- Nguyên lý hoạt động:
- Các quá trình biến đổi tạo clinker xảy ra ngay trong cục phối liệu ban đầu. Nhiệt khí thải và lượng nhiệt tổn thất qua thân lị khơng lớn. Trong quá trình nhiên liệu cháy, trong phối liệu xảy ra phản ứng phân huỷ, bay hơi khí, kích thước viên nhiên liệu giảm dần, tạo những lỗ trống thuận lợi cho sự thơng khí của lò. Nhiên liệu cho lò đứng nung xi măng là than cốc hoặc than gầy. Các loại than mỡ, than nâu ngọn lửa dài (dùng rất tốt cho lò quay) lại khơng thích hợp do nhiều chất bốc, dễ thoát khỏi nhiên liệu trước khi bắt đầu phản ứng cháy, gây tổn thất nhiên liệu nhiều hơn. Quá trình hố lý xảy ra theo chiều cao lò. Phối
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Trang 96
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN – 1812998
liệu (gồm cả nhiên liệu rắn) được tiếp vào lò từ trên cao, sao cho phân bố đều tiết diện ngang. Trong quá trình dịch chuyển từ trên cao xuống, phối liệu đều trải qua các giai đoạn sau:
- Giai đoạn sấy nung nóng
- Giai đoạn phân huỷ đất sét và cacbonate - Giai đoạn nung luyện và kết khối - Giai đoạn làm lạnh
- Quá trình hố lý cịn xảy ra theo tiết diện lò. Gần tường lò, trở lực thấp gió mạnh, nhiên liệu dễ cháy nên nhiệt độ cao. Theo chiều từ tường lò vào, lúc viên nhiên liệu đạt nhiệt độ cao bị co lại và theo xu hướng vẫn chuyển rơi theo chiều lòng chảo vào tâm làm cho trở lực gió càng vào tâm càng cao, tốc độ gió càng vào tâm càng yếu. Do đó, vùng tâm lị là vùng sấy đốt nóng, kế tiếp là vùng phân huỷ, tiếp theo là vùng liệu ở khu vực toả nhiệt và gần tường lò là vùng kết khối.
- Q trình hố lý khi nung clinker trong lò đứng còn diễn ra ngay trong một viên liệu, gió nóng từ phía dưới lên bao quanh viên liệu và sấy khô bề mặt viên liệu. Oxy khuếch tán vào bề mặt viên liệu làm cho hạt than trên bề mặt viên liệu cháy toả nhiệt thực hiện q trình sấy, nung nóng, phân huỷ nhiệt...
- Khi bề mặt hạt phối liệu nóng đỏ đạt 1300C thì lớp bên trong đang ở nhiệt độ
dưới 1000C, thực hiện q trình phân huỷ cacbonat cịn tâm hạt phối liệu còn đang ở giai đoạn sấy và đốt nóng. Khi nhiên liệu lớp bên trong cháy thì nhiên
liệu lớp ngồi cùng đã cháy hết, nhiệt độ do bị đốt nóng toả ra và do các viên liệu xung quanh toả ra làm cho lớp ngoài kết khối, trong khi đó bên trong cịn ở
giai đoạn toả nhiệt, tiếp theo là lớp phân huỷ cacbonat và trong cùng là lớp sấy
khơ. Vì vậy cần khoảng thời gian dài đề kết thúc quá trình tạo khống clinker trong viên liệu nên năng suất của lị đứng thấp.
- Sau khi nung, clinker cũng được nghiền với những phụ gia thích hợp thành XMP. Do chất lượng clinker không cao, nghiền clinker lò đứng dễ hơn nghiền clinker lò quay. XMP lò đứng chất lượng kém hơn XMP lị quay, khơng đảm bảo vệ sinh môi trường. Ở những nước công nghiệp phát triển, lị đứng có thể
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Trang 97
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN – 1812998
dùng nung những loại xi măng đặc biệt, lò đứng nung clinker nói chung khơng tồn tại.
+ Ưu điểm: Đầu tư rẻ
+ Nhược điểm: Chất lượng clinker không ổn định, tốn nhiều năng lượng, năng
suất thấp, không giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, hiện tại phương pháp này không tồn tại ở những nước công nghiệp phát triển. Ở Việt Nam, có khoảng
100 lị đứng với tổng sản lượng khoảng 4 triệu tấn xi măng/ năm. Cơng nghệ xi măng lị đứng sẽ khơng được tiếp tục đầu tư, các nhà máy hiện có phải chuyển đổi công nghệ khác trong tương lai gần.
