Bài giảng chương 2 các phương pháp sản xuất xi măng fooclăng

III. THIEÁT BÒ TRAO ÑOÅI
NHIEÄT KIEÅU TREO

45


1 – Sơ đồ nguyên lý thiết bò
• Đóng vai trò quyết đònh trong việc tiết kiệm năng
lượng nhiệt của lò nung clinker XMP phương pháp
khô.
• Hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo gồm hệ
thống xyclon nhiều tầng mắc nối tiếp. Mỗi tầng có
một hoặc nhiều xyclon, phía trong các xyclon
thường được lắp gạch chòu lửa cao nhôm.
• Bột phối liệu đã nghiền mòn đi vào các xyclon ở
trạng thái lơ lửng có khả năng trao đổi nhiệt rất
mạnh với khí nóng do hầu như toàn bộ bề mặt hạt
tham gia trao đổi nhiệt.
46


Hình 8.1 Sơ đồ nguyên lý lò nung clinker XMP với hệ thống
trao đổi nhiệt kiểu treo SP

47


Hạt phối liệu rắn theo dòng khí nóng đi vào
xyclon theo hướng tiếp tuyến, chuyển động xoáy
vòng theo hướng từ trên xuống dưới, đi từ xyclon này
vào xyclon khác có nhiệt độ cao hơn.

Khí thải từ lò với nhiệt độ 900 – 10000C được
hồi lưu, dẫn vào các xyclon chuyển động ngược
chiều dòng bụi phối liệu, truyền nhiệt cho phối liệu.
Khi ra khỏi xyclon, khí thải có nhiệt độ 250 – 3000C
đi qua các thiết bò lọc bụi tónh điện rồi thải ra ngoài.
48


Trong khí thải của lò quay, rất nhiều bụi.
Qua các xyclon, phối liệu có nhiệt độ
650-8000C.
Kết thúc các quá trình sấy, mất nước
hóa học và một phần phân hủy các muối
cácbonát trong phối liệu.
(khoảng 10 – 15%).
49


2 – Chuyển vận phối liệu và khí nóng trong
hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo SP

• T > 10000C, xuất hiện nhiều pha lỏng
(do phối liệu chứa sắt, do tro than …) gây
khó khăn trong quá trình truyền vận
trong đường ống, thậm chí tắc ống dẫn.
• Hệ thống xyclon bốn bậc: l = 50m, thời
gian = 25s. T = 500C lên tới 8000C,
t0C khí thải từ 11000C, giảm xuống còn
khoảng 3000C. Tốc độ khí và nguyên
liệu trong khí thải khoảng 22 – 25 m/s.

50


Xyclon bậc I:
Quá trình chủ yếu là sấy (bay hơi
ẩm), bắt đầu đốt nóng bột phối liệu.
Khí thải nhiều hơi ẩm H2O đi vào
các hệ thống lọc bụi và thoát ra
ngoài.

51


Xyclon bậc II:
Quá trình hóa lý chủ yếu là
mất nước hóa học của đất
sét, cháy các tạp chất hữu
cơ lẫn trong phối liệu.
52


Xyclon bậc III:
• đất sét mất nước hóa học.
• Hạt cát biến đổi thù hình
SiO2→ SiO2,
• Phân hủy hầu hết MgCO3 và tăng
cường sự phân hủy CaCO3.
• Đốt cháy tạp chất hữu cơ lẫn trong
nguyên liệu và bột than.
53

Xyclon bậc IV:
• Tận dụng nhiệt khí thải từ lò nung
đốt nóng bột phối liệu.
• Nhiệt độ khí thải cao: 1000 – 11000C
CaCO3  CaO + CO2
(khoảng 10 -15%).

54


Chú ý:

Đối với xyclon bậc I: đây là xyclon đầu tiên
tính theo chiều bột phối liệu chuyển vận và cuối
cùng tính theo chiều khí chuyển động, cần được thiết
kế sao cho lượng bụi theo khí thải ra ngoài là ít nhất.
Vì vậy, xyclon bậc I thường gồm hai xylon có
bán kính nhỏ hơn và dài hơn so với các xyclon những
bậc còn lại, hai xyclon này cần đóng cả vai trò sấy
và lọc bụi.
Các xyclon bậc II, III và IV thường có cùng
kích thước. phải kiểm tra sự thông bột phối liệu
thường xuyên, thậm chí có thể phải ngừng lò xử lý
do tắc nghẽn.
55


Hình 8.1 Sơ đồ nguyên lý lò nung clinker XMP với hệ thống

trao đổi nhiệt kiểu treo SP


3 – Kích thước và nhiệt độ hạt trong
xyclon
• Trong xyclon, mỗi hạt chất rắn chuyển động: xoay
theo dòng khí nóng và rơi do tác dụng trọng lực;
ngoài ra, trong hệ hạt - dòng khí nóng chuyển
động hỗn độn ở trạng thái lơ lửng.
• Sự va chạm vào thành xyclon và va chạm lẫn nhau
làm hạt mất động năng, lắng xuống nhanh hơn.
• Nhưng ở tầng xyclon dưới, áp suất dòng khí cao
hơn, các hạt lại tiếp tục trao đổi nhiệt ở trạng thái
lơ lửng.
57


