Cyclone trao đổi nhiệt với buồng phản ứng phân giải cacbonat

1

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................6
1. Khái niệm chung............................................................................................7
1.1. Xi măng pooc lăng......................................................................................7
1.1.1 Xi măng pooc lăng hỗn hợp.....................................................................7
1.1.2 Phụ gia khoáng.........................................................................................7
1.1.3 Phụ gia trợ nghiền.....................................................................................7
1.1.4 Phụ gia bảo quản......................................................................................8
1.1.5 Thạch cao..................................................................................................8
1.1.6 Clanke.......................................................................................................8
1.1.7 Các tiêu chuẩn đánh giá xi măng pooclang..............................................9
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng pooclăng.....................................................10
1.2.1 Kh¸i niƯm...............................................................................................10
1.2.3. Nung hỗn hợp nguyên liệu chuẩn bị theo phương pháp khô.................12
1.3.1 Sơ đồ cơng nghệ.....................................................................................13
1.3.2 Quy trình sản xuất chính.........................................................................14
1.3.3 Một số sơ đồ nghiền clinke.....................................................................19
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ QUAY...............................21
2. TỔ HỢP THIẾT BỊ LÒ NUNG..................................................................21
2.1 THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT NGỒI LỊ.............................................23
2.1.1 Cyclone trao đổi nhiệt............................................................................23
2.1.2 Cyclone trao đổi nhiệt với buồng phản ứng phân giải cacbonat............24
2.1.2.1Tháp tiền nung ILC của FLS................................................................24
2.1.2.2 Tháp tiền nung RSP của TAIHEIYO (nhật bản).................................25
2.2 Khái niệm chung........................................................................................27
2.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc của lò nung....................................................28
2.3.1 Cấu tạo chung:........................................................................................28

2

2.3.2 Nguyên lý làm việc.................................................................................29
2.3.3 Các phương án dẫn động lò quay...........................................................32
2.3.3.1 Ưu, nhược điểm của lò quay...............................................................35
2.3.4. Cơ sở tính tốn, lựa chon thiết bị..........................................................35
CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN CỦA DÂY
CUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG.........................................37
3. Sơ đồ dịng liệu............................................................................................37
3.1 Tính tốn lựa chọn.....................................................................................39
3.1.1 Cơ sở tính tốn.......................................................................................39
1.2.Năng suất máy nghiền đá..........................................................................39
3.1.3. Hệ thống vận chuyển đá vôi..................................................................39
3.1.4. Kho chứa và đồng nhất sơ bộ đá vôi.....................................................40
3.2. Hệ thống nghiền và vận chuyển đất sét....................................................40
3.2.1. Năng suất máy đập sét...........................................................................40
3.2.2. Hệ thống vận chuyển đất sét..................................................................40
3.2.3. Kho chứa và đồng nhất sơ bộ đất sét.....................................................40
3.3. Hệ thống nghiền và tiếp nhận quặng sắt, nguyên liệu dầu silic...............41
3.3.1. Năng suất hệ thống tiếp nhận thạch cao và phụ gia..............................41
3.3.2. Dự trữ quặng sắt và nguyên liệu dầu silic.............................................41
3.4. Hệ thống nghiền liệu, vận chuyển và cân định lượng..............................41
3.4.1. Năng suất máy nghiền liệu....................................................................41
3.4.2. Hệ thống rút và vận chuyển đá vôi đến khu cấp liệu.............................42
3.4.3. Hệ thống rút và vận chuyển đất sét đến kho cấp liệu............................42
3.4.4. Hệ thống cân định lượng.......................................................................42
CHƯƠNG IV: TÍNH CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA LỊ NUNG.......43
4. Cơ sở lý thuyết xác định các thông số.........................................................43
4.1. Lựa chọn các thông số cơ bản..................................................................45

3

4.1.1..Thơng số hình học.................................................................................45
4.1.2. Xác định các thơng số động học............................................................48
4.2. Xác định cơng suất dẫn động lị...............................................................49
4.2.1. Xác định N1 ..........................................................................................50
4.2.2 Xác định N2. ..........................................................................................52
4.2.3. Xác định N 3 .........................................................................................53
4.2.4. Xác định cơng suất động cơ phụ...........................................................54
CHƯƠNG V: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỀN THÂN LỊ QUAY............56
5. Tính bền thân lị nung..................................................................................56
5.1. Khái niệm.................................................................................................56
5.2. Sơ đồ tính bền lị nung..............................................................................56
5.3. Phương pháp tính tốn..............................................................................57
5.3.1. Tính tải trọng do trọng lượng vật liệu, trọng lượng bản thân lò, trọng
lượng lớp gạch chịu nhiệt................................................................................57
5.4.6. Tính mơmen xoắn trong lị quay...........................................................63
5.4.7 Tính bền thân lị......................................................................................65
5.5. TÍNH TỐN CỤM CON LĂN ĐỠ.........................................................67
5.5.1. Các thơng số cơ bản của con lăn...........................................................67
4.10 Cấu tạo con lăn đỡ...................................................................................67
5.5.2.Tải trọng tác dụng lên các con lăn..........................................................67
5.5.3. Tính bền trục con lăn.............................................................................69
5.6 TÍNH TỐN VÀNH LĂN........................................................................72
5.6.1. Các thơng số hình học của vành lăn......................................................72
5.6.2. Tính tốn bền vành lăn..........................................................................72
5.7. TÍNH TỐN CON LĂN CHẶN KIỂU THỦY LỰC..............................74
CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN...................................................76
6. Sơ đồ dẫn động lò quay...............................................................................76

