1. Chuẩn bị đề cương : Từ ngày 20/2 đến ngày 30/2/2013 2. Thu thập tài liệu : Từ ngày 20/2 đến ngày 2/5/2013 3. Tổ chức nghiên cứu : Từ ngày 25/2 đến ngày 10/5/2013 4. Viết báo cáo : Từ ngày 10/5 đến ngày 2/6/2013
31
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, THẢO LUẬN 3.1 Quy trình sản xuất và các giai đoạn phát sinh ô nhiễm
3.1.1 Quy trình công nghệ
32
Nhà máy xi măng Vicem Hoàng Mai sử dụng dây chuyền sản xuất xi măng lò quay phương pháp khô, có hệ thống cyclon trao đổi nhiệt 5 tầng. Ngoài ra hệ thống tiền nung (Canciner) tiêu hao nhiệt lượng thấp. Hệ thống điều khiển tự động hoàn toàn bằng công nghệ FCB Cộng Hòa Pháp. Nhiên liệu hỗn hợp gồm 85% than cám và 15% dầu FO. Hiện nay công ty đã cải tạo lại vòi đốt với 100% than cám, dầu FO chỉ dùng cho sấy lò và sử dụng khi nghiền than gặp sự cố thiếu than mịn.
Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên, nhiên liệu
Đập và chứa đá vôi
Đá vôi khai thác tại mỏ đá vôi Hoàng Mai B có kích thước ≤ 1000 mm được vận chuyển về trạm đâp đá vôi bằng ô tô tự đổ 32 tấn. Qua cấp liệu chuyển vào máy đập búa năng suất 600T/h, đập nhỏ đến kích thước ≤ 80mm. Đá vôi đã được đập được băng tải chuyển đến kho đá vôi trong nhà máy.
Tại kho, đá vôi được cần rải thành 2 khu chứa, mỗi khu chứa được khối lượng khoảng 17.500T đảm bảo dự trữ cho 7 ngày sản xuất. Đá vôi được lấy đi gia công nhờ máy xúc ben và băng tải chuyển đến silo của nhà nạp nguyên liệu nghiền.
Cán đá sét và chứa
Đá sét khai thác tại mỏ có kích thước ≤400mm được ô tô 20 tấn chuyển đến trạm cán đất sét. Qua cấp liệu tấm đá sét được máy cán 2 trục có vấu răng công suất 250 T/h cán nhỏ đến kích thước ≤ 80mm, được băng tải chuyển vào kho chứa. Để tạo sự đồng nhất đá sét sử dụng hệ thống cầu rải năng suất 300T/h rải đá sét thành từng lớp theo 2 luống trong kho với mỗi luống là 8000T đảm bảo đủ dự trử cho 12 ngày sản xuất.
Đá sét được lấy đi gia công nhờ thiết bị cầu xúc loại xích năng suất 100T/h. Theo phương cắt ngang luống và lấy suốt từ dưới lên trên dọc theo chiều cao luống nên tăng cường được sự đồng nhất đá sét. Đá sét được băng tải chuyển
33
đến silo 125 m3 để chuẩn bị nạp liệu cho máy nghiền.
Đập và chứa thạch cao, bazan
Thạch cao, bazan đưa về nhà máy có kích thước cục ≤ 300 mm được gia công đập đến kích thước ≤ 25 mm và được băng tải chuyển đến kho nguyên liệu tổng hợp. Tại kho, thạch cao, bazan được thiết bị cần rải năng suất 300T/h đánh thành đống trong kho gồm đống thạch cao 5000T dự trữ cho 30 ngày sản xuất và đống bazan 6000T dự trữ cho 20 ngày sản xuất. Các nguyên liệu được lấy đi gia công nhờ máy xúc.
