc điều chỉnh là nhỏđến mức không cóthông số kiểm soát nào biến động xa khỏi mục tiêu

3.1Mức nhiên liệu cấp cho lò

Khi tăng mức nhiên liệu cấp cho lò:

(Giảm feed gây ra kết quả ngược lại)

Khi tăng feed vào lò, nhiệt độ đầu lò sẽ giảm trước tiên Sau khi mộtlượng liệu nhiều hơn đến BZ, BZT bắt đầu giảm

Lượng liệu thêm vào sẽ phóng thích thêm một lượng nước từ quá trìnhsấy khô và CO2 từ quá trình khử tạo ra thêm một lượng khí nũa làm giảmlượng khí cháy (như vậy làm giảm kk dư), do lượng khí thải thoát rakhông thay đổi Điều này khiến O2 bị giảm trong khí thải

3.4Tốc độ lò

Khi tăng tốc độ lò:

 BZT giảm (tạm thời)

 BET giảm (tạm thời)

 O2 giảm (tạm thời) (A decrease of the kiln speed has the inverse effect)Khi tăng tốc độ lò, bột liệu di chuyển nhanh hơn khiến các zone phảnứng di chuyển xuống dưới làm cho BET và BZT giảm

Do tức thời nhiều liệu đi vào vùng sấy và khử CO2 (hiệu ứng tương tựnhư tăng feed), thêm một lượng H2O và CO2 được phóng thích dẫn đếnO2 giảm

Những hiệu ứng chỉ xảy ra tức thời do tốc độ lò cao hơn ở mức feedkhông đổi làm giảm mức độ đổ đầy trong lò Một khi mức đổ đầy đãđược hạ thấp trong toàn bộ lò) BZT, BET và O2 được khôi phục

Ghi chú:

Trong hầu hết các phương pháp vận hành lò, tốc độ lò phụ thuộc vào mứccấp liệu Mục đích là để giữ mức đổ đầy không thay đổi Như vậy trongđiều kiện vận hành thông thường tốc độ lò không là biến số độc lập, màđược điều chỉnh tương ứng với mức cấp liệu

Tuy nhiên trong các điều kiện bất ổn (đặc biệt là bột liệu nóng đáng sợtuôn chảy), tốc độ lò phải giảm nhiều song song với việc giảm liệu, cóthể dẫn đến việc quá nhiệt tại đầu lò

4.1Lưu ý chung:

Như đã thấy, việc điều chỉnh chỉ một biến số kiểm soát tác động đến bathông số kiểm soát Để giữ các thông số kiểm soát trong khoảng gần vớimục tiêu, thông thường cần điều chỉnh nhiều hơn một biến số

Tuy nhiên khi làm điều đó, việc hiệu chỉnh một thông số kiểm soát riêngbiệt có thể làm tăng sự biến động của một thông số khác Kết quả là phải

tìm một cách thu xếp nào đó để làm giảm giá trị trung bình của mức sailệch của các thông số là nhỏ nhất

Độ lớn của mức quan trọng của từng thông số kiểm soát phụ thuộc vàoloại hệ thống và loại lò Ví dụ, đối với lò có calciner, BET ít quan trọnghơn nhiều so với lò ướt Do đó mức ảnh hưởng của BET được ước lượng íthơn nhiều so với lò ướt

Việc lựa chọn các biến số kiểm soát dùng để đem một thông số kiểmsoát hoặc nhiều hơn về lại bình thường phụ thuộc vào tình hình của toànbộ thông số kiểm soát

4.2Các khả năng có thể của thông số lò

Gỉa định rằng 3 thông số BZT, BET và O2 đầu lò có thể ở một trong batình trạng sau:

 Trong giới hạn mong muốn, có nghĩa là o.k.

 Trên giới hạn mong muốn, nghĩa là cao

 Dưới giới hạn mong muốn, nghĩa là thấp

Giới hạn mong muốn tiêu biểu của ba thông số kiểm soát này như sau:

Wet kiln Mục tiêu +/- 20

°C Mục tiêu +/- 10°C Mục tiêu +/- 0.3%Lepol kiln Mục tiêu +/- 20

°C Mục tiêu +/- 15°C Mục tiêu +/- 0.5%Preheater kiln Mục tiêu +/- 20

°C Mục tiêu +/- 15°C Mục tiêu +/- 0.5%Precalciner kiln Mục tiêu +/- 20

°C Mục tiêu +/- 20°C Mục tiêu +/- 0.7%

Table 2: Typical range of the different control parameters

Kết hợp ba thông số này với ba trạng thái riêng biệt của chúng trong bấtcứ kết hợp nào dẫn đến 3^3=27 điều kiện có thể xảy ra 27 điều kiện nàyđược minh hoạ dưới dạng sơ đồ trong phần 4.3 và được gọi là “decisiontree”.