4

6.1 Tỷ số truyền tổng.......................................................................................76
6.2. Tỷ số truyền hộp giảm tốc và bộ truyền ngồi.........................................77
6.3. Tính tốn thiết kế bộ truyền bánh răng ngoài...........................................77
6.3.1. Chọn vật liệu..........................................................................................78
6.3.2 Xác định ứng suất cho phép...................................................................78
6.3.2.1. Ứng suất tiếp xúc cho phép................................................................78
6.3.2.2 Ứng suất uốn cho phép........................................................................79
6.4. Xác định ứng suất uốn cho phép khi quá tải đột ngột trong thời gian ngắn.
.........................................................................................................................80
6.4.1. Ứng suất tiếp xúc khi quá tải.................................................................80
6.4.2. Ứng suất uốn cho phép khi quá tải........................................................80
6.4.3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K.................................................................80
6.4.4. Tính tốn các thơng số cơ bản của bộ truyền.1.....................................80
6.4.5 Xác định sơ bộ hệ số môdun m..............................................................81
6.4.6 Tính đường kính vịng lăn......................................................................81
6.4.7Tính vận tốc vịng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh
răng..................................................................................................................81
6.4.8 Định chính xác hệ số tải trọng K............................................................82
6.4.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.......................................................82
6.5 Kiểm nghiệm sức bền quá tải trong thời gian ngắn...................................83
6.5.1. Kiểm nghiệm theo sức bền tiếp xúc quá tải..........................................83
6.5.2. Kiểm nghiệm sức bền uốn q tải.........................................................83
6.6. Tính tốn trục bánh răng dẫn động...........................................................84
6.6.1. Lực tác dụng lên bộ truyền....................................................................84
6.6.2. Chọn vật liệu..........................................................................................85
6.6.3. Xác định phản lực tại các gối tựa..........................................................85

6.6.4. Xác định đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm.................................86


5

6.6.6. Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh..........................................................87
6.6.7. Tính tốn ổ trượt....................................................................................88
6.7. Tính tốn thiết kế hộp giảm tốc chính......................................................90
6.7.1. Phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc............................................91
6.7.2. Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng....................94
6.7.3. Tính tốn bộ truyền cấp chậm: Bánh răng trụ răng thẳng.....................98
6.8. Tính tốn trục.........................................................................................103
6.9. Xác định đường kính các đoạn trục........................................................109
6.10 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi...................................................111
6.11. Tính kiểm nghiệm độ bền của then......................................................115
6.12. Tính chọn ổ...........................................................................................115
6.12.1. Lực tác dụng lên ổ.............................................................................115
6.12.2. Chọn loại ổ........................................................................................116
6.12.3. Chọn sơ bộ kích thước ổ....................................................................117
6.12.4. Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ......................................117
KẾT LUẬN..................................................................................................121
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................122


6

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, đất nước ta đang trong quá trình cơng nghiệp hóa hiện đại hóa
đất nước và đã thu được những thành tựu nhất định, trong đó thì ngành xây
dựng nói chung và cơ khí xây dựng nói riêng đã đóng góp một phần khơng

nhỏ vào thành cơng trên.
Kinh tế phát triển nên nhu cầu về cơ sở hạ tầng ngày càng tăng. Để đáp
ứng kịp nhu cầu này thì phải đẩy nhanh tốc độ phát triển của ngành xây dựng
bằng cách áp dụng khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng cho các cơng
trình.
Ngành cơ khí phục vụ cho lĩnh vực sản xuất vật liệu đã có sự phát triển
khơng ngừng cả về số lượng và chất lượng, số lượng các nhà máy sản xuất vật
liệu xây dựng ngày càng tăng.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, trong đợt tốt nghiệp này em được giao
nhiệm vụ thiết kế:
“Lò nung clinker sản xuất xi măng theo phương pháp khơ năng suất 3000
tấn/ngày”
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do thiếu kinh nghiệm thực tế và kiến
thức chuyên môn chưa sâu nên khi làm đồ án này khơng tránh khỏi những
thiếu sót, vì vậy em xin cảm ơn những ý kiến đóng góp và chỉ bảo của các
thầy trong bộ môn Máy Sản Xuất Vật Liệu và khoa Cơ Khí Xây Dựng.
Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Vũ Liêm Chính đã tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội: ngày 28 tháng 5năm 2012.
Sinh viên thực hiện:

Lương Văn Phán


7

CHƯƠNG I: ĐẠI CƯƠNG XI VỀ MĂNG VÀ CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT XI MĂNG
1. Khái niệm chung.