Chứa than và pyrit
Than cám và pyrit đưa về nhà máy theo tuyến đường sắt được băng tải chuyển đến kho và đánh thành đống nhờ thiết bị cần rải và lấy đi gia công nhờ máy xúc Benz như đã nói ở phần trên. Kho nguyên liệu tổng hợp chứa 6000T pyrits dự trữ cho 58 ngày sản xuất và chứa 2 đống than, mỗi đống 8500T dự trữ cho 30 ngày sản xuất.
Nghiền và sấy than
Than cám 3 và 4 A từ kho than được băng tải chuyển đến bunke chứa từng loại ở xưởng nghiền than. Than vào máy được nghiền, đồng thời khí thải từ lo nung được cấp vào máy nghiền làm nhiệm vụ sấy than và là tác nhân vận chuyển bột liệu sang bộ phận phân ly. Các hạt phối liệu đạt độ mịn được dòng khí cuốn lên thiết bị phân ly. Hạt mịn được đưa ra khỏi máy nghiền và thu hồi ở cyclon và lọc bụi tĩnh điện số 3 (ESP3). Phần hạt chưa đạt tiêu chuẩn rơi xuống đĩa quay để nghiền tiếp.
Silo nguyên liệu
Các nguyên liệu đá vôi, đá sét, pyrits từ kho chứa được băng tải chuyển đến hệ thống silo nguyên liệu. Có 4 silo chứa đá vôi , đá sét, pyrits và silo dự phòng. Hệ thống chuyển tải nguyên liệu đến silo có trang bị thiết bị hút bụi và lọc bụi túi vải.
34
Dưới các silo có các cân định lượng loại để đo lường tự động các nguyên liệu theo đơn phối liệu đưa đi nghiền, các nguyên liệu đã cân đong được băng tải tập trung vận chuyển đến nhà nghiền.
Giai đoạn 2: Phối trộn nguyên liệu
Nghiền phối liệu
Các nguyên liệu đá vôi, đá sét, pyrist sau khi cân định lượng được băng tải vận chuyển đến nhà nghiền phối liệu và nạp vào máy nghiền con lăn kiểu đứng chuẩn bị cấp liệu vào thiết bị cyclon 5 tầng.
Silo đồng nhất phối liệu
Phối liệu đã nghiền mịn được băng tải, gầu nâng chuyển đến silo phối liệu. Sức chứa 20.000 tấn đảm bảo dự trữ cho 3 ngày sản xuất.
Giai đoạn 3: Sản xuất clinker (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thu hồi nhiệt và nung sơ bộ
Dòng bôt nguyên liệu đi xuống trong hai cụm cyclone 5 tầng ngược chiều với dòng không khí nóng đi lên từ lò nung clinker. Khí ra khỏi cyclon 5 tầng được điều chỉnh thành phần và độ ẩm nhờ phần khí từ tháp điều hòa rồi đi vào thiết bị lọc bụi tĩnh điện số 1. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện số (ESP1) được thiết kế để có nồng độ bụi sau khi đi ra ≤ 50 mg/m3. Khí sạch được thải ra môi trường theo ống khói K1.
Bột nguyên liệu đi qua các cyclon thu hồi nhiệt sẽ nóng lên tới khoảng 700oC và đưa vào buồng đốt (canciner) nung sơ bộ. Bột than được phun vào đốt trong buồng này để tăng cường quá trình phân hủy cacbonat. Sau khi nung, bột nguyên liệu có nhiệt độ 8500C và mức độ phân hủy cacbonat đạt 90÷95% sẽ lắng xuống đáy buồng nung và được chuyển đến lò nung clinke.
Nung
Quá trình thiêu hủy hoàn toàn và clinke hóa ở nhiệt độ 1100oC được thực hiện trong lò quay hình trụ có đường kính d = 4.15, dài = 64m. Nguồn nhiên
35
liệu cấp cho lò quay là bột than. Lượng than cấp cho lò quay chiếm 40-50% tổng lượng sử dụng. Khí thải lò nung được sử dụng làm tác nhân sấy nguyên liệu trong cyclon 5 tầng.
