Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị phụ tùng thay thế cho công nghiệp xi măng

Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị phụ tùng thay thế cho công nghiệp xi măng

Bộ xây dựng

Tổng Công ty Cơ khí Xây dựng

-

125D Minh Khai, Quận Hai Bà Trưng Hà Nội

Báo cáo tổng kết Đề tài KHCN cấp nhà nước

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị phụ tùng thay thế cho công nghiệp xi măng lò

quay 1,4 triệu tấn năm M∙ số kc 06.07

chủ nhiệm đề tài : TS Phạm Giao Du

Tổng quan đề tài kc 06.07

.Đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị, phụ tùng thay thế cho công nghiệp xi măng lò quay 1,4 triệu tấn/năm” được thực hiện với mục đích nghiên cứu, thiết kế và xây dựng qui trình công nghệ chế tạo một số thiết bị trong các khu công nghệ, phụ tùng trong dây chuyền sản xuất xi măng, bước đầu chế tạo một số cụm Phụ tùng nhằm từng bước đáp ứng nhu cầu nội địa hoá các thiết bị trên

Đề tài tập trung vào nghiên cứu các thiết bị kho đồng nhất sơ bộ như máy rải liệu, máy rút liệu, máy nghiền con lăn, quạt công nghiệp và lọc bui tĩnh điện là những thiết bị không thể thiếu được trong các dây chuyền sản xuất xi măng theo phương pháp khô

Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan, phân loại các thiết bị phân tích các đặc tính, tính năng kỹ thuật, lựa chọn các kết cấu phổ biến nhất mang tính tiên tiến và phù hợp với khả năng công nghệ hiện có trong nước, xây dựng phương pháp tính toán thiết kế các thông số chính của các thiết bị như máy nghiền con lăn, cơ cấu phân ly, quạt công nghiệp, lọc bụi tĩnh điện, phương pháp xác định độ đồng nhất của vật liệu và thiết kế một số ;oại thiết bị: Máy nghiền đứngdùng cho nghiền liệu công suất 280 t/g; quạt công nghiệp Q=1230 m3/p; lọc bụi tĩnh điện; máy rải, rút liệu; băng tải; gầu tải; vít tải Trong thiết kế máy nghiền đứng đã áp dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn để tính toán sức bền, đã xây dựng các thiết kế điều phần kiển tự động cho máy nghiền, lọc bụi tĩnh điên, máy rảt liệu, máy rút liệu

Hầu hết các phần tổng quan phân tích các thiết bị, phương pháp tính toán được xây dựng lần đầu tiên

Trong phạm vi của đề tài đã thực hiện việc chế tạo và thử nghiện thực tế bộ điều khiển cao áp lọc bụi tĩnh điện và chế tao 12 tấn phụ tùng cho máy nghiền đứng

Danh sách những người thực hiện

4 Ngô Thành Phong Trường ĐH KHTN TP HCM GS.TS 5 Nguyễn Dũng Trường ĐH KHTN TP HCM PGS.TS 6 Ngô văn Thành Phân viện NC ĐT-TH-TĐH TP HCM Tiến sĩ

7 Trần Hồng Lam Trung tâm TBCN-IMI Ths t/ động hoá

5 Nghiªn cøu thiÕt kÕ qu¹t c«ng nghiÖp QuyÓn riªng

Lời mở đầu

Trước sự phát triển của mền kinh tế trong nước, nhu cầu về vật liêu xây dựng trong đó xi măng đóng vai trò quan trọng và tăng không ngừng Theo tính toán từ nay tới năm 2010 mỗi năm chúng ta phải đưa vào vận các dây chuyền sản xuất xi măng công suất khoảng 3 triệu tấn/ năm Tuy nhiên cho đến nay chúng ta vẫn nhập ngoại toàn bộ tiết bị công nghệ Hiện mới chỉ có nghiên cứu thiết kế các thiết bị cho lò đứng, đối với các dây chuyền thiết bị trong các nhà máy xi măng phương pháp khô chưa được đầu tư nghiên cứu, vì thế việc từng bước nghiên cứu chế tạo thiết bị phụ tùng cho các dây chuyền sản xuất xi măng phương pháp khô là cần thiết Đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị, phụ tùng thay thế cho công nghiệp xi măng lò quay 1,4 triệu tấn/năm” là bước đầu cho việc nghiên cứu, thiết kế từng bước các thiết bị trong dây chuyền sản xuất xi măng lò quay phương pháp khô

Trên cơ sở các dây chuyền thiết bị nhập ngoại, Đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế các thiết bị kho đồng nhất sơ bộ, băng tải (B=0,8m; L=450m; N=300t/g), gầu tải (B-0,8m; H=80m; N=400t/g), vít tải (D=0,45m; L=15m; N=50t/g) được sử dụng phổ biến trong các dây chuyền xi măng công suất 1,4 triệu tấn/năm Lọc bụi tĩnh điện (Q=1230m3/p; n=3; F-26m2), quạt công nghiệp (Q=1239m3/p; P=2599Pa) và máy nghiền đứng (N-280-320t/g; Blaine=3200), xây dựng qui trình công nghệ chế tạo và chế tạo thử nghiệm bộ điều khiển cao áp lọc bụi tĩnh điện, 12 tấn phụ tùng cho máy nghiền đứng Tổng kinh phí thực hiện đè tài 4990tr, đồng trong đó vốn cấp là 1350tr đồng, được triển khai thực hiên từ tháng 10/2001 đến 12/2004

1.Tổng quan về công nghệ và thiết bị sản xuất xi măng theo phương pháp khô ở Việt nam hiện nay

1.1.Hiện trạng sản xuất xi măng ở Việt nam

Trong 10 năm qua ngành công nghiệp vật liệu xây dựng nói chung và công nghiệp xi măng nói riêng của Việt nam đã không ngừng phát triển, đáp ứng cho nhu cầu xây dựng cơ sở vật chất của cả nước không những về số lượng mà cả về chất lượng và chủng loại sản phẩm Hiện nay mạng lưới các nhà máy xi măng phân bố ở tất cả các vùng trong cả nước với quy mô và công nghệ sản xuất khác nhau bao gồm:

- 55 nhà máy xi măng lò đứng sản xuất theo phương pháp bán khô với quy mô công suất các lò đứng từ 140 tấn clanhke/ngày tới 240 tấn clanhke/ngày

- 3 nhà máy xi măng lò quay sản xuất theo phương pháp ướt có công suất các lò quay là 413 tấn clanhke/ngày và 1.750 tấn clanhke/ngày

- 9 nhà máy xi măng lò quay sản xuất theo phương pháp khô có công suất các lò quay từ 3.000 tấn clanhke/ngày cho tới 5.800 tấn clanhke/ngày (kể cả các nhà máy xi măng liên doanh, Hoàng mai, Tam điệp và Hải phòng mới)

Trong vòng 10 năm lĩnh vực này đã được đầu tư khá đa dạng về quy mô công suất nhà máy (lớn, vừa, nhỏ), về hình thức đâù tư (nhà nước, địa phương, liên doanh, tư nhân) và cả về nguồn vốn đầu tư (vốn tự có, vốn vay trong nước, vốn vay nước ngoài)

Trong bảng 1.1 giới thiệu các cơ sở sản xuất xi măng hiện có của Việt Nam

Bảng 1.1 Các cơ sở sản xuất xi măng của Việt nam

Danh mục các cơ sở Công suất thiết kế, triệu tấn xi măng/năm

Phương pháp sản xuất

I Cơ sở của Bộ xây dựng

1 Cty xi măng Hải phòng 2 Cty xi măng Hoàng thạch 3 Cty xi măng Bút sơn 4 Cty xi măng Bỉm sơn 5 Cty xi măng Hà tiên I+II 6 Cty xi măng Hoàng Mai 7 Cty xi măng Tam Điệp 8 Cty xi măng Hải Phòng mới

11,55

0,35 2,3 1,4 1,8 1,5 1,4 1,4 1,4

ướt khô khô khô + ướt khô + ướt

khô khô khô

II Cơ sở liên doanh

1 Cty xi măng Chinfong 2 Cty xi măng Nghi sơn 3 Cty xi măng Sao mai 4 Cty xi măng Vân xá 5 C.ty xi măng Phúc sơn

7.61

1,4 2,15 1,76 0,5 1.8

khô khô khô khô khô

III Cty xi măng lò đứng 3,957 bán khô

IV Trạm nghiền xi măng 3.97 Tổng cộng 27.087

So với năm 1995 cả nước có 4 nhà máy xi măng lò quay và 50 nhà máy xi măng lò đứng với tổng công suất thiết kế 4,45 triệu tấn/năm thì tới năm 2000 đã có 12 nhà máy xi măng lò quay và 55 nhà máy xi măng lò đứng với tổng công suất thiết kế 19,70 triệu tấn/năm (tăng 248 %)