1.1. Xi măng pooc lăng.
Xi măng Pooc lăng nói riêng là chất kết dính vơ cơ có khả năng đơng
kết, rắn chắc và phát triển cường độ trong mơi trường khơng khí và mơi
trường nước.Xi măng Pooc lăng là sản phẩm tạo ra trong quá trình
nghiền mịn
clanke xi măng pooclăng với thạch cao và các phụ gia khác.Ngồi thành
phần hố học,thành phần khống của clanke, độ mịn của xi măng có ảnh
hưởng quan trọng đến chất lượng của nó.Xi măng Pooclăng thường được
chia làm hai nhóm chính là xi măng Pooclăng(PC) và xi măng Pooclăng
hỗn hợp (PCB).
Xi măng PC chứa khoảng (70÷80) % Silicat Canxi và một số phụ gia
khác với hàm lượng không lớn như thạnh cao (3÷5) %, phụ gia trợ
nghiền (<1%)… Hiện nay, trên thị trường đã có loại XM: PC30, PC40,
PC50
1.1.1 Xi măng pooc lăng hỗn hợp.
Xi măng pooc lăng hỗn hợp (PCB) là hỗn hợp nghiền mịn của clanke xi
măng Pooclăng với thạch cao và phụ gia khoáng (<40% trong đó khơng
q 20%phụ gia khơng hoạt tính) .Hiện đã có loại: PCB30; PCB40;
PCB50
1.1.2 Phụ gia khống.
Là các vật liệu vơ cơ thiên nhiên hoặc nhân tạo được nghiền lẫn với
clanke để tăng năng xuất và hạ giá thành sản phẩm.Phụ gia khống nói
chung bao gồm: phụ gia hoạt tính và phụ gia đầy
1.1.3 Phụ gia trợ nghiền.
Là chất nghiền lẫn với clanke để giảm năng lượng trong quá trình
nghiền,chống bám dính giữa các hạt vật liệu với bi nghiền và thành
máy .Từ đó tăng năng suất máy nghiền và máy phân ly,phụ gia này
chiếm 0,006÷0.08% tổng sản phẩm.

8

1.1.4 Phụ gia bảo quản.
Để bảo quản xi măng được lâu dài khi nghiền cần cho thêm phụ gia
bảo quản, nó tạo ra một lớp rất mỏng trên bề mặt ngoài của các hạt xi
măng để hạn chế khả năng phản ứng của xi măng với môi trường
1.1.5 Thạch cao.
Thạch cao là một loại đá thiên nhiên có chứa chủ yếu khoáng CaS04.H20
Thạch cao pha vào xi măng nhằm điều chỉnh thời gian đông kết của xi
măng.
1.1.6 Clanke.
Clanke là sản phẩm nhận được sau khi nung cho đến kết khối (ở 1450 0 C)
hỗn hợp phối liệu chứa cacbonat canxi (đá vơi) và alumosilicat (đất sét, đá
macnơ, xỉ lị cao…) có thành phần xác định, đảm bảo tạo ra các khống theo
u cầu. Clanke thường ở dạng hạt có đường kính 10  40 mm, cấu trúc phức
tạp. Tính chất của xi măng do chất lượng của clanke quyết định.
Thành phần hoá học của clanhke, biểu thị bằng hàm lượng () các oxit
có trong clanhke, dao động trong giới hạn sau:
CaO : 63  66
SiO: 21  24
Al2O3: 4  8%
Fe2O3
: 2  8%
Tổng số các ơxít chủ yếu này khoảng 95  97%.
Các ơxít khác (MgO, SO 2, K2O ,TiO2 , P2O5 ) chiếm một tỉ lệ không lớn và
ít nhiều đều có hại đến chất lượng của xi măng.
Thành phần hố học của clanhke thay đổi thì tính chất của xi măng cũng
thay đổi.Trong quá trình nung đến nhiệt độ kết khối,các oxít chủ yếu kết hợp
lại tạo thành các silicat, aluminat và các alumefeitcanxi ở dạng các khống có
cấu trúc tinh thể, một số khác chuyển sang dạng vơ định hình.

Thành phần khống vật của clanhke bao gồm có 4 khống vật chính là :
Alit, Belit, Aluminattri canxi và Feroaluminat.
Mặc dù mới được sản xuất từ đầu thế kỉ 19, nhưng do những ưu điểm nổi
bật (cường độ cao, rắn nhanh…) nên xi măng đã trở thành chất kết dính quan
trọng nhất trong xây dựng cơ bản.