Làm nguội và chứa clinke
Clinker ra khỏi lò quay được làm nguội nhờ thiết bị làm nguội kiểu ghi với diện tích 88.7m2. Đây là loại thiết bị làm nguội clinker cải tiến trong đó thanh ghi được chia làm 2 phần, trong từng phần bố trí quạt riêng với tốc độ gió khác nhau nhằm tạo được sự làm nguội đồng đều clinker. Cliker đã làm nguội được băng tải gầu chuyển vào 2 silo clinker sức chứa 2×20000T dự trữ cho 10 ngày sản xuất. Băng tải clinker và silo clinker có trang thiết bị hút và lọc bụi túi vải để thu hồi bụi.
Khí làm nguội clinker đi qua thiết bị lọc bụi tĩnh điện số 2 để thu hồi bụi, khí sạch được thải vào môi trường qua ống khói số 2.
Giai đoạn 4: Sản xuất xi măng
Cliker, Thạch cao, Bazan từ các silo tương ứng nhờ băng tải, gầu tải ,gầu nâng chuyển vào trong xưởng nghiền xi măng. Dưới bungke có cân băng định lượng để đo lường từng loại và được băng tải tập trung đưa đi nghiền.
Hệ thống nghiền đạt năng suất cao, hiệu quả nghiền tốt, tiết kiệm năng lượng điện. Đây cũng là sơ đồ sử dụng kết hợp tiên tiến hiện nay. Xi măng ra khỏi hệ thống phân ly được chuyển về silo chứa. Khí mang dùng trong thiết bị phân ly đi vào thiết bị lọc bụi tĩnh điện số 4 (ESP4)có nồng độ bụi đầu ra giới hạn ≤ 50mg/m3. Bụi xi măng thu được sẽ quay lại silo, khí thải qua ống thải khí K4 ra ngoài.
Xi măng sau nghiền được chứa trong 4 silo sức chứa 4×10000T đảm bảo dự trữ cho 9 ngày sản xuất. Xi măng rời được lấy ra khỏi silo chuyển đến nhà đóng bao. Dưới đáy của 2 silo có bố trí thiết bị xuất xi măng rời cho ô tô.
36
3.1.2 Các giai đoạn phát sinh khí thải trong sản xuất
Trong quá trình hoạt động của nhà máy nguồn gốc gây ô nhiễm không khí chủ yếu bao gồm:
Bụi sinh ra từ công đoạn máy nghiền nguyên liệu thô và nghiền than.
Bụi sinh ra trong các công đoạn vận chuyển nguyên liệu như đá vôi, đất sét, clike và xi măng trên các băng tải, gầu nâng...trong nội bộ nhà máy
37
3.1.3 Các thiết bị môi trường
Bụi là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu trong nhà máy sản xuất xi măng. Bụi phát sinh quá trình vận chuyển, nghiền liệu, nung klinker, đóng bao...Tại các công đoạn này, công ty đều trang bị các thiết bị xử lý bụi.
Tại các công đoạn chính phát sinh bụi với hàm lượng lớn (Công đoạn nung, làm nguội clinker,nghiền xi măng, nghiền than), công ty đã trang bị tổng số 04 lọc bụi tĩnh điện với hiệu suất cao từ 98÷99%. Do vậy lượng bụi phát tán ra môi trường là sẽ được khống chế.
Tại các vị trí khác (đập đá vôi, đá sét, thạch cao , nghiền xi măng, đóng bao, két chứa, các điểm chuyển hướng băng tải ...) đều được lắp đặt lọc bụi tay áo, toàn công ty có 80 lọc bụi tay áo hoạt động với hiệu suất 98÷99%.
Khí thải sinh ra do quá trình đốt nhiên liệu và các phản ứng hoá học trong các công đoạn nung luyện gồm một số khí thải chính: SO2, NO2, CO2, CO với nồng độ dưới ngưỡng cho phép nên không cần xử lý.