4.3Decision tree

Figure 7: Decision tree

4.4Hành động khắc phục

Đối với mỗi trạng thái đều có một hành động riêng biệt để đem cácthông số kiểm soát về lại giá trị mục tiêu (sẽ là trạng thái 14) Các cáchkhắc phục này được áp dụng trong điều kiện giả sử rằng không tồn tạicác ngưỡng giới hạn trong hệ thống lò

Biên độ biến động cũng đóng vai trò rất lớn vì nó ảnh hưởng đến cườngđộ của hành động khắc phục Việc điều chỉnh các thông số quá yếu hoặcquá mạnh sẽ dẫn đến một sự đáp ứng yếu hoặc vượt quá sự phản ứng lạicủa thông số (tạo ra vòng tuần hoàn) Thông thường, việc điều chỉnh biếnsố kiểm soát nằm trong khoảng 1-2% giá trị thực

Trong các hệ thống lò mà BET ít quan trọng, hầu như BZT và O2 là yếutố quyết định cho các hành động Có nghĩa là một mức lệch nào đó so vớigiá trị mục tiêu là có thể tạm thời chấp nhận, chẳng hạn như lò cócalciner, nếu điều này giúp đảm bảo năng suất cao của lò và miễn là toànbộ điều kiện không bị ảnh hưởng Nếu cho phép tiếp tục trong thời gian

dài, sự gia tăng BET có thể dẫn đến sư tăng cường ngưng tụ của các chấtbay hơi Điều này có thể gây ra nghẹt và dừng lò.

Trong các hệ thống lò mà mục tiêu %O2 là khá cao do sự bay hơi sulfurchứ không phải do hiệu quả cháy, thường trong thực tế cách vận hành làgiảm nhẹ mức O2 nếu BZT thấp, lý do là vì sự bay hơi sulfar ít nguy kịchhơn so với BZT thấp, BZT sẽ hồi phục nhanh hơn, và ngoài ra còn tránhđược sự quá nhiệt đầu lò

Các hành động khắc phục tiêu biểu được đưa ra trong bảng dưới đâynhấn mạnh đến việc ổn định lò hơn là đạt tối đa năng suất lò Do đó mộtngười vận hành có kinh nghiệm có thể xử lý khác trong một số tìnhhuống

OXYGEN thấp 1 Tăng gió lò Tăng O2 và chuẩn bị cho bước 2,

tăng BETBET thấp 2 Tăng một ít nhiên

liệu

Tăng BZT và BET, đưa O2 về giátrị bt

Khi BZT rất thấp:

1 Tăng gió lò Tăng O2 và chuẩn bị cho bước 2,

3 Giảm tốc độ lò Tăng BZT và BET nhiều hơn

4 Giảm liệu một ít Giữ mức đổ đầy không đổi

2 BZTOXYBET

lowlowo.k

1 Tăng nhẹ gió lò Tăng O2, tăng BET chuẩn bị cho

4 Giảm một chútliệu

Duy trì mức đổ đầy không đổi

3 BZTOXYBET

lowlowhigh

1 Giảm một chútnhiên liệu Tăng O2 và chuẩn bị cho bước 2,giảm BET

2 Giảm gió lò Giảm BET

3 Giảm tốc độ lò Tăng BZT

4 Giảm một ít liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYGEN o.k 1 Tăng gió lò Tăng BET, tăng O2 để chuẩn bị

cho bước 2BET low 2 Tăng nhiên liệu Tăng BZT và BET

Khi BZT rất thấp:

1 Tăng nhẹ gió lò Tăng O2, tăng BET chuẩn bị cho

bước 2

2 Tăng nhiên liệu Tăng BZT và BET

3 Giảm tốc độ lò Tăng thêm BZT và BET

4 Giảm một ít liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

5 BZT low Khi BZT hơi thấp và O2hơi cao, nhưng vẫn o.k.:

OXYGEN o.k 1 Tăng nhiên liệu Tăng BZTBET o.k Khi BZT rất thấp:

1 Tăng nhẹ gió lò Tăng O2 và chuẩn bị cho bước

2

2 Tăng một ít nhiên

3 Giảm tốc độ lò Tăng thêm BZT

4 Giảm một ít liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

6 BZT low Khi BZT hơi thấp và O2 hơi cao, nhưng vẫn o.k.:

OXYGEN o.k 1 Giảm gió lò Tăng BZT và giảm BETBET high Khi BZT rất thấp:

1 Giảm một ít nhiênliệu Giảm BET, tăng O2 để chuẩn bịcho bước 2

2 Giảm gió lò Giảm BET, đưa O2 về bt

3 Giảm tốc độ lò Tăng BZT

4 Giảm một ít liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYGEN high 1 Tăng nhiên liệu tăng BZT và BET, giảm O2

1 Tăng nhiên liệu Tăng BZT BET, giảm O2

2 Giảm tốc độ lò Tăng BZT và BET

3 Giảm một ít liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYGEN high 1 Tăng nhiên liệu tăng BZT, giảm O2

1 Tăng nhiên liệu Tăng BZT, giảm O2

2 Giảm tốc độ lò Tăng BZT

3 Giảm một ít liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYGEN high 1 Tăng nhiên liệu tăng BZT, giảm O2

Khi BZTrất thấp:

1 Tăng nhiên liệu Tăng BZT, giảm O2

2 Giảm gió lò

3 Giảm tốc độ lò Tăng BZT

4 Giảm một ít liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYGEN low 2 Tăng một ít nhiên

liệu Bù BZT giảm ở bước 1

OXYGEN low 2 Tăng một ít nhiên

liệu Bù BZT giảm ở bước 1

12 BZT o.k 1 Giảm nhiên liệu giảm BET, tăng O2, chuẩn bị cho

bước 2OXYGEN low 2 Giảm một ít gió lò giảm BET, bù cho BZT giảm ở

bước 1

OXYGEN o.k 2 Tăng một ít nhiên

liệu Bù O2 tăng và BZT giảm ở bước1

14 BZT o.k Khi điều kiện này ổn địnhOXYGEN o.k 1 Tăng gió lò Tăng O2 chuẩn bị cho bước 2BET o.k 2 Tăng nhiên liệu Tăng BZT để chuẩn bị bước 3