9

1.1.7 Các tiêu chuẩn đánh giá xi măng pooclang.
Bảng 1.1. Chỉ tiêu chất lượng của xi măng Pooclăng
theo TCVN 2682: 1999.

Tên chỉ tiêu
PC30
2
1. Cường độ chịu nén, N/mm , không nhỏ hơn,
sau:
16
- 3 ngày ± 45 phút
30
- 28 ngày ± 8 giờ
2. Thời gian đông kết, phút:
- Bắt đầu, không sớm hơn

PC40

PC50

21

40

31
50

45
375

- Kết thúc, không muộn hơn
3. Độ nghiền mịn, xác định theo:
- Phần còn lại trên sàng 0,08mm, % không lớn hơn 15

12

- Bề mặt tỷ diện Blaine, cm2, khơng nhỏ hơn
2700
4. Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp 10
Le Chatelier, mm, không lớn hơn
5. Hàm lượng SO3, % không lớn hơn
3,5
6. Hàm lượng MgO, % không lớn hơn
5,0
7. Hàm lượng MKN, % không lớn hơn
5,0
8. Hàm lượng CKT, % không lớn hơn
1,5

2800

10

Bảng 1.2. Chỉ tiêu chất lượng của xi măng Pooclăng hỗn hợp theo
TCVN 26260: 1997.

Tên chỉ tiêu
1. Cường độ chịu nén, N/mm2, không nhỏ hơn,
sau:
- 72 giờ ± 45 phút
- 28 ngày ± 2 giờ
2. Độ nghiền mịn, xác định theo:
Phần cịn lại trên sàng 0,08mm, % khơng lớn
hơn
Bề mặt tỷ diện Blaine, cm2, không nhỏ hơn
3. Thời gian đông kết, phút:
Bắt đầu, phút, không sớm hơn

PC30

PC40

14
30

18
40

15
2700

45
10
Kết thúc, giờ, không muộn hơn
Độ ổn định thể tích, xác định theo phương 10
pháp Le Chatelier, mm, không lớn hơn
Hàm lượng SO3, % không lớn hơn
3,5
Hàm lượng MgO, % không lớn hơn
5,0
Hàm lượng MKN, % không lớn hơn
5,0
4. Hàm lượng CKT, % không lớn hơn
1,5
1.2. Cơng nghệ sản xuất xi măng pooclăng.
1.2.1 Kh¸i niƯm.
Q trình sản xuất xi măng pooclăng gồm 2 giai đoạn chính là sản xuất
clinker xi măng pooclăng và nghiền clinker xi măng pooclăng với thạch cao
và với các phụ gia khác.
Sản xuất clinker là quá trình phức tạp nhất, chiếm 70 ÷ 80% giá thành xi
măng phụ thuộc vào thành phần và chất lượng của nguyên liệu, tỷ lệ giữa các
cấu tử ban đầu, độ phân tán mịn và độ đồng nhất của phối liệu, chế độ nung
và làm lạnh clinker.
Để sản xuất xi măng pooclăng có thể sử dụng phương pháp ướt, phương
pháp khô, phương pháp hỗn hợp (bán khô). Các phương pháp sản xuất xi
măng pooclăng đều bao gồm các giai đoạn sau:


11

+ Khai thác nguyên liệu và nhiên liệu.

+ Chuẩn bị hỗn hợp nguyên liệu.
+ Nung hỗn hợp nguyên liệu để tạo clinker.
+ Nghiền clinker xi măng pooclăng và thạch cao, phụ gia khác.
1.2.2 Các phương pháp sản xuất xi măng pooclăng.
Phương pháp ướt sản xuất xi măng pooclăng: là phương pháp nghiền và
trộn nguyên liệu trong nước. Phương pháp này có ưu điểm là dễ nghiền, độ
đồng nhất của phối liệu cao, nhưng tiêu tốn năng lượng khi nung lớn (1400 ÷
1700 kcal/kg clinker), kích thước lị nung dài và diện tích xây dựng lớn.
Phương pháp sản xuất xi măng pooclăng theo phương pháp hỗn hợp.
Là phương pháp trung gian giữa phương pháp khô và ướt .Việc chuẩn bị
phối liệu và gia công nguyên liệu theo phương pháp ướt, nhưng nung phối
liệu theo phương pháp khơ (có hệ thống ép lọc bùn phối liệu để tách nước).
- Phương pháp khô sản xuất xi măng pooclăng: là phương pháp nghiền
và trộn ngun liệu ở dạng khơ, vì vậy ngun vật liệu khó nghiền mịn, độ
đồng nhất của phối liệu kém hơn phương pháp ướt, nhưng tiêu tốn năng lượng
khi nung thấp (750 ÷ 1200 kcal/kg clinker), kích thước lị nung ngắn mức độ
tự động hóa cao. Khi sản xuất xi măng theo phương pháp khơ,thể tích khí
cháy nhỏ hơn từ 35% ÷ 40% so với phương pháp ướt khi năng suất lị như
nhau, do đó giá thành làm sạch khói lị giảm,khả năng sử dụng nhiệt của khí
thải để sấy lớn hơn, làm giảm tiêu nhiệt dùng để sản xuất clinker.
Ngày nay, phương pháp khô sản suất clinker xi măng pooclăng được sử
dụng rộng rãi nhất do có một số ưu điểm cơ bản sau:
+ Dây chuyền công nghệ ngắn hơn, diện tích xây dựng nhỏ hơn
(So với phương pháp khơ).
+ Tận dụng được tối đa nhiệt khí thải.
+ Tiêu tốn nhiệt để nung clinker thấp.
+ Năng suất của lò cao.
1.2.3. Nung hỗn hợp nguyên liệu chuẩn bị theo phương pháp khô.
Nung hỗn hợp nguyên liệu chuẩn bị theo phương pháp khơ có thể sử
dụng lị quay hay lị đứng,tuy nhiên lò quay được sử dụng rộng rãi hơn cả do

