Nghiên cứu hệ thống điều khiển công đoạn lò nung cho dây chuyền 2 nhà máy xi măng Hoàng Thạch

Nhóm sinh viên thực hiện Phạm Nhật Linh, Nguyễn Như Quỳnh, Nguyễn Tấn Vinh

Mục lục Trang

Mục lục hình vẽ

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại hiện nay, cùng với sự phát triển xã hội, quá trình công nghiệphóa cũng phát triển một cách mạnh mẽ và không ngừng Những công trình côngnghiệp lớn và trọng điểm đều được áp dụng ở mức độ tự động hóa tương đối cao.Mọi thành tựu về tự động hóa đều phải được thực hiện trên nền tảng của lý thuyếtđiều khiển tự động Chính vì vậy, lý thuyết điều khiển tự động là yếu tố quyết địnhcủa mọi quá trình tự động hóa sau này

Xi măng là vật liệu quan trọng trong ngành xây dựng Các nhà máy sản xuất ximăng ở nước ta hiện nay đều là những nhà máy có quy mô lớn, có mức độ tự độnghóa tương đối cao, sản xuất chủ yếu dựa vào nguồn nguyên liệu sẵn có tại địaphương Chất lượng xi măng là do chất lượng của clinke quyết định Chất lượngclinke phụ thuộc vào quá trình canxi hóa Vì vậy nhóm sinh viên thực hiện đồ án đãchọn đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển công đoạn lò nung cho dây chuyền 2nhà máy xi măng Hoàng Thạch”

Nội dung đồ án gồm 4 chương như sau:

Chương I: Tổng quan chung về sản xuất xi măng

Chương II: Hệ thống điều khiển công đoạn sản xuất clinke

Chương III: Hệ thống điều khiển cấp liệu

Chương IV: Hệ thống điều khiển nhiệt độ buồng canxi hóa

Đây là đồ án tốt nghiệp về một nhà máy sản xuất xi măng lớn, hơn nữa chúng

em không có đủ điều kiện và tài liệu để tìm hiể về nhà máy nên đồ án của nhóm emchắc chắn không thể tránh khỏi những hạn chế Chúng em mong nhận được ý kiếnđánh giá của thầy cô và các bạn quan tâm đến đề tài này Chúng em xin chân thànhcảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Văn Hòa, và các thầy cô giáo trong bộ môn đã hướngdẫn và chỉ bảo nhiệt tình trong quá trình thực tập và hoàn thành đồ án này

Chúng em xin cảm ơn tới các kỹ sư đang làm việc tại nhà máy xi măng HoàngThạch đã hướng dẫn và cung cấp tài liệu trong quá trình tìm hiểu nhà máy

Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2009 Nhóm sinh viên thực hiện

Phạm Nhật Linh Nguyễn Như Quỳnh Nguyễn Tấn Vinh

CHƯƠNG I : TỔNG QUÁT CHUNG VỀ SẢN XUẤT XI MĂNG

1.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG POOCLĂNG

1.1.1 Các khái niệm về sản xuất xi măng Pooclăng

Xi măng là chất kết dính thuỷ lực cứng trong nước và không khí, được tạo rabởi việc nghiền chung clinke với thạch cao và một số phụ gia khác Clinke là thànhphần quan trọng nhất của xi măng, quyết định tính chất của xi măng

Nguyên liệu chính để sản xuất clinke là đá vôi (CaO) và đá sét (SiO2, Fe2O3,

Al2O3) Chất lượng của clinke phụ thuộc vào thành phần hoá học và thành phầnkhoáng của nó

Thành phần hoá học của clinke được biểu diễn bằng tỉ lệ thành phần các ôxít trongphối liệu và là chỉ tiêu quan trọng để kiểm tra chất lượng clinke Tổng hàm lượng 4ôxít cơ bản: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 trong clinke chiếm tỉ lệ từ 95 – 98%, tính chấtcủa clinke và xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ của các ôxít cơ bản này Tỉ lệ hàmlượng các ôxít trong clinke thông thường như sau:

CaO 63 - 67% SiO2 21 - 24%

Fe2O3 2 - 4 % Al2O3 4 - 7%

Bằng việc thay đổi tỷ lệ hàm lượng các ôxít cơ bản này khi cấp vào máy nghiền ta

có thể thay đổi tính chất của xi măng Ngoài các ôxít cơ bản đó trong clinke còn cócác ôxít khác như : MgO, Na2O, P2O5,MnO2…

Trong quá trình nung luyện clinke bốn ôxít cơ bản trên sẽ tác dụng với nhau để tạothành các khoáng xác định tính chất của xi măng Trong xi măng có các khoáng chínhnhư sau :

Silicat 3 Canxi (Alit) 3 CaO.SiO2

Silicat 2 Canxi (Bezit) 2 CaO.SiO2

Aluminat 3 Canxi 3 CaO.Al2O3

Alumoferit 4 Canxi 4 CaO.Al2O3.Fe2O3

Hàm lượng các khoáng cơ bản trong clinke nằm trong các khoảng sau :

Silicat 3 Canxi (Alit) (42 - 60)%

Silicat 2 Canxi (Bezit) (15 - 50)%

Aluminat 3 Canxi (2 - 15)%

Alumoferit 4 Canxi (10 - 25)%

Ngoài các phối liệu cơ bản trên còn có các phụ gia được đưa vào phối liệu nung hoặcnghiền cùng clinke nhằm tăng cường hoặc hạn chế một số tính chất nào đó của ximăng:

- Phụ gia khoáng làm xúc tác cho những phản ứng hóa học, sau khi hoàn thành sẽnằm lại luôn trong sản phẩm

- Phụ gia điều chỉnh dùng để điều chỉnh sự kết dính và độ đóng rắn của xi măng,thường dùng thạch cao

- Phụ gia thủy làm tăng tính bền nước của xi măng Có 2 loại:

+ Dạng tự nhiên: tro núi lửa, đá bọt

+ Dạng nhân tạo: xỉ của nhà máy luyện kim, xỉ lò cao…vv

- Phụ gia điền đầy: nhằm tăng sản lượng xi măng, giảm gía thành sản phẩm

- Phụ gia bảo quản: có tác dụng tạo màng ngăn ẩm bao bọc các hạt xi măng, ngănkhông cho chúng hút ẩm, thường dùng dầu thực vật dầu lạc có độ phân tán cao

Xi măng là chất kết dính xây dựng, các thành phần hoá học của nó gồm các hợpchất có độ bazơ cao

Trên quan điểm hoá học người ta phân chia như sau :

- Nhóm xi măng Silíc – Môi trường nước

- Nhóm xi măng Alumin – Môi trường nhiệt độ cao

- Nhóm xi măng khác – Môi trường đặc biệt

Xi măng Pooclăng là chất kết dính thuỷ lực được sản xuất bằng cách nghiền mịnclinke xi măng với thạch cao (3 – 5%) và phụ gia (nếu có)

Xi măng Pooclăng hỗn hợp là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp clinke, thạch cao(3 – 5%) với phụ gia hỗn hợp (tổng lượng không lớn hơn 40%, trong đó phụ gia đầykhông lớn hơn 20%)

Khi thành phần trọng lượng phụ gia thêm vào > 15% thì xi măng được gọi theo têngốc cùng với tên phụ gia như xi măng Pooclăng xỉ, xi măng Pooclăng pudơlan…Clinke xi măng là sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đấtsét theo các môđul hệ số phù hợp để tạo được các thành phần khoáng theo mongmuốn.

Hệ số bão hoà vôi :

Đối với xi măng Pooclăng (MA = 1 – 3)

Trong đó : (C, S, A, F) là % các ôxít CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 trong clinke.Thành phần khoáng (% khối lượng) xi măng Pooclăng thường :

Khoáng Alit C3S hàm lượng 45 – 60%

Khoáng Bêlit C2S hàm lượng 20 – 30%

Khoáng Alumin canxi C3A hàm lượng 5 – 15%

Khoáng Alumôferit canxi C4AF hàm lượng 10 – 18%

Pha thuỷ tinh, hàm lượng từ 15 – 30%

- R2O < 1,5%.

- TiO2 < 5%

- MnO2 < 1,5%

- MgO ≤ 5%

1.1.2 Nguyên liệu sản xuất xi măng

Thành phần phối liệu sản xuất ra clinke gồm bốn ôxít chính là CaO, SiO2,

Al2O3, Fe2O3

+ Ôxít canxi do nhóm nguyên liệu cacbonat canxi cung cấp

+ Ôxít SiO2, Al2O3, Fe2O3 nằm trong các khoáng sét do đất sét cung cấp

+ Để điều chỉnh các môđul cho hợp lý ta phải thêm vào một số phụ gia điềuchỉnh như Diantomit, quặng sắt, bôxít

a Nhóm nguyên liệu chứa CaO :

Để tạo ra CaO :

CaCO3 → 700o C÷ 1000o C CaO + CO2Ca(OH)2 → CaO + H2O

Trong đó Ca(OH)2 là tốt nhất vì có độ phân tán cao, hoạt tính

Khi chọn nguyên liệu nếu có đá vôi sét mà hàm lượng sét > 20% là tốt nhất Cho clinke tốt, công nghệ đơn giản, ít tốn năng lượng

b. Nhóm nguyên liệu chứa SiO2, Al2O3, Fe2O3 :

Trong đó khoáng sét là chủ yếu

Để sản xuất xi măng thì đất sét phải có hàm lượng khoáng sét > 70 – 75%.Trong đó khoáng caolinit là chủ yếu

Khi tỉ lệ môđul, hệ số chưa hợp lý ta phải dùng các cấu tử phụ gia giầuSiO2, Al2O3, Fe2O3 để điều chỉnh

1.1.3 Nhiên liệu để nung clinke xi măng

Quá trình tạo khoáng clinke xi măng thu nhiệt và chỉ xảy ra hoàn toàn ởnhiệt độ cao 1400 – 15000C trong thời gian nhất định Vì vậy, phải cungcấp nhiên liệu để nung chín được clinke.

Trong công nghệ sản xuất xi măng hiện đang sử dụng 3 loại nhiên liệuchính sau :

- Nhiên liệu rắn (Than)

- Nhiên liệu lỏng (Dầu MFO)

- Nhiên liệu khí (Khí thiên nhiên)

a Nhiên liệu rắn :

Hiện nay các nhà máy xi măng chủ yếu dùng loại than đá lửa dài, nhiềuchất bốc để pha hỗn hợp than bụi hoặc than Atraxit phân loại theo số cám 1, 2,

3 ,4, 5 làm nhiên liệu

Yêu cầu của than dùng trong lò quay :

- Nhiệt trị : QH ≥ 5500 Kcal/kg than

- Chất bốc : V = 15 – 30%

Yêu cầu kỹ thuật của than dùng trong lò đứng :

- Nhiệt trị : QH ≥ 5500 Kcal/kg than

- Chất bốc : V < 20%.

b Nhiên liệu lỏng :

Dầu MFO nhiệt năng cao, ít tro, dễ điều chỉnh khi nung nhưng giá thành cao gấp

2 – 3 lần than và phải gia nhiệt trước khi phun vào lò (90 – 1000C)

Dầu MFO sử dụng làm nhiên liệu cho sản xuất xi măng phải thoả mãnnhững yêu cầu kỹ thuật sau :

- Nhiệt lượng ≥ 9200 Kcal/Kg dầu

1.1.4 Các phương pháp sản xuất xi măng

Các yêu cầu kỹ thuật của phối liệu :

- Đảm bảo thành phần hoá

- Đảm bảo độ mịn (≤ 15% trên sàng R 008)

- Đảm bảo độ ẩm

- Đảm bảo độ đồng nhất

Phân loại các phương pháp sản xuất xi măng :

 Theo chuẩn bị phối liệu :

phối liệu vào lò dạng viên có độ ẩm W = 12 – 14%.

Ba phương pháp này chỉ khác nhau cơ bản ở khâu gia công và chuẩn bịphối liệu nung

 Theo hệ thống lò :

1 Hệ thống lò đứng.

2 Hệ thống lò quay (lò quay phương pháp ướt hoặc lò quay phương pháp khô).

Để lựa chọn phương pháp sản xuất hợp lý, nhà sản xuất phải dựa vào một

số điều kiện sau :

- Vốn đầu tư

- Quy mô sản xuất

- Mặt bằng sản xuất

- Nguồn nguyên, nhiên liệu

- Trình độ trang thiết bị sản xuất

Từ những điều kiện thực tế mà người ta lựa chọn phương pháp sảnxuất hợp lý

Hiện nay, các nhà máy xi măng hiện đại chủ yếu sử dụng lò quay phương pháp khô.

1.1.5 Quá trình lý hóa xảy ra khi nung clinke trong lò quay

Quá trình diễn biến khi nung trải qua 8 giai đoạn diễn biến theo sơ đồ sau.Theo chiều mũi tên thì quá trình xảy ra đi từ đầu lò, nơi nguyên vật liệu vào đếncuối lò clinke ra lò

(Giai đoạn viết tắt là GĐ)

GĐ1 – Mất nước lý học, t0 ≈ 1000C

GĐ2 – Mất nước hoá học phân huỷ khoáng caolinit (khoáng sét), t0 = 600 – 9000C.GĐ3 – Phân huỷ magiê cacbonat (MgCO3) , t0 = 7000C

GĐ4 – Phân huỷ canxi cacbonat (CaCO3), t0 = (9000C – 10000C)

GĐ5 – Phản ứng pha rắn xảy ra quá trình khuyếch tán bề mặt, khuyếch tán thể tích.Tạo các khoáng clinke ở nhiệt độ thấp và các khoáng trung gian, t0 > 6000C

GĐ6 – Xuất hiện pha lỏng do các khoáng dễ nóng chảy Quá trình khuyếch tán hoàtan CaOtd, C2S quá bão hoà kết tinh ra C3S do tương tác của CaOtd và C2S

GĐ7 – Làm lạnh clinke từ 14500C xuống 11000C

GĐ8 – Clinke ra khỏi giàn làm lạnh nhiệt độ từ 11000C xuống 800C

Các giai đoạn này được tách ra chỉ là tương đối nhằm phản ánh quá trình cơbản nhất mà ở khoảng nhiệt độ đó tạo ra Giữa các giai đoạn có tính chất liên tục,phản ứng hay quá trình diễn ra ở cuối giai đoạn này thì là đầu của giai đoạn tiếptheo

Diễn biến của các giai đoạn được trình bày như sau :

GĐ1 – Mất nước lý học, khoảng nhiệt độ khoảng 1000C

GĐ2 – Mất nước hoá học phân huỷ khoáng caolinit (khoáng sét), t0 ≈ 600 – 9000C.Tách nước hoá học, nước liên kết trong cấu trúc khoáng Al2(OH)4.[SiO5] Từ

600 – 9500C

Al2O3.2SiO2.2H2O → Al2O3 vdh + SiO2 vdh

Al2O3 vdh , SiO2 vdh tồn tại ở dạng tự do

GĐ3 – Phân huỷ magiê cacbonat (MgCO3), t0 = 7000C

MgCO3 → ≥ 700o C MgO + CO2GĐ4 – Phân huỷ canxi cacbonat (CaCO3), t0 = (700 – 10000C)

CaCO3 → 700o C÷ 1000o C CaO + CO2

GĐ5 – Xảy ra phản ứng pha rắn (t0 > 6000C) Hình thành các khoáng C2S, C3A,

GĐ6 – Xuất hiện pha lỏng ở 12500C – 14500C

Các khoáng C3A, C4AF, muối kim loại kiềm nếu có nóng chảy tạo ra pha lỏng

và đồng thời là quá trình hoà tan C2S, CaOtd hoạt tính, tinh thể không hoàn chỉnhhoà tan khuyếch tán Khi nồng độ vượt quá nồng độ bão hoà thì tương tác nhanhgiữa C2S và CaO tạo mầm và kết tinh ra C3S

Vùng phản ứng kết khối, pha lỏng xuất hiện do các khoáng dễ chảy như C3A,

C4AF và một số muối của họ chất kiềm nóng chảy

Các khoáng C2S, CaOtd khuyếch tán vào pha lỏng Các hạt này hoà tan dần vàopha lỏng, khi vượt quá nồng độ bão hoà thì có xu hướng kết tinh tạo ra C3S Quátrình này phụ thuộc vào nhiệt độ, độ nhớt của pha lỏng, nồng độ của chất khuyếchtán trong pha lỏng, hoạt tính hoá học của C2S và CaOtd

Quá trình kết tinh đồng nghĩa với quá trình làm mất trạng thái bão hoà nồng

độ C2S và CaOtd hoà tan trong lỏng giảm Do đó quá trình hoà tan lại tiếp tục

Ở mỗi nhiệt độ có một nồng độ bão hoà nhất định Khi làm lạnh nhiệt độ giảmthì quá trình kết tinh tinh thể C3S tăng lên, tinh thể C3S lớn lên Khi giảm nhiệt độtới < 13000C thì C3A, C4AF, C2S tái kết tinh Tuy nhiên pha lỏng vẫn tồn tại và tồntại chất hoà tan Do vậy kết tinh tinh thể C3S vẫn được tiếp tục đồng thời với quátrình lớn lên của tinh thể

Tốc độ khuyếch tán phụ thuộc đặc biệt vào nhiệt độ, bản chất của C2S vàCaOht

GĐ7 – Làm lạnh clinke, giảm nhiệt độ từ 14500C xuống 11000C.

Các quá trình ở giai đoạn này xảy ra :

a Có khả năng phân huỷ một phần C3S ở nhiệt độ < 12000C

C3S → C2S + CaOtdNhưng do làm lạnh nhanh trong khoảng nhiệt độ 12500C và do C3S tạodung dịch rắn với các ôxít khác lên bền và ít bị phân huỷ

b Pha thuỷ tinh hình thành có các ôxít tự do MgO, CaO phân tán trongpha thuỷ tinh

c Kết tinh và phát triển C3S, tái kết tinh C2S, C4AF kết tinh từ C3S từpha lỏng thuỷ tinh

GĐ8 – Làm lạnh từ 11000C xuống 800C

Có các quá trình chủ yếu sau xảy ra :

- Kết tinh C3S và tái kết tinh C2S

- Biến đổi thù hình của C2S đặc biệt phải làm lạnh nhanh trong khoảng nhiệt

độ 6750C vì : õC2S ↔ óC2S

Tránh hiện tượng biến đổi õC2S sang óC2S Duy trì được hàm lượng õC2S cótính kết dính và đóng rắn tạo cường độ cho đá xi măng

1.1.6 Quá trình gia công và bảo quản clinke xi măng :

a Gia công clinke xi măng :

gây nên hiện tượng ninh kết giả Trong clinke còn có hiện tượng CaO tự do và MgO

tự do sẽ gây ra tác hại không ổn định thể tích xi măng, hay sinh nứt nở cấu kiện xâydựng Hơn nữa, lúc nghiền sự va đập cơ năng biến thành nhiệt năng làm cho máynóng, giảm tuổi thọ máy nghiền Do đó, clinke ra lò bắt buộc phải ủ trong silô từ 7– 15 ngày nhằm mục đích :

+ Để clinke hút ẩm không khí làm cho CaO → Ca(OH)2 nở thể tích phátsinh vết nứt rạn trong clinke Vết nứt càng sâu, ứng suất nội trong viên clinke càng

lớn dẫn đến clinke dòn dễ nghiền đập Năng suất máy nghiền tăng, hao mòn tấm lót,

bi đạn ít

+ Tiếp tục làm lạnh clinke xuống gần nhiệt độ thường trước khi nghiền

+ Clinke dòn, dễ nghiền hơn

* Nghiền clinke xi măng :

Để nghiền xi măng các loại người ta thường dùng máy nghiền bi nhiềungăn hoặc nghiền đứng chu trình kín có hệ thống phân ly trung gian thu hồisản phẩm nghiền mịn, tránh hiện tượng bột xi măng đã đạt độ mịn yêu cầucòn bị nghiền lại làm giảm làm giảm khả năng nghiền của bi đạn

Trong quá trình nghiền đập, cơ năng biến thành nhiệt năng Nhiệt độ ximăng thành phẩm phải được khống chế trong khoảng 1100 – 1250C đảm bảokhông làm mất tác dụng của thạch cao, không xảy ra sự vón két khô trongmáy nghiền, ảnh hưởng đến năng suất máy nghiền Một trong những biệnpháp tích cực là bơm làm mát bên trong máy nghiền Việc bơm nước có thểthực hiện ở 2 đầu máy nghiền

Bản chất các khoáng clinke ảnh hưởng tới năng suất nghiền :

+ Độ cứng lớn nhất khả năng nghiền kém nhất là C2S sau đó là C4AF

Dễ nghiền nhất là khoáng C3S độ nghiền trung bình là khoáng C3A Tuỳ loạinguyên liệu, chế độ nung, phụ gia khoáng hoá, sự biến đổi thù hình củakhoáng C2S trong clinke làm độ giòn, độ cứng clinke hoàn toàn khác nhau.Clinke nhiều khoáng Alít nghiền dễ hơn khoáng Bêlít có nghĩa hệ số bão hoàvôi LSF tăng thì clinke dễ nghiền

+ Nếu môđul nhôm cao hơn 1,5 tạo nên clinke rất xít đặc và có độ cứngrất lớn do đó rất khó nghiền

b Bảo quản clinke xi măng :

Clinke ra lò phải được đưa vào silô chứa để ủ và bảo quản Việc bảoquản này có ảnh hưởng tốt đến chất lượng xi măng và năng suất máy nghiền

xi măng

Clinke để lâu ngoài trời, chất lượng sẽ bị suy giảm đáng kể vì nướcmưa rửa trôi các khoáng của clinke theo nước, các hạt clinke nhỏ và bề mặtcác viên clinke lớn tiếp xúc với nước và không khí ẩm đóng rắn sơ bộ Khi

đóng rắn sơ bộ thành những tảng khối rắn chắc sẽ gây khó khăn lớn cho côngviệc vận chuyển và bốc xúc Do đó, khi lưu clinke ngoài trời cần che đậy cẩnthận Trước khi đưa vào nghiền phải kiểm tra chất lượng.

Khi nghiền clinke để lâu ngoài trời, năng suất máy nghiền thấp vì:

- Kích thước hạt vào nghiền lớn

- Độ ẩm clinke cao, độ linh động của vật liệu kém dẫn đến bết ướt Sảnphẩm nghiền mịn bị lỏi Blaine cao và độ sót sàng cao

1.1.7 Quá trình đóng rắn và Hydrat hóa của xi măng :

Quá trình hoá học gồm hai giai đoạn :

GĐ1 – Xi măng tác dụng với nước cho các sản phẩm của phản ứng thuỷ phânhoặc hyđrát hoá

GĐ2 – Gồm các phản ứng thứ cấp, các sản phẩm của phản ứng sơ cấp tácdụng tương hỗ nhau hoặc tác dụng với các phần hoạt tính của phụ gia tạo cáckhoáng mới, làm tăng cường độ đá của xi măng

* Xét khoáng C 3 S (Alít):

Cho phản ứng thuỷ phân tuỳ hàm lượng vôi trong pha lỏng :

Nồng độ vôi CaO < 0,08g/l

C3S + H2O → 3Ca(OH)2 + SiO2.nH2ONồng độ vôi CaO = 0,08g/l

2C3S + H2O → 2CSH(B) + Ca(OH)2Nồng độ vôi CaO = 1,1g/l

2C3S + H2O → C2SH2 + Ca(OH)2Trong điều kiện thực tế thì C3S phản ứng qua các giai đoạn sau:

C3S → C2SH2 + Ca(OH)2 ↓

CSH(B)

Trong đó : C2SH2 là viết tắt của công thức sau :

xCa(OH)2.SiO2.yH2O với x = 1,7 – 2,0

y = 2,0 – 4,0 CSH(B) là viết tắt của công thức sau :

xCa(OH)2.SiO2.yH2O với x = 0,8 – 1,5

C2S + nH2O → C2SH2 → CSH(B)Các hyđrô silicatcanxi CSH(B) là chất chủ yếu tạo lên tính kết dínhđảm bảo cho đá xi măng phát triển cường độ và bền vững.

* Xét khoáng C 3 A, C 4 AF(Alumilatcanxi, Alumoferitcanxi):

Khoáng C3A tác dụng rất nhanh với H2O tạo pha trung gian là C4AHxvới (x = 13 - 19) Sản phẩm cuối cùng là C3AH6

Phương trình phản ứng hyđrat hoá của khoáng C 3 A, C 4 AF :

4C3A + 45/2H2O → 3C4AH14 + AH3

AH3 + 3CH →t C o C3AH6

C4AF H O2 → C3AH6 + CaO.Fe2O3.H2OCaO.Fe2O3.H2O + 2Ca(OH)2 + xH2O → C3FH6

Do cấu trúc của tinh thể C3A là xốp và rất hoạt tính nên khoáng C3A tácdụng rất nhanh với nước do đó hồ xi măng sẽ nhanh chóng liên kết và đóng rắn vàgây khó khăn cho việc thi công trong sản xuất thực tế Để khắc phục người ta dùngthạch cao để điều chỉnh thời gian của hyđrat hoá C3A

Khi C3A hyđrat hoá xung quanh hạt C3A có nhiều iôn Al3+

Khi hoà tan vào nước thì xung quanh hạt thạch cao có nhiều iôn SO42- Thạch cao sẽ tác dụng với C3A, H2O tạo ra các khoáng sau :

+ Hyđro trisunfo Aluminat Canxi : Công thức hoá học là

C3A.3CaSO4.3H2O+ Hyđro monosunfo Aluminat Canxi : Công thức hoá học là

C3A.CaSO4.12H2OTrên bề mặt xung quanh hạt C3A do bão hoà iôn Al3+ và ít iôn SO42-khuyếch tán từ thạch cao sang và hình thành khoáng monosunfo Aluminat cấu trúc

hình vẩy tấm, lớp cấu trúc này tạo màng sản phẩm Màng sản phẩm này có chức nănghạn chế iôn Al3+ từ hạt C3A khuyếch tán ra bề mặt.

Trên bề mặt xung quanh hạt thạch cao thì nồng độ Al3+ khuyếch tán từ C3A sang là ít

do vậy nó bão hoà iôn SO42- tạo nên sản phẩm trisunfo Aluminat Khoáng này cấutrúc hình kim rối nội và xốp do đó cho phép SO42- khuyếch tán dễ dàng hơn vàkhuyếch tán qua bề mặt hạt C3A

Khi xung quanh hạt C3A bão hoà SO42- thì khoáng hyđro trisunfo Aluminat Canxi lạihình thành và cho phép Al3+ khuyếch tán ra Nhưng do quá trình khuyếch tán Al3+ ra

bề mặt qua cấu trúc xốp đó nhanh hơn quá trình khuyếch tán SO42- từ hạt thạch caosang do đó khoáng Hyđro trisunfo Aluminat Canxi lại hình thành tạo màng sản phẩmbao bọc hạt C3A và hạn chế làm chậm sự hyđrat hoá của C3A

Nếu thiếu thạch cao thì không điều chỉnh được thời gian đông kết Còn nếu thừathạch cao thì tác dụng ngược lại Do vậy, lượng thạch cao cho vào xi măng phải vừa

đủ và hợp lý, lượng từ (3 – 5%) là phù hợp

* Xét sụ hyđrat hoá của pha thuỷ tinh :

Khi hyđrat hoá với nước, kiềm tan và đi vào pha lỏng để lại các gốckhoáng và chúng phản ứng, hyđrat hoá như các khoáng chính C3A, C4AF,

C3S

1.1.8 Một số tính chất của xi măng :

1.1.8.1 - Độ mịn

1.1.8.2 - Khối lượng thể tích

1.1.8.3 - Trọng lượng riêng (khối lượng riêng)

1.1.8.4 - Sự giảm cường độ khi bảo quản (độ giảm mác lúc lưu kho)

1.1.8.5 – Lượng nước tiêu chuẩn (độ dẻo tiêu chuẩn)

1.1.8.6 – Thời gian đông kết

1.1.8.7 – Tính chịu lửa

1.1.8.8 – Mác của xi măng

1.1.8.9 - Độ ổn định thể tích

1.1.9 Các loại phụ gia đưa vào nghiền xi măng :

– Phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng

– Phụ gia trợ nghiền

– Phụ gia thuỷ hoạt tính

– Phụ gia đầy (phụ gia lười)

– Phụ gia bảo quản

1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG TẠI CÔNG TY XI MĂNG HOÀNG THẠCH

Quá trình sản xuất xi măng có các trình tự thao tác công nghệ sau :

- Khai thác nguyên liệu

- Nghiền liệu

- Đồng nhất liệu

- Nung luyện thành clinke

- Nghiền clinke với phụ gia

- Đóng bao

Dưới đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng Pooclăng và xi măngPooclăng hỗn hợp tại Công ty xi măng Hoàng Thạch :

Nhà máy xi măng Hoàng Thạch có 2 dây chuyền : dây chuyền I (HT I) và dâychuyền II (HT II) Hai dây chuyền hoạt động song song với nhau Do dây chuyền II

đi vào hoạt động muộn hơn so với dây chuyền I nên công nghệ và thiết bị tiên tiếnhơn dây chuyền I Vì vậy trong đồ án này chủ yếu trình bày công nghệ và thiết bịsản xuất xi măng dây chuyền II

Nhà máy xi măng Hoàng Thạch bao gồm 4 phân xưởng tương ứng với trình tựthao công nghệ sản xuất xi măng, đó là các phân xưởng :

Kho đồng nhất sơ bộ

Silíc điều chỉnh

Sấy-nghiền liệu Cấp quặng sắt-bụxit

Kho Quặng sắt Bụxit Phụ gia Thạch cao Than

Đồng nhất

Cấp liệu lũ

Lũ quay

Sấy-nghiền than

Than mịn Hõm

sấy dầu

Bể dầu

Sà lan

Nghiền xi măng Silô xi măng

Đóng bao

- Phân xưởng nguyên liệu.

