CHƯƠNG 5 : Thiết lập và thuyết minh dây chuyền sản xuất
6.2. Tính tốn và lựa chọn thiết bị chính cho phân xưởng nung và làm lạnh
6.2.4. Gạch chịu lửa
- Nhiệm vụ của gạch chịu lửa là bảo vệ lò, chống lại tác động của nhiệt độ cao và sự bào mòn của vật liệu do nhiệt độ trong lò nung rất cao 1350 – 1500oC. Mặt khác gạch chịu lửa cũng đóng vai trị giữ nhiệt, hạn chế nhiệt thốt ra mơi trường xung quanh.
Các tính chất gạch chịu lửa:
- Độ chịu lửa của gạch - Độ bền cơ học
- Độ bền nhiệt của gạch - Độ bền hóa của gạch - Độ giãn nở nhiệt của gạch - Độ xốp của gạch
- Gạch Samốt - Gạch cao nhơm
- Gạch Crom- Magnezit
Từng loại gạch sẽ có cơng dụng riêng biệt được đặt ở các vùng khác nhau trong lò
- Gạch Samốt (vùng sấy khơ, vùng đốt nóng, vùng decabonat hóa) - Gạch cao nhơm (vùng làm lạnh)
- Gạch Crom- Magnezit (vùng tỏa nhiệt, vùng kết khối)
6.2.5. Thiết bị làm lạnh
- Nhiệm vụ của thiết bị làm lạnh là giảm nhiệt độ clinker trước khi đến khâu vận chuyển. Đồng thời thu hồi nhiệt năng để tối ưu hóa nhiệt cho các thiết bị
+ Khơng cần thiết bị truyền động, khơng cần quạt do đó giảm tiêu tốn điện năng và tiêu hao cho quá trình nung. Hiệu suất cao tới 66 − 67%
+ Clinker làm nguồi đều phân bố trên tiết diện lớn + Do tiếp xúc nhiều với khơng khí nên làm lạnh tốt hơn - Nhược điểm:
+ Vỏ ống bị nóng và khơng khí có nhiều bụi + Độ làm lạnh đột ngột kém
+ Khơng thể sử dụng cho lị có năng suất lớn
+ Khi dùng cho lị lớn kích thước tăng và kết cấu lắp ráp sẽ phức tạp thêm + Buộc phải kéo dài đầu lị vì ống nối phải đặt cách đầu Zôn kết khối 8-10m để đảm bảo an tồn. Vì vậy năng xuất của lị giảm mặc dù khu vực đó coi như là
khu vực làm lạnh đầu tiên. Thiết bị làm lạnh kiểu Tang
- Nhược điểm chính của thiết bị này là bề mặt tiếp xúc giữa khơng khí và clinker nhỏ. Khơng khí lọt qua khe hở nhiều ở khớp đầu thùng quay, tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh từ 30-35%, làm lạnh clinker khơng hồn hảo, lò nung phải rộng và cao.
- Do điều kiện làm lạnh không tốt lắm ở những thùng quay thông thường nhiệt
độ của clinker được làm lạnh đến 250-400oC nên không được kinh tế lắm. b. Thiết bị làm lạnh kiểu Ghi
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG
Hình 6.7 Sơ đồ thiết bị làm lạnh kiểu Ghi
Hình 6.8 Cấu tạo thiết bị làm lạnh kiểu Ghi
Ghi làm lạnh clinker là một thiết bị làm lạnh clinker. Sau khi clinker đi vào thiết bị làm lạnh từ lị nung, nó được rải đều với một độ dày nhất định trên bề mặt các tấm ghi. Sục khí gió lạnh thơng qua sự di chuyển lớp vật liệu trên giường ghi theo hướng vng góc lẫn nhau làm cho clinker nguội đi.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Clinker có thể được làm lạnh từ nhiệt độ 1300-14000C xuống dưới 1000C trong vòng vài phút.
