Giải phỏp thay đổi và cải tiến thiết bị mỏy múc trong dõy chuyền cụng nghệ đúng một vai trũ rất quan trọng trong cụng tỏc sản xuất sạch hơn. Cỏc thiết bị được cải tiến, duy tu bảo dưỡng, sửa chữa hỏng húc và thay thế đỳng thời hạn và bố trớ lại tại cỏc vị trớ thớch hợp trong cỏc cụng đoạn sản xuất cú thể gúp phần trong việc làm giảm tiờu hao nguyờn, nhiờn liệu đầu vào, tiết kiệm điện năng, giảm thiểu lượng phỏt thải (khớ thải, bụi) ra mụi trường, thu hồi và tỏi sử dụng chất thải. Việc giảm phỏt thải chất độc hại ra mụi trường sẽ
dẫn đến việc giảm khụng những chi phớ đầu tư xõy dựng hệ thống xử lý mụi trường mà cũn giảm chi phớ xử lý cuối đường ống
Đối với cụng nghệ xi măng việc ỏp dụng cỏc giải phỏp lắp đặt cỏc thiết bị xử lý thu hồi bụi (nguyờn liệu và sản phẩm) vừa là giải phỏp xử lý cuối
đường ống (end of pipe), nhưng cũng là cỏc giải phỏp sản xuất sạch vỡ bụi nguyờn liệu, sản phẩm được thu hồi tỏi sử dụng. Vỡ vậy đõy là cỏc giải phỏp vừa mang lại hiệu quả kinh tế (giảm tiờu hao nguyờn nhiờn liệu, tăng sản phẩm) vừa giảm thiểu ụ nhiễm mụi trường. Kết hợp khảo sỏt thực tế tại nhà mỏy và tớnh toỏn cõn bằng vật chất và cõn bằng nhiệt cú thể cho phộp đề xuất một số giải phỏp cải tiến thiết bị cho Nhà mỏy xi măng Lưu Xỏ:
Bảng 4. 3 Đề xuất cỏc biện phỏp cải tiến thiết bị Dũng thải Nguyờn nhõn Biện phỏp cải tiến thiết bị Đập hàm và đập bỳa trong hệ hở, khụng cú hỳt lọc bụi -Chuyển đổi sang hệ thống đập hàm, bỳa trong hệ kớn cú hỳt lọc bụi. Dựng hệ lọc bụi nước (hiệu suất thấp) trong hệ thống sấy liệu - Thay thế bằng hệ thống lọc bụi tay ỏo hiệu suất cao. 1. Bụi thải nhiều Thỏo clanhke ra sõn sau đú xỳc thủ cụng lờn xe ụ tụ
- Cải tiến sang thỏo klanhke cấp trực tiếp lờn ụ tụ. 2. Tổn thất điện cao Động cơ vận hành non tải hoặc quỏ tải - Lắp tụ bự cos fi phõn tỏn ngay tại cỏc động cơ cụng suất lớn hơn 22Kw tới từng động cơ trong nhà mỏy thay cho tụ bự tại tủđầu xưởng
- Lắp biến tần tại cỏc vị trớ băng tải thớch hợp.
Máy vê viên bị hỏng - Thay thế máy vê viên mới
Lũ sấy, mỏy sấy bảo ụn chưa tốt
- Bảo ôn lò sấy, máy sấy
3. Tổn thất than cao Hiệu suất lũ nung chưa cao - Điều chỉnh cụng nghệ nung luyện - Đầu tư hệ thống lọc bụi khúi lũ nung clanhke
Trong khuụn khổ của luận văn, tập trung nghiờn cứu, đề xuất cải tiến cụng nghệ và thiết bị cho 2 cụng đoạn là sấy nguyờn liệu và lũ nung clanhke.
4.2.3.1. Cụng đoạn sấy
- Bổ xung hệ thống tự động điều khiển nhiệt độ khớ núng cung cấp cho mỏy sấy thụng qua điều khiển tốc độ quạt đẩy của lũ sấy phản xạ hiện nay.
- Tối ưu hoỏ mỏy sấy thụng qua việc bổ xung và bố trớ lại cỏc cỏnh xới trong mỏy sấy nhằm tăng khả năng trao đổi nhiệt, khả năng mang hơi ẩm đi của dũng khớ sấy.
- Bảo ụn cỏc đường ống dẫn khớ, thõn thựng mỏy sấy quay làm giảm nhiệt lượng phỏt tỏn ra mụi trường xung quanh qua đú nõng cao hiệu suất cụng
đoạn.
- Lắp đặt hệ thống lọc bụi theo phương phỏp lọc bụi tỳi, với loại tỳi chịu được nhiệt độ cao và mụi trường axit, nhằm đưa nồng độ bụi trong khớ thải đạt tiờu chuẩn và tận dụng được lượng bụi thu hồi hiện nay đang phải bỏđi.
Phương phỏp lọc bụi tỳi [5]
Nguyờn tắc: Nguyờn tắc chung trong cụng nghệ xử lý chất ụ nhiễm dạng bụi là sử dụng thiết bị tỏch bụi khỏi hỗn hợp khớ. Để lựa chọn biện phỏp và thiết bị tỏch bụi cho một qỳa trỡnh cụng nghệ nào đú người ta phải dựa trờn những yờu cầu sau:
- Tớnh chất của bụi: cấu tạo hoỏ học, phõn bố hạt theo kớch thước, dạng hạt, tớnh chất hoỏ lý (trọng lượng riờng, độ dẫn điện, hằng số điện mụi,
độ rắn, độc chỏy nổ…), nồng độ bụi trong khớ thụ, lượng bụi yờu cầu chứa trong khớ sạch.
- Tớnh chất của hỗn hợp khớ: lưu lượng, cấu tạo hoỏ học (tớnh kiềm, tớnh axit), khả năng chỏy, độẩm, nhiệt độ…
- Quỏ trỡnh cụng nghệ: khớ sinh ra liờn tục hay giỏn đoạn, khớ đưa đi sử
dụng tiếp hay phúng khụng.
- Quỏ trỡnh làm việc: định kỳ sửa chữa, vận hành…
- Vị trớ đặt thiết bị; yờu cầu rộng hay hẹp, cao, thấp, diện tớch… - Chi phớ đầu tư
Cỏc thụng số kỹ thuật quan trọng của thiết bị hoặc hệ thống lọc bụi là: - Mức độ lọc sạch hoặc cũn gọi là hiệu quả lọc.
- Năng suất của hệ thống tức là lưu lượng khụng khớ đi qua bộ lọc, m3 Như vậy trong trường hợp này dựng phương phỏp lọc bụi bằng tỳi vải kết hợp với xiclon là hợp lý vỡ đỏp ứng được yờu cầu sau:
- Kinh phớ trung bỡnh
- Hiệu quả lọc rất cao 95 % - 99%
vải nhiều hay ớt mà phải tiến hành rung rũ tỳi vải. Định kỳ vài năm một lần phải thỏo tỳi vải ra xem xột, bảo dưỡng và thay thế.
Dựng vải để lọc bụi là điều dễ nhận thấy tỏc dụng của nú. Khi cho khụng khớ mang bụi đi qua lớp vải cỏc hạt bụi cú kớch thước lớn hơn lỗ rỗng trờn mặt vải sẽ bị cản lại. Dần dần lớp bụi đọng lại trờn mặt vải cũng cú tỏc dụng làm tăng khả năng giữ bụi của lớp vải lọc, nhưng sức cản thuỷ lực của nú sẽ tăng và năng suất lọc giảm xuống rừ rệt. Lỳc này người ta phải chải hoặc rũ lớp bụi bỏm trờn mặt vải để sử dụng tiếp.
Vải được dựng trong thiết bị lọc bụi này là loại vải thụ, dày và nếu mặt vải
được chải lụng càng tốt. Thiết bị lọc bụi tỳi vải khụng ỏp dụng đối với loại bụi dễ kết dớnh hoặc đúng cứng khi gặp ẩm.
Thiết bị lọc bụi tỳi vải. Bộ lọc bụi gồm nhiều đơn nguyờn, mỗi đơn nguyờn cú 8 tỳi vải được khõu thành dạng ống tay ỏo. Khụng khớ đi từ dưới lờn trờn và từ trong ra ngoài của từng ống tay ỏo
Hỡnh 4. 1. Thiết bị lọc bụi tỳi Bộ phận rũ bụi Đường khớ ra Đường khớ vào Tấm chắn Dũng khớ chứa bụi Khớ sạch Tấm đỡ Tỳi lọc Phễu chứa bụi
Hỡnh 4. 2. Bộ phận rũ bụi ở thiết bị lọc bụi tỳi
Tổn thất ỏp suất phụ thuộc cấu tạo thiết bị (thường khoảng 600 – 1500 m3/m2.h). Thể tớch khớ đi qua lọc tuỷ theo thiết bị, thường dao động khoảng 50 – 150 m3/m2.h, với khớ núng thỡ < 50 m3/h. Như vậy, đề xuất đầu tư hệ thống lọc bụi tỳi tại cụng đoạn sấy với cỏc thụng số kỹ thuật sau: - Lưu lượng xử lý của thiết bị: Q = 35.000m3/h - Diện tớch tỳi lọc: S = 389m2 - Tổn thất ỏp suất của thiết bị: p = 1.500 – 1.700Pa - Hiệu suất thu hồi bụi: η =99% - Nhiệt độ làm việc nhỏ nhất: Tmin=750C - Nhiệt độ làm việc nhỏ nhất: Tmax=2000C - Nồng độ bụi sau xử lý: < 50 mg/m3
t h ôn g s ố kỹ th uật L − u l − ợ n g x ử lý c ủ a t h ie ts bị l ớ n nh ấ t di ệ n t íc h tú i lọc t ỉ lệ lọc t ổ n t h ất áp suất c ủ a t h iế t bị hi ệ u suấ t t h u hồ i b ụ i nh iệ t đ ộ làm vi ệc nh ỏ nh ất n ồ n g đ ộ b ụ i s a u xử l ý nh iệ t độ làm vi ệc lớn nh ất q = 35000 m3 /h s = 3 8 9m 2 1 .536 m3/m 2. mi n p = 15 0 0 - 1 7 00 pa n = 99. 8% t mi n = 7 5 < 50 m g / n m 3 t m a x = 20 0 th iết bị lọc bụi
túi công đoạn sấy
Theo bảng cõn bằng vật chất (3.1) ta cú lượng bụi than thải ra từ cụng đoạn sấy nguyờn liệu là 5kg bụi than/tấn xi măng. Với cụng suất của nhà mỏy là 79.000 tấn xi măng/năm, thỡ lượng bụi than thải ra là:
395 1000
79000
5x = tấn bụi than/năm
Với hiệu suất xử lý của thiết bị là 99% thỡ lượng bụi cũn lại sau xử lý là: 95 , 3 % 99 316 316− = = x mbui tấn/năm
Lượng bụi thu hồi được là: mthu =395−3.95=391tấn/năm Tương tự ta cũng thu hồi được lượng bụi đất sột trong 1 năm Lượng bụi đất sột thải ra là
711 1000
79000
9x = tấn bụi sột
Với hiệu suất thiết bị lọc tỳi là 99% thỡ lượng bụi thu hồi được là: 704 % 5 . 99 711x = tấn/năm
Bảng 4. 4. Lượng bụi thu hồi được sau khi qua lọc bụi tỳi tại cụng đoạn sấy
Lượng bụi tấn/ năm Loại bụi thải
Trước khi qua lọc bụi Sau khi qua lọc bụi tỳi
Bụi than 395 391
Bụi đất sột 711 704
4.2.3.2. Cụng đoạn nung clanhke
a. Đối với bụi
- Đầu tư hệ thống lọc bụi tỳi bằng vải sợi thủy tinh cho khúi lũ nung clanke, việc lắp đặt hệ thống lọc bụi tỳi vải thủy tinh kiểu này là hợp lý, chịu
tựđộng với bộ PLC và cỏc sensor điện tử làm việc tựđộng theo chương trỡnh tối ưu đó được cài đặt. Lắp đặt hệ thống này cũn là giải phỏp giỳp cho việc nung luyện clinker trong lũ đứng thuận lợi, dễ thao tỏc và nõng cao năng suất. Do đõy là cụng đoạn phỏt sinh lớn lượng bụi khớ thải vào mụi trường, với việc đầu tư thiết bị lọc bụi khúi lũ này sẽ là giải phỏp tối ưu cho cỏc nhà mỏy xi măng lũ đứng hiện nay núi chung vỡ nú giải quyết triệt để nguyờn nhõn gõy ụ nhiễm bụi và khúi. Đồng thời giải phỏp cũn giỳp cho nhà mỏy tiếp tục hoàn thiện mỡnh trở thành cỏc đơn vị sản xuất sạch, thõn thiện mụi trường, bảo đảm sức khoẻ cho người lao động và toàn xó hội.
- Lắp đặt hệ thống lọc bụi khúi lũ nung gồm 2 cấp: Buồng lắng khụ hoặc tốt hơn là tổ hợp cyclon lắng khụ; buồng lắng ướt; quạt hỳt và ống khúi. Bụi thu
được tại buồng lắng khụ cú thể tỏi sử dụng trực tiếp. Lượng bựn mịn thu được tại cỏc bể lắng sau đú đem phơi khụ và tỏi sử dụng.
- Tại cửa thỏo clanhke, khu vực mỏy kẹp hàm cần thiết bố trớ hệ thống hỳt bụi gồm: lọc tỳi để thu hồi bụi clanhke theo ống đến bộ phận gầu nõng để tới silo chứa clanhke.
- Đối với quạt root cấp khụng khớ cho lũ đốt cần bố trớ trong nhà kớnh với hệ
thống tường, trần cú gỏ tấm hấp thụ õm và cỏch õm.
- Bố trớ quạt giú để thụng thoỏng và giảm lượng nhiệt thừa gõy ụ nhiễm nhiệt. - Hệ thống thiết bị cấp liệu cần kiểm tra thường xuyờn bước vớt nhằm hạn chế
hiện tượng bột liệu tự chảy, sập và phụt liệu ra mụi trường.
- Kiểm tra liờn tục chếđộ làm việc của mỏy trộn ẩm liệu đảm bảo độ ẩm của phối liệu sau khi ra khỏi mỏy trộn ẩm là khoảng 12%. Mỏy trộn ẩm phải cú nắp kớn để trỏnh bụi phỏt tỏn ra mụi trường trong khi trộn ẩm. Trỏnh tỡnh trạng phối liệu khụng đạt yờu cầu gõy phỏt sinh bụi khi phối liệu được chuyển
xuống mỏy vờ viờn. Hiệu chỉnh chiều cao đổ liệu vào mõm vờ viờn với sự
hoạt động ổn định của dàn phun nước bổ sung. Cỏc thiết bị nạo thành và chõn khuấy của mõm vờ viờn cần được kiểm tra và duy tu thường xuyờn để đảm bảo quỏ trỡnh tạo viờn đỳng kớch cỡ, cú cường độ cao khụng bị vỡ khi rải vào lũ nung giảm thiểu được lượng bụi phỏt sinh theo khúi lũ vào mụi trường. - Cần cấp đủ khụng khớ để than trong viờn liệu chỏy hoàn toàn khụng tạo ra khi độc hại CO. Điều này sẽ dẫn đến giảm tổn thất nhiệt năng và tiết kiệm nhiờn liệu than. Đối với cụng nhõn vận hành lũ phải tuõn thủ chặt chẽ quy trỡnh cụng nghệ và an toàn: Thường xuyờn gạt lỗ lửa để lũ nung thụng thoỏng khớ và nhiệt độ nung clanhke đạt mức tối đa khụng nhỏ hơn 14000C. Duy trỡ tốt chếđộ nung “thõm mặt” (lũ nung làm việc ổn định trờn mặt lũ chỉ cú khúi trắng. Mặt trờn cửa vung nung cỏch mặt lớp viờn vật liệu từ 0,7 -1m). Với chế độ nung này sẽ làm giảm nhiệt thải và bụi trong khúi lũ ra mụi trường tới mức thấp nhất.
b. Đối với khớ thải
Trong khúi thải của lũ nung chứa nhiều loại khớ độc hại, trong đú cỏc khớ cú nồng độ lớn và gõy ụ nhiễm như: SO2, COX, NOX. Cỏc loại khớ thải này cần
được xử lý trước khi thải ra mụi trường. Một số biệm phỏp đề xuất cho nhà mỏy như sau:
* Xử lý khớ SO2
Hầu hết hàm lượng lưu huỳnh cú trong nhiờn liệu sẽ tạo thành khớ SO2 do quỏ trỡnh chỏy của than và quỏ trỡnh nung của nhiờn liệu. Một phần khớ SO2 sinh ra được hấp thụ trong thành phần khoỏng của clanhke, phần cũn lại bay theo
ống khúi lũ nung. Để giảm thiểu lượng khớ này ra mụi trường đạt TCCP cú thể ỏp dụng cỏc phương phỏp xử lý cuối đường ống như sau:
- Sử dụng dung dịch kiềm để hấp thụ: Sữa vụi Ca(OH)2, dung dịch NH4OH, Mg(OH)2, Na2CO3... Khớ SO2 bị hấp thụ sẽ tạo thành sản phẩm sunfit và một số sunfat tương ứng.
- Dựng Mg(OH)2 hay MgO
Quỏ trỡnh hấp thụ SO2 bằng Mg(OH)2 thực hiện theo phản ứng MgO + SO2 → MgSO3 + H2O
MgSO3 được tỏi sinh bằng lũ nung theo phản ứng MgSO3 ⎯800⎯ →⎯0C MgO + SO2
Lượng MgO được sử dụng lại
- Dựng Sữa vụi Ca(OH)2 cũng tương tự như dựng Mg(OH)2
* Xử lý NOx
- Giải phỏp là phun ure hoặc NH3 vào lũ để khử, quỏ trỡnh khử diễn ra theo cỏc phản ứng sau:
3NO2 + 2(NH2)2CO →7/2N2 + 2CO2 +4H2O 3NO2 + 4NH3 →7/2N2 + 6H2O
Ngoài ra cú thể xử lý đồng thời SO2 và NO2 trong khúi thải lũ nung bằng phương phỏp hấp thụ:
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O
Ca(OH)2 + SO2 + ẵ O2→ CaSO4 + H2O Ca(OH)2 + 2NO2 ẵ O2→ Ca(NO3)2 + H2O
4.2.3.3. Phõn tớch cơ hội sử dụng lượng nhiệt thải của lũ nung clanhke
Lượng nhiệt thải của khúi lũ là 330,6 kcal/kg clanhke hay 330,6.103 kcal/ tấn clanhke
Nhiệt thải khúi lũ tớnh cho 1 tấn xi măng là: 276124 10 . 808 10 . 6 , 330 3x −3= kcal/tấn xi măng. Mặt khỏc, để sản xuất 1 tấn xi măng thỡ lũ sấy cần lượng than là 18kg
Với than sử dụng cú nhiệt trị là 5400kcal/kg thỡ lượng nhiệt cung cấp cho sấy liệu là:
18kg than/tấn xi măng x 5400 kcal/kg than = 97.200 kcal/tấn xi măng. Như vậy, lượng nhiệt thải thải ra từ khúi lũ là rất lớn, ta cú thể tận thu toàn bộ
lượng nhiệt này cho lũ sấy để sấy nguyờn liệu.
Với lượng nhiệt tận dụng này, hàng năm ta cú thể tiết kiệm toàn bộ
lượng than dựng cho lũ sấy, tương ứng với tiết kiệm được:
18.10-3 tấn than/tấn xi măng x 79.103 tấn /năm x 500.000đ = 711.000.000.đồng (giỏ than cỏm hiện tại là 500.000đ/Tấn)
4.3. Đề xuất biện phỏp thay đổi cụng nghệ sản xuất xi măng
Núi chung cỏc cụng nghệ sản xuất xi măng dự hiện đại đến đõu cũng
đều gõy ụ nhiễm mụi trường. Tuy nhiờn xi măng là loại vật liệu rất cần thiết và khụng thể thay thế (đến thời điểm này) trong ngành xõy dựng. Vỡ vậy cần thiết phải cải tạo, lựa chọn được một loại hỡnh cụng nghệưu việt nhất về cụng