12

nó có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với lò đứng như năng suất cao,chất
lượng của clinker đồng đều và đảm bảo hơn lò đứng.
Hiện nay, các nhà máy xi măng lò đứng thường sử dụng các lò Trung
Quốc có mức độ cơ giới hóa cao để nung luyện clinker nên chất lượng clinker
đã được nâng lên nhiều. Tuy nhiên chất lượng clinker lò đứng chưa thật ổn
định, tiêu tốn nhiệt cịn cao, năng suất thấp.Chất lượng clinker khơng ổn định
khi nung trong lị đứng có thể do nhiều nguyên nhân.
+ Thứ nhất là do thành phần của hỗn hợp nguyên liệu kém đồng nhất vì
mức độ tiếp liệu định lượng có độ chính xác chưa cao. Mặt khác, do nguyên
vật liệu không ổn định, mức độ kiểm tra theo dõi và điều chỉnh phối liệu chưa
kịp thời.
+ Thứ hai là do mức độ ổn định nhiệt trong lò đứng kém hơn lị quay vì
lị đứng có chiều cao thấp, khơng có phân vùng rõ rệt như lị quay nên nhiệt
độ của vật liệu trong lị khơng đều. Vì vậy, khả năng phản ứng của vật liệu
trong lò đứng khơng đều và thiếu triệt để. Đối với lị đứng do sự rải liệu
khơng đều, trở lực trong lị khác nhau nên sự cháy trong lò cũng khác nhau
theo tiết diện ngang của lị, do đó chế độ nhiệt của vật liệu theo tiết diện
ngang của lò cũng khác nhau. Vì thế trong lị đứng nung clinker xi măng dễ
xảy ra sự cố lò ảnh hưởng xấu tới chất lượng clinker. Ngun nhân này đóng
vai trị quan trọng nhất trong sản xuất clinker với lò đứng.
Hơn nữa, đây là phương pháp nung lẫn phối liệu và than nên toàn bộ
than đọng lại trong clinker làm giảm chất lượng clinker.
Chính vì các lý do trên mà lị đứng ít được sử dụng, nó chỉ được sử dụng
ở những nơi có nguồn nguyên liệu nhỏ, ưu điểm của lò đứng là vốn đầu tư
thấp, cơng nghệ đơn giản, diện tích xây dựng nhỏ.
Trong quá trình nung clinker xi măng pooclăng sử dụng lị quay, các q

trình hóa lý xảy ra trong hỗn hợp nguyên liệu, xảy ra cả trong hệ thống
gia nhiệt ngồi lị và trong lị quay. Thực tế hệ thống gia nhiệt ngồi lị đã
đảm nhiệm một phần chức năng của lị nung clinker. Vì vậy, lị quay
phương pháp khơ ngắn hơn lò quay phương pháp ướt với cùng năng suất
do vùng sấy, đềhyđrat hóa và có thể cả vùng đề cácbonát được thực hiện


13

trong các thiết bị gia nhiệt ngồi lị, Phương pháp khơ có hiệu quả kinh tế
lớn khi ngun vật liệu có độ ẩm nhỏ (W=10÷15%), độ đồng nhất cao,
điều kiện kỹ thuật tiên tiến và yêu cầu công xuất nhà máy lớn.
Như vậy khi nung phối liệu chế tạo clinker xi măng pooclăng, trong lị
quay phương pháp khơ thực chất chỉ đảm nhiệm 3 hay 4 vùng là phân hủy
cacbonat, tỏa nhệt, thiêu kết và làm lạnh.
Các lò quay với sự trợ giúp của thiết bị gia nhiệt bị gia nhiệt thường
được sử dụng rộng rãi trong các lò nung clinker hiện đại. Thiết bị gia nhiệt
ngồi lị làm tăng năng suất lị đến 30%, có khả năng tận dụng nhiên liệu phế
thải,làm tăng tính ổn định của vật liệu chịu lửa, làm giảm khó khăn của q
trình vận hành lị nung, giảm lượng khí thải và nhiệt độ khí thải, giảm tiêu tốn
nhiệt. Khi lò sử dụng thiết bị gia nhiệt hồn hảo có thể đạt tiêu tốn nhiệt
khoảng 725 kcal/kg clinker.
Hệ thống gia nhiệt ngồi lị có nhiệm vụ tận dụng tối đa nhiệt khí thải và
đốt nóng phối liệu đến nhiệt độ cao trước khi đưa vào lị nung. Với mục đích
phân hủy đến hồn tồn hợp chất cacbonat trong phối liệu trước khi đưa vào
lò.
> Chọn phương án thiết kế Chính vì vậy phương pháp khơ để sản xuất xi
măng là phổ biển hiện nay áp dụng.Do đó em chọn phương án thiết kế sản
xuất xi măng theo phương pháp khơ.
1.3.1 Sơ đồ cơng nghệ.