Qua bảng 1.1, 1.2 rõ ràng xi măng là lĩnh vực được tập trung chỉ đạo đầu tư phát triển nên duy trì mức tăng trưởng cao Sản lượng xi măng từ 1995 đến năm 2004 tăng hơn 4 lần từ 6,38 triệu tấn tăng lên 26,4 triệu tấn, tăng bình quân 31,6% năm Xét theo từng kế hoach 5 năm thì mức tăng trưởng bình quân giai đoạn 1995 - 2000 là 15,58%/năm, giai đoạn 2000 - 2004 là 17.58 %/năm và dự kiến năm 2005 đạt trên 29 triệu tấn

Sản phẩm chính của các cơ sở lò quay là các loại xi măng poóclăng PC50, PC40 và PC30; xi măng poóclăng hỗn hợp PCB40, PCB30, trong đó xi măng mác cao đạt > 70% Sản phẩm của các cơ sở xi măng nhà nước và liên doanh được trang bị công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại, hệ thống kiểm tra chặt chẽ nên chất lượng xi măng sản xuất đạt các tiêu chuẩn Việt nam về các chủng loại xi măng poóclăng PC: TCVN 2682 - 1999 và xi măng poóclăng hổn hợp PCB: TCVN 6260 - 1997 và tương đương với chất lượng xi măng của các nước trong khu vực và trên thế giới Cho tới nay đa số các cơ sở xi măng lò quay đã được cấp chứng chỉ chất lượng ISO 9002 Các loại xi măng lò quay này có hàm lượng CaO tự do thấp < 1 %, hàm lượng kiềm thấp, độ mịn cao; cùng với các chủng loại xi măng đặc biệt bền sulphát, ít toả nhiệt đã và đang sử dụng rộng rãi trong các công trình vĩnh cửu ở khắp mọi miền đất nước như thuỷ điện Hoà bình, thuỷ điện Yaly, cầu Mỹ thuận, đường hầm Hải vân v.v Trong khi đó các cơ sở xi măng lò đứng được đầu tư chiều sâu bằng công nghệ, thiết bị của Trung quốc chủ yếu sản xuất xi măng thông dụng đạt chất lượng PCB30 phù hợp sử dụng trong các công trình không yêu cầu khắt khe về kỹ thuật như kênh mương thuỷ lợi, đường bê tông nông thôn, nhà ở thấp tầng v v

Trong đó công nghệ tiên tiến sản xuất xi măng theo phương pháp khô đóng vai trò

chủ đạo trong sản xuất xi măng ở Việt Nam hiện nay, hơn nữa các dây chuyền công nghệ được đầu tư càng về sau càng tiên tiến, hiện đại hơn dây chuyền trước với những thiết bị công nghệ tiên tiến, hiện đại của các hãng chế tạo thiết bị nỗi tiếng của thế giới như F.L.Smidth, Krupp Polysius, Pfeiffer, Fuller, Kobe, CPAG, H & B, Bedeschi, Elex, Loesch v.v

Các công đoạn chính của dây chuyền sản xuất xi măng theo phương pháp khô này gồm: - Gia công đập nhỏ các nguyên liệu

- Đồng nhất các nguyên liệu trong các kho dài

- Nghiền phối liệu trong máy nghiền đứng con lăn công suất lớn theo chu trình kín nghiền, sấy liên hợp với máy phân ly khí động hiệu suất cao

- Đồng nhất bột liệu bằng xilô đồng nhất dòng liên tục nhiều cửa

- Hệ thống lò nung gồm tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh 4, 5 tầng với buồng phân huỷ hiệu suất cao và lò quay 3 gối đỡ, có công suất 3.000 tấn clanhke/ngày tới 5.800 tấn clanhke/ngày - Làm lạnh clanhke trong máy lạnh kiểu ghi hiệu suất cao

- Nghiền xi măng trong hệ thống nghiền chu trình kín với phân ly hiệu suất cao 2 cấp: nghiền sơ bộ băng máy nghiền đứng con lăn và nghiền kết thúc trong máy nghiền bi - Đóng bao bằng máy đóng bao tự động dạng quay

- Xuất xi măng bao hoặc rời băng ôtô và tàu hoả

- Sử dụng 100% than cám chất bốc thấp để nung lò quay

- Bảo vệ môi trường: hàm lượng bụi trong khí thải < 50 mg/Nm3 Các thành phần SO2, CO, NOx trong khí thải của lò nung được khống chế chặt chẽ theo tiêu chuẩn quốc tế - Chất lượng clanhke : đạt tiêu chuẩn cho sản xuất xi măng poóc lăng PC 50

- Toàn bộ quá trình sản xuất được điều khiển tự động ở phòng điều khiển trung tâm

1.5 Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô có công suất 4.000 tấn clanhke/ngày (tương đương 1,4 triệu tấn xi măng/năm)

Công nghệ sản xuất của nhà máy xi măng công suất 4.000 tấn Clanke/ngày được thiết kế theo công nghệ tiên tiến hiện nay trên thế giới: Sản xuất theo phương pháp khô, sử dụng tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh 5 tầng với buồng phân huỷ và lò quay 3 gối đỡ, đốt bằng 100% than Antraxit chất bốc thấp; nhà máy được trang bị hệ thống thiết bị đồng bộ từ công đoạn đập đá vôi tới xuất xi măng có mức độ tự động hoá và cơ giới hoá cao Toàn bộ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy được điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm và đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật sau:

- Chất lượng sản phẩm: Clanhke PC 50 theo tiêu chuẩn BS - Tiêu hao nhiệt năng, Kcal/kg clanhke: < 730

- Tiêu hao điện năng, KWh/tấn xi măng: < 100

Kho chứa Kho chứa Các kho Phụ gia ĐC Than Thạch cao Phụ giaXM

Định l−ợng Định l−ợng Định l−ợng

Nghiền liệu Nghiền than Xilô đồng nhất

Tháp trao đổi nhiệt

Lò quay

Máy làm lạnh

Xilô clanhke

Định l−ợng Nghiền sơ bộ Nghiền kết thúc Xuất xi măng rời Xilô xi măng Đóng bao

Xuất xi măng bao

1.5.2 Đặc trưng của các công đoạn công nghệ sản xuất xi măng 1.5.2.1 Đập đá vôi

Trong các nhà máy xi măng, đá vôi là một trong những nguyên liệu chính để sản xuất Quá trình đập đá vôi đóng một vai trò quan trọng trong toàn bộ hoạt động của tất cả các nhà máy xi măng, do đó máy đập đá vôi phải được lựa chọn rất cẩn thận trên cơ sở các kinh nghiệm vận hành ở các nhà máy xi măng tương tự Hiện nay đá vôi được khai thác chủ yếu bằng nổ mìn, việc đó làm cho trong các cục đá vôi to quá cở thường lẫn nhiều sét và cát, làm cho trong miệng cấp của các máy đập đá vôi luôn phải chứa các cục đá vôi có kích thước rất lớn và kèm thêm một số nguyên liệu khác có độ dính

Để giải quyết vấn đề trên, các hãng chế tạo thiết bị xi măng nỗi tiếng thế giới đã thiết kế loại máy đập búa kiểu va đập - hắt (Hammer Impact Crusher) Máy đập búa va đập - hắt là một hệ thống có tính thực tiển và kinh tế cho việc thực hiện đối với các loại nguyên liệu có độ mài mòn và độ dính Trong loại máy đập búa truyền thống với miệng cấp vào nằm ở phía trên, các tảng đá rất to trong miệng cấp có thể cản trở hoạt động của các búa và làm kẹt máy đập búa Máy đập búa va đập - hắt sẽ loại trừ được sự nguy hiểm này và tiếp nhận rất tốt các tảng đá lớn vì hệ thống miệng cấp nằm ngang sẽ tạo được 1 hoặc 2 cú đập do các trục cấp bên trong thực hiện Các trục cấp bên trong của máy đập thường nằm ngang, bảo đảm cho việc kiểm tra cấp liệu chính xác Máy đập búa va đập - hắt có thể làm giảm kích thước các tảng đá vôi lớn khai thác ở mỏ từ 2,5 m (khoảng 5 tấn) tới kích thước cục đá vôi cấp cho máy nghiền liệu là 25 mm chỉ trong 1 cấp, như vậy tỷ số đập có thể đạt tới 100:1 Công suất của kiểu máy đập này có thể đạt 2.500 tấn/h cho loại máy có ghi ra và tới 3.000 tấn/h cho máy đập không có ghi ra Trong máy đập búa va đập - hắt quá trình đập được thực hiện qua 3 bước: bước 1 là va đập - hắt bởi các trục bên trong, bước 2 các cục đá vôi được nén và chặt giữa các búa và tấm đập và cuối cùng chúng được đập giữa các búa và ghi ra Quá trình đập như thế bảo đảm không thể có cục đá vôi nào quá kích thước yêu cầu lọt qua khỏi máy đập Tấm ghi ra điều chỉnh của máy đập va đập - hắt là 1 bộ phận kiểm tra kích thước trên của sản phẩm đập và bảo đảm cho 1 dòng đá vôi đều đặn chảy tới băng tải Các bộ phận chính của máy đập này gồm có các trục bên trong, trục búa, tấm đập điều chỉnh và các truyền động chính, phụ