3 Tăng liệu Tăng sản lượng

4 Tăng tốc độ lò Duy trì mức đổ đầy không đổi

1 Không làm gì

15 BZT o.k Khi O2 hơi cao, nhưng vẫn o.k.:

BET high Khi O2 hơi cao, nhưng vẫn o.k.:

1 Giảm một ít nhiênliệu

giảm BET và chuẩn bị chobước2

2 Giảm gió lò giảm BET

16 BZT o.k 1 Tăng một ít gió lò Tăng BET, O2 chuẩn bị cho bước

2OXYGEN high 2 Tăng nhiên liệu Tăng BET, bù BZT giảm ở bước 1

OXYGEN high 2 Giảm một ít nhiệt

liệu Giảm BET, bù lại BZT tăng ởbước 1

OXYGEN high 2 Giảm một ít nhiệt

liệu Giảm BET, bù lại BZT tăng ởbước 1

OXYGEN low 1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng oxygen và BET

1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng oxygen và BET

chuẩn bị cho bước 2

2 Tăng tốc độ lò Giảm BZT

3 Tăng liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYG

EN low 1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng oxygen BET o.k Khi BZT rất cao:

1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng oxygen và BET

chuẩn bị cho bước 2

2 Tăng tốc độ lò Giảm BZT

3 Tăng liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYG

EN low 1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng oxygen BET high Khi BZT rất cao:

1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng oxygen và BET

chuẩn bị cho bước 2ø

2 Tăng tốc độ lò Giảm BZT và BET

3 Tăng liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYG

EN o.k. 1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng oxygen BET low Khi BZT rất cao:

1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng BET

2 Tăng tốc độ lò Giảm BZT và BET

3 Tăng liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYG o.k 1 Giảm nhiên liệu giảm BZT

BET o.k Khi BZT rất cao:

1 Giảm nhiên liệu giảm BZT

2 Tăng một ít tốc độlò

o.k 1 Giảm nhiên liệu giảm BZT và BET

BET high Khi BZT rất cao:

1 Giảm nhiên liệu giảm BZT và BET

2 Tăng tốc độ lò giảm BZT và BET

3 Tăng liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYGEN

high 1 Giảm nhiên liệu Giảm BZT, bỏ qua O2 cao

BET low Khi BZT rất cao:

1 Tăng gió lò Giảm BZT, tăng BET, bỏ qua O2

cao

2 Tăng tốc độ lò giảm BZT và BET

3 Tăng liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

2 Tăng tốc độ lò giảm BZT

3 Tăng liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

OXYG

EN high 1 Giảm nhiên liệu giảm BZT và BETBET high 2 Giảm một ít gió lò giảm oxygen

Khi BZT rất cao:

1 Giảm nhiên liệu giảm BZT và BET

2 Giảm một ít gió lò giảm oxygen

3 Tăng tốc độ lò giảm BZT

4 Tăng liệu Duy trì mức đổ đầy không đổi

27 cách khắc phục cơ bản này chỉ áp dụng cho lò không xem xét đếnprecalciner, preheater hoặc vận hành cooler

Đối với hệ thống lò có precalciner, một số thông số khác phải đuợc giữ ởgiá trị đặt

Phương pháp tương tự cũng được áp dụng cho cooler và preheater

Mục đích của precalciner là để chuyển quá trình khử CO2 trong lo quay(phần động) lên tháp tiền nung (phần tĩnh)

Các preheaters có đốt nhiên liệu thú cấp vẫn không được xem thuộcphạm vi này, bởi vì lượng nhiên liệu của đốt thứ cấp thường là cố định và

do đó không thể kiểm soát tốt mức độ khử CO2 Mức nhiên liệu sử dụngtrong các preheater lọai này thường bị giới hạn vào khoảng 20% tổngnhiên liệu

Hệ thống được trình bày ở đây chỉ là loại calciner mà không khí cháy làgió 3 Trong loại này, liệu được khử CO2 đến 85-95% và hơn một nữatổng nhiệt được sử dụng tại calciner Mục tiêu là có mức độ khử CO2càng ổn định càng tốt

Điều này là một ưu điểm của hệ thống calciner bởi vì nó cho phép kiểmsoát mức độ khử CO2 trong bột liệu độc lập hoàn toàn với lò Do đó tronghệ thống lò có precalciner, BET là rất ít hoặc không quan trọng trong vậnhành.