Tóm lại:

Nhiệt độ hạt phụ thuộc vào kích
thước, thời gian lưu, bản chất hạt, chế độ
thủy động của khí nóng …
Đây là lý do cần nhiều bậc xyclon,
mỗi bậc ứng với một khoảng nhiệt độ nhất
đònh với mức tăng dần, nhằm tăng cường
và có thể điều khiển quá trình trao đổi
nhiệt giữa khí nóng – hạt nguyên liệu.
58

IV. LOØ QUAY NUNG
CLINKER

59


 Đường kính lò D = 3 – 6m
 Chiều dài L = 40 – 80m
0
 Đặt với góc nghiêng 3 – 7
 Quay với tốc độ 1 – 2 vòng/phút.
Thời gian lưu phối liệu trong lò
(hệ số đổ đầy 7 – 15% diện tích thiết
diện lò) sẽ phụ thuộc kích thước lò,
góc nghiêng và tốc độ quay của lò.
60


61


Loø xi maêng theo pp khoâ

62


Gạch chòu lửa (GCL) cho lò nung
• GCL đóng vai trò hết sức quan trọng trong kỹ thuật sản
xuất clinker XMP. Độ bền GCL quyết đònh thời gian làm
việc của lò, và như vậy, quyết đònh năng suất, sản lượng

và giá thành của XM. Cần xác đònh chủng loại GCL thích
hợp cho từng vùng làm việc của lò, thời gian có thể làm
việc của mỗi loại.
• Nguyên nhân chính phá hủy GCL trong lò nung là độ bền
hóa và độ bền nhiệt của GCL. Phản ứng của GCL với khối
phối liệu giàu pha lỏng khi lò quay rất mạnh. Zôn nung là
khu vực có nhiệt độ nung cao nhất, GCL lại phải chòu ăn
mòn hóa học của khối silicát nóng chảy đồng thời tác
dụng cơ học mài mòn do lò quay, các viên clinker trượt
mài lên thành lò.
63


Việc thay thế GCL trong lò thường đònh kỳ, tuy
nhiên trong quá trình làm việc, phải theo dõi rất kỹ
tình trạng làm việc của GCL. Những vò trí GCL bò
hỏng sẽ dẫn tới làm hỏng vỏ lò (thủng, nứt…), phải có
biện pháp xử lý kòp thời.
Các loại GCL dùng cho lò nung clinker XMP
thường là các loại GCL cao nhôm, GCL kiềm tính
như manhêgi, crôm – manhêgi, dolomít hoặc spinel.
Mỗi nhà máy có những phương án sử dụng
GCL lót lò khác nhau.
64


Calcium Silicate

Gạch chịu lửa cao nhôm:
t0 = 15500C -16500C

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ
TRÌNH NUNG CLINKER XMP:

- nh hưởng của thành phần hoá học
của nguyên liệu.
– nh hưởng của độ mòn hỗn hợp phối
liệu.
– nh hưởng của chế độ nung.
– nh hưởng của phụ gia khoáng hoa.ù
67


nh hưởng của phụ gia khoáng hoá
Phổ biến là CaF2, Na2SiF6, thạch cao…
Phụ gia khoáng hoá là một lượng vô cùng nhỏ các chất
được đưa vào phối liệu nhằm mục đích như sau:
Giảm nhiệt độ phân huỷ nguyên liệu ban đầu thành
các oxyt có hoạt tính cao, tạo điều kiện tăng nhanh tốc độ
phản ứng tạo khoáng clinker trong pha rắn.
Tạo điều kiện xuất hiện pha lỏng, phá vỡ hay làm yếu
cầu nối cấu trúc pha lỏng.
Phụ gia khoáng hoá còn có tác dụng đònh hướng tạo
khoáng clinker (khoáng C3S), tác dụng như là chất ổn
đònh: tránh hiện tượng -C2S chuyển thành -C2S.
Tuy nhiên, hàm lương chất khoáng hoá chỉø từ 1-2%.
Nếu lớn hơn 2% sẽ có tác dụng xấu.
68

4 –LÀM NGUỘI NHANH
• Sau khi qua giai đoạn nung luyện (1450 –
14550C) cần giảm nhiệt độ clinker về nhiệt độ
cần thiết cho những công đoạn tiếp sau.
• Đây là quá trình vật lý tương ứng với quá trình
chuyển đổi lỏng – rắn có ảnh hưởng rất mạnh
tới các yếu tố cấu trúc (thành phần khoáng, độ
xốp, khối lượng riêng, tính dễ nghiền…) và công
nghệ tiếp sau như khả năng bảo quản, khả năng
nghiền clinker, và do đó, ảnh hưởng tới chất
lượng XMP.
• Tốc độ làm nguội từ khoảng nhiệt độ
1200 -12500C xuống 1000C cần rất nhanh.
69