Q trình sản xuất xi măng gồm các công đọan chuẩn bị phối liệu, nung
và nghiền. Sơ đồ day chuyền công nghệ sản xuất xi măng pooc lăng theo
phương pháp khô được tóm tắt trên hình 1.2.


14

Hình 1.1. Sơ đồ cơng nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khơ:
1.3.2 Quy trình sản xuất chính.
- Đập đá vôi.
Đá vôi khai thác tại mỏ đá vôi với kích thước cục 1000 x 1000 x1000 mm
được ơ tơ tự đổ vận chuyển tới trạm đập đá vôi. Qua phễu tiếp nhận và cấp
liệu tấm, đá vôi được đập trong máy đập búa, đến kích thước cục 75 mm.
Tại trạm đập bố trí một lọc bụi túi cơng, để thu hồi bụi và bố trí cầu trục
phục vụ cho công tác sửa chữa máy đập búa và thiết bị của trạm.
- Vận chuyển và chứa đá vôi.
Đá vôi đã đập được băng tải vận chuyển về kho chứa đá vơi, sử dụng kho
chứa đá vơi kiểu trịn. Thiết bị rải liệu kiểu cần rải quay tròn chất đống đá vôi
thành dạng vành khăn quanh kho. Đá vôi được lấy đi cung cấp cho công đoạn
nghiền phối liệu nhờ thiết bị cầu rút kiểu cần gạt quay tròn quanh kho. Với
hình thức chất đống quanh kho và rút liệu theo mặt cắt ngang nên đá vôi được
đồng nhất sơ bộ trước khi đưa đi gia công nghiền.


15

- Đập đá sét, đá sét cao silic và tiếp nhận than.
Đá sét và đá cao silic sau khi khai thác tại các mỏ có kích thước
cục 300mm được ơ tô tự đổ vận chuyển đến trạm đập sét đặt cạnh trạm đập đá
vôi. Qua phễu tiếp nhận và cấp liệu tấm, đá sét và đá cao silic được cán trong

máy cán hai trục có răng đến kích thước cục 50 mm. Sau khi đập đá sét, đá
cao silic được băng tải vận chuyển đến máy rải liệu và được rải thành những
đống riêng biệt vào kho tổng hợp nhờ Stacker chạy dọc kho.
Than cám và Pyrit (quặng sắt) vận chuyển về nhà máy bằng ô tô tự đổ, qua
phễu tiếp nhận và được băng tải (dùng chung cho vận chuyển sét và sét cao
silic) vận chuyển đến kho tổng hợp.
- Kho tổng hợp.
Đá sét, sét cao silic, than cám, pyrit (quặng sắt) từ trạm đập sét và phễu
tiếp nhận than, được băng tải vận chuyển đến kho tổng hợp.
Kho tổng hợp dạng dài, nguyên liệu được thiết bị rải liệu rải thành từng đống
dọc kho, gồm: đá sét, sét cao silic, than cám, Pyrit (quặng sắt).
Đá sét, sét cao silic, than cám được lần lượt lấy đi nhờ thiết bị rút liệu bên và
được các băng tải vận chuyển sét, cao silic, pyrit ( quặng sắt) đến trạm cân
đong nghiền liệu và vận chuyển than cám đến nhà nghiền than.
- Cân đong nguyên liệu.
Các nguyên liệu đá vôi từ kho đá vôi, Cao silic, pyrit ( quặng sắt) từ kho
tổng hợp được lấy đi nhờ các thiết bị rút liệu và vận chuyển bằng băng tải nạp
trực tiếp vào các silô của trạm cân đong liệu gồm: silô đá vôi, silô đá sét, silô
cao silic, silô pyrit. Dưới silô đá vôi và pyrit đặt các cân bằng định lượng
băng cao su và dưới silô đá sét, cao silic đặt cấp liệu tấm và các cân bằng
định lượng để định lượng các nguyên liệu theo bài phối liệu đã định, sau đó
được băng tải vận chuyển đến nhà nghiền liệu.
- Nghiền liệu.
Nguyên liệu sau khi cân định lượng theo tỷ lệ phối liệu được băng tải vận
chuyển đến hệ thống nghiền sấy phối liệu bằng máy nghiền đứng. Để tiết
kiệm năng lượng, tác nhân sấy sử dụng là khí thải từ tháp trao đổi nhiệt. Phối
liệu đã nghiền được đưa lên hệ thống phân ly liệu suất cao để phân tách, các