5.1Nhiệt độ khử CO2

Trong vận hành lò, vôi tự do (hoặc dung trọng) quyết định giá trị mụctiêu BZT, và BZT được điều chỉnh gần với giá trị mục tiêu (thông sốkiểm soát) bằng cách thay đổi nhiên liệu tại bec đốt chính.eld close totarget mainly by means of the fuel rate to the main burner (biến số kiểmsoát)

Tương tự trong các hệ thống precalciner, mức khử CO2 được đánh giábằng nhiệt độ khử (thông số kiểm soát) thường được xem là nhiệt độ củakhí ở đầu ra cyclone tầng dưới cùng Và nhiệt độ này có chức năng nhưBET trong các hệ thống lò không có calciner

Mức khử CO2 mong muốn trong hệ thống lò calciner thường là 90%tương ứng với nhiệt độ liệu hoặc nhiệt độ khí đầu ra calciner là 870-890°C

Một mức độ khử CO2 cao hơn có thể đạt được ở nhiệt độ cao hơn, nhưngtrên 900oC bắt đầu hình thành các pha lỏng có nhiệt độ nóng chảy thấprất dễ gây đóng bám trong calciner, đặc biệt là gần các điểm cấp nhiênliệu Do đó nhiệt độ khử CO2 trên 900oC thường là không được mongmuốn

Về quan điểm vận hành (khi không xem xét đến các giới hạn như tảinhiệt ở BZ, tốc độ gió ở kiln inlet, v.v…), những quy tắc chung sau đâyđược áp dụng để thiết lập mức độ và nhiệt độ khử CO2 thích hợp:

- nhiệt độ khử càng cao, mức độ khử càng đồng đều (vì gradient củađường cong khử càng giảm khi nhiệt độ tăng) Do đó vận hành lò thườngổn định hơn nhưng hiệu suất nhiệt của hệ thống lò precalciner bi xấu đi

do nhiệt độ ra của PH và calciner tăng lên

- Nhiệt độ khử càng thấp, mức độ khử càng ít đồng đều càng dễ gây raxáo động về lưu lượng, đặc tính của liệu lò và nhiên liệu cho precalciner

Fluctuations with low calcination degree

800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000

Fluctuations with high calcination degree

800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000

Figure 9: Fluctuations of calcination temperature and calcination degree in function of average calcination degree

5.2Kiểm soát O2

O2 tại đầu ra calciner được kiểm soát thông qua lưu lượng gió củacalciner tương tự như lò Giá trị đặt tiêu chuẩn của O2 sau calciner (đầu racủa cyclone tầng thấp nhất) là 1.5-2.5%, được điều chỉnh bằng lượn ggióqua calciner (có nghĩa là thông qua quạt khí thải)

Điều chỉnh quạt khí thải cũng ảnh hưởng đến gió lò Do đó việc điềuchỉnh quạt khí thải thường kèm theo điều chỉnh TAD (hoặc điều chỉnh cổlò) để duy trì gió lò không đổi

Chỉ trong trường hợp các calciner có tuyến riêng, gió calciner có thể điềuchỉnh độc lập với lò thông qua một quạt khí thải khác

5.3Các thông số kiểm soát khác

Ngoài hai thông số kiểm soát cơ bản là nhiệt độ và O2 và hai biến sốkiểm soát là lưu lượng nhiên liệu và gió calciner, trong một số thiết kế hệ

AS (air separate) có những khả năng điều chỉnh khác thông qua việc đưaphân đoạn vào calciner liệu, nhiên liệu, gió ba Những thiết kế này cónhững mục đích khác nhau như giảm NOx, bắt lửa và đốt cháy tốt hơncác nhiên liệu khó đốt(khả năng phản ứng thấp), bảo vệ lớp lót chịu lửa ởmột điểm nóng cục bộ, v.v…) Cách điều chỉnh riêng biệt cho các hệthống này sẽ không được thảo luận trong tài liệu này

6. KIỂM SOÁT GRATE COOLER

Grate cooler không chỉ là loại thông dụng nhất mà còn là loại có khảnăng đáp ứng cao nhất đến các yêu cầu công nghệ khác nhau

6.1 Chiều cao lớp liệu và tốc độ ghi

Mục đích của vận hành cooler là để làm nguội clinker một cách thíchhợp và để thu hồi nhiệt nhiều nhất từ clinker nóng, để đạt được nhiệt độkhông khí cháy cao

Phụ thuộc vào dạng hạt clinker, có một chiều cao lớp liệu mà hiệu suấtthu hồi nhiệt là tốt nhất Như vậy vận hành cooler dạng ghi có mục đíchduy trì chiều dày lớp clinker trên ghi không đổi và ở chiều cao tối ưu

Do chiều dày tối ưu này phụ thuộc vào hình dạng viên clinker, chiều caolớp liệu tối ưu có thể thay đổi theo thời gian và có thể thay đổi giá trị đặtchiều cao lớp liệu (thông số kiểm soát)

Để xác định chiều cao lớp clinker bed, các phương pháp sau đây được sửdụng:

 Áp suất dưới giàn ghi đầu tiên nếu lưu lượng của các quạt làm nguộitương được giữ không đổi (phương pháp thông dụng nhất)

 Hệ thống đo mức làm việc theo nguyên tắc đo mức bằng rada

 Hệ thống cân khối lượng clinker của khu vực riêng nào đó, ví dụ khốilượng clinker trên phần đầu vào cố định (hiếm khi sử dụng)

Biến số kiểm soát để điều chỉnh lớp clinker bed là tốc độ ghi (hoặc tốcđộ vận chuyển clinker) Bằng cách tăng tốc độ ghi, clinker bed sẽ dichuyển nhanh hơn do đó lớp bed thấp hơn và ngược lại

Thường tốc độ ghi được kiểm soát tự động (hầu hết với chức năng áp suấtngược sủa một hoặc nhiều buồng dưới giàn ghi đầu tiên)