6.2.2.3. Lò quay
- Phương pháp ướt: - Cấu tạo:
- Lị quay có ống thép hình trụ, nằm ngang, bên trong có gạch chịu lửa tùy theo từng zone.
- Trong phương pháp ướt lị quay thường có chiều dài L = 80 − 120m, đường kính 3 − 6m. Tỉ lệ L/D = 30 − 50 lần, hình dạng lị cũng khơng đơn giản. Lị đặt với tang góc nghiên 2 − 6% so với mặt đất trên bệ đỡ con lăn và quay tốc độ 0.5 − 0.75 vòng/ phút.
- Nguyên lý làm việc:
- Chuyển vận của ngun liệu và khí nóng trong lị quay theo nguyên tắc ngược chiều. Nguyên liệu ướt vào lò từ đầu cao, theo độ nghiêng và lực quay của lò, chuyển động dần tới phần thấp, cuối lò với vận tốc 35 – 45cm/phút. Trong quá trình chuyển vận, phối liệu ln thay đổi bề mặt nhận nhiệt đốt nóng khí cháy, biến đổi hố lý thành cục clinker. Nhiên liệu được phun từ đầu thấp, cháy và truyền nhiệt cho phối liệu, hạ nhiệt độ rồi đi ra ngoài ở phía lị cao của lị. Nhiệt
độ khí thải khoảng 200 − 300C.
+ Ưu điểm: phối liệu nghiền mịn, chất lượng clinker cao + Nhược điểm: lò dài, tốn diện tích, vật liệu, chi phí.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Trang 98
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN – 1812998
- Cấu tạo:
- Lị quay có ống thép hình trụ nằm ngang, bên trong lót gạch chịu lửa tùy theo từng zone. Lị nung có tác dụng thực hiện các q trình lý hóa như sau: sấy, đốt, phân hủy cacbonat, kết khối, làm lạnh. Thiết kế của lò phải đảm bảo sao cho quá trình truyền nhiệt, kết khối là tốt nhất, tạo clinker có chất lượng nằm đáp
ứng yêu cầu của sản phẩm.
- Trong phương pháp khơ lị quay lò thường được tối giản nhờ hệ thống calciner giảm tỉ lệ L/D = 15 − 17 lần.
- Nguyên tắc hoạt động:
- Phương pháp khô nhằm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt ở mức độ cao nhất trong lị quay nung clinker. Các q trình lý hóa của phối liệu khơ xảy ra chủ yếu ở pha rắn (sấy, đốt nóng, phân hủy cacbonat canxi) được thực hiện trong thiết bị đặc biệt gọi là hệ thống trao đổi nhiệt treo. Phần phản ứng pha lỏng (tạo pha lỏng, kết khối tạo clinker, làm lạnh) thực hiện trong phần lò quay. Nhờ vậy lò quay giảm bớt chiều dài, năng lượng tiết kiệm hơn nhiều so với nung clinker bằng
phương pháp ướt. Vấn đề môi trường cũng được coi là dễ giải quyết hơn.
- Bột phối liệu sau khi nghiền thô ở phương pháp khơ có độ ẩm khoảng 1% được
đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt. Sau đó được đưa vào lị quay và cuối cùng là
thiết bị làm lạnh. Phương pháp này tiết kiệm được lượng lớn nhiệt dùng để sấy hỗn hợp bùn paste có độ ẩm rất cao.
- Các q trình biến đổi lý hóa chủ yếu:
+ Q trình sấy, mất nước hóa học và phân hủy cacbonat được xảy ra trong thiết bị trao đổi nhiệt và calciner. Còn các phản ứng khác như: tạo khoáng silicat
canxi, aluminat canxi, alumoferit, tạo pha lỏng và kết khối clinker được thực hiện tỏng lò quay
+Sau khi clinker ra khỏi lò quay được làm lạnh nhanh để đảm bảo chất lượng bằng thiết bị làm lạnh
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Trang 99
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN – 1812998
+ Nhờ thiết bị trao đổi nhiệt và calciner mà chiều dài của lò đã giảm một cách
đáng kể so với lị quay ướt. Giảm được diện tích, vật liệu và chi phí.