Các ưu điểm của kiểu máy đập búa va đập - hắt so với các loại máy đập búa truyền thống gồm:

- Không yêu cầu phải có đập sơ bộ

- Làm giảm kích thước các tảng đá vôi khai thác ở mỏ tới kích thước cấp vào máy nghiền liệu chỉ trong 1 cấp

- Diện tích trạm đập nhỏ, chiều cao trạm thấp, đơn giản bố trí trong tổng mặt bằng và giảm giá xây dựng

- Có thể dễ dàng vào phía trong máy đập bằng cách mở phía trên máy đập bằng thuỷ lực - Bảo dưỡng hệ thống truyền động dễ dàng bởi sử dụng hộp số thay cho truyền động đai - Tấm ghi ra cho phép kiểm tra chính xác kích thước trên của sản phẩm đập và bảo

đảm 1 dòng chảy đều đặn tới băng tải

Hiện nay trong các nhà máy xi măng của ta sử dụng các loại máy đập búa va đập – hắt (Impact crusher) có công suất từ 600 tấn/h tới 950 tấn/h, đường kính roto 2,0 m và chiều rộng 2,0 m

1.5.2.2 Đập đá sét

Đối với nguyên liệu đá sét thường có độ ẩm, dẻo và dính, hiện nay chủ yếu sử dụng máy đập răng 2 trục (Tooth roller crusher), công suất 200 tấn/h tới 300 tấn/h Kích thước vào của các tảng sét tới 800 mm, kích thước sau đập < 50 mm, đường kính các trục là 650 mm, chiều rộng là 2.200 mm Máy này hoạt động có hiệu quả với loại nguyên liệu có độ dính cao

Kiểu máy này có vận tốc các trục nhỏ cho nên vận tốc các roto cũng khá thấp (1,5 – 3 m/s) và nó có các ưu điểm sau:

1.5.2.4 Hệ thống kho đồng nhất sơ bộ nguyên liệu

Trong sản xuất xi măng theo phương pháp khô, đồng nhất sơ bộ các nguyên liệu ban đầu đóng một vai trò quan trọng, nhằm giảm mức độ dao động, ổn định các nguyên liệu này trước khi đưa vào nghiền phối liệu Các nguyên liệu như đá vôi, đá sét

thường có thành phần hoá học dao động khá lớn, sau khi được gia công đập nhỏ được đồng nhất sơ bộ trong các kho dài theo các phương pháp đồng nhất được xác định trước

Có 2 phương pháp đồng nhất sơ bộ: đồng nhất chung các loại nguyên liệu và đồng nhất riêng lẽ từng nguyên liệu Trong ngành công nghiệp xi măng chủ yếu sử dụng phương pháp đồng nhất riêng lẽ từng loại nguyên liệu Các nguyên liệu sau khi đồng nhất sơ bộ được phối liệu với nhau theo thành phần hoá học thiết kế và đưa vào máy nghiền liệu qua các bunke và cân băng định lượng Căn cứ vào kết quả phân tích thành phần hoá học hỗn hợp phối liệu ở đầu ra máy nghiền để điều chỉnh thành phần của nó các nguyên liệu sau khi gia công đập nhỏ mới tiến hành đồng nhất sơ bộ Chất lượng nguyên liệu chất đống phụ thuộc vào phương pháp rải liệu Thông thường việc rải liệu tiến hành theo chiều dọc đống và khi rút thì rút theo chiều ngang Nếu diện tích không đủ diện tích thì rải theo vòng tròn Nhưng chi phí để rải vòng cao hơn 40% so với đống ngang

a/ Kho đá vôi

Đá vôi được chứa và đồng nhất sơ bộ trong 1 kho dài Đánh đống theo phương pháp Chevron (đống kiểu mái nhà) với thiết bị đánh đống là cần rải liệu băng tải di động chạy dọc theo đống liệu, như vậy cứ lớp liệu này chồng lên lớp khác ở dạng 2 mái Rải liệu rất đơn giản từ một điểm có thể rải dọc đống theo mỗi tiết diện ngang Khi điều chỉnh tốc độ máy đánh đống để có được chiều dày các lớp theo ý muốn Nếu thành phần hạt của vật liệu không đồng nhất thì những cục lớn hơn sẽ rơi và tích tụ lại ở chân đống Thiết bị rút liệu là cầu xích gạt Kho chứa dài có khả năng đồng nhất sơ bộ tốt, giảm được độ dao động nguyên liệu

b/ Kho đá sét

Đá sét là loại nguyên liệu có thành phần hoá học dao động nhiều và có độ dính Để chứa và đồng nhất sơ bộ sử dụng loại kho dài có tường ngăn 2 bên, đánh đống theo phương pháp rải thành từng lớp (Windrow) được trang bị các thiết bị đánh đống và rút đá sét nên mức độ đồng nhất đạt cao 10:1, nhờ việc đá sét được rải theo chiều dọc kho với nhiều lớp khác nhau, còn khi rút đá sét thì thực hiện theo mặt cắt ngang kho chứa

ở nước ta đá sét cho sản xuất xi măng thường có thành phần hoá học dao động khá lớn nên sử dụng loại kho này là rất thích hợp và đạt được mức độ đồng nhất sơ bộ của đá sét cao làm cơ sở ổn định thành phần phối liệu, tuy rằng loại kho này có chi phí đầu tư cao hơn loại kho dài chứa đá vôi nêu trên

c/ Kho nguyên liệu tổng hợp xỉ Pirit, thạch cao, phụ gia và than

Các nguyên liệu xỉ Pirit, thạch cao, phụ gia và than được chứa trong 1 kho dài Thiết bị đánh đống là cần rải liệu di động và thiếtbị rút là gầu xúc bên Than chứa thành 2 đống còn xỉ pirit, phụ gia và thạch cao chứa thành 1 đống Các loại kho chứa đã đồng nhất sơ bộ đá vôi, đá sét và nguyên liệu tổng hợp trên đây là loại kho đang được sử dụng rộng rãi hiện nay trên thế giới trong công nghệ đồng nhất sơ bộ nguyên liệu

1.5.2.5 Nghiền phối liệu

Đây là một trong những công đoạn đặc trưng nhất của sản xuất xi măng theo

phương pháp khô: chuẩn bị phối liệu khô Để thực hiện công việc này, các hãng cung

cấp thiết bị xi măng đã nghiên cứu chế tạo thiết bị nghiền hiện đại là máy nghiền đứng con lăn Trong thiết bị này thực hiện đồng thời 3 quá trình công nghệ: nghiền, sấy và phân ly Phối liệu được cấp vào trung tâm bàn nghiền và được nghiền giữa bàn nghiền và các con lăn Lực nghiền được áp dụng là sự phối hợp giữa khối lượng tịnh của các con lăn và lực được bổ sung qua các thanh kéo Lực này được điều chỉnh bởi hệ thống bơm thuỷ lực Một đặc điểm quan trọng khác của máy nghiền này là các con lăn có thể nâng lên bất cứ lúc nào cần Trước hết việc khởi động được thực hiện rất dễ dàng với con lăn được nâng Khi môtơ chính chạy và việc cấp liệu được đảm bảo thì con lăn hạ xuống và quá trình nghiền bắt đầu Tiếp theo con lăn có thể được nâng lên trong quá trình nghiền nếu cần thiết, ví dụ trong trường hợp cấp liệu thiếu Việc cấp liệu cho máy nghiền được điều chỉnh tự động dựa trên việc thay đổi áp lực khác nhau trên bàn nghiền

Bột liệu mịn đạt yêu cầu được thu vào các xiclôn và vận chuyển về xilô đồng nhất, còn bột liệu thô từ phân li được quay trở lại buồng nghiền Bộ phận phân ly được trang bị với 1 môtơ kiểm soát vận tốc tần suất để bảo đảm rằng bột liệu đã nghiền có độ mịn theo đúng yêu cầu Sản phẩm được tập hợp lại trong các xiclôn và một phần của khí gas có thể được quay vòng trở lại, phần còn lại được khử bụi trong lọc bụi tĩnh điện

Khí nóng từ tháp trao đổi nhiệt qua tháp điều hoà được cấp vào máy nghiền đứng con lăn để sấy liệu Quy trình sấy trong máy nghiền được kiểm soát tự động thông qua nhiệt độ đi ra của khí từ máy nghiền và nhiệt độ đi ra này được giữ không đổi bằng cách bổ sung nước vào tháp làm lạnh hoặc vào máy nghiền Máy nghiền được cung cấp với 1 hệ thống tuần hoàn cơ và 1 hệ thống phun nước Nước có thể phun vào bàn nghiền trước mỗi con lăn hoặc là làm ổn định bàn nghiền đặc biệt trong qúa trình khởi động hoặc là để làm mát khí lò