16

hạt mịn được hút lên theo dịng khí và được thu hồi tại bộ Cyclone và lọc bụi
điện và được các vít tải, băng cào, băng tải cao su vận chuyển đến gầu nâng
để nạp vào silô đồng nhất phối liệu.
Với liệu chưa đạt độ mịn từ thiết bị phân ly được vận chuyển trở lại máy
nghiền để tiếp tục nghiền.
Để cung cấp tác nhân khí nóng cho khâu nghiền liệu trong giai đoạn bắt
đầu chạy sấy lò quay, trang bị buồng đốt phụ sử dụng dầu điêzen cho hệ
thống nghiền liệu. Phối liệu sau khi nghiền đạt được các yêu cầu sau:
+ Độ mịn: < 12% trên sàng R008.
+ Độ ẩm phối liệu nhỏ hơn: < 1%.
- Chứa và đồng nhất phối liệu.
Phối liệu sau khi nghiền được các vít tải, băng tải cao su và gầu nâng vận
chuyển và nạp vào silô đồng nhất phối liệu. Silô đồng nhất phối liệu, kết cấu
bê tông cốt thép. Silô đồng nhất phối liệu được thiết kế với kết cấu côn ở đáy
silơ và hệ thống sục khí nhằm tạo dịng phối liệu hoà trộn làm đồng nhất phối
liệu khi di chuyển đến đáy silô. Đồng thời phối liệu từ đáy silơ được các
máng khí động bố trí dưới đáy silơ rút ra và vận chuyển đến buồng trộn đặt ở
dưới đáy silô nhằm tăng cường sự đồng nhất.
Phối liệu từ buồng trộn được rút ra theo tỷ lệ đã định nhờ lưu lượng kế và
được gầu nâng vận chuyển nạp vào tháp trao đổi nhiệt.
- Hệ thống lò quay.
Hệ thống lị quay bao gồm tháp trao đổi nhiệt, có buồng phần huỷ CaCO 3
và lò quay. Buồng phân huỷ (Calciner) được đốt hoàn toàn bằng than cám và
được cung cấp khơng khí nóng để đốt cháy than cám từ khí nóng của thiết bị
làm nguội kiểu ghi thơng qua ống gió ba.
Nhiên liệu sử dụng cho lị quay cũng là than cám. Tỷ lệ than cám sử dụng cho
buồng phân huỷ ( Calciner) là 55% ÷ 60% và cho lị quay là 40% ÷ 45%. Khí
thải ra từ tháp trao đổi nhiệt qua tháp điều hoà và được tận dụng cho quá trình
nghiền sấy phối liệu tại máy nghiền đứng.

17

- Làm nguội clinker.
Clinker ra khỏi lị quay có nhiệt độ xấp xỉ 1000 oC được làm nguội nhờ
thiết bị làm nguội clinker kiểu ghi. Clinker được làm nguội đến nhiệt độ ≤
65oC + nhiệt độ môi trường và được băng tải xích gầu vận chuyển đến silơ
Clinker.
Một lọc bụi điện được sử dụng để thu hồi bụi từ khí thải, khí thải ra khỏi
lọc bụi điện có nồng độ bụi ≤ 50 mg/m3 trong điều kiện hoạt động bình
thường.
Một phần khí thải từ đường ra của lọc bụi điện sẽ được sử dụng để sấy
than trong nghiền than.
- Nghiền than.
Than cám Quảng Ninh loại 4aHG và 3bHG được nghiền mịn và sấy khô
trước khi cung cấp cho hệ thống lò quay. Than cám được nghiền sấy kết hợp
bằng máy nghiền đứng hoạt động chu trình kín cùng thiết bị phân ly hiệu suất
cao. quá trình thực hiện như sau:
Than cám 4aHG và 3bHG với kích thước hạt 15 mm, độ ẩm 12% từ
bunke chứa trong nhà nghiền than được định lượng và nạp vào máy nghiền
đứng. Tại đây than được nghiền mịn và kết hợp sấy bằng tác nhân sấy là khí
thải nóng từ thiết bị làm nguội Clinker. Than đã nghiền được đưa vào thiết bị
phân ly để phân tách. Với than đã đạt độ mịn 2% trên sàng 0, 09 mm theo
dịng khí đi vào Cyclone và lọc bụi túi để thu hồi than mịn và làm sạch khí
thải. Hàm lượng bụi trong khí thải khi ra khỏi lọc bụi ≤ 50 mg/m 3 trong điều
kiện hoạt động bình thường. Với than chưa đạt độ mịn từ thiết bị phân ly
được vận chuyển trở lại máy nghiền bi để tiếp tục nghiền. Một buồng đốt phụ
đốt bằng dầu điêzen được trang bị để cung cấp nhiệt cho khâu nghiền sấy than
trong giai đoạn nhóm sấy và lị quay.