Ghi làm lạnh clinker trong công nghiệp sản xuất xi măng được chia làm hai loại chính: Một là, ghi làm lạnh clinker kiểu truyền thống, được chia làm ba loại chủ yếu như: ghi làm lạnh clinker kiểu quay (rotary type), ghi làm lạnh clinker kiểu rung (vibrating type) và ghi làm lạnh clinker kiểu đẩy (pushing type). Hai là, ghi làm lạnh clinker kiểu mới – thế hệ thứ 4 của ghi làm lạnh, với các ưu điểm như: mơ-đun hóa cao, khơng rị rỉ clinker, ít hao mịn, phân phối gió làm mát bằng van điều khiển lưu lượng tự động…
Hiện nay, hầu hết các nhà máy xi măng tại Việt Nam sử dụng ghi làm lạnh clinker kiểu đẩy (gọi là thế hệ thứ 3). Cấu tạo của ghi làm lạnh thế hệ 3 gồm:
trọng riêng clinker trên ghi đã tăng lên từ 20 tấn/ngày/m2, đối với các máy làm lạnh đã được nâng cấp hoạt động ở mức 50 - 55 tấn/ngày/m2. Một số ưu điểm được tóm tắt như sau:
+ Máy làm lạnh này có thể lắp được vào bất kỳ loại vỏ nào hiện có, nhờ vậy giảm bớt chi phí vốn đầu tư cho dự án.
+Thiết kế tối ưu hoá của các chi tiết chuyển động như phần khung, các dầm và tấm ghi.
+ Thời gian dừng có thể được tối ưu hố nhờ tổ hợp trước các chi tiết trước khi dừng hoạt động. Giàn làm lạnh:
+Cơ sở của hệ thống này là dùng hệ thống giàn để đẩy clinker thành lớp từ đầu nóng đến đầu nguội và khơng khí lạnh thổi từ dưới lên lớp clinker.
Khơng khí nóng lên và được đưa vào lị dạng gió 2. Phần khác sẽ cung cấp cho calciner. Phần khơng khí dư sau khi lọc bụi có thể dùng để sấy nghiền than. Mục đích là làm lạnh nhanh clinker trước khi ra khỏi giàn là 50- 90oC.
c. Giàn làm lạnh:
Hình 6.10 Cấu tạo giàn làm lạnh
- Cơ sở của hệ thống này là dùng hệ thống giàn để đẩy clinker thành lớp từ đầu nóng đến đầu nguội và khơng khí lạnh thổi từ dưới lên lớp clinker. Khơng khí nóng lên và được đưa vào lị dạng gió 2. Phần khác sẽ cung cấp cho calciner.
Phần khơng khí dư sau khi lọc bụi có thể dùng để sấy nghiền than. Mục đích là làm lạnh nhanh clinker trước khi ra khỏi giàn là 50-90oC.
- Đặc trưng của giàn làm lạnh:
+ Giàn làm lạnh là một thiết bị phức tạp có cơng suất lớn với các thiết bị cơ khí tự động cao
+ Clinker được làm lạnh nhanh nên đảo bảo được chất lượng
+ Clinker được làm lạnh đến nhiệt độ thấp và tận dụng được nhiều nhiệt
Do đó để phục vụ cho đề tài ta dùng thiết bị làm lạnh kiểu giàn Ghi
CROSS – BAR của hãng FLSmidth Với:
• Chiều dài: 39500mm • Chiều rộng: 5500mm • Chiều cao: 15500mm
6.2.6. Chọn Calciner
- Nhiệm vụ của calciner là vơ cùng quan trọng trong việc hiện đại hóa lị nung hiện nay giúp giảm kích thước lị một cách đáng kể. Trong calciner sẽ xảy ra q trình phân hủy đá vơi lên đến 95% trước khi vào lò nung. Việc chọn loại calciner đem đến khả năng tối ưu cho dây chuyền sản xuất của nhà máy.
- Hiện nay có 3 loại calciner phổ biến:
a. FLS In-Line Calciner (ILC) tương tự như In-Line Calciner, calciner được đặt trong buồng khói từ đầu lị đến cyclone ở tầng đáy và q trình đốt cháy diễn ra trong hỗn hợp khí thải lị nung và gió ba.
b. FLS Separate-Line Downdraft (SLC-D) Calciner được lắp đặt ngồi luồng khí thải của lị. Sự đốt cháy diễn ra trong khơng khí tinh khiết (gió ba) có nhiệm vụ nâng liệu lên.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
c. FLS Separate-Line calciner (SLC) tương tự như Separate- Line
Calciner.