Trong tất cả các nhà máy xi măng ở nước ta (kể cả các liên doanh) được xây dựng từ năm 1997 tới nay đều đã được trang bị máy nghiền đứng con lăn để nghiền phối liệu khô, có công suất từ 300 tấn/h tới 400 tấn/h Với máy nghiền đứng con lăn, kích thước phối liệu cấp vào có thể tới 120 mm với độ ẩm 12%; còn độ mịn bột liệu sau nghiền đạt <10% trên sàng 009 với độ ẩm 1%

Hiện nay trên thế giới máy nghiền đứng con lăn là thiết bị tiên tiến hiện đại để nghiền phối liệu khô trong công nghệ sản xuất xi măng đang được phổ biến rộng rãi nhờ tiết kiệm được năng lượng nghiền và giảm chi phí xây dựng bao che

1.5.2.6 Chứa và đồng nhất bột liệu

Để thu nhận được xi măng mác cao, bột liệu sau khi nghiền khô nhất thiết phải được đồng nhất Ngày nay do những tiến bộ vượt bậc của lĩnh vực khí động lực học và kỹ thuật khí nén, đã tạo điều kiện thực hiện được quá trình đồng nhất bột liệu khô bằng khí nén Bột liệu sau khi nghiền được chứa và đồng nhất trong 1 xilô đồng nhất Nguyên tắc vận hành của xilô này là dòng nhiều cửa Độ đồng nhất đạt được cao do bột liệu được rút ở nhiều điểm với các vận tốc khác nhau Hệ thống rót bột liệu cho xilô được thực hiện nhờ hệ thống phân phối gồm các máng khí động cấp bột liệu tại các điểm trên đỉnh xilô Khoảng đồng nhất ngắn cuối cùng của xilô đồng nhất thực hiện trong thùng hoá lỏng ở bên dươí xilô Có 2 lý do cho thùng cở nhỏ này: để giảm thiểu độ cao của xilô và để tránh sự phân loại Bột liệu luôn chứa các hạt thô và có tỷ trọng nặng hơn như thạch anh, quặng sắt Nếu việc đồng nhất cuối cùng được thực hiện trong thùng to, rộng sẽ đòi hỏi nhiều không khí tại nơi có áp suất cao hơn thì hạt nặng hơn có thể bị phân loại và đi vào lò quay làm cho nó hoạt động không ổn định Thùng hoá lỏng dưới xilô được hoạt động như là 1 hệ thống cấp liệu lò nung Hệ thống này dựa trên nguyên lý mất trọng lượng Việc kiểm soát hệ thống mất trọng lượng được tập hợp với xilô đồng nhất Nguyên lý hoạt động là sự phối hợp giữa việc kiểm soát tỷ trọng và khối lượng Khi thùng được đổ đầy theo các chu kỳ và khi chưa đổ đầy thì dạng kiểm tra là tỷ trọng Còn trong suốt thời gian đổ đầy thì dạng kiểm tra là khối lượng nơi mà hệ thống bù độ chênh lệch của áp lực khác nhau trong thùng để đảm bảo tỷ lệ rút được ổn định

Trong tất cả các nhà máy xi măng lò quay của chúng ta hiện nay, kể từ nhà máy xi măng Hoàng thạch đều bố trí các xi lô đồng nhất để chứa và đồng nhất bột liệu sau nghiền khô, có sức chứa 8.000 tấn, 9.000 tấn tới 20.000 tấn Các ưu điểm khi sử dụng xi lô đồng nhất gồm: chứa và đồng nhất thực hiện trong 1 xi lô, vốn đầu tư, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp, hiệu quả đồng nhất cao

Hệ thống rót bột liệu cho xilô được thực hiện nhờ hệ thống phân phối gồm các máng khí động cấp bột liệu tại các điểm trên đỉnh silô tạo điều kiện thuận lợi cho việc đồng nhất và tăng hệ số sử dụng của xilô

1.5.2.7 Cấp liệu lò nung

Bột liệu từ xilô đồng nhất theo các hệ thống gầu nâng khác nhau cấp liệu cho lò quay, trong đó thường bố trí 1 hệ thống gầu nâng dự phòng, bảo đảm khả năng cấp liệu liên tục cho lò quay trong trường hợp hệ thống gầu nâng chính bị trục trặc cần sửa chữa

1.5.2.8 Hệ thống thiết bị nung và làm lạnh clanhke

Tiết kiệm nhiệt năng trong các hệ thống thiết bị nung và làm lạnh clanhke khác nhau phụ thuộc chủ yếu vào kích thước, số lượng tầng của tháp trao đổi nhiệt, tỉ lệ các nhánh phụ khí lò, thành phần phối liệu và chủng loại nhiên liệu sử dụng Trong đó ý nghĩa quyết định cho việc tiết kiệm nhiệt năng là đã thiết lập các hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu xiclôn, tạo điều kiện giảm nhiệt độ khí thoát ra xuống tới 3300 C mà trước đây chưa thể đạt được Trong các nhà máy xi măng lò quay sản xuất theo phương pháp khô đều được trang bị hệ thống thiết bị nung và làm lạnh clanhke gồm:

- Tháp trao đổi nhiệt 1 hoặc 2 nhánh có 4, 5 tầng xiclôn với buồng phân huỷ Phát minh đầu tiên về tháp trao đổi nhiệt với tên gọi ” Phương pháp và thiết bị để nạp bột liệu cho lò quay” do kỹ sư M Fogel Iorgecen ( hãng Smidth) gữi cho Cục Phát minh nước Cộng hoà Tiệp khắc năm 1932 và được cấp Bằng phát minh số 48169 ngày 25/7/1935 Trong Bằng phát minh này đã nêu rõ các đặc điểm quan trọng nhất của tháp trao đổi nhiệt ( kể cả sử dụng nhiệt từ tháp này để sấy bột liệu) mà hiện nay đang áp dụng rộng rãi trong công nghiệp xi măng Quá trình trao đổi nhiệt xẩy ra trong chuyển động giữa dòng liệu và khí nóng theo nguyên tắc ngược chiều nhau ở trạng thái tầng sôi Diện tích bề mặt lớn của bột liệu trong tháp trao đổi nhiệt tạo điều kiện cho quá trình trao đổi nhiệt thực hiện được nhanh và mạnh hơn Thời gian để lắng các hạt bột liệu trong các xiclôn tháp trao nhiệt sẽ giảm tỉ lệ thuận với bình phương đường kính của chúng Trong khi đó buồng phân huỷ có tác dụng một mặt làm giảm đáng kể chiều dài lò quay, mặt khác làm tăng năng suất tối đa của lò quay trên cơ sở thực hiện quá trình phân huỷ cácbônát của các thành phần bột liệu đạt tới ( 92 – 95) %

Tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh, 5 tầng với buồng phân huỷ:

Bảng 1.3 Tháp trao đổi nhiệt

- Máy lạnh là loại máy lạnh kiểu ghi 3 bậc, diện tích 98,6 m2, công suất 4.000 T/24h Khối lượng khí lạnh sử dụng là 3,1 kg/kg Clanhke Clanhke ra khỏi dôn nung ở nhiệt độ khoảng 1.2000 C được làm lạnh bằng máy làm lạnh clanhke kiểu ghi 2- 3 bậc Cuối máy làm lạnh bố trí 1 thiết bị đập kẹp hàm, bảo đảm cho kích thước clanhke ra khỏi máy làm lạnh khoảng 25 mm và nhiệt độ khoảng 650C trên nhiệt độ môi trường

Trong tháp trao đổi nhiệt, buồng phân huỷ và ở các dôn phản ứng toả nhiệt, dôn nung và dôn làm nguội của lò quay và máy lạnh làm việc ở chế độ nhiệt độ cao đều phải được lót bằng các loại gạch chịu lửa cao nhôm và gạch chịu lửa kiềm tính khác nhau

1.5.2.9 Nghiền than

Khác với các loại nhiên liệu dầu hoặc khí gaz, than antraxit là nhiên liệu ở dạng rắn và cở hạt còn thô cho nên bắt buộc phải nghiền mịn và độ ẩm đạt yêu cầu mới có thể sử dụng được Hiện nay các nhà máy xi măng mới xây dựng gần đây đều bố trí thiết bị nghiền tiên tiến, hiện đại là máy nghiền đứng con lăn để nghiền than Trong thiết bị này than antraxit được nghiền mịn, sấy và phân ly Than thô được cấp vào máy ngiền đứng con lăn và được nghiền mịn giữa các con lăn và bàn nghiền Tác nhân sấy là khí thải từ máy làm lạnh clanhke Hệ thống nghiền than được trang bị chống cháy, chống nổ và than mịn sau khi nghiền được chứa trong 2 két than mịn cấp cho hệ thống vòi phun của lò quay và buồng phân huỷ Công suất các máy nghiền đứng con lăn nghiền than là 30 tấn/h và 40 tấn/h, mô tơ 710 Kw Máy phân li, mô tơ 138 Kw Quạt máy nghiền đứng con lăn: 2.740 m3/phút, 998 mm Wg, mô tơ: 610 Kw Độ mịn than sau khi nghiền < 5% trên sàng 009, độ ẩm <1% Quá trình cấp than và đốt than ở buồng phân huỷ và lò nung đều được tự động hoá trên cơ sở nhiệt độ, hàm lượng khí CO, NOx được khống chế chặt chẽ theo quy định Để bảo đảm an toàn tuyệt đối chống cháy, nổ, công đoạn nghiền than được trang bị các thiết bị an toàn gồm bộ phân tích khí CO, đo hàm lượng O2 và hệ thống cung cấp khí CO2 và khí trơ