Vòng lặp của kiểm soát này cơ bản phải thực hiện hai nhiệm vụ ngượcnhau (và do đó thường là vòng lặp khó nhất để điều chỉnh trong việc tinhchỉnh một hệ thống lò):

 Tăng nhanh tốc độ ghi khi trám rớt, vòng ring vỡ và toàn bộ cáctrường hợp khác khi lò cho ra lượng clinker lớn và xảy ra nhanh.(đòi hỏiPID mạnh: Proportional , Integral )

 Duy trì lớp bed trong điều kiện bình thường gần với giá trị mongmuốn(áp suất ngược dưới ghi) mà không gây ra dao động tuần hoàn hoặcvòng dao động lặp lại (đòi hỏi PID mềm: Proportional , Integral )

Để đáp ứng các yêu cầu này, một controller cần có các đặc điểm sau:

 Điều chỉnh tốc độ ghi nhẹ nhàng nếu áp suất ở trong một dãi xác địnhtrước nào đó (ví dụ 35mbar+/- mbar)

 Điều chỉnh tốc độ ghi mạnh nếu áp suất vượt ngoài dãi xác định trước

25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45

Figure 10: Typical grate speed controller characteristic (example)

Nếu cooler có hơn một giàn ghi, tốc độ của ghi kế tiếp thường được giữtỷ lệ với tốc độ ghi đầu tiên Do đó tỉ lệ tốc độ ghi của các ghi kế tiếpthường tăng dần lên, như vậy lớp clinker bed sẽ giảm theo từng bậc từ ghiđầu tiên tới ghi kế tiếp

6.2Các vòng kiểm soát cấp thấp

6.2.1 Lưu lượng gió làm nguội

Lưu lượng của các quạt làm nguội thường được tự động giữ không đổivàkhông phụ thuộc vào áp suất dưới ghi và lớp clinker bed Lưu lượng giókhông đổi là điều kiện tiên quyết để kiểm soát chiều cao lớp bed bằngáp suất dưới ghi của giàn ghi đầu tiên

Lượng gió trên một m2 trong một giây và áp suất ngược tương ứng là caonhất ở những hàng ghi đầu tiên của cooler và theo xu hướng giảm dần vềphía đầu ra

Điều này là do thực tế, làm nguội clinker và thu hồi nhiệt là càng hiệuquả khi sự khác biệt nhiệt độ giữa clinker và gió làm nguội càng lớn Dođó lưu lượng gió riêng cao được áp dụng ở coller inlet nơi mà clinker vẫncòn nóng

Sự phân phối gió làm nguội tiêu biểu được thể hiện dưới đây cho coolercó một ghi và 6 buồng gió:

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Figure 11: Cooling air flow distruibution (example)

(Note: The term “specific aeration, expressed in m3/m2 sec, is nothingelse than the average air velocity of the cold cooling air, expressed inm/sec, when passing the aerated section of the grate)

6.2.2 Áp suất Kiln hood

Trong cooler dạng ghi, lượng không khí sử dụng để làm nguội clinker làlớn hơn lượng kk cần cho quá trình cháy trong lò và calciner Phần gió dưnày được thải ra ngoài bằng hệ thống thông gió riêng có quạt khí thải.Lưu lượng của quạt khí thải được điều chỉnh để áp suất trong cooler và

được giữ trong khoảng -0.2 -0.5 mbar Để giảm áp suất ở kiln hood, lưulượng gió của quạt khí thải tăng lên hoặc ngược lại một cách tự động.Duy trì áp suất không đổi và âm ơ ûkiln hood là quan trọng vì lý do antoàn và bảo vệ thiết bị Khi quạt khí thải cân bằng với quạt ID fan, ápsuất kiln hood không được âm hơn cần thiết trong điều kiện vận hànhbình thường Tuy nhiên áp suất kiln hood thường được đặt ở các giá trịthấp hơn nhiều -2.0 -3.0 mbar trong giai đoạn khởi động khi lò nguội đểgiữ ngọn lửa ngắn và tránh quá nhiệt đầu lò (do ngọn lửa dài và dư gió)

7.1DAO ĐỘNG VÒNG LẶP

Đây là một trạng thái mà một hoặc nhiều thông số dao động quanh giá trịmong muốn với một biên độ khá lớn Chẳng hạn như vòng dao độngnhiệt độ DDF, tải lò, lớp clinker, nhiệt độ gió 2

Để ngăn ngừa sự dao dộng quay vòng như vậy, việc điều chỉnh các thôngsố vận hành như tốc dộ quạt IDFù, than, feed phải được thực hiện theo

nguyên tắc mạnh khi cần thiết, nhưng càng ít càng tốt Do đó một hành

động để khắc phục hiện tượng này phải xem xét đến không chỉ điều kiệnthực tế hiện tại mà còn phải xem xu hướng thay đổi trước đó và sắp tới,có nghĩa là phải có trend của các thông số vận hành

Để phá vỡ một vòng lặp dao động nào đó, người vận hành lò phải chốnglại làm mất tác dụng một đầu cực của vòng dao động trước khi nó xuấthiện Khi biết được chu kỳ của vòng dao động, việc điều chỉnh thông sốvận hành cho đầu cực kế tiếp của vòng dao động phải được thực hiệntrước thời điểm ở giữa 2 đầu cực của vòng Điều này làm giảm biên độcủa vòng kế tiếp và đưa lò trở lại trạng thái ổn định