Các công đoạn chính trong chuẩn bị nguyên, nhiên liệu và thiết bị môi trường có liên quan nêu trong bảng sau
Bảng 3.1 Thiết bị môi trường trong công đoạn chuẩn bị nguyên liệu
Công đoạn Thiết bị sản xuất Năng suất Thiết bị môi trường Đập đá vôi Máy đập búa 600T/h Hút - lọc bụi túi vải Cán đá sét Máy cán 2 trục có vấu 250T/h Hút - lọc bụi túi vải Đập thạch cao Máy đập búa 100T/h Hút - lọc bụi túi vải Đập đá bazan Máy đập búa 100T/h Hút - lọc bụi túi vải Chứa than Kho 8500T/h Hút - lọc bụi túi vải Chứa pyrits Kho 6000T/h Hút - lọc bụi túi vải
38 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các công đoạn chính trong sản xuất cliker và thiết bị môi trường có liên quan nêu trong bảng sau.
Bảng 3.2 Thiết bị môi trường trong công đoạn sản xuất clinker
Công đoạn Thiết bị công tác Thiết bị xử lý Nguồn thải Chứa nguyên
liệu
Silo Hút bụi- lọc túi vải Thải thấp Nghiền phối
liệu
Máy nghiền Hút bụi- lọc túi vải Thải thấp Nghiền than Máy nghiền Bậc 1 cyclon
Bậc 2 ESP 3
Ống khói số 3 Thu hồi nhiệt
+ núng sơ bộ Cyclon 5 tầng Buồng nung Bậc 1 cyclon Bậc 2 ESP1 Ống khói số 1 Nung clinke Lò quay - Đi vào thiết bị thu
hồi nhiệt Làm nguội Kiểu ghi ESP2 Ống khói số 2 Chứa cliker Silo Lọc bụi túi vải Thải thấp
Các công đoạn sản xuất xi măng
Bảng 3.3 Thiết bị môi trường trong công đoạn sản xuất sản xuất xi măng
Công đoạn sản xuất Thiết bị xử lý Phương pháp thải khí
Máy cán ép Máy nghiền bi Máy phân ly
ESP 4 Ống khói k4
Chứa xi măng Lọc túi vải Thải thấp Xuất xi măng đến nhà đóng bao Lọc túi vải Thải thấp Đóng bao xi măng Lọc túi vải Thải thấp
3.1.4 Hiện trạng môi trường không khí tại nhà máy
Nhà máy xi măng Hoàng Mai áp dụng dây chuyền sản xuất xi măng hiện đại, các thiết bị được cung cấp đồng bộ bởi các nước Châu Âu. Toàn bộ quá trình sản xuất khép kín, được giám sát một cách nghiêm ngặt. Hệ thống các lọc bụi tĩnh điện, cyclon, lọc bụi túi được lắp đặt tại tất cả các vị trí có phát sinh bụi. Kể từ năm 2004, công ty đã được chứng nhận chứng chỉ quản lý chất
39
lượng ISO 9001:2000 và chứng chỉ quản lý môi trường ISO 14001:1999. Chất lượng môi trường luôn được Công ty quan tâm sát sao, việc kiểm tra để có các hành động phòng ngừa, khắc phục luôn được thực hiện một cách thường xuyên. Mỗi năm hai kỳ, trung tâm giám sát môi trường thuộc Sở Tài Nguyên Môi Trường tỉnh tiến hành kiểm tra đánh giá tác động môi trường. Kết quả kiểm tra cho thấy công ty cổ phần xi măng Vicem Hoàng Mai luôn đảm bảo các yêu cầu về môi trường.