1.5.2.10 Nghiền xi măng

Trong các nhà máy xi măng Hoàng thạch, Hà tiên công đoạn nghiền xi măng được thực hiện theo công nghệ truyền thống nghiền 1 cấp trong máy nghiền bi Nghiền xi măng là 1 trong những công đoạn tiêu tốn nhiều điện năng nhất Do vậy nhằm tiết kiệm điện năng khi nghiền xi măng, trong các nhà máy xi măng đầu tư xây dựng sau năm 1997 tới nay (Chinfong, Bút sơn, Hoàng mai, Tam điệp) đều bố trí nghiền xi măng chu trình kín theo công nghệ tiên tiến nghiền 2 cấp đã được áp dụng rộng rãi trong công nghệ nghiền xi măng trên thế giới:

- Cấp 1 nghiền sơ bộ xi măng bằng máy nghiền đứng con lăn từ kích thước 25 mm tới kích thước hạt khoảng 1mm

- Cấp 2 nghiền kết thúc xi măng trong máy nghiền bi từ kích thước cấp vào 1 mm tới độ mịn xi măng yêu cầu 3.200 cm2/g

Trong các hệ thống nghiền xi măng này đều bố trí máy phân ly hiệu suất cao Nhiệt độ xi măng sau khi nghiền 800 C Riêng nhà máy xi măng Sao mai đã sử dụng 2 máy nghiền đứng con lăn LM 46, công suất 100 tấn/h để nghiền hỗn hợp clanhke và thạch cao ở nhà máy tại Hòn chông, sau đó vận chuyển về trạm Cát lái trộn với phụ gia đã nghiền sẵn thành các loại xi măng yêu cầu Công suất các dây chuyền công nghệ nghiền xi măng 2 cấp 240 tấn/h gồm máy nghiền sơ bộ đứng con lăn, môtơ 1.400 Kw

và máy nghiền bi, môtơ 6.013 kw

Như vậy khả năng đóng bao và xuất xi măng bao, xi măng rời của nhà máy rất

linh hoạt nhằm bảo đảm khả năng xuất hàng theo các yêu cầu vận tải 1.5.2.12 Bảo vệ môi trường

Tất cả các thiết bị đập, nghiền, phân ly tạo nhiều bụi hoặc các thiết bị vận chuyển, đường ống bơm vật liệu, bột than v.v đều được làm kín để tránh bụi toả ra xung quanh Tại các vị trí chuyển đổi đổ nguyên liệu cuối băng tải, gầu nâng, xilô v.v đều bố trí lọc bụi túi kiểu mới hiệu suất cao phù hợp với khí hậu nóng ẩm của Việt nam Khí thải máy nghiền, lò nung đều được khử bụi bằng lọc bụi tĩnh điện có hiệu suất lọc đạt < 50 mg/Nm3 trước khi thải ra môi trường Việc sử dụng tháp trao đổi nhiệt 5 tầng và buồng phân huỷ kiểu mới, cũng như vòi phun đa kênh hiệu suất cao bảo đảm hạn chế việc phát sinh các khí có hại như NOx, COx Đồng thời nhằm hạn chế tiếng ồn trang bị các thiết bị tiêu âm, vật liệu các âm và những nơi có tiếng ồn cao như đập đá vôi, đá sét, nghiền xi măng được bố trí trong các nhà đặc biệt có tường ngăn

1.5.2.13 Hệ thống điều khiển tự động sản xuất

Trong các nhà máy xi măng sản xuất theo phương pháp khô hiện nay, toàn bộ quá trình vận hành của dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng được điều khiển tự động từ phòng điều khiển trung tâm Hệ thống điều khiển tự động hoá của nhà máy từ

khâu kiểm tra, đo lường, xử lý thông tin, điều chỉnh và điều khiển hoạt động toàn bộ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng gồm các mức:

- Mức 1 gồm các cơ cấu chấp hành như động cơ, van, thioết bik đo lường,thiết bị biến đổi tín hiệu, các bộ điều khiển v.v

- Mức 2 là hệ thống điều khiển quá trình sản xuất như các máy tính vận hành, các bộ điều khiển logic lập trình v.v

- Mức 3 là các hệ thống đặc biệt như hệ thống giám sát thành phần phối liệu, hệ thống quét nhiệt độ võ lò, hệ thống tối ưu hoá, hệ thống thiết kế, hệ thống thông tin

quản lý và hệ thống truyền hình công nghiệp

Trên đây giới thiệu tóm tắt toàn bộ dây chuyền công nghệ tiên tiến sản xuất xi

măng theo phương pháp khô đang được áp dụng trong các nhà máy sản xuất xi măng

của Việt nam hiện nay Trong đó các thiết bị sản xuất chính từ đập đá vôi tới xuất xi măng và hệ thống điện, tự động hoá đều được cung cấp từ các nhà chế tạo thiết bị xi măng nỗi tiếng thế giới như FLSmidth, Fuller, Polysius, Pfeifer, Bedeschi, Loesche, ABB, Haver- Boecker v.v Trong bảng 23 dưới đây giới thiệu nguồn xuất xứ một số

thiết bị chính trong các nhà máy xi măng lò quay hiện có ở Việt nam hiện nay

Bảng 1.4 Xuất xứ của một số thiết bị chính trong các nhà máy xi măng lò quay ở Việt nam hiện nay

Danh mục các thiết bị chính Hãng cung cấp thiết bị

1 Máy đập va đập – hắt FLS, PSP, Krupp Polysius, Pfeiffer 2 Máy đập răng 2 trục Bedeschi

3.Máy đánh đống đá vôi FLS, Bedeschi

10 Lò quay MHI, IKK, FLS, Kobe, Fuller, FCB, Polysius11 Máy làm lạnh clanhke BMH, IKK, FLS, CPAG

12 Máy nghiền đứng con lăn (than) FLS, Loesche, UBE 13 Máy nghiền đứng con lăn (sơ bộ) xi

măng

MHI, Loesche, Kawasaki, UBE

14 Máy nghiền bi xi măng FLS, MHI, UBE, FCB, Polysius 15 Máy đóng bao xi măng Ventomatic, Haver & Boecker 16 Lọc bụi tĩnh điện Elex, FLS Miljo

17 Hệ thống điều khiển quá trình Siemens, FLS, MHI, ABB

1.5.3 Thiết bị công nghệ

Nhà máy xi măng đ−ợc trang bị hệ thống thiết bị đồng bộ phù hợp với dây chuyền sản xuất và phù hợp công suất của lò quay là 4.000 tấn Clanhke/ngày

Hệ thống thiết bị công nghệ đồng bộ gồm:

a/ Hệ thống thiết bị trong dây chuyền công nghệ sản xuất chính

Hệ thống thiết bị trong dây chuyền công nghệ sản xuất chính giới thiệu ở bảng 24

Bảng 1.5 Thiết bị trong dây chuyền công nghệ sản xuất chính

Số hiệu hạng mục

Thiết bị

- Thiết bị chính

131 Máy đập đá vôi 133 Máy đập đá sét

141 Băng tải vận chuyển đá vôi tới kho 143 Băng tải vận chuyển đá sét tới kho 151 Kho đá vôi

481 Xilô Clanke 521 Vận chuyển Clanke từ kho 541 Máy nghiền xi măng 551 Vận chuyển xi măng 621 Xilô xi măng

641 731 771 738

Máy đóng bao và xuất xi măng Phòng điều khiển trung tâm Phòng thí nghiệm

Hệ thống vận chuyển mẫu thí nghiệm

- Hệ thống thiết bị phụ trợ

741 Hệ thống khí nén 751 Hệ thống dầu 761 Trạm xử lý nước 762 Trạm xử lý nước thải

- Hệ thống thiết bị phục vụ

810 Xưởng sửa chữa cơ khí 820 Xưởng sửa chữa xe máy 830 Xưởng sửa chữa điện, điện tử 840 Kho vật tư

841 Kho vật liệu chịu lửa 842 Kho dầu mỡ

b/ Hệ thống kỹ thuật điện, điều khiển tự động và đo lường

Toàn bộ dây chuyền sản xuất trong nhà máy được cơ khí hoá toàn bộ kết hợp tự động hoá ở mức độ cao Việc điều khiển tự động hoá được thực hiện tại phòng điều khiển trung tâm

c/ Phụ tùng thay thế

Trong các nhà máy xi măng công suất lớn thường có 1 khối lượng phụ tùng thay thế cho 2 năm vận hành sản xuất