Các vòng dao động gây ra bởi chính vận hành lò, chu kỳ thông thường làbội số của thời gian lưu vật liệu trong zôn nung (20-60min) Việc tínhtoán và biết thời gian lưu vật liệu sẽ giúp việc phá bỏ một vòng dao độngnhanh chóng hơn

Một số yếu tố khác như sự thay đổi đặc tính vật liệu và nhiên liệu cũngảnh hưởng đến vận hành lò Nếu sự thay đổi của các yếu tố này cũng cótính chất chu kỳ, phương pháp khắc phục sẽ tương tự như trên Nếu chỉ làngẫu nhiên, người vận hành phải thay đổi điều chỉnh các thông số để sữachữa những gì đã xảy ra Các vòng dao động tác động xấu đến năng suất

của lò do vậy cần phải nổ lực khắc phục và đòi hỏi sự đồng nhất nguyên,nhiên liệu và sự ổn định của hệ thống cấp liệu.

Coating là lớp bảo vệ của những pha lỏng chảy ra và đóng rắn lại trêngạch chịu lửa trong vùng nung Phụ thuộc vào đặc tính nguyên liệu, gạchchịu lửa, nhiên liệu và ngọn lửa, lớp coating này có thể nhiều hay ít.Sập coating là tình huống trong đó các mảng lớn rời khỏi lớp gạch thànhtừng tảng lớn, mà nguyên nhân là do thay đổi lớn nhiệt độ trong BZ, daođộng chất lượng vật liệu, vận hành không đúng v.v…

Sập coating được phát hiện thông qua tải lò Cường độ dòng điện trungbình của động cơ lò tăng mạnh cho thấy bất thình lình một lượng lớn vậtliệu đã đi vào lò Các đỉnh nhọn có tính chu kỳ của tải lò (dao động lớncủa tải lò trong một vòng quay) có thể cho thấy một sự mất coating khôngđồng đều ở một vị trí nào đó của lò

Nếu có lắp camera ở đuôi lò, trám rơi ra có thể thấy được trong nhữngmet cuối cùng ở đuôi lò Điều này có thể giúp dự đoán mức độ nghiêmtrọng của rớt coating và mức độ phản ứng cần thực hiện

Khi trám rớt và khối lượng nhỏ thì không cần điều chỉnh các biến sốkiểm soát Nhiệt độ BZT có thể giảm một chút trong thời gian ngắnnhưng sẽ nhanh chóng trở về lại bình thường, bởi vì trám đã tạo ra ở nhiệtđộ gần với nhiệt độ kết khối Trám rớt thường dẫn đến vôi tự do tăng lêntrong clinker bởi vì rất khó khăn trong việc nung kết khối hoàn toàn cáccục lớn Do vậy không nên cố gắng nung trám thành clinker để giảm vôitự do, bởi vì điều này chỉ dẫn đến quá nhiệt toàn bộ hệ thống

Nếu sập trám lớn, đặc biệt chú ý đến cooler vì một lượng liệu lớn có thểlấp đầy cooler, làm nghẹt hoặc quá tải búa đập và hệ thống vận chuyển,và nhiệt độ khí thải tăng cao

Khi cooler hoặc búa đập clinker quá tải, tốc độ ghi phải giảm đáng kể thìphải tạm thời quay chậm lò lại để giảm lượng cli đổ vào cooler và tránhđầy tràn phần đầu vào của cooler Nếu tình hình là nghiêm trọng, lò phảiquay chậm trong thời gian dài hơn 5 phút, nhiên liệu, cấp liệu và gió phảigiảm tương ứng

7.3Bể vòng ring

7.3.1 Bể vòng ring clinker

Vòng ring clinker tạo ở đầu ra của lò khiến clinker bị dồn ứ phía sauvòng ring Nếu vòng ring này vỡ, một lượng lớn clinker đã được nungchín sẽ ra khỏi lò Các biểu hiện của hiện tượng này là clinke bed tăngmạnh, giảm nhẹ tải lò, tăng nhẹ nhiệt độ gió 2 Trong hầu hết trườnghợp, vòng ring vỡ có thể quan sát được qua camera đuôi lò Đối với gratecoolers: do clinker đổ vào cooler tăng tạm thời, thông thường phải quay

lo chậm lại để tránh quá tải cooler, nhiệt độ clinker và khí thải cao hoặccác quạt gió làm nguội bị dừng

7.3.2 Các vòng ring ở giữa, vòng ring liệu hoặc bùn

Mỗi loại vòng khác nhau có vị trí và nguồn gốc riêng biệt

Tuy nhiên chúng đều có chung một điểm là chận dòng vật liệu Một khivòng ring vỡ ra se phóng thích thêm một lượng vật liệu chỉ mới đượcchuẩn bị một phần Điều này làm nguội lò và dịch chuyển toàn bộ cáczone phản ứng xuống phía dưới Cách dò tìm trung gian để phát hiệnvòng ring này vỡ là rất khó khăn Bởi vì vật liệu chưa vê viên sẽ khôngảnh hưởng đến tải lò một cách đáng kể, ampere lò thường là không thayđổi Chỉ nếu là vòng ring đủ lớn thì nó sẽ cản trở dòng khí một cáchđáng kể, một sự giảm nhỏ tổn thất áp trên toàn bộ lò có thể phát hiệnđược