Than mịn sau nghiền sấy cần đạt yêu cầu:
- Độ ẩm:
1%
- Độ mịn:
2% trên sàng 0,09 mm.
Than sau khi nghiền sấy được chứa trong các bunke. Từ bunke chứa, than
mịn được định lượng ở thiết bị cân Coriolis và được các quạt root vận chuyển
đến cung cấp cho lò quay và buồng phân huỷ (Calciner). Với mục đích an


18

toàn, thiết bị chống cháy (CO2) được trang bị cho bunke than và lọc bụi túi và
trang bị ống cứu hoả cho nhà nghiền than.
- Silô chứa Clinker.
Clinker sau khi qua thiết làm nguội kiểu ghi được vận chuyển tới silơ
Clinker bằng băng tải xích gầu. Clinker được chứa trong silô, kết cấu bê tông
cốt thép. Đáy silô Clinker bố trí các cửa tháo, dưới mỗi cửa tháo bố trí van rút
Clinker. Clinker rút ra từ silô được tập hợp ở các băng tải chịu nhiệt, sau đó
được các băng tải tập trung vận chuyển đến trạm cân đong nghiền xi măng.
Một silô nhỏ được sử dụng để chứa Clinker thứ phẩm. Đáy silơ Clinker
thứ phẩm có hai đường ra.
+ Một đường ra cấp cho ô tô tự đổ.
+ Một đường ra để cấp Clinker thứ phẩm vào băng tải vận chuyển
Clinker chính phẩm cung cấp cho cơng đoạn nghiền xi măng.
- Đập thạch cao và phụ gia.
Phụ gia và thạch cao có kích thước cục 300 mm vận chuyển về nhà máy
bằng ô tô đến kho phụ gia và bãi chứa thạch cao lân cận trạm đập phụ gia.
Phụ gia và thạch cao được xe xúc lật (hoặc ô tô tự đổ) nạp vào phiếu tiếp
nhận, qua băng tải xích tấm đến máy đập búa và được đập nhỏ đến kích thước

25mm. Phụ gia, thạch cao đã đập được băng tải cao su, gầu nâng vận chuyển
đổ vào bunke phụ gia và bunke thạch cao của trạm cân đong nghiền xi măng.
- Nghiền xi măng.
Clinker từ silô clinker được hệ thống băng tải vận chuyển đến bunke
Clinker tại trạm cân đong nghiền xi măng. Thạch cao và phụ gia từ kho và bãi
được đập bằng máy đập búa và được gầu nâng nạp vào các bunke chứa. Trạm
cân đong nghiền xi măng bố trí 3 bunke: bunke Clinker, bunke phụ gia, bunke
thạch cao. Dưới các bunke đặt các thiết bị cân băng định lượng cho Clinker,
phụ gia và thạch cao để cung cấp hệ thống nghiền.
Clinker, phụ gia và thạch cao được nghiền trong máy nghiền đứng cùng
thiết bị phân ly hiệu suất cao. Quá trình nghiền xi măng thực hiện như sau:
Clinker, phụ gia và thạch cao sau khi định lượng được các băng tải cao su,
gầu nâng vận chuyển đến nạp vào máy nghiền đứng. Xi măng đã nghiền được
đưa vào thiết bị phân ly để phân tách. Với xi măng đã đạt độ mịn 5% trên


19

sàng 0, 09 (mm) theo dịng khí đi vào lọc bụi túi để thu hồi xi măng và làm
sạch khí thải. Hàm lượng bụi trong khí thải khi ra khỏi lọc bụi ≤ 50mg/m 3
trong điều kiện hoạt động bình thường. Xi măng đã đạt độ mịn được thu hồi
ở lọc bụi túi và được các máng khí động vận chuyển đến gầu nâng và đưa lên
các silô chứa xi măng.
Với xi măng chưa đạt độ mịn yêu cầu sau khi qua thiết bị phân ly được
vận chuyển trở lại máy nghiền để nghiền tiếp.
- Chứa và xuất xi măng rời.
Xi măng rời thành phẩm được chứa trong các silô xi măng. Tương tự kết
cấu của silô đồng nhất phối liệu, silô xi măng được thiết kế với kết cấu cơn ở
đáy silơ nhằm tạo dịng hồ trộn làm đồng nhất xi măng khi di chuyển đến
đáy silô. Đồng thời xi măng từ đáy silơ được các máng khí động rút ra và vận

chuyển đến buồng trộn đặt ở dưới đáy silô nhằm tăng cường sự đồng nhất xi
măng.
Đáy buồng trộn bố trí hai nhánh ra. Một nhánh cung cấp xi măng cho thiết
bị xuất xi măng rời bố trí ngay dưới đáy silơ, một nhánh cho máng khí động
vận chuyển xi măng bột đến nhà đóng bao.
- Đóng bao xi măng.
1.3.3 Một số sơ đồ nghiền clinke.

Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống nghiền hở với một máy nghiền ống:
1. Hộp cấp liệu; 2. Máy nghiền bi; 1.Bộ lọc bụi; 4.Sảng rung;
5. Thiết bị làm nguội xi măng (nếu có); 6. Quạt; 7. Hệ phun nước.


20

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống nghiền xi măng với máy nghiền ống chu
trình kín vận chuyển ngồi:
1. Hệ cấp liệu; 2.Máy nghiền bi; 3.Thiết bị phân ly khí cơ học; 4.Lọc bụi;
5.Thiết bị làm nguội xi măng (nếu có); 6.Gầu tải.