1.6 Tình hình nội địa hoá thiết bị sản xuất của các nhà máy xi măng lò quay

1.6.1 Tình hình nội địa hoá thiết bị sản xuất xi măng của một số nhà máy xi măng lò quay đã xây dựng ở Việt nam

Tình hình nội địa hoá thiết bị sản xuất xi măng của một số nhà máy xi măng lò quay đã xây dựng ở Việt nam giới thiệu ở bảng 25

Bảng 1.6 Tình hình nội địa hoá thiết bị sản xuất xi măng của một số nhà máy xi măng lò quay

TT Tên nhà máy Địa điểm xây dựng

Công suất, tấn clanhke/

ngày

Tổng trọng lượng thiết bị , tấn

Đã chế tạo trong nước,

tấn

Tỷ lệ nội địa hoá (%)

1 Nhà máy xi măng Hoàng Thạch II

Kinh Môn Hải Hưng

2 Nhà máy xi măng Bút Sơn

Kim Bảng Hà Nam

4.000 16.545 5.100 30,8

3 Nhà máy xi măng Tam Điệp

Tam Điệp Ninh Bình

4.000 16.121 5.669 35,2

4 Nhà máy xi măng Nghi Sơn

Nghi sơn Thanh Hoá

5.800 28.000 13.000 46,4

1.6.2 Tình hình nội địa hoá các nhóm thiết bị sản xuất của một nhà máy xi măng công suất 4.000 tấn clanhke/ngày ở Việt nam

1.6.2.1 Tình hình nội địa hóa của từng nhóm thiết bị sản xuất

Tình hình nội địa hóa của từng nhóm thiết bị sản xuất giới thiệu trong bảng 26

Bảng 1.7 Tình hình nội địa hóa của từng nhóm thiết bị sản xuất

Tổng trọng lượng,

tấn

Đã nội địa hoá,

tấn

Tỷ lệ đã nộiđịa hoá, %

2 Cấp liệu tấm và băng tải xích 8 245,8 54,5 22,2

3 Gầu nâng 9 491,4 332 67,5

6 Palăng (23 bộ ), cầu trục (7 bộ ) 30 113,6 41,1 36,2

9 Thiết bị phi tiêu chuẩn còn lại 2.767,5 2.767,5 100 10 Các thiết bị chính* (không kể động cơ ) 4.122,7 593,7 14,4

17 Hệ thống điều khiển tự động hoá gồm :

-HT điều khiển lò,làm nguội, nghiền, theo dõi gạch chịu lửa

26 Xe cần trục, xe xúc lật trong nhà máy 104 0 0 27 Thiết bị cứu hoả (ô tô chữa cháy, bơm) 95,9 0 0

28 Thiết bị cho kho, dụng cụ khác 7,6 0 0 29 Các thiết bị khác: Van các loại, bộ chỉ

thị mức

30 Các vật liệu khác: Sơn, thép nêm, bu lông các loại, que hàn

7 Các loại cân băng định l−ợng

8 Máy nghiền đứng con lăn (nghiền liệu), 320 t/h

9 Lò nung 4.000 tấn clanhke./ngày, tháp trao đổi nhiệt, buồng phân huỷ 10 Máy làm lạnh clanhke kiểu ghi, 4.000 t/ngày

11 Băng gầu thép vận chuyển clanhke, 250 t/h:

12 Máy nghiền đứng con lăn (nghiền sơ bộ xi măng), 240 t/h 13 Máy nghiền bi xi măng 240 t/h

14 Máy đóng bao xi măng 100 t/h

15 Máy nghiền đứng con lăn (nghiền than), 30 t/h 16 Xi lô đồng nhất 20.000 tấn

1.6.2.2 Mô tả các phần của thiết bị sản xuất đã đ−ợc nội địa hoá và đang nhập ngoại

Mô tả các phần của thiết bị đã đ−ợc nội địa hoá và đang nhập ngoại đ−ợc giới thiệu ở bảng 27

Bảng 1.8 Mô tả các phần của thiết bị đ∙ được nội địa hoá và đang nhập ngoại

TT Thiết bị Phần chế tạo trong nước Phần nhập ngoại

1

Băng tải cao su Khung băng, đối trọng, vỏ che băng, gối đỡ, giá đỡ con lăn, các nắp bảo vệ, căng băng, các kết cấu thép khác

-Puly, hộp số, động cơ, băng, con lăn, Pulycăng, tấm đế, phanh, vòng bi, cơ cấu làm sạch băng, cơ cấu dừng khẩn cấp

2 Cấp liệu tấm và băng tải xích

Khung băng, vỏ che băng, các nắp bảo vệ, các kết cấu thép khác

-Puly, Hộp số, Động cơ, Băng, con lăn, tấm đế, cơ cấu đảo chiều, vòng bi, cơ cấu dừng băng, xích, gối đỡ con lăn, hệ thống bôi trơn 3 Gầu nâng Giá đỡ, thân gầu, gầu, các nắp bảo

vệ, các kết cấu thép khác

-Puly, Hộp số, Động cơ, Băng, xích, tang dẫn động

4 Vít tải

Giá đỡ, vỏ, ruột vít bao gồm cánh và trục, các kết cấu thép khác

-Khớp nối, Hộp số, động cơ, gối đỡ trung gian, vòng bi, hệ thống bôi trơn

5 Máng khí động Giá đỡ, vỏ, vòi thổi khí, vòng làm kín, các kết cấu thép khác

-Quạt gió, Động cơ, vải Polyester

6 Palăng (23 bộ), cầu trục (7 bộ)

Dầm cầu trục, xe con, các kết cấu thép khác

-Toàn bộ phần còn lại của palăng và cầu trục

7 Lọc bụi, quạt gió

Vỏ, Giá đỡ, các nắp bảo vệ, các kết cấu thép khác (Thang, ống nối )

-Toàn bộ phần còn lại: Điện cực, cao áp, túi vải, hệ thống khí nén, điều khiển, các loại van

8 Các thiết bị chính Khung vỏ, giá đỡ, hộp Toàn bộ phần còn lại

1.7 Phát triển sản xuất xi măng của Việt nam tới năm 2010

ở nước ta trong lĩnh vực sản xuất xi măng đã vươn lên tiếp cận trực tiếp với những công nghệ sản xuất xi măng tiên tiến của thế giới Trong những năm gần đây một số nhà máy xi măng (kể cả liên doanh) đã được xây dựng theo công nghệ sản xuất tiên tiến phương pháp khô với dây chuyền công nghệ 1 lò quay công suất lớn từ 4.000 tấn tới 5.800 tấn clanke/ngày (Chinfong, Bút sơn, Sao mai, Nghi sơn, Hoàng mai, Tam điệp) Trong các nhà máy này đều sử dụng hệ thống tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh 5 tầng xiclon

và lò quay với buồng phân huỷ đốt bằng 100% than cám chất bốc thấp của Quảng ninh Các thiết bị công nghệ chủ yếu như máy nghiền đứng con lăn nghiền liệu và nghiền than, xilô đồng nhất, máy lạnh kiểu ghi , máy nghiền đứng con lăn nghiền sơ bộ kết hợp với máy nghiền bi nghiền kết thúc xi măng đều được trang bị trong các nhà máy trên Quá trình sản xuất đều được điều khiển tự động từ phòng điều khiển trung tâm

Xi măng Việt nam hiện đang có ưu thế hơn hẳn các nước ASEAN là nhu cầu tiêu thụ xi măng của thị trường nội địa rất lớn và ngày mỗi gia tăng Theo Quyết định số 115/2001/QĐ - TTg ngày 01 tháng 8 năm 2001 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển ngành công nghiệp Vật Liệu Xây Dựng Việt nam đến năm

2010 thì nhu cầu xi măng năm 2005 là 24 triệu tấn/năm và năm 2010 là 37 triệu tấn/năm, trong khi đó công suất thiết kế của toàn ngành xi măng Việt nam đến năm 2000 mới đạt 19,70 triệu tấn/năm Do vậy nền công nghiệp xi măng Việt nam đang có

nhu cầu đầu tư phát triển rất lớn, nếu không thực hiện kịp thời các dự án đầu tư xi măng ngay từ bây giờ thì hàng năm nước ta sẽ phải nhập khẩu một khối lượng xi măng rất lớn Về công nghệ sản xuất, trong bản Quy hoạch cũng chỉ rõ cần phải kết hợp và nhanh chóng tiếp thu công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại của thế giới với thiết bị chế tạo trong nước để sớm có được nền công nghệ, thiết bị tiên tiến và hiện đại, tự động hoá ở mức cao, bảo đảm cho sản phẩm xi măng và bảo vệ môi trường đạt tiêu chuẩn quốc tế

Theo dự báo năm 2002 nhu cầu tiêu thụ xi măng trong nước khoảng 18 triệu tấn (tăng 11,2% so với năm 2001), do vậy cân đối giữa nguồn sản xuất với nhu cầu tiêu thụ xi măng, Bộ Xây dựng đã đề nghị và được Thủ tướng Chính phủ cho phép nhập khẩu 2 triệu tấn clanhke Vừa qua ngày 2 tháng 5 năm 2002, sau khi thống nhất ý kiến với Bộ Thương mại và các cơ quan liên quan, Bộ Xây dựng vừa có văn bản đề nghị Thủ tướng Chính phủ cho phép trong năm 2002 nhập thêm 1 triêụ tấn clanhke

Để đáp ứng cho nhu cầu xi măng đang ngày mỗi tăng như nêu trên, từ nay tới năm 2010 một số nhà máy xi măng lò quay mới có công suất lớn sẽ được đầu tư xây dựng ở Việt nam được giới thiệu ở bảng 28

Với 11 dự án xây dựng nhà máy xi măng lò quay mới (tổng công suất thiết kế 16,5 triệu tấn xi măng/năm) sẽ được đầu tư xây dựng như trên, một khối lượng thiết bị sản xuất xi măng khổng lồ sẽ được lắp đặt trong các nhà máy xi măng này Trong đó một khối lượng không nhỏ các thiết bị cũng sẽ được chế tạo trong nước, nhằm tiết kiệm ngoại tệ nhập khẩu, giảm suất đầu tư cho các nhà máy xi măng Đây là một cơ hội to lớn, mở ra một hướng mới phát triển chế tạo thiết bị sản xuất xi măng lò quay, đồng

thời cũng là một thách thức rất lớn cho ngành cơ khí chế tạo của đất nước ta Đáp ứng đầy đủ khối lượng và chất lượng phần thiết bị chế tạo trong nước này sẽ chứng tỏ năng lực và sự trưởng thành vươn lên nhanh chóng của đội ngũ công nhân, kỹ sư, cán bộ ngành cơ khí chế tạo của chúng ta

Bảng 1.9 Danh mục các dự án xây dựng nhà máy xi măng lò quay tới năm 2010

Tên nhà máy Công suất xi măng, triệu tấn/năm

1 Nhà máy xi măng Thái nguyên

1,4 Tổng công ty xây dựng Công nghiệp Việt nam

Võ nhai, Thái nguyên

2 Nhà máy xi măng Hạ long 2,0 Tổng Cty Sông Đà Hoành bồ, Quảng ninh 3 Nhà máy xi măng Thăng

long

2,2 Cty xây lắp, XNK vật liệu & Kthuật XD; Bảo Việt; Cty XNK tổng hợp HN

Hoàn cầu, Quảng ninh

4 Nhà máy xi măng sông Gianh

1,4 Tổng Cty xây dựng miền Trung

Quảng trạch, Quảng bình 5 Nhà máy xi măng Thanh

long

2,0 Công ty xi măng Hà tiên 1

Thanh long, Bình phước 6 Nhà máy xi măng Quảng trị 0,8 Tổng công ty

xây dựng Hà nội

Cam lộ, Quảng trị 7 Nhà máy xi măng Quang

hanh

2,3 Tổng công ty xuất nhập khẩu xây dựng (Vinaconex)

Quang hanh, Quảng ninh

8 Nhà máy xi măng Hoàng thạch III

1,4 Tổng công ty lắp máy (Lilama)

Kim môn, Hải dương 9 Nhà máy xi măng Sơn la 0,6 Tỉnh Sơn la Hát lót,

Sơn la

10 Nhµ m¸y xi m¨ng Phóc s¬n

1,8 Liªn doanh gi÷a Cty World Cement- §µi loan víi Cty xi m¨ng H¶i d−¬ng vµ NH C«ng th−¬ng ViÖt nam

H¶i d−¬ng

11 Nhµ m¸y xi m¨ng Phó thä 0,6 TØnh Phó thä Phó thä

Kết luận và kiến nghị

Đề tài “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị phụ tùng cho công nghiệp xi măng lò quay 1,4 triệu tấn năm.” đã đạt được những mục tiêu đề ra, đã tạo ra các sản phẩm bao gồm :

- Các nghiên cứu tổng quan về các thiết bị như máy nghiền đứng, thiết bị phân ly, thiết bị kho đồng nhất sơ bộ, quạt, lọc bụi tĩnh điện được áp dụng trong công nghiệp sản xuất xi măng

- Xây dựng các phương pháp tính toán các thông số công nghệ, tính toán thiết kế các thiết bị trên

- Thực hiện thiết kế 8 thiết bị , bao gồm cả phần thiết kế phần điều khiển tự động, xây dựng công nghệ chế tạo

- Chế tạo một hệ điều khiển lọc bụi tĩnh điện (1trường) bao gồm hệ điều khiển theo chương trình và tủ điện

- Chế tạo 1bộ nguồn cao áp có điều khiển của lọc bụi tĩnh điện bao gồm biến thế cao áp, bộ chỉnh lưu và điều khiển chỉnh lưu

- Chế tạo 12 tấn phụ tùng cho máy ngiền đứng

Bộ điều khiển cao áp cùng bộ nguồn sau khi chế tạo đã được thử nghiệm tại nhà máy xi măng Lạng sơn và đã hoạt động tốt Phụ tùng cho máy nghiền đứng được chế tạo được kiểm nghiệm tại nhà máy và đã được chuyển tới nhà máy xi măng Hoàng thạch để thử nghiệm

Qua quá trình khảo sát thực hiện đề tài cũng như tham gia vào việc chế tạo các thiết bị tương tự như sản phẩm của đề tài, trên nhóm tác giả có thể khẳng định việc thiết kế, chế tạo phần lớn các sản phẩm của đề tài có thể thực hiện trong nước Việc chế tạo trong nước sẽ góp phần phát triển ngành cơ khí chế tạo nói chung và cơ khí chế tạo thiết bị phụ tùng xi măng trong nước, tiết kiệm ngoại tệ

Các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu cho việc thiết kế, chế tạo

Tuy nhiên vì hầu hết sản phẩm của đề tài là những thiết bị có giá trị lớn, phức tạp và là những thiết bị chủ chốt trong các công đoạn công nghệ của nhà máy cho nên việc chuyển tứ nghiên cứu thiết kế sang chế tạo cần có nghiên cứu thực nghiệm thiết bị cũng như các cơ cấu, hỗ trợ trong việc đưa áp dụngvào thực tế

Đề tài này đã được hoàn thành trong khuôn khổ chương trình KC06 Trước hết nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ KHCN và nhất là Ban Chủ nhiệm chương

trình KC06 đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ chúng tôi trong việc thực hiện đề tài này Chúng tôi cũng xin cám ơn nhà máy Xi măng Lạng sơn, Công ty xi măng Hoàng thạch, Bỉm sơn cũng như Công ty xi măng Bút sơn, Hoàng mai, Kiên lương giúp đỡ chúng tôi trong quá trình khảo sát, thử nghiệm tại các cơ sở trên

Tài liệu tham khảo

1 Dự án điều chỉnh qui hoạch phát triển công nghiệp xi măng ở Việt nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 Bộ Xây dựng Viện Khoa học Công nghệ Vật liệu Xây dựng 4/2005

2 Những chính sách kinh tế vĩ mô điều chỉnh phát triển công nghiệp xi măng Trung Quốc Bộ Xây dựng Trung tâm tin hoc số 3/2004

3 Atox Raw Mill; Fuller Roller Mill; OK Verticall Roller Mill; Atox Coall Mill; Stacker and Reclaimer Systems brochures for preliminary project planning from www.flsmidth.com

4 Sarren Worre Jorgensen “ Verticall Roller Mill for Grinding of Cement and Slag” Cemento-Hormigon N0 144 11/2002

5 Sarren Worre Jorgensen; F.L.Smidth &Co A/S; Denmark “LV Technology Optimises Verticall Roller Mill” Cemento-Hormigon N0 135 4/2001

6 Erik Birch; F.L.Smidth &Co A/S; Denmark and Brian P.Keefe “Experience with the OK Roller Mill” Asian Cement and Construction Material Magazin N0 121 9/1998

7 Robert T.Wehr “Roller Mill Sussesses of the 1990s” Cement Review Magazin N0 126 4/1999

8 Kawasaki Heavy Industries LTD “CK Roller Mill”; CKP Mill (Kawasaki Pregrinding Systems)

9 “Roller Gringding Technology by Kawasaki Heavy Inducstries” International Conference on advanced Technology for Cement Inducstry in Hanoi 11/2002 10 Raw Material Grinding Quadropol from WWW.Polysusa.com

11 Loesch Roller Mill for Cement and Blast Furnace Slag 6/1995 12 Separator type RAKM – Instruction F.L Smidth

13 Advanced Mill Technology Cetec 2000-20001 14 Erection Manual – Claystacker 250/14.5

15 Erection Manual – Bridge reclaimer LHO 150/22.5

16 SIMATIC S7-400 System, Technical Documentation, Siemens.2001 17 SIMATIC driver, Technical Documentation, Siemens.2001

18 SIMATIC Total Integrated Automation,Siemens,2001

19 Robert N, Bateson, “Introduction to Control System Technology” Macmililan Inter.Edition, USA, Newjork,1996

Maxwell-20 Sapoznhikov M IA Mekhanhitreskoe oborudovonhie dlia proizvodstva stroitelnukh materialov I izdelia Mashgiz 1962