Bởi vì cách dò tìm trung gian vòng ring vỡ thường là khó khăn, chỉ khimột sự giảm mạnh nhiệt độ BZT và tăng lượng liệu ra lò một cách độtngột mới có thể được nghi ngờ là vòng ring đã vỡ trước đó

Máy đo quét nhiệt độ vỏ lò có thể trợ giúp trong việc phát hiện việc tạothành các vòng ring và cho biết việc mất dần của một vòng ring Khôngmay là chúng thường không phản ánh đủ nhanh để phát hiện vỡ vòngring

Các biện pháp khắc phục phụ thuộc vào kích cỡ của vòng ring bị vỡ vàđiều kiện chung của lò, hầu như có thể theo các biện pháp ứng với cáctrường hợp từ 1-9 như được mô tả trong phần trước

Đây là tình huống mà nhiệt độ BZT giảm đến mức mà liệu đã khử CO2nhưng chưa được nung kết khối chảy ra đến đuôi lò Nguyên nhân có thể

là do vận hành, mức liệu tăng bất thường (vỡ vòng ring, nghẹt cyclonetạm thời) hoặc do hư hỏng hệ thống cấp than, nhiên liệu.

Một khi liệu nóng chảy đến đuôi lò, tất cả nổ lực là bột liệu nóng đi vàocooler có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng các tấm ghi

Nếu hot meal đi vào cooler, thì phần lớn chúng sẽ bị thổi ngược trở lạivào lò Môi trường rất bụi trong lò sẽ ngăn cản sự trao đổi nhiệt giữangọn lữa và BZ Thêm vào đó, bụi làm nguội ngọn lửa Bởi vì gần nhưkhông thu hồi nhiệt từ bột liệu, nhiệt độ gió hai giảm Tất cả những yếutố này ảnh hưởng xấu đến trao đổi nhiệt và dẫn đến nhiệt độ BZT giảmthêm nữa

Do đó biện pháp bắt buột và duy nhất là giảm tốc độ lò đáng kể và ngaylập tức để tránh bột vào cooler và điều chỉnh các biến số kiểm soát theocác trường hợp 1-9 Gần như là tốc độ phải giảm nhiều đến mức mà việcgiảm feed song song không thể tránh quá nhiệt ở đầu lò Do đó mức đổđầy lò được tăng lên tạm thời và dàn xếp mức O2 và BET mong muốn(có nghĩa là tránh quá nhiệt BET bằng cách giảm nhẹ mức O2 trong lò)

7.5Vết đỏ trên vỏ lò

Vết đỏ xuất hiện ở vị trí mà vò lò bị quá nhiệt Vỏ lò được xem là quánhiệt khi nhiệt độ bế mặt vượt quá 450oC Có thể nhìn thấy, bức xạ màuđỏ đậm trên vỏ lò ở nhiệt độ vào khoảng 475°C , đó là lý do vì sao nóđược gọi là “red spot” vết đỏ

Điều này thường do gạch bị mòn và thiếu coatingtrong khu vực này, dẫnđến truyền nhiệt rất cao do không đủ cách nhiệt từ bên trong ra bênngoài của lò Nhiệt độ vỏ lò cao gây ra cong vênh vỏ lò và dẫn đến hưhỏng gạch sớm do các lực cơ quá lớn Do vậy cần phải luôn luôn tránh.Có nhiều lý do có thể khi vết đỏ xuất hiện

 Khi gạch mỏng và lớp coating bảo vệ bị mất Vết nóng trong trườnghợp này có thể xuất hiện từ lúc này đến lúc khác

 Khi sập coating xảy ra, coating bóc một lớp gạch và làm yếu gạch chịulửa Khi gạch bắt đầu nứt do shock nhiệt khi nó bất thình lình phơi ratrong vùng nhiệt độ cao của BZ (thermal spalling)

 Tất cả các dạng hư hỏng cơ của gạch làm gạch bị rơi ra khiến cho vỏlò không còn được bảo vệ

 Mọt chế độ nung quá cao làm chảy coating và bào mòn lớp lót Lònóng truyền nhiệt ra vỏ nhiều hơn so với bình thường và hot spot có thểxảy ra trong khu vực gạch đã bị yếu.

 Vị trí của burner so với trục lò không phù hợp

 Điều chỉnh không đúng gió thẳng và gió xoáy, đặc biệt khi quá nhiềugió xoáy sẽ tạo ra ngọn lửa quá rộng

 Trám đóng trên đầu bec đốt làm làm lệch dòng khí và nhiên liệu ởđầu bec hướng vào gạch và vỏ lò

 Kiểm soát chất lượng feed không tốt dẫn đến sự thay đổi đặc tính phalỏng cũng như có lúc khó nung rồi tiếp đến dễ nung

Nếu hot spot là không lớn (nhỏ hơn ~0.5 - 1 m2) và chỉ trong khu vựcvùng nung, người vận hành lò trước tiên phải cố gắng tạo lại lớp trám bảovệ

Một cách thực hành chung là duy trì lò nóng hơi quá nhiệt một chút,nhưng cho phép bột liệu đã khử CO2 đi vào khu vực bị ảnh hưởng theochu kỳ (bằng cách thay đổi tốc độ lò) Điều này làm nguội một ít khu vực

bị nóng và bột liệu bắt đầu đóng rắn và dính trên bề mặt khu vực bịnóng

Tuy nhiên, cần đặc biệt chú ý để tránh làm nguội vùng nung, bởi vì lònguội không tạo được trám và việc nâng nhiệt sau đó trong quá trìnhphục hồi sẽ làm hỏng lớp trám đang có và vỏ lò nhiều hơn