Hình 6.12 Tháp trao đổi nhiệt và calciner
Đặc diểm của hệ thống lò nung clinker sử dụng lò phân giải kiểu SLC – D
- Thích hợp cho nhiên liệu khó cháy như than antraxit, cốc dầu lửa... Lớp tầng sơi của phối liệu và than được hình thành ở đáy của calciner. Trong lớp này, phối liệu và than bị phân tán và trộn đều được lưu lại khoảng 60 giây. Bằng cách này, buồng phân huỷ có thể đốt cháy hồn tồn than antraxit có độ cháy kém, nhiệt độ tương đối thấp khoảng 850- 870oC. Do
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
thời gian lưu của than dài hơn bất kỳ một loại buồng phân huỷ nào khác nên không yêu cầu nâng cao nhiệt độ cháy hoặc nâng cao độ nghiền mịn của bột than để đốt cháy hồn tồn.
- Khí nóng sạch được sử dụng như khí thứ cấp để đốt cháy nhiên liệu. Khí từ lị quay khơng cấp vào calciner. Khơng khí nóng sạch được thu hồi từ máy làm lạnh clinker được dẫn tới calciner như nguồn khơng khí thứ cấp để trộn đồng nhất với phối liệu và than. Nhờ đó tốc độ cháy của than tăng lên rõ rệt trong khơng khí giàu O2, cho nên than có thể cháy hồn tồn ở nhiệt độ khoảng nhiệt độ tương đối thấp, ngọn lửa phun khơng định hình trong calciner. Với đặc điểm nêu trên có thể duy trì bên trong calciner sự phân bố nhiệt đồng đều, kết quả là các sự cố bám dính, cháy cục bộ có thể được loại trừ và thời gian phục vụ của lớp lót chịu lửa được kéo dài.
Vì vậy, calciner hồn tồn thích hợp để vận hành liên tục, ổn định dài ngày hệ thống lò - buồng phân huỷ. Hệ thống này đốt hoàn toàn 100% than antraxit mà không phải bổ sung bất cứ loại nhiên liệu nào khác như dầu diezen, dầu nặng... đạt cồng suất thiết kế với chi phí vận hành giảm tới mức tối thiểu.
Phối liệu từ calciner đã phân huỷ xấo xỉ 90% CaCO3 được cấp vào lò quay để nung clinker. Năng suất riêng của lò là 125kg clinker/m3.h, đảm bảo vận hành, lò bền lâu cũng như ổn định zơn nung trong lị quay. Tốc độ lớn nhất của lò được thiết kế sao cho thời gian lưu của phối liệu vào khoảng 20 phút, đủ cho phối liệu hoàn thiện phần phản ứng tạo clinker trong lị
Hình 6.13 Sơ đồ hoạt vận động của gió
Bảng 6.5 Thơng số kĩ thuật các CalcinerModel Model HF1200/5 HF1500/5 HF2000/5 HF2500/5 HF3000/5 HF4000/5 HF5000/5-2 HF6000/5-2 Trang 113
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
6.2.7. Chọn béc đốt
- Béc đốt là thiết bị dùng để đốt cháy các nhiên liệu cho lò nung, béc đốt có vai trị quan trọng vì tối đa hóa được năng lượng cũng như giảm lượng khí NOx thấp nhất
- Vị trí lắp ráp: đi của lị quay và calciner để cung cấp nhiệt cho cacbonat hóa.
Lựa chọn béc đốt JETFLEX của hãng F.L.Smidth
Hình 6.14 Béc đốt JETFLEX
- Với thiết kế độc đáo sử dụng các vịi phun tia hình chữ nhật cố định hoặc xoay được, Đầu đốt Lị nung JETFLEX mang đến sự linh hoạt tối đa cho việc đốt nhiên liệu thay thế và nghiền thành bột rắn. Vận chuyển nhanh chóng và dễ dàng giữ cho chi phí ban đầu thấp, trong khi kênh nhiên liệu rắn thông thường
- Giảm chi phí vận hành và bảo trì - Tạo hình ngọn lửa vượt trội - Tăng cường các vật liệu thay thế - Tuổi thọ lâu dài
- Lượng khí thải thấp hơn
6.2.8. Chọn lọc bụi túi
- Lọc bụi túi có một tác dụng vô cùng quan trọng đến sản xuất xi măng hiện đại, vấn đề ô nhiễm môi trường luôn là vấn đề hàng đầu cho các nhà máy xi măng. Đã có rất nhiều trường hợp nhà máy xi măng bị đngs cửa vì khơng giải quyết được vấn đề ơ nhiễm mơi trường. Đó cũng là một trong các lý do quan trọng trong việc xi măng lị đứng bị khai tử vì ơ nhiễm mơi trường
- Từ các nhu cầu giải quyết thì lọc bụi túi đã được nghiên cứu và ra đời để giải quyết phần nào sự nan giải ô nhiễm môi trường.