- Phân xưởng lò nung

- Phân xưởng xi măng

- Phân xưởng đóng bao

1.2.1 Phân xưởng nghiền liệu :

Khái quát về công nghệ :

Phân xưởng nguyên liệu bao gồm từ các máy gia công nguyên liệu thô đến gia công nguyên liệu tinh và đồng nhất tinh bột liệu Gồm các máy đập búa gia công đá vôi, máy đập búa gia công đá sét, máy gia công phụ gia cho nguyên liệu cho đến các kho đồng nhất sơ bộ Công đoạn gia công nguyên liệu tinh gồm các máy nghiền bi, bột liệu sau máy nghiền bi được đưa vào các xilô đồng nhất của hai dây chuyền, là các xilô F-F (dây chuyền I) và xilô CF (dây chuyền II).

a Dây chuyền II :

Hình 1.2.1a Công đoạn đá vôi

Đá vôi được khai thác bằng cách khoan nổ mìn cắt tầng Đá vôi saucông đoạn nổ mìn được gia công đập sơ bộ với những hòn có kích thước lớnhơn 1500 mm, sau đó được xúc lên xe tải tự đổ R32 rồi vận chuyển về phễucấp liệu cho máy búa A2M01 (EV 200*300 thuộc công trình 11 cho dâychuyền II) qua băng xích J10 Năng suất máy búa EV 200*300 là 1000 (t/h),công suất máy búa là 1200 (KW) Kích thước vật liệu đá vôi vào máy đập búa

≤ 1200 (mm), vật liệu sau máy búa có kích thước ≥ 25 (mm) không quá 5%

Vật liệu đạt kích thước lọt qua ghi ra liệu đi xuống các băng tải vận chuyểngồm các băng (A2J12, A2U1) tới van chia U11 (có thể cấp một phần cho dâychuyền I) Vật liệu từ van chia U11 được chuyển tiếp vào các băng tải (U12,U02), băng tải A2J01 đưa vào rải luống trong kho đồng nhất sơ bộ 15A2, đávôi được rải theo phương pháp rải luống và rải thành hai đống (A, B), thể tíchmỗi đống 10600 (m3) Mỗi đống có số lượng là 24 luống, số lớp là 8 lớp.

Đá vôi sau khi được rải để đồng nhất sơ bộ thì được gầu xúc R2L03lấy liệu theo mặt vát nghiêng tự nhiên của đống định lượng bởi cân điện tử và

đổ vào băng tải hỗn hợp R2J07

Hình 1.2.1b Công đoạn đá sét

Đá sét được khai thác bằng phương pháp khoan nổ mìn, ủi, gạt, xúc lên thiết

bị vận chuyển tự đổ R32, Euclit, vận chuyển về phễu cấp liệu cho máy đậpbúa hai trục C1M01 qua băng tải xích J01 thuộc công trình 13 Máy búa cócông suất là 110 (KW), năng suất máy búa là 210 (t/h) Kích thước đá sét vàomáy đập búa ≤ 800 (mm) xuống băng tải xích, vật liệu đạt kích thước đi quaghi sàng sau máy đập búa có kích thước 75 (mm) Sau đó vật liệu chuyểnxuống băng tải J02 tới các băng tiếp theo gồm (J03, J04) đi vào máy cán haitrục M02 Máy cán hai trục gồm 2 rulô cán hình trụ có vấu với năng suất máycán là 210 (t/h) Kích thước vật liệu vào là kích thước liệu sau máy búa haitrục C1M01, kích thước liệu ra là 25 (mm), với lượng lớn hơn không quá 5%

Vật liệu sau máy cán hai trục đi vào các băng tải vận chuyển gồm (J05, J06,J07) Tại băng tải J06 có hai cửa đổ, một đi vào dây chuyền I, một đi vào dâychuyền II Liệu từ cửa đổ tới dây chuyền II đi vào băng tải R2U01 và tới băngtải J01 vào rải luống đồng nhất sơ bộ Đá sét được rải thành hai đống (A, B),thể tích mỗi đống là 4700 (m3), số luống là 24, số lớp là 18,số luống phụ thuộcvào chất lượng sét ở các mỏ.

Hình 1.2.3c Công đoạn nghiền liệu

Đá vôi và đát sét sau khi được đồng nhất sơ bộ thì được định lượng cấpvào máy nghiền tinh bột liệu

Để đảm bảo chất lượng clinke, ta phải kiểm soát theo đúng mô đun, hệ

số đã xác định Do đó ngoài đá vôi và đất sét còn có các nguyên liệu điềuchỉnh lần lượt là quặng sắt (giàu hàm lượng ôxít Fe2O3) và bauxit (giàu hàmlượng Al2O3)

Quặng sắt và bauxit được nhập về qua cảng thuộc công trình 23, đượcvận chuyển và rải đống trong kho 26 Quặng sắt và bauxit lần lượt đượcchuyển vào phễu cấp liệu để đi xuống các băng tải J01, J02, tại băng tải J02 có

cửa đổ đi vào băng tải R2U15 và băng hai chiều R2U16 tới các két chứa(R2L01, R2L02) để cấp liệu cho máy nghiền.

Quặng sắt và bauxit từ hai két chứa riêng biệt được định lượng bằng 2cân đôsimat A01, B01 rồi tháo xuống băng tải cao su là R2U18 và R2U17 đổvào băng tải hỗn hợp R2J08 Hỗn hợp vật liệu từ băng R2J08 đi vào băng tảiR2J09 cấp liệu đi vào máy nghiền R2M01

Liệu từ đầu ra của máy nghiền bao gồm hỗn hợp liệu mịn và liệu cònthô cùng với khí sau sấy Hỗn hợp liệu mịn và khí sau sấy đi trực tiếp lên phân

ly SEPAX – S01, hỗn hợp liệu mịn và thô hơn được đi xuống máng khí độngR2M22 chuyển vào gầu nâng R2J01 đổ vào máng khí động R2J02 chuyển vàophân ly SEPAX – S01 Phân ly SEPAX – S01 có chức năng tách ra hạt mịn đểthu hồi , hạt thô hồi lưu lại máy nghiền Hạt thô hồi lưu lại máy nghiền quavan nón và máng khí động J04 xuống cân điện tử xác định lượng liệu hồi lưu.Hạt mịn cùng với khí đi vào 2 cyclone lắng R2S15 và R2S17, tại đây liệu mịnlắng xuống vào hai van xoáy S16, S18 xuống máng khí động R2U01, van chiaR2U06 vào một trong hai gầu nâng R2A20 hoặc WB20

Liệu mịn đổ vào chân gầu nâng R2A20 thì tiếp tục được đi xuốngmáng khí động R2A21 vào xilô đồng nhất tinh bột liệu (xilô CF – H01)

Liệu đổ vào chân gầu W2B20 đi lên và đổ vào máng R2A20 tới van cắtdòng W2A24 đổ xuống máng R2A21 để đi vào xilô đồng nhất tinh bột liệu

CF – H01

Tại xilô CF – H01 bột liệu được đồng nhất và tháo liệu liên tục tạinhiều điểm, nhiều lớp khác nhau trong thể tích toàn xilô Với chu trình tháo tựđộng qua 42 điểm trong 7 cửa của 3 nhóm Nhóm 1 gồm các cửa (A, B), nhóm

2 gồm các cửa (C, G), nhóm 3 gồm các cửa (E, D, F) Chu kỳ tháo mỗi điểmcủa các nhóm 1 và 2 là 60 giây còn các điểm thuộc nhóm 3 là 45 giây