Trong một số trường hợp có một tác động tương tư trong việc dời zônphản ứng lên và xuống sẽ hổ trợ việc tạo trám bằng cách thay đổi theochu kỳ profile nhiệt độ ngọn lửa Profile nhiệt độ có thể thay đổi bằngcách di chuyên bec đốt vào (ngọn lửa dài hơn) hoặc ra (ngọn lửa ngắnđi) Một cách khác đó là thay đổi tỉ lệ gió thẳng/ gió xoáy tuy nhiên cáchnày được khuyến cáo là không nên

Việc làm nguội bên ngoài vỏ lò tại khu vực bị nóng bằng quạt cũng tăngcường khả năng tạo coating Do nhiệt độ vỏ lò giảm làm giảm nhiệt độbên trong Bột liệu hoặc clinker đang tạo ra sẽ đóng rắn trên bề mặtnguội nhiều hơn trên bề mặt nóng kế bên

Nếu các biện pháp trên không có tác dụng và không cải thiện được tìnhtrạng trên trong khoảng thời gian tối đa khoảng 4 hr, thì phải dừng lò

Nếu hot spot phát triển, thì việc hồi phục nhiệt độ nhiệt độ vỏ lò bằngcách tạo coating gần như không thể Trong hầu hết trường hợp gạch đã bịảnh hưởng mạnh đến mức một hư hỏng thêm nữa của gạch do các lực cơlà có thể xảy ra và lò phải dừng ngay lập tức.

Không cần phải làm gì nếu vết đỏ xuất hiện trong vùng không tạocoating Cách thực hành chung là dừng lò ngay lập tức để thay thế hoàntoàn phần gạch bị hư hỏng

Nếu vết đỏ xuất hiện dưới hoặc cạnh tire, thông thường là phải dừng lòngay lập tức

7.6 Mất liệu cấp vào lò

Mất liệu xảy ra khi các thiết bị nạp liệu như feeder, vận chuyển, rút liệu làm việc không tốt dẫn đến thiếu hoặc mất liệu cấp vào lò

Do không có liệu để hấp thụ nhiệt nên nhiên liệu và tốc độ lò phải giảm đáng kể để giữ lò nóng nhưng không quá nhiệt Trong trường hợp này, lượng nhiệt đưa vào là để bù lại các nhiệt thoát ra cố định như thất thoát nhiệt qua vỏ, chứ không để bù nhiệt ra biến đổi như (phản ứng hoá học của bột liệu và clinker, nhiệt khí thải, v.v…) Nhiệt độ ra tháp preheater phải được giữ thấp hơn giá trị an toàn của cylocne dip tube, ống gió, quạt

ID fan cùng với các thiết bị khác trên tuyến này Profile nhiệt độ thực tế của hệ thống sẽ xác định mức độ điều chỉnh nhanh và nghiêm trọng đến đâu

Việc khởi động và dừng lò là các giai đoạn quan trọng nhất trongquá trình vận hành Hầu hết các hư hỏng và tai nạn xảy ra trong hai giai đoạn này, do đó cần có chú ý đặc biệt

 Đảm bảo các cửa kiểm tra và lỗ thăm đã được đóng kín

 Sau khi đốt , ngọn lửa phải được kiểm soát bởi thiết bị dò lửa hoặcbằng mắt

 Gió lò phải đủ nhưng không được vượt quá sẽ làm nóng đầu lò

 Việc sấy lò không bị ngắt quãng và theo một tốc độ xác định chủ yếutuỳ thuộc vào kích thước lò và loại vật liệu chịu lửa (thường là ~30-50°C/h cho lò có lớp lót mới, 50-100°C/h cho lò có lớp lót cũ và lò vẫncòn nóng) Nên có các đường cong sấy khác nhau phụ thuộc vào cácthông số khác nhau bao gồm cả loại và khối lượng vật liệu chịu lửa thaytrong hệ thống

 Lò được quay gián đoạn 100 độ để tránh không đồng đều nhiệt của vỏlò (độ sai lệch nhiệt độ giữa vị trí 12 giờ và 6 giờ là không lớn hơn 50oC).Tiến trình quay gián đoạn phải phù hợp với quá trình sấy Lò phải quayliên tục khi nhiệt độ đầu lò hoặc của cyclone tầng dưới cùng đạt 700°C(trong trường hợp mưa lớn thậm chí phải sớm hơn)

Figure 13: Example of a heat up curve (4 stage PH kiln)

 Thỉnh thoảng, nạp một lượng nhỏ liệu vào lò trong quá trình sấy sẽgiúp gạch sít lại (đặc biệt, nếu là gạch mới lắp) và ngăn ngừa sự dichuyển của gạch trong quá trình quay lò liên tục Điều này cũng sẽ giúpđể giữ BET trong một khoảng có thể chấp nhận được

 Trong trường hợp grate coolers:

 đảm bảo những hàng ghi đầu tiên được che phủ bằng clinker vàchạy các quạt đầu tiên trong suốt quá trình sấy

 Giảm (âm nhiều hơn) áp suất kiln hood để duy trì ngọn lửa ngắn và