Bảng 3.4 Kết quả quan trắc môi trường không khí xung quanh nhà máy 2011
Kết quả quan trắc môi trường 2011 Điểm đo cách ống khói nhà máy
Về phía Tây Bắc Về phía Đông Bắc Về phía Đông Nam Về phía Tây Nam TT Chỉ tiêu Đơn vị Tiêu chuẩn cho phép (TCV N 5937- 2005) 500m 1000m 1500m 500m 1000m 500m 300m 1 Bụi mg/m3 0,3 0,22 0,17 0,23 0,24 0,16 0,13 0,17 2 NO2 mg/m3 0,2 0,12 0,10 0,09 0,11 0,13 0,16 0,18 3 SO2 mg/m3 0,35 0,29 0,2 0,17 0,12 0,19 0,17 0,25 4 CO mg/m3 30 14,2 15,5 10,5 8,7 9,6 7,8 15,0
40
Bảng 3.5 Kết quả quan trắc môi trường không khí xung quanh nhà máy 2012
Kết quả quan trắc môi trường 2012 Điểm đo cách ống khói nhà máy
Về phía Tây Bắc Về phía Đông Bắc Về phía Đông Nam Về phía Tây Nam TT Chỉ tiêu Đơn vị Tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5937- 2005) 500 m 1000 m 1500 m 500 m 1000 m 500 m 300 m 1 Bụi mg/m3 0,3 0,2 0,18 0,21 0,25 0,18 0,11 0,14 2 NO2 mg/m3 0,2 0,09 0,11 0,08 0,07 0,11 0,1 0,12 3 SO2 mg/m3 0,35 0,21 0,22 0,18 0,11 0,18 0,16 0,22 4 CO mg/m3 30 14,8 15,9 11,5 9,8 10 6,9 14,0
Gần đây nhất, kết quả phân tích chất lượng không khí ngoài nhà máy do Trung tâm quan trắc và kỹ thuật môi trường, Sở Tài Nguyên và Môi Trường Nghệ An thực hiện vào năm 2011và 2012 phản ánh tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường đều đảm bảo và thấp hơn tiêu chuẩn cho phép.
3.2 Sơ đồ công nghệ và thiết bị môi trường ở xưởng nghiền than (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Than cám 3 và 4 A từ kho than được băng tải chuyển đến bunke chứa từng loại ở xưởng nghiền than. Dưới bunke đặt các cân định lượng để phối hợp than cám 3 và 4 A theo tỉ lệ 45-55% và được nạp vào máy nghiền bi năng suất 30T/h để nghiền và sấy với tác nhân sấy là khí nóng dẫn từ lo quay.
41
Khí mang chuyển bột than từ máy nghiền sang thiết bị phân ly cyclon thu hồi bụi than, khí ra khỏi cyclon còn chứa bột than được đưa vào thiết bị lọc tĩnh điện ESP3 để thu hồi bụi than. Khí làm sạch được thải vào môi trường qua ống khói K3. Thiết bị lọc bụi ESP3 được thiết kế để hàm lượng bụi trong khí thải ra nhỏ hơn 50 mg/m3.
Hỗn hợp than đã nghiền sấy được chuyển đến bunke ở xưởng lò để cấp liệu cho lò nung.
Hình 3.3. Sơ đồ công nghệ hiện tại của xưởng nghiền than
Ưu, nhược điểm của hệ thống
- Ưu điểm
+ Hiệu suất thu hồi bụi cao, đạt tới 99%
+ Có thể thu được các hạt bụi có kích thước nhỏ tới 0,1m và nồng độ bụi từ vài gam đến 50g/m3.
+ Chịu được nhiệt độ cao (nhiệt độ khí thải có thể tới 5000C);
+ Tổn thất áp suất qua thiết bị là không lớn. Có thể làm việc được ở áp suất cao hoặc ở áp suất chân không.
42
+ Thời gian hoạt động dài
+ Có thể tự động hóa điều khiển hoàn toàn. - Nhược điểm
+ Thiết bị lọc tĩnh điện làm việc ở điện áp cao 60 – 110 KV rất khó khăn cho việc nối cáp và cung cấp điện.
+ Chi phí điện năng tiêu thụ của thiết bị lọc điện cao so với các thiết bị xử lý khác làm giá thành xử lý tăng lên.
+ Nguy hiểm cháy nổ cao.