III. CÔNG ĐOẠN NUNG PHỐI LIỆU TẠO CLINKER
3.4 Hệ thống làm lạnh clinker
a. Thiết bị làm nguội kiểu thùng quay (Hình 6.16)
Thiết bị làm nguội kiểu thùng quay là ống trụ thép trụ đường kính 2÷5m, chiều dài 60÷90m (khoảng 70% có lắp gạch chịu lửa) lắp nghiêng 4÷7% ngay sau lị nung clinker. Trong lị có thể lắp thêm những cánh thép để tăng cường q trình trao đổi nhiệt. Lị chuyển động quay độc lập với lò nung. Nhiệt độ clinker đầu ra 150÷300 độ C. Năng suất riêng đạt khoảng 3÷93 tấn clinker/ngày đêm.Nhiệt tổn thất ra mơi trường xung quanh 50÷80kcal/kg. Để đạt mức trao đổi nhiệt cao nhất, tốc độ gió đầu vào khoảng 3.8÷4.3m/s, hệ số khơng khí dư 1.1 . Được sử dụng phổ biến khoảng 100 năm, từ năm 1880÷1990.
Hình 6.16 Thiết bị làm lạnh kiểu thùng quay
Hình 6.17 Thiết bị làm lạnh kiểu thùng quay tại nhà máy Southam, Anh
b. Thiết bị làm lạnh kiểu buồng (Hình 6.18)
Buồng làm lạnh là thiết bị đơn giản về nguyên tắc nhưng có để đáp ứng tốt những yêu cầu kỹ thuật làm nguội clinker, năng suất có thể lên tới 3000 tấn/ ngày đêm. Buồng được lắp ngay cuối lị nung. Phía trong buồng lót gạch chịu lửa, thành buồng có những lỗ thơng hút khí từ ngồi vào. Clinker nóng (4) từ lị nung rơi trong khơng gian buồng được làm lạnh bởi khơng khí nén (1) thổi ngược từ dưới lên. Thời gian lưu clinker trong buồng được điều chỉnh nhờ hệ thống ống trụ (6). Gió vào buồng được phân phối theo tỷ lệ 35% thổi từ dưới lên qua hệ thống ghi hình trụ 1, 45% cấp từ phần giữa lị (5) và 20% từ các khe hở tường buồng. Để tăng cường q trình trao đổi nhiệt, áp lực khí duy trì sao cho chuyển động của clinker trong buồng làm lạnh ở chế độ giả lỏng. Clinker nguội qua ghi (6) vào hệ thống băng tải xích (7) tới các silo clinker.
Hình 6.18 Thiết bị buồng làm lạnh
Tốc độ làm lạnh clinker trong thiết bị kiểu này tương đương với thiết bị làm lạnh kiểu ghi, vì vậy, chất lượng clinker ở mức khá, với tỉ lệ khoáng C3S : C2S cao. Nhiệt độ clinker khi qua ghi trụ khoảng 250÷280 độ C sẽ tiếp tục được làm nguội trên băng tải. Nhiệt độ khí nóng (gió 2) khoảng 900÷1000 độ C. Hệ số tác dụng nhiệt hữu ích tới 83%, kín khơng gây bụi. Chi phí xây dựng cao hơn thiết bị kiểu ghi (hơn khoảng 10%) và chi phí năng lượng cao hơn.
c. Thiết bị làm lạnh kiểu hành tinh (hình 6.19 và 6.20)
Thiết bị làm nguội kiểu hành tinh là một hệ thống nhiều ống thép hình trụ lót gạch chịu lửa gắn liền với lị nung. Khi lò nung quay, những ống này quay theo lò nung như các hành tinh. Để tăng hiệu quả làm lạnh, phía trong các lị con cũng lắp những cánh nâng clinker ( tương tự như máy sấy), hoặc xích sắt.
Clinker từ lò nung đi vào các lò con và được làm nguội bởi khơng khí lạnh thổi ngược chiều. Các kiểu lị hành tinh được ứng dụng trong cơng nghiệp lần đầu tiên năm 1910, liên tục được cải tiến. Số lượng lò con xung quanh lò lớn 10 hoặc 11 lị. Đường kính tới 2.6m, năng lượng tiêu tốn riêng 0.6÷1.3 kWh/tấn clinker, năng suất tối đa 500÷700 tấn/ngày đêm. Đây là thiết bị tương đối phổ biến trong công ngiệp sản xuất clinker theo phương pháp ướt và giai đoạn đầu của những lị nung phương pháp khơ.