Liệu được tháo xuống hộp gom H23, tại đây được cấp một phần chodây chuyền I qua két cân W2A11 cấp liệu lò I Phần chủ yếu cấp liệu cho lò IIqua két cân W2A01, máng W2A06 và một trong 2 gầu nâng W2A20, W2B20

Khí thải đã tách bụi mịn tại 2 cyclone lắng (S15, S17) được hút bởiquạt S20 có công suất 1800 (KW) qua van điều chỉnh gió R2R01 Khí thải từ

quạt S20 một phần hồi lưu trở lại phân ly R2S01 qua van điều chỉnh R2R02,phần còn lại được đẩy vào lọc bụi điện J2P21 qua van J10 cùng với khí thảicủa lò II Khí sạch sau lọc bụi điện được hút bởi quạt P27 qua van tấm P26đẩy vào ống khói đi ra ngoài.

b Thành phần hoá và hệ số, môđul của bột chế tạo và bột nạp vào lò :

1.2.2 Phân xưởng lò nung :

Chúng em xin trình bày rõ hơn ở chương II

1.2.3 Phân xưởng xi măng :

Clinke, thạch cao, phụ gia qua hệ thống băng tải, gầu nâng, cân đôsimat đượcvận chuyển tới máy nghiền làm việc theo chu trình kín có hệ thống phân ly và làmmát trực tiếp bằng nước đặt ở 2 đầu máy nghiền, khi đó hạt thô mất động năng quaytrở lại máy nghiền, hạt mịn được đưa lên cyclone lắng thu hồi hạt mịn, qua hệ thốngbăng tải đưa vào két chứa, một phần xi măng được mang đi xuất rời, một phần đưasang phân xưởng đóng bao

Dây chuyền II :

Clinke được gầu nâng W2J27 và băng tải xích W2J14 vận chuyển vào kétchứa Z2L06 có cân đôsimat cùng với thạch cao, phụ gia được lấy từ kho 26 qua hệthống băng tải Z2U22 vào 2 két chứa Z2L07 và Z2L08 có cân đôsimat định lượng tựđộng cấp liệu vào máy nghiền và tỷ lệ đạt % của clinke, thạch cao, và phụ gia

Máy nghiền xi măng trong dây chuyền II là máy nghiền loại TUMS có kíchthước ệ 5.9*16 m làm việc theo chu trình kín (có phân ly trung gian kiểu Sepax425M- 22), có hệ thống phun nước làm mát đặt ở 2 đầu máy nghiền, máy nghiền cónăng suất thiết kế là 200 (t/h), công suất động cơ 680 KW Bột liệu ra khỏi máynghiền qua hệ thống máng khí động Z2M22, gầu nâng Z2J01 đưa vào hệ thống phân

ly Sepax, ở đây hạt thô mất động năng rơi xuống máng khí động Z2J08 quay trở lạimáy nghiền, hạt mịn thổi lên 4 cyclone lắng Z2S15, S17, S19, S21 rồi lắng xuốngmáng khí động, qua hệ thống vít tải Z2U01, U02, U03, U06, U07, U08, qua hệ thốngmáng khí động U10, U14 đưa vào 5 silô chứa P1L01, L02, L03, L04, L05 để chờđóng bao hoặc xuất xi măng rời

1.2.4 Phân xưởng đóng bao :

Tổng quan về quy trình công nghệ xuởng đóng bao :

Sơ đồ công nghệ dây chuyền Hoàng Thạch I:

Dây chuyền đóng bao Hoàng Thạch I có dây chuyền cấp liệu hoàn toàn như nhau,trên đây chỉ là sơ đồ chung cho một dây chuyền.

Xi măng chứa trong silô (1, 2, 3) được tháo qua 8 cửa tháo Nguyên tắc tháo làdùng khí nén sục vào đáy silô, giả hoá lỏng xi măng, xi măng được chuyển qua cáckênh máng khí động vào vít vận chuyển Điều chỉnh xi măng ra bằng cách điều chỉnhlượng khí nén sục vào hoặc bằng van chặn cơ khí Xi măng được vít tải chuyển đếngầu nâng, gầu nâng vận chuyển xi măng lên cao theo phương thẳng đứng, xi măngđược đổ vào sàng thùng quay tại đây thực hiện việc loại bỏ các tạp chất có kích thướclớn hơn 10 x 20, những hạt đạt tiêu chuẩn được đưa vào két chứa đế cấp liệu cho máy

đóng bao nhờ một hệ thống van cấp liệu cho máy đóng bao Sau khi đóng bao xongcác bao xi măng được vận chuyển nhờ hệ thống băng tải vận chuyển đi xuất xi măng.Lượng xi măng thu hồi từ bunker máy đóng bao qua một ống dẫn thẳng đứng xuốngvít thu hồi trở lại gầu nâng.

Dây chuyền đóng bao Hoàng Thạch II có sơ đồ giống như Hoàng Thạch I chỉkhác là xi măng tháo từ silô xuống máng khí động được vận chuyển trực tiếp tới gầunâng không nhờ vít tải như Hoàng Thạch I Gầu nâng ở Hoàng Thạch II sử dụng gầubăng tải còn ở Hoàng Thạch I sử dụng gầu xích Một điểm khác biệt nữa trên sơ đồdây chuyền là Hoàng Thạch II sử dụng sàng rung để loại bỏ tạp chất thay vì sử dụngsàng quay như sơ đồ đóng bao Hoàng Thạch I

Xi măng của dây chuyền I được chứa vào 3 silô 1 ,2 ,3 (P1L01, P1L02,P1L03) còn dây chuyền II được chứa vào các silô 4 ,5 (P1L04, P1L05)

Dây chuyền đóng bao 1 có sáu máy đóng bao Fluxo-RU12 N01, N02, N03,N04, N05, N06 được cấp liệu từ 3 silô 1, 2, 3, mỗi ca chỉ có 2 máy đóng bao làmviệc Xi măng từ các máy này được cấp cho cả đường bộ và đường thuỷ

Dây chuyền đóng bao 2 chỉ có 2 máy đóng bao VENTOMATIC P2N01 vàP2N02 lấy từ hai silô 4, 5 chỉ dùng để xuất đường thuỷ

Ngoài xuất xi măng đóng bao còn xuất cả xi măng rời

Tuyến xuất xi măng rời cho ôtô : xi măng được tháo từ silô N03 qua hệ thốngkênh máng khí động đổ vào két chứa P1L06 chuẩn bị cho việc xuất xi măng bột.Tháo xi măng ra khỏi két chứa P1L06 thông qua van chặn được đưa vào ống khíđộng P1C05 vào ống trút P1C06 xuất cho ôtô

Tuyến xuất xi măng rời cho đường thuỷ : xi măng được lấy từ hai nguồn

- Từ két chứa P1L06 qua ống P1B07 đổ vào vít tải P1U02

- Từ các silô P1P04, P1L05 tháo qua các cửa tháo liệu vào vít tải hai chiều P1U01sau đó đổ vào vít tải P1U02 tới máng tải cao su được vận chuyển ra cảng thuỷ

CHƯƠNG II : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT

CLINKE

2.1 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ:

2.1.1 Quá trình hoá lý và phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình tạo clinke xi măng pooclăng :

Nhiệt độ ( 0 C) Các quá trình

hoá lý

Các phản ứng hoá học

(1)< 100 Sấy, loại nước

tự do

H2O(l) → H2O(g)

(2)100 - 400 Loại nước hấp

phụ(3)400 - 750 Phân huỷ đất sét

với sự hìnhthành

metacaolinit

Al4(OH)8Si4O10 → 2(Al2O3.2SiO2) + 4H2O

(4)600 - 900 Phân huỷ

metacaolinitthành hỗn hợpôxít phản ứng tựdo

(6)800 - 1300 Liên kết của vôi

tự do và CS, CAvới sự hìnhthành C2S, C3A

và C4AF

CaO.SiO2 + CaO → 2CaO.SiO2 2CaO + SiO2 → 2CaO.SiO2 CaO.Al2O3 + 2CaO → 3CaO.Al2O3CaO.Al2O3+3CaO+ Fe2O3 → 4CaO.Al2O3.Fe2O3(7)1250-1450 Liên kết đá vôi 2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2

2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với clinke xi măng pooclăng sản xuất tại Công ty

Hệ số bão hoà vôi LSF 88 – 100

Hệ thống lò nung dây chuyền II:

Lò II là hệ thống lò quay phương pháp khô nhưng sử dụng tháp trao đổi nhiệt

1 nhánh 5 tầng cyclone sử dụng calciner tiền nung và giàn ghi làm lạnh clinkeCOOLAX COOLER Đó là 2 điểm khác biệt cơ bản của hệ thống lò II so với lò I

Bột phối liệu được tháo từ đáy silô đồng nhất tinh CF xuống két cân W2A01,nhờ vít tải W2A06 đưa tới chân 1 trong 2 gầu nâng W2A20, W2B20 (1 chiếc dựphòng) rồi đưa lên máng khí động W2A21, qua van tiếp liệu cánh khế W2A26 xuốngvan đối trọng W2A27 để đổ vào đoạn ống cong giữa cyclone tầng 4 (W2A52) vàcyclone tầng 5 (W2A51) Tại đây bột liệu gặp dòng khí nóng đi từ ống đứng củaW2A52 thổi lên cuốn vào cyclone W2A51 theo phương tiếp tuyến với thành cyclone.Bột liệu được lắng xuống đáy rồi qua van đối trọng chảy xuống đoạn ống cong giữacyclone tầng 3 (W2A53) và cyclone tầng 4 Quá trình trao đổi nhiệt và phân ly tương

tự như vậy tiếp tục diễn ra ở các tầng cyclone tiếp theo Sau khi được lắng tại cycloneW2A54, bột liệu qua van chia liệu W2A71, khoảng 40% bột liệu đưa xuống buồngkhói để đưa lên cyclone W2A55, khoảng 60% sẽ qua van chia liệu W2A73 để cấpvào 2 tầng của calciner W2A56 (tỷ lệ chia dao động : tầng trên/tầng dưới ≈ 30/70) đểthực hiện quá trình canxi hoá Khí cung cấp cho quá trình cháy trong calciner là giónóng được thu hồi từ giàn ghi làm lạnh clinke COOLAX COOLER qua ống gió 3.Bột phối liệu từ calciner được hút sang W2A55 qua van đối trọng rồi vào lò quayW2W01 Khí nóng lẫn bột liệu mịn chưa phân ly hết trong W2A51 đi ra qua ốngđứng dưới sức hút của quạt hút đầu lò J2J15 để vào tháp làm lạnh J2K11 (một phầnsang máy nghiền nguyên liệu), vào lọc bụi điện đầu lò J2P21 lắng nốt bột liệu Khíthải sau lọc bụi điện được quạt J2P27 hút để thải ra ngoài trời qua ống khói đầu lò.Sau khi ra khỏi lò quay, clinke đổ xuống giàn ghi W2K01 và được làm lạnh nhanh vàlàm nguội trước khi vào máy búa W2M01 để đập tới kích thước yêu cầu ( ≤ 25 mm).Gầu xiên W2K08, gầu nâng W2J12, xích cào W2J13 có nhiệm vụ vận chuyển clinkesau khi ra khỏi máy búa để đổ vào silô chứa clinke

Lò II sử dụng tháp trao đổi nhiệt 5 tầng có calciner nên liệu trước khi đưa vào

lò quay đã đạt t0 ≈ 885 0C, tức là các quá trình hoá lý từ (1) đến (6) đã được thực hiện(hoàn toàn hoặc phần lớn) ở tháp trao đổi nhiệt Bởi vậy, trong lò quay chủ yếu thựchiện các quá trình (5), (6), (7) Đó là nguyên nhân chính làm cho lò quay W2W02 cókích thước nhỏ gọn hơn lò quay W1W01

2.2 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG :

Xưởng lò nung gồm các công đoạn :

- Công đoạn hút xử lý khí thải

- Công đoạn cấp liệu

- Công đoạn lò

- Công đoạn nghiền than và nồi hơi

Với rất nhiều thiết bị, trong đó có các thiết bị đặc trưng quan trọng của phân xưởngnhư : hệ thống tháp sấy sơ bộ 5 tầng, calciner, lò quay, thiết bị làm lạnh kiểu ghi, vòiđốt, tháp làm lạnh…

2.2.1 - Cyclone trao đổi nhiệt :

Hình 2.2.1 Tháp Cyclone

Hình 2.2.2 Sơ đồ dòng liệu và khí đi qua tháp

Hệ thống cyclone (lắp đặt thành tháp) được sử dụng để sấy tách ẩm và thực hiện một

số quá trình hoá lý, hoá học đối với bột phối liệu trước khi cấp vào lò quay nhằmgiảm thiểu các bộ phận trong hệ thống lò, từ đó giảm tiêu hao năng lượng (điện năng,nhiệt năng)

a Cấu tạo:

Là kiểu cyclone sụt thấp,dây chuyền I sử dụng kiểu thiết kế cũ còn dây chuyền

II sử dụng thiết kế mới

b Nguyờn lý hoạt động:

Trong thỏp trao đổi nhiệt, khớ núng đi và bột phối liệu được vận chuyển ngược chiềunhau Khớ núng đi từ dưới lờn nhờ sức hỳt của quạt hỳt đầu lũ Bột phối liệu đi từ trờnxuống dưới tỏc dụng của trọng lực Quỏ trỡnh trao đổi nhiệt giữa khớ núng và bột phốiliệu bắt đầu khi chỳng gặp nhau ở ống đứng của cyclone tầng dưới (ngay sau hộp tỏnliệu) ống đứng từ tầng cyclone dưới đi vào cyclone tầng trờn theo phương tiếptuyến Bột phối liệu và khớ núng sẽ chuyển động xoỏy theo thành cyclone Lực ly tõmtỏch cỏc hạt liệu ra và chỳng va chạm với thành cyclone khiến cỏc hạt bị mất dầnđộng năng cho tới khi trọng lượng cỏc hạt thắng được sức hỳt của quạt hỳt đầu lũ thỡhạt bột liệu sẽ rơi xuống đỏy hỡnh nún của cyclone

Khớ núng và một phần bột liệu chưa phõn ly hết sẽ tiếp tục chuyển động xoỏy lờn vàthoỏt qua ống lồng ở đỉnh cyclone, theo ống đứng để lờn tầng cyclone tiếp theo (hoặctới thỏp làm lạnh…)

Thiết kế cũ Thiết kế mới

ống lồng ống đứng Cửa vào

Ống lồng ngăn không cho các hạt bụi thoát qua đỉnh cyclone, tăng hiệu suất phân ly.Bởi vậy, cyclone thực chất vừa là thiết bị trao đổi nhiệt, vừa là thiết bị phân ly rắn –khí.

c Một số đặc tính kỹ thuật và yêu cầu công nghệ của tháp trao đổi nhiệt 5

tầng dây chuyền II:

Bột phối liệu trước khi vào tháp sấy sơ bộ phải đạt chỉ tiêu :

- Độ ẩm : < 1%

- Độ sót sàng R0009 : ≤ 15%

2.2.2 - Calciner (Buồng phân huỷ trước) W2A56:

Chủ yếu thực hiện quá trình canxi hoá bên ngoài lò quay, giảm tải nhiệt của zonenung trong lò quay (khoảng 60% nhiên liệu đốt trong calciner) Quá trình canxi hoátrong calciner xảy ra rất nhanh Do đó với kích thước lò nhất định có thể tăng năngsuất lò quay lên gấp 2 lần so với lò quay phương pháp khô có tháp trao đổi nhiệt kiểutreo

a.Cấu tạo :

Loại SLC – S (Sperate line calciner - special)

Calciner có cấu tạo gồm 2 tầng hình trụ thắt ở giữa :

- Đường kính phần trụ : D = 6000 mm

- Chiều cao tầng trên : 12000 mm

- Chiều cao tầng dưới : 6000 mm

Calciner có 3 đầu vào và 1 đầu ra:

(MV)

Max I(H1)

Max II(H2)

Min I(L1)

Min II(L2)

* Đầu vào :

- Bột phối liệu:

Bột phối liệu từ cyclone W2A54 qua hệ thống van đối trọng, van chia liệu, W2A71,W2A73 vào calciner qua bộ phận tán liệu Việc chia liệu vào 2 tầng Calciner doW2A73 thực hiện

Tỷ lệ chia lý thuyết là : tầng trên/tầng dưới ≈ 30/70 Song thực tế, tỷ lệ này luôn daođộng phụ thuộc vào nhiệt độ W2A56T8

- Nhiên liệu:

Nhiên liệu sử dụng cho Calciner là than cám 3b Bên cạnh đó còn sử dụng dầu MFO

để sấy và gas để mồi Bởi vậy Calciner dùng 4 vòi đốt dầu, 2 vòi than và 1 mỏ đốtgas bố trí ở đáy tầng dưới

c.Các thông số vận hành của Calciner :

Vị trí Tên gọi đặc trưng của

thông số

Khoảng vận hành(MV)

Max I(H1)

Max II(H2)

Nhiệt độ làm việc của Calciner: ≈ 10000C

Thời gian lưu liệu trong Calciner theo thiết kế khoảng 3 giây nhằm đốt cháy hếtnhiên liệu

Có 1 trạm đốt dầu W2V21 phục vụ cho việc sấy Calciner

Lò được đặt nghiêng trên các bệ đỡ với các con lăn đỡ ( số bệ đỡ phụ thuộc kíchthước và kết cấu lò) và được dẫn động bởi hệ thống vành răng lò lắp cố định trên vỏ

lò và các động cơ lò Các vành băng đa lắp lỏng trên vỏ lò nhờ các guốc lò, có nhiệm

vụ đỡ thân lò và giúp quá trình quay của lò dễ dàng hơn

Để lò luôn ở vị trí làm việc ổn định, hệ thống con lăn đẩy thuỷ lực với bơm dầu thuỷlực được lắp đặt tại các bệ đỡ gần đầu vào của lò

Quá trình cung cấp nhiên liệu và điều chỉnh quá trình đốt trong lò quay được thựchiện nhờ một vòi đốt chính (vòi đốt đa kênh)

Giới thiệu lò nung clinke dây chuyền II (lò quay W2W01) :

- Loại : FLS - SLC 4,15*71 + Coolax 1266

- Dài :71 m

- Đường kính : 4,15 m

- Độ nghiêng của lò : 4%

- Tốc độ quay của lò khi chạy động cơ chính : 0,1 – 3,25 v/ph (động cơ điện 1 chiều)

- Tốc độ quay của lò khi chạy động cơ phụ : 0,1 v/ph (động cơ điện xoay chiều)

- Năng suất thiết kế : 3300 tấn/ngày

- Tỷ lệ đốt nhiên liệu trong lò : 40 – 45%

- Nhiên liệu đốt chính : 100% than cám 3b

- Trạm đốt dầu W2V11 để phục vụ cho việc sấy lò

Lò được lắp trên 3 bệ đỡ Con lăn đẩy thuỷ lực (con lăn chữ T) được lắp ở bệ đỡ số 3của lò Lò được dẫn động bởi động cơ chính W2W03 qua hộp giảm tốc W2W02truyền chuyển động quay cho vành răng lò W2W31 nhờ khớp nối màng

Các thông số kỹ thuật của W2W03 :

Hình 2.2.4 COOLAX COOLER

a Mục tiêu của làm lạnh kiểu ghi :

- Làm lạnh nhanh và làm mát clinke trước khi đưa tới các thiết

bị vận chuyển

- Thu hồi nhiệt năng để đưa tới các vị trí cần thiết trong hệ thống lò (Calciner,nghiền than,…) để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất Đây là ưu thế của hệ thống lò sửdụng thiết bị làm lạnh kiểu ghi so với thiết bị làm lạnh kiểu hành tinh

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động :

+ Kích thước :

- Chiều rộng danh định : 2,4x3,6 m

- Chiều dài danh định : 21,8 m

- Diện tích hữu ích ghi làm nguội : 71,7 m2

- Đầu ra của lò và bộ phận làm kín được làm mát bằng khí từ quạt trung áp Các vòiphun được bố trí ở 3/4 đường tròn phía dưới

+ Hệ thống cung cấp khí làm mát gồm 11 quạt (W1K10, W1K11, W1K12, W1K13,W1K14, W1K15, W1K17, W1K18, W1K19, W1K20)

+ 2 quạt làm kín cho giàn ghi CFG : W1K09, W1K16

+ Máy đập clinke FK 90x300.

+ Hệ thống phun nước làm mát khí dư W1K46

Clinke từ lò quay rơi xuống đầu giàn ghi CFG gặp dòng khí áp lực cao do các quạtW2K10, W2K11 cung cấp thổi lên qua các tấm ghi và được làm lạnh đột ngột Sau

đó clinke được vận chuyển dần tới các khoang tiếp theo của giàn ghi CFG và giàn ghiRFT để tới máy đập búa W2M01 nhờ sự dịch chuyển của các hàng ghi động trên bềmặt các hàng ghi tĩnh Trong suốt quá trình vận chuyển đó, clinke tiếp tục được làmmát nhờ hệ thống các quạt làm mát ghi Cuối giàn ghi RFT có một ghi sàng phân loạiclinke, các hạt clinke có kích thước đạt yêu cầu ( < 25 mm) sẽ lọt qua ghi sàng đểxuống gầu xiên W2K08 Lượng clinke còn lại sẽ qua máy đập búa W2M01 để đập tớikích thước yêu cầu

Sau khi ra khỏi ghi, nhiệt độ clinke khoảng 150 – 1800C

Dưới sức hút của quạt hút đầu lò J2J15, không khí sau khi làm lạnh clinke, một phầnlên tham gia vào quá trình đốt nhiên liệu trong lò, một phần được thu hồi qua ống gió

3 để tới làm gió đốt trong Calciner (gió 3) Phần còn lại (chủ yếu ở giàn ghi RFT) sẽđược hút sang lọc bụi tĩnh điện W2P21 nhờ quạt W2P27 để lắng bụi rồi đưa gió nóngsạch tới nghiền than K2 để sấy than trong máy nghiền và sang lò I làm gió 1 cho lò

Hệ thống phun nước làm nguội khí dư W2K46 gồm 2 giàn vòi phun bố trí 2 bênthành của buồng ghi có nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ khí trước khi vào lọc bụi điệnW2P21

2.2.5 - Vòi phun :

Lò II sử dụng vòi phun Centrax

Hình 2.2.5 Vòi phun Centrax