21 Sapoznhikov M IA Drozdov N.E Spravochnhic po oborudovanhiu zavodov strpitelnukh materialov Gostroiizdat 1959

22 Bokshtein S IA Morgulie M L Vozdushn−e Klassiphikator−, primenhiaemue v promushlennosti stroitelnux materialov Zbornhix No2, VNHII stroimash, 1964

23 Banhit Ph g maltrin a d puleulavlivanhie i otristka gazov v promushlennosti stroitelnux materialov 1967

24 Noel de Wet “Homogenizing/Blending in South Africa- An Apdate” Bulk Solids Handling 1/1994

25 G Fischer “ Portal Bridge Scraper Reclaimer for multi-purpose blending Bed Stores” ZKG Internatianal

26 G Fischer “ Power Station Coal Yard Using Scraper Reclaimer – 25 Years of Experience” VGB Kraftwerkstechnik Volume 7 N0 10 10/1997

27 G Fischer “ Circular Storage Yard for Bulk Materials” Volume 19 N0 2 Bulk Solids Handling 4-6/1999

28 Performances – SCHADE AUMUND Group OK vertical roller mill

29 A D Bruk vµ c¸c tg kh¸c: Sentrobezn−e Ventilator− ChÞu tr¸ch nhiÖm xuÊt b¶n: T S Solomakhova Moscova Mashinostroenie, 1975

30 Ing Dr Techn O Back Ventilatoren Entwurf und Berechnung, Halle 1955 B¶n dÞch tiÕng Nga

31 Dr Ing Bruno Eck Fans Design and operation of Centrifugal, axial- Flow and Cross- flow fans Pergamon Press Oxford New York Toronto Sydney Braun Schweig

32 Kand Techn Nayk Ph G Galimzianov Ventilator− Atlas Konstruksii Izdatelstvo "Mashinostroenie", Moscova 1968

33 Raokhman B S Priamaia Zadatra opchekanhia dvuxmernoi reshiotki profilei Trud− SKTI, V−pusk¬ 61, 1965

34 Kanton A IU., Kazatrkov L IA Opchekanhia mnogoriadnoi reshiotki na Osesimmetrichn−x poverkhnochiax toka v sloie peremennoi tolshin− "Izveschie Vozov Energechika" 1970, N06, Str 83-89

35 UJOV V M vµ c¸c t¸c gi¶ kh¸c, Lµm s¹ch bôi khÝ th¶i c«ng nghiÖp M.CHIMIA –1981

36 UJOV V M, Lµm s¹ch khÝ th¶i c«ng nghiÖp b»ng läc bôi tÜnh ®iÖn M.CHIMIA –1967

37 RUSANOV A A Sæ tay läc bôi vµ tro bay, M.ENERGIA- 1983

38 IURENEV V M vµ LEBEDEV P D Sæ tay kü thuËt nhiÖt,M.ENERGIA - 1975 39 ROTHEM⇐HLE , C«ng nghÖ n¨ng l−îng vµ m«i tr−êng Läc bôi tÜnh ®iÖn,

APPARATEBAU ROTHEM⇐HLE GERMANY

40 UJOV V M vµ VALDERBERG A I, Lµm s¹ch bôi khÝ th¶i c«ng nghiÖp ,M.CHIMIA –1981

41 RUXIN C A ,Sæ tay c¸c thiÕt bÞ th«ng giã c¸c nhµ m¸y chÕ t¹o m¸y, M MASINOSTROENIE – 1964

42 NguyÔn BÝnh, §iÖn tö c«ng suÊt Nhµ xuÊt b¶n KHKT Hµ néi 2001

813 Đường Giải Phóng, Quận Hai Bà Trưng, Hà nội

Báo cáo chuyên đề của Đề tài:

“Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị, phụ tùng thay thế cho công nghiệp xi măng lò quay 1,4

triệu tấn năm”

M∙ số: KC- 06- 07 CN thuộc chương trình KC – 06

Nội dung chuyên đề:

“Nghiên cứu thiết kế quạt công nghiệp”

TS Phạm Giao Du

Hà nội - 2005

BKH&CN – BXD TCTCKXD

Danh sách những người tham gia thực hiện đề tài

TT Họ và tên Chức danh

Học hàm, học vị, chuyên ngành

Ghi chú

1 Võ Sỹ Huỳnh Chủ trì thực hiện

PGS TS Máy thuỷ khí

Khoa Cơ khí ĐHBK 2 Lê Danh Liên Thành viên PGS TS Máy

thuỷ khí

Khoa Cơ khí ĐHBK 3 Phạm Lương Tuệ Thành viên GS TS Máy và

thiết bị nhiệt

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh ĐHBK

4 Bùi Quốc Thái Thành viên TS Máy thuỷ khí Khoa Cơ khí ĐHBK 5 Lê Đình ánh Thành viên KS Máy thuỷ khí Khoa Cơ khí ĐHBK

Thông tin tóm tắt chuyên đề

"Nghiên cứu thiết kế quạt công nghiệp"

Chuyên đề "Nghiên cứu thiết kế quạt công nghiệp" là đề tài nhánh

thuộc đề tài chính: "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị, phụ tùng thay thế cho công nghiệp xi măng lò quay 1,4 triệu tấn năm" Mã số: KC-06-07CN do TS

Phạm Giao Du Tổng công ty cơ khí xây dựng làm chủ nhiệm đề tài Nội dung yêu cầu đối với đề tài nhánh:

1 Nghiên cứu tổng quan ứng dụng quạt công nghiệp trong công nghiệp sản xuất xi măng, đặc tính kết cấu và động học của quạt

2 Xây dựng phương pháp tính toán thiết kế quạt

3 Thiết kế 01 quạt công nghiệp với thông số Q = 1230m3/ph, p = 8916Pa

4 Phân tích khí động học của quạt 5 Tính bền bánh công tác của quạt

6 Xây dựng phương pháp kiểm tra cân bằng tĩnh và động bánh công tác của quạt

7 Thiết lập công nghệ chế tạo bánh công tác của quạt

3 Đã xây dựng phương pháp và chương trình tính toán thiết kế quạt 4 Đã ứng dụng phương pháp tính toán để tính kiểm tra 02 quạt thực quạt 24-26 và 32- 03 đang sử dụng trong nhà máy xi măng Bỉm Sơn

5 Đã thiết kế 01 quạt công nghiệp cao áp công suất lớn: Lưu lượng Q = 1230 m3/ph, áp suất p = 8916 Pa, vòng quay làm việc n = 980 v/ph, nhiệt độ làm tmax ≈ 100oC

6 Đã tính toán phân bố vận tốc và áp suất trên prôphin cánh bánh công tác của quạt để đánh giá đặc tính động học của quạt

7 Đã tính bền bánh công tác là chi tiết chịu lực quan trọng nhất của quạt

8 Đã xây dựng phương pháp kiểm tra cân bằng tĩnh và động bánh công tác của quạt

9 Đã xây dựng phương pháp công nghệ chế tạo bánh công tác của quạt Chủ trì đề tài nhánh

Trường ĐHBK Hà nội

Mục lục

Trang Phần I Tổng quan nghiên cứu, ứng dụng quạt công nghiệp 7

II Các thông số hình học của quạt ly tâm 7 III Các thông số làm việc và động học của quạt 10

V Sơ đồ dòng chảy trong bánh công tác của quạt 11

VIII Tổng quan phương pháp tính toán thiết kế quạt 32 Phần II Phương pháp tính toán thiết kế quạt ly tâm 37 I Xác định các thông số kết cấu của bánh công tác 37 II Xây dựng biên dạng cánh bánh công tác 43

IV Tính toán động học dòng chảy trong chảy bao

lưới cánh bánh công tác quạt ly tâm - Xác định phân bố

vận tốc và áp suất trên prôphin của lưới cánh 46 Phần III Tính toán thiết kế quạt công nghiệp 54

I Tính toán minh hoạ phương pháp tính- Tính toán

quạt cao áp dùng trong nhà máy sản xuất xi măng 54

II.1 Tính toán các thông số kết cấu cơ bản 67 II.2 Xây dựng tiết diện kinh tuyến của bánh

công tác và biên dạng cánh của quạt 73

III Nghiên cứu động học dòng chất lỏng chảy bao lưới cánh - Tính phân bố vận tốc và áp suất trên chu tuyến

Phần IV Tính bền một số chi tiết của quạt 91 A Cơ sở lý thuyết tính bền đĩa cánh bánh công tác 91 I Tính bền chung đĩa cánh bánh công tác 91

III Tính bền đĩa trước của bánh công tác 94 B Tính bền đĩa sau và đĩa trước của quạt 96

II Tính bền chính xác đĩa sau 97 III Tính bền đĩa trước bánh công tác 100 Phần V Cân bằng tĩnh và cân bằng động rô to quạt ly tâm 102 I Sự cân bằng tĩnh và cân bằng động 102

IV Ví dụ tính toán cân bằng động 109 Phần VI Quy trình công nghệ chế tạo bánh công tác quạt ly tâm 111

III Cân bằng bánh công tác sau khi gia công cơ 113