Hình 6.19 Thiết bị làm lạnh lị vệ tinh
Việc lắp đặt thiết bị làm nguội kiểu hành tinh làm xuất hiện một số vấn đề kỹ thuật tương đối nan giải như: tính tốn tải trọng cơ học ( tãi tỉnh và động cho phụ tải khi lị quay), ứng suất cơ vùng tiếp giáp có thể dẫn tới nứt lị, một phần clinker dính vào lị con rơi xuống ống phun , chế độ khí động của dịng khí qua các lị con khơng ổn định dẫn tới khó điều chỉnh ngọn lửa, rất ồn ào khi làm việc… Kinh phí đầu tư cho thiết bị làm nguội kiểu hành tinh và kiểu ghi được xem là tương đương.
Hình 6.20 Thiết bị lị vệ tinh nhà máy xi măng tại Hope, Anh, 1929
d. Thiết bị làm nguội kiểu ghi (Hình 6.21)
Hiện nay, các máy làm nguội độc lập kiểu ghi là thiết bị phổ biến do có tốc độ làm nguội nhanh, nhờ vậy, chất lượng clinker được cải thiện rất nhiều. So với các thiết bị làm nguội các kiểu khác, thiết bị làm nguội kiểu ghi kín, dễ đảm bảo vệ sinh mơi trường hơn. Trong đó, khơng khí chuyển động vng góc với chiều chuyển động của clinker, dịng khí chuyển động ngang rất ít, tránh được hiện tượng truyền nhiệt lẫn nhau trong khối clinker, tốc độ làm nguội rất cao và nhiệt độ của clinker có thể từ nhiệt độ khá cao (1300oC) xuống cịn rất thấp (65÷100oC). Năng suất các thiết bị làm lạnh kiểu ghi cũng rất cao, có thể lên tới 10000 tấn/ ngày đêm.
Hình 6.21 Ghi làm lạnh
Chọn sử dụng thiết bị làm lạnh kiểu ghi vì các ưu điểm như thiết bị kín khơng phát tán bụi ra mơi trường, tận dụng được lượng gió 3, clinker đầu ra với nhiệt độ thấp…
3.4.1 Ghi (hình 6.22)
Dàn gồm 2 vùng:
- Vùng 1 dài 12550 mm - Vùng 2 dài 14170 mm
- Bề rộng phần làm lạnh: 5000 mm - Diện tích thơng gió bề mặt : 111 m2
- Chiều cao lớp clinker : 800mm - Tải clinker khoảng: 42-45 tấn/m2/ngày
- Lượng khí tiêu tốn lúc vận hành: 1.7÷1.9 Nm3/kg clinker Thời gian làm lạnh clinker trong dàn khoảng 20 phút.
Tại điểm giữa 2 hàng có máy đập búa. Sau khi ra khỏi dàn làm lạnh clinker được băng tải xích vận chuyển qua kho chứa.
3.4.2 Bình bắn khí.
Để phá vỡ những tảng clinker lớn hình thành sau khi ra khỏi lị bám trên thành dàn làm lạnh gây sự cố trong dàn như nghẹt lị, giảm mức độ lưu thơng clinker trong dàn… ng ta đã gắn các bình bắn khí với áp suất khoảng 6-10 bar và được bắn tự động theo chế độ thời gian đã được cài đặt.
3.4.3 Quạt cao áp làm lạnh
Hệ thống quạt làm mát gồm mười bốn cái được bố trí đều xung quanh dàn thành các khoang. Cơng suất dao động trong khoảng 10000÷60000 m3/h.
3.4.4 Máy đập búa clinker
Dùng máy có 3 con lăn, mỗi trục có 14 lưỡi búa, mỗi luỡi búa nặng 54kg. Tốc độ quay của con lăn là 4 vòng/phút.
3.4.5 Lọc bụi dàn làm lạnh
Dùng lọc bụi tay áo. Vỏ ngoài là vỏ bọc thép, bên trong là các túi vải thu hồi bụi. Chọn của hãng ELEX, nhà cung cấp KOBE. Năng suất lọc bụi 7000m3/phút. Hiệu quả lọc bụi 6.55g/m3 tới 50mg/Nm3. Nhiệt độ làm việc tối đa 350oC.
Hình 6.22 Thiết bị lọc bụi túi
3.4.6 Băng tải xích vận chuyển clinker
Chọn thiết bị vận chuyển clinker từ dàn làm lạnh qua kho bằng băng tải xích Băng tải xích chịu được nhiệt độ của clinker sau khi ra khỏi dàn làm lạnh là 100oC.
Chọn băng tải xích với các thơng số kĩ thuật: - Bề rộng: 1000 mm
- Chiều cao thành bên: 400mm - Tốc độ băng tải: 0.1m/s - Năng suất: 137 m3/h.
Hình 6.23 Băng tải xích