- Vị trí lắp đặt: trong các đầu ống trước khi đưa khơng khí qua quạt hút - Ngồi giải quyết sự ơ nhiễm thì lọc bụi túi còn đem lại phần nào năng suất nhờ vào việc thu hồi lượng lớn bụi cho doanh nghiệp.
Để xây dựng nhà máy em chọn lọc bụi túi AFT của hãng F.L.Smidth
bạn để phát triển chiến lược lọc nhằm đảm bảo tuân thủ các yêu cầu môi trường sau:
▪ NESHAP (Tiêu chuẩn khí thải quốc gia về các chất ơ nhiễm khơng khí
nguy hiểm)
▪ MATS (Tiêu chuẩn độc tố thủy ngân và khơng khí)
▪ MACT (Tn thủ cơng nghệ kiểm sốt có thể đạt được tối đa)
▪ CISWI (Lị đốt chất thải rắn thương mại / công nghiệp)
▪ IPPC (Phịng ngừa và Kiểm sốt Ơ nhiễm Tích hợp) - Liên minh Châu Âu
Túi lọc dạng baghouse AFT® của FLSmidth có nhiều dạng và chất liệu lọc khác nhau. Mỗi loại sợi đều có những ưu nhược điểm riêng. Ví dụ, nếu nhu cầu của bạn là nhiệt độ tối đa cao và khả năng chống axit, thì sợi thủy tinh sẽ là lựa chọn phù hợp. Nếu yêu cầu nhiệt độ của bạn thấp và bạn coi trọng khả năng chịu uốn, bông sẽ là lựa chọn tốt hơn.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Bảng 6.7 Thống kê chất lượng các loại sợi tạo nên lọc bụi túi
6.2.9. Chọn máng trượt khí động
Máng trượt khí động đóng vai trị vận chuyển phối liệu từ silo phối liệu đến gầu nâng để vào lị nung
Về các đặc tính kỹ thuật:
- Góc nghiêng của máng: 6-8 độ -Vật liệu vận chuyển: ở dạng bột mịn
- Năng suất có thể đạt được: 400 t/h
- Nhiệt độ làm việc: < 90°C
Hình 6.16 Cấu tạo máng trượt khí động
Chọn màng trượt khí động P400 của hãng FLSmidth sản xuất.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
6.2.10. Chọn gầu nâng
Gầu nâng có tác dụng đưa phối liệu lên silo chứa
Cấu tạo của gầu nâng bao gồm: bộ phận dẫn động, phần đầu, chi tiết tiêu chuẩn, chi tiết phi tiêu chuẩn, chi tiết lắp giáp, phần cuối, tang bị động để làm căng băng, gầu, bộ phận đỡ, sàn, tủ điện điều khiển và công tắc tốc độ, gầu được trang bị bộ giám sát mức liệu và công tắc chống lệch băng.
Nguyên lý hoạt động: Gầu nâng hoạt động như một băng tải cao su có phương thẳng đứng bột liệu từ cửa xả của máy nghiền liệu được đưa tới cửa vào liệu của gầu. Băng gầu được pully truyền động kéo lên phía trên đỉnh gầu, các gầu xúc vào luồng liệu liệu được băng gầu đưa lên phía trên đỉnh gầu tại cửa ra của gầu có thiết bị vận chuyển liệu tới phân ly cứ như thế gầu nâng hoạt động liên tục.
Bảng 6.8 Thông số kỹ thuật gầu nângTrọng lượng vỏ (kg) Trọng lượng vỏ (kg) Công suất (m3/h) Vận tốc (vòng/phút) A B D E F G H K
Chọn gầu nâng H1250 của hãng F.L.Smidth
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH