Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong lò quay xi măng có xét đến ảnh hưởng của quá trình cháy và bức xạ nhiệt của ngọn lửa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN ĐĂNG KHOÁT

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT
TRONG LÕ QUAY XI MĂNG CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƢỞNG
CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ BỨC XẠ NHIỆT CỦA NGỌN LỬA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT

HÀ NỘI - 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN ĐĂNG KHOÁT

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT
TRONG LÕ QUAY XI MĂNG CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƢỞNG
CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ BỨC XẠ NHIỆT CỦA NGỌN LỬA

Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt
Mã số:

62520115

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS. TS. TRẦN GIA MỸ
2. GS. TSKH. ĐẶNG QUỐC PHÖ

HÀ NỘI - 2016


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả
trong luận án là trung thực và chưa có ai công bố trong bất kỳ công trình nào.

Hà Nội, ngày 18 tháng 4 năm 2016
TM. Tập thể hướng dẫn khoa học

Tác giả luận án

PGS. TS. TRẦN GIA MỸ

NGUYỄN ĐĂNG KHOÁT


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận án tiến sĩ với đề tài: "Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong lò quay xi măng
có xét đến ảnh hưởng của quá trình cháy và bức xạ nhiệt của ngọn lửa " đã được hoàn
thành trong thời gian từ tháng 10 năm 2009 đến tháng 10 năm 2015 tại Trung tâm nghiên
cứu ứng dụng, Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt - Lạnh, Trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội.

Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến hai Thầy hướng dẫn khoa học,
PGS. TS. Trần Gia Mỹ và GS. TSKH. Đặng Quốc Phú đã dành nhiều thời gian và tâm
huyết hướng dẫn, định hướng nghiên cứu giúp tác giả hoàn thành luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào
tạo Sau đại học, Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt - Lạnh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo trong Viện Khoa học và Công
nghệ Nhiệt - Lạnh đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo cũng như những góp ý rất quý báu trong quá
trình nghiên cứu để hoàn thành luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp trong Bộ môn Kỹ thuật Nhiệt, Ban chủ
nhiệm Khoa Cơ khí, Ban Giám hiệu Trường Đại học Giao thông Vận tải đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi để tác giả tập trung nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo nhà máy xi măng Bút Sơn, Hà Nam đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tác giả được tiếp cận, thu thập số liệu thực tế cũng như
tiến hành đo đạc các thông số cần thiết phục vụ quá trình nghiên cứu đề tài.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn vô hạn đến gia đình và người thân đã luôn ở
bên tác giả những lúc khó khăn nhất để khuyến khích, động viên và tạo điều kiện về mọi
mặt giúp tác giả hoàn thành bản luận án này.
Hà Nội, ngày 18 tháng 4 năm 2016
Tác giả luận án

NGUYỄN ĐĂNG KHOÁT


iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………………………...

i

LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………….

ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT………………………………….

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………………….

xi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ………………………………………………

xii

MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………

1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT TRONG LÕ QUAY XI
MĂNG……………………………………………………………………………..

4

1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng………………………………………..

4

1.2. Lò quay xi măng và các đặc trưng cơ bản………………………………………...

7

1.3. Nhiên liệu và các yêu cầu về nhiên liệu cho lò quay xi măng…………………….

9

1.4. Tổng quan các kết quả nghiên cứu về truyền nhiệt trong lò quay xi măng……….

10

1.4.1. Các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài………………………………...………..

10

1.4.1.1. Các quá trình truyền nhiệt trong lò quay xi măng…………………………….

10

1.4.1.2. Các mô hình truyền nhiệt bức xạ trong lò quay xi măng……………………...

20

1.4.2. Các kết quả nghiên cứu ở Việt Nam…………………………………………...

29

1.5. Một số vấn đề tồn tại và nội dung nghiên cứu của luận án………………………..

32

1.6. Kết luận chương 1…………………………………………………………………

33

CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………..…….……………….

35

2.1. Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………….

35

2.1.1. Nghiên cứu lý thuyết. ………………………………...…………………………

35

2.1.1.1. Ảnh hưởng đặc tính bức xạ của môi trường khí trong lò quay xi măng………

37

2.1.1.2. Ảnh hưởng của tường lò quay………………………………………………...

40

2.1.1.3. Ảnh hưởng của vùng khí hồi lưu……………………………………………...

42

iv
2.1.2. Nghiên cứu thực nghiệm………………………………………………………...

43

2.1.3. Nghiên cứu mô phỏng bằng phương pháp số CFD……………………………..

44

2.2. Kết luận chương 2…………………………………………………………………

46

CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRONG LÕ
QUAY XI MĂNG CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƢỞNG CỦA QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ
BỨC XẠ NHIỆT CỦA NGỌN LỬA………………………………………………...

47

3.1. Các vùng truyền nhiệt trong lò quay xi măng……………………………………..

47

3.2. Xác định vùng có ngọn lửa trong lò quay xi măng………………………………..

48

3.2.1. Sự hình thành ngọn lửa than phun trong lò quay xi măng………………………

48

3.2.2. Chiều dài ngọn lửa than phun trong lò quay xi măng…………………………...

53

3.3. Hệ số cháy kiệt…………………………………………………………………….

55

3.4. Mô hình toán học nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong lò quay xi măng có xét
đến ảnh hưởng của quá trình cháy và bức xạ nhiệt của ngọn lửa ……………………..

55

3.4.1. Mô hình toán học trong vùng có ngọn lửa………………………………………

55

3.4.1.1. Các giả thiết khi xây dựng mô hình…………………………………………...

55

3.4.1.2. Mô hình toán học……………………………………………………………...

56

3.4.1.3. Phương pháp giải mô hình toán học…………………………………………..

60

3.4.1.4. Phương pháp xác định các hệ số trao đổi nhiệt………………………………

62

3.4.1.5. Phương pháp xác định hệ số góc bức xạ………………………………………

69

3.4.2. Mô hình toán học trong vùng không có ngọn lửa……………………………….

71

3.4.2.1. Các giả thiết khi xây dựng mô hình…………………………………………..

72

3.4.2.2. Mô hình toán học……………………………………………………………...

72

3.5. Mô phỏng số CFD quá trình cháy than phun trong lò quay xi măng………...…...

75

3.5.1. Mô hình hình học của bài toán và chia lưới mô hình…………………………...

75

3.5.1.1. Mô hình hình học của bài toán………………………………………………..

75

3.5.1.2. Chia lưới mô hình…...………………………………………………………...

76


v
3.5.2. Mô hình mô phỏng quá trình cháy than phun trong lò quay xi măng…………...

77

3.5.2.1. Các phương trình chủ đạo trong mô phỏng bằng phương pháp số CFD……...

77

3.5.2.2. Mô hình toán học mô phỏng quá trình cháy than phun……………………….

78

3.5.3. Điều kiện ban đầu……………..………………………………………………...

81

3.6. Kết luận chương 3…………………………………………………………………

81

CHƢƠNG 4. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ VỎ LÕ QUAY
XI MĂNG……………………………………………………………………………..

82

4.1. Thiết bị thực nghiệm và thiết bị đo………………………………………………..

82

4.2. Bố trí thiết bị đo…………………………………………………………………...

85

4.3. Phương pháp tiến hành thực nghiệm………….…………………………………..

86

4.4. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm………………………………………….

87

4.5. Kết quả đo…………………………………………………………………………

88

4.6. Kết luận chương 4…………………………………………………………………

91

CHƢƠNG 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN………………………

92

5.1. Đối tượng tính toán………………………………………………………………..

92

5.2. Kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm quá trình truyền nhiệt trong lò quay
xi măng có xét đến ảnh hưởng của quá trình cháy và bức xạ nhiệt của ngọn lửa..

94

5.2.1. Xác định vùng ngọn lửa trong lò quay xi măng………………………………...

94

5.2.2. Phân bố nhiệt độ của khí, tường lò và vật nung…………………………………

95

5.2.3. Đường cong cháy kiệt…………………………………………………………...

100

5.2.4. Lượng nhiệt vật nung nhận được………………………………………………..

100

5.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình truyền nhiệt trong lò quay
xi măng…………………………………………………………………………...

103

5.3.1. Ảnh hưởng của mức điền đầy…………………………………………………...

104

5.3.2. Ảnh hưởng chuyển động quay của lò…………………………………………...

108


vi
5.4. Kết quả nghiên cứu mô phỏng số CFD quá trình cháy than phun trong lò quay xi
măng……………………………………………………………………………………

110

5.5. Kết luận chương 5…………………………………………………………………

112

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………………..

114

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN……………..

117

TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………

118

PHỤ LỤC A. Một số công thức tính toán để giải mô hình toán học………………….

126

PHỤ LỤC B. Chương trình thực hiện mô phỏng số CFD quá trình cháy than phun
trong lò quay xi măng………………………………………………………………….

127

PHỤ LỤC 1. Kết quả giải mô hình toán học với điều kiện vận hành của lò quay xi
măng Bút Sơn: G = 166660 kg/h, n = 3 v/ph,  = 12%, ta = 350C, tnl = 800C………...

134

PHỤ LỤC 2. Kết quả tính toán phân bố nhiệt độ của vật nung và lượng nhiệt vật nung
nhận được khi mức điền đầy thay đổi  = 13%,  = 13,2% và giữ các thông số còn lại
không đổi: n = 3 v/ph, ta = 350C, tnl = 800C……………………………………

148

PHỤ LỤC 3. Kết quả tính toán phân bố nhiệt độ của vật nung và lượng nhiệt vật nung
nhận được khi mức điền đầy thay đổi  = 12,1%,  = 12,2% và giữ các thông số còn
lại không đổi: n = 3 v/ph, ta = 350C, tnl = 800C………………………………..

155

PHỤ LỤC 4. Kết quả tính toán phân bố nhiệt độ của vật nung và lượng nhiệt vật nung
nhận được khi tốc độ quay của lò thay đổi n = 2,7 ‚ 3,1 v/ph và giữ các thông số còn
lại không đổi: G = 166660 kg/h, ta = 350C, tnl = 800C………………………….

162


vii

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Ký hiệu
Chữ viết
tắt

Tên gọi

Đơn vị đo

a

Hệ số dẫn nhiệt độ

m2/s

A

Hệ số hấp thụ

-

Di

Đường kính trong của lò

m

Do

Đường kính ngoài của lò

m

L

Chiều dài lò

m

Ri

Bán kính trong của lò

m

Ro

Bán kính ngoài của lò

m

Rw

Hệ số phản xạ của tường lò

-

Rs

Hệ số phản xạ của vật nung

-

Lm

Chiều dài trung bình của tia bức xạ

m

F

Diện tích

m2

V

Thể tích

m3

mg

Lưu lượng khối lượng của khí

kg/s

Ki

Hệ số làm yếu tia bức xạ

-

p

Phân áp suất của chất khí

atm

G

Năng suất lò

kg/h

K

Hệ số truyền nhiệt

W/m2.K

Ji

Mật độ dòng bức xạ hiệu dụng của bề mặt i

W/m2

Ei

Năng suất bức xạ của bề mặt i

W/m2

Et, i

Mật độ dòng bức xạ tới trên bề mặt i

W/m2

Eo

Năng suất bức xạ của vật đen tuyệt đối

W/m2

Q

Dòng nhiệt

kW

q

Mật độ dòng nhiệt

kW/m2


viii
mo

Lưu lượng khối lượng hỗn hợp không khí và

kg/s

nhiên liệu
mr

Lưu lượng khối lượng của khí hồi lưu

kg/s

ms

Lưu lượng khối lượng của vật nung

kg/s

do

Đường kính miệng vòi phun

m

cp

Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của sản

kJ/kg.K

phẩm cháy
cps

Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của vật

kJ/kg.K

nung
Lf

Chiều dài ngọn lửa

m

n

Tốc độ quay của lò

v/ph

x

Khoảng cách tính từ miệng vòi phun

m

vg

Tốc độ chuyển động của dòng khí

m/s

Hu

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu

kJ/kg

De

Kích thước xác định

m

t

Nhiệt độ bách phân

o

T

Nhiệt độ tuyệt đối

K

i

Entanpi

kJ/kg

z

Chiều dày của phần tử tính toán

m

ReD

Trị số Reynolds theo phương dọc trục

-

Re

Trị số Reynolds theo góc quay

-

Nu

Tiêu chuẩn Nusselt

-

Pr

Tiêu chuẩn Prandtl

-

Gr

Tiêu chuẩn Grashof

-

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu

W/m2.K

C

Ký tự
Hy Lạp



ix


Hệ số dẫn nhiệt

W/m.K

(Lm)

Hệ số xuyên qua

-



Độ đen

-

o

Hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đối

W/m2.K4



Chiều dài trung bình bước sóng của phổ năng

m

lượng



Hệ số góc bức xạ

-



Tốc độ quay của lò

rad/s

L

Một nửa góc chắn bởi cung tròn chứa vật nung

rad



Góc chắn bởi cung tròn chứa vật nung

rad



Góc quay của lò

rad

β

Góc nghiêng của lò

độ



Thời gian

s



Chiều dày tường lò

m



Hệ số cháy kiệt

-



Biến thiên hệ số cháy kiệt

-

a

Khối lượng riêng của không khí đi vào vòi phun

kg/m3

o

Khối lượng riêng của hỗn hợp không khí và

kg/m3

nhiên liệu


Độ nhớt động lực

N.s/m2



Mức điền đầy của vật nung

%

Chỉ số
trên, dƣới

Ý nghĩa

a

Môi trường không khí

sh

Vỏ lò

f

Ngọn lửa


x
g

Khí lò

w

Tường lò

s

Vật nung

o

Thông số ban đầu

pl

Dòng không khí cấp 1

sa

Dòng không khí cấp 2

nl

Dòng nhiên liệu

e

Dòng sơ cấp

bx

Bức xạ

đl

Đối lưu

đn

Đốt nóng

ln

Làm nguội

z

Vị trí z

z + z
Các chữ
viết tắt

Vị trí z + z
Ý nghĩa

SPC

Sản phẩm cháy

KK1

Không khí cấp 1

KK2

Không khí cấp 2

NL

Nhiên liệu

VN

Vật nung

TĐN

Trao đổi nhiệt

CFD

Tính toán động lực học dòng chảy


xi

Danh mục các bảng
Bảng 1.1. Nhiệt độ và nhiệt phản ứng của các vùng trong lò quay xi măng.................... 7
Bảng 1.2. Chiều dài bước sóng quan trọng đối với đặc tính bức xạ của khí CO2 và
H2O...................................................................................................................................

12

Bảng 1.3. Công thức xác định hệ số truyền nhiệt giữa tường lò và vật nung khi chúng
tiếp

xúc

với 19

nhau...............................................................................................................
Bảng 3.1. Các nhiệt trở và hệ số trao đổi nhiệt của mô hình trong vùng có ngọn lửa.....

59

Bảng 3.2. Các nhiệt trở và hệ số trao đổi nhiệt của mô hình trong vùng không có ngọn
lửa.....................................................................................................................................

74

Bảng 3.3. Các hằng số hiệu chỉnh trong mô hình dòng chảy rối k - .............................

78

Bảng 4.1. Các thông số cơ bản của lò quay xi măng Bút Sơn.........................................

82

Bảng 4.2. Các thông số làm việc của thiết bị đo TMC8 - HT.......................................... 84
Bảng 4.3. Kết quả đo biến thiên nhiệt độ vỏ lò dọc theo chiều dài.................................. 89
Bảng 4.4. Nhiệt độ của lò tại một số vị trí đặc trưng.......................................................

90

Bảng 5.1. Các thông số tính toán của lò quay xi măng Bút Sơn...................................... 92
Bảng 5.2. Thành phần sử dụng của than cám sau khi sấy, % khối lượng………………

93

Bảng 5.3. Kết quả tính toán cháy than phun trong lò quay xi măng Bút Sơn………….. 94
Bảng 5.4. Thông số đặc trưng của quá trình trao đổi nhiệt trong lò quay xi măng Bút
Sơn……………………………………………………………………………………… 96

Bảng 5.5. Kết quả tính toán và thực tế………………………………………………….

98


xii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1.1. Quy trình công nghệ sản xuất xi măng........................................................... 5
Hình 1.2. Hệ thống thiết bị sản xuất xi măng................................................................. 6
Hình 1.3. Các vùng phản ứng trong lò quay xi măng....................................................

7

Hình 1.4. Các quá trình truyền nhiệt trong lò quay xi măng.......................................... 11
Hình 1.5. Độ đen của khí CO2........................................................................................ 13
Hình 1.6. Độ đen của hơi nước (H2O) và hệ số hiệu chỉnh β......................................... 14
Hình 1.7. Độ hiệu chỉnh ............................................................................................ 15
Hình 1.8. Phân bố nhiệt độ của khí và vật nung dọc theo chiều dài lò..........................

21

Hình 1.9. Sơ đồ mạch điện của phương pháp tương tự nhiệt - điện..............................

28

Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc nghiên cứu lý thuyết quá trình truyền nhiệt trong lò quay xi
măng khi xét tới ảnh hưởng của quá trình cháy và bức xạ nhiệt của ngọn lửa .............. 36
Hình 2.2.Các quá trình bức xạ và hấp thụ nhiệt trong lò quay xi măng xét cho các tia
nhiệt xuất phát từ bề mặt thoáng của vật nung...............................................................

37

Hình 2.3. Các quá trình bức xạ và hấp thụ nhiệt trong lò quay xi măng xét cho các
tia nhiệt bức xạ từ khí lò.................................................................................................

38

Hình 2.4. Biến thiên nhiệt độ bề mặt bên trong của tường lò theo góc quay (theo thời
gian)................................................................................................................................

40

Hình 2.5. Mô hình xác định nhiệt lượng vật nung nhận được từ phía mặt thoáng........

41

Hình 2.6. Vùng khí hồi lưu trong lò quay xi măng........................................................

42

Hình 2.7. Sơ đồ cấu trúc mô phỏng quá trình cháy than phun bằng phương pháp 44
CFD.................................................................................................................................
Hình 3.1. Các dòng nhiệt của các vùng trong lò quay xi măng.....................................

47

Hình 3.2. Mô hình truyền nhiệt trong vùng có ngọn lửa................................................ 56
Hình 3.3. Mô hình tương tự nhiệt - điện trong vùng có ngọn lửa.................................. 58
Hình 3.4. Sơ đồ thuật toán giải mô hình toán học bằng phương pháp Newton Raphson..........................................................................................................................

61


xiii
Hình 3.5. Hệ số góc bức xạ của hai vật đặt bất kỳ trong không gian............................. 69
Hình 3.6. Các thành phần tham gia trao đổi nhiệt trong vùng có ngọn lửa...................

70

Hình 3.7. Quá trình truyền nhiệt giữa tường lò và vật nung phía mặt thoáng...............

71

Hình 3.8. Mô hình truyền nhiệt trong vùng không có ngọn lửa..................................... 72
Hình 3.9. Mô hình tương tự nhiệt - điện trong vùng không có ngọn lửa....................... 73
Hình 3.10. Mô hình hình học lò quay xi măng..............................................................

76

Hình 3.11. Mô hình vòi phun…………………………………………………….........

76

Hình 3.12. Chia lưới mô hình theo phương pháp Sweep Mesh……………………….

76

Hình 4.1. Lò quay xi măng Bút Sơn…………………………………………………..

82

Hình 4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống giám sát nhiệt độ lò………….

83

Hình 4.3. Phương pháp xác định vị trí thiết bị nhận tín hiệu nhiệt độ vỏ lò.................. 85
Hình 4.4. Bố trí thiết bị nhận tín hiệu nhiệt độ vỏ lò.....................................................

85

Hình 4.5. Vị trí lấy số liệu nhiệt độ vỏ lò…………....................................................... 88
Hình 4.6. Các thông số vận hành của lò………………………………......................... 90
Hình 5.1. Vòi phun đa kênh dạng tròn đốt than antraxit................................................ 93
Hình 5.2. Phân bố nhiệt độ của khí, tường lò, vật nung và vỏ lò theo chiều dài...........

97

Hình 5.3. Biến thiên nhiệt độ vỏ lò theo chiều dài giữa lý thuyết và thực nghiệm…… 98
Hình 5.4. Đường cong cháy kiệt....................................................................................

100

Hình 5.5. Lượng nhiệt vật nung nhận được bằng bức xạ và đối lưu từ phía mặt
thoáng.............................................................................................................................. 101
Hình 5.6. Lượng nhiệt vật nung nhận được từ tường lò................................................

102

Hình 5.7. Ảnh hưởng của mức điền đầy đến lượng nhiệt vật nung nhận được.............

105

Hình 5.8. Ảnh hưởng của mức điền đầy đến tổn thất nhiệt qua vỏ lò............................ 105
Hình 5.9. Ảnh hưởng của mức điền đầy đến phân bố nhiệt độ của vật nung…………

105

Hình 5.10. Ảnh hưởng của mức điền đầy đến phân bố nhiệt độ của vật nung trong
phạm vi từ 12 ‚ 12,1%...................................................................................................

107


xiv
Hình 5.11. Ảnh hưởng của mức điền đầy đến lượng nhiệt vật nung nhận được trong
phạm vi từ 12 ‚ 12,1%...................................................................................................

107

Hình 5.12. Ảnh hưởng của chuyển động quay đến phân bố nhiệt độ của vật nung…... 109
Hình 5.13. Ảnh hưởng của chuyển động quay đến lượng nhiệt vật nung nhận được… 109
Hình 5.14. Phân bố nhiệt độ của khí dọc theo chiều dài lò…………………………… 110
Hình 5.15. Phân bố nhiệt độ của tường dọc theo chiều dài lò………………………

110

Hình 5.16. Phân bố nhiệt độ của vật nung dọc theo chiều dài lò……………………

111

Hình 5.17. Phân bố nhiệt độ vỏ lò dọc theo chiều dài lò……………………………

111


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Xi măng là vật liệu cơ bản không thể thiếu trong tất cả các công trình xây dựng dân
dụng và công nghiệp. Nhu cầu tiêu thụ xi măng trên thế giới cũng như ở Việt Nam không
ngừng tăng. Để đáp ứng nhu cầu này, không những cần tăng số lượng các nhà máy mà còn
phải hoàn thiện công nghệ và thiết bị. Trải qua nhiều giai đoạn phát triển, công nghệ sản
xuất xi măng bằng lò đứng đã được thay thế bởi công nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay
theo phương pháp ướt rồi đến ngày nay là công nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay theo
phương pháp khô có khả năng tự động hóa hoàn toàn, tiêu tốn ít năng lượng, giảm thiểu ô
nhiễm môi trường và cho chất lượng xi măng rất cao.
Trong công nghệ sản xuất xi măng, chất lượng sản phẩm cũng như mức độ tiết kiệm
năng lượng được quyết định chủ yếu bởi các quá trình trao đổi nhiệt hay chế độ gia nhiệt
cho lò. Bởi vậy, nghiên cứu các quá trình trao đổi nhiệt trong lò quay sẽ góp phần làm
giảm tiêu hao nhiên liệu, nâng cao chất lượng sản phẩm và qua đó tác động rất lớn tới việc
giảm giá thành sản phẩm. Do đó, đây là lĩnh vực nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực
tiễn lớn.
Các quá trình truyền nhiệt trong lò quay rất phức tạp và đa dạng, bao gồm cả ba phương
thức truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ; các quá trình này chồng chéo và ảnh hưởng
lẫn nhau. Không những vậy, chuyển động quay của lò là nguyên nhân chính làm cho các
quá trình truyền nhiệt trong lò quay có những nét đặc trưng riêng so với các lò công nghiệp
đứng yên. Các đặc trưng riêng này thể hiện ở cả quá trình truyền nhiệt bên trong lò lẫn bên
ngoài lò.

Do tầm quan trọng cũng như tính đặc thù của các quá trình truyền nhiệt trong lò quay
nên đã có hàng loạt các công trình nghiên cứu về truyền nhiệt trong lò quay mà trọng tâm
là xây dựng các mô hình toán học ngày càng hoàn thiện hơn để mô tả một cách đầy đủ và
chi tiết các quá trình truyền nhiệt thực tế xảy ra trong lò, nhưng sự phức tạp và đa dạng của
chúng khiến cho vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thỏa đáng.
Các lò quay xi măng làm việc ở nhiệt độ cao bao giờ cũng có vùng phát nhiệt, tại đây
nhiên liệu được đốt cháy dưới dạng ngọn lửa phun. Bởi vậy, xét trên khía cạnh về truyền
nhiệt thì lò quay được chia theo chiều dài làm hai vùng lò đặc trưng: vùng có ngọn lửa
(vùng cháy) và vùng không có ngọn lửa (vùng sau cháy). Sự xuất hiện của vùng ngọn lửa


2
không chỉ ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình truyền nhiệt trong lò mà còn là vùng có ảnh
hưởng quyết định đến chất lượng xi măng.
Bằng phương pháp lý thuyết và thực nghiệm, luận án này tập trung nghiên cứu các quá
trình truyền nhiệt trong lò quay xi măng có xét đến ảnh hưởng của quá trình cháy và bức
xạ nhiệt của ngọn lửa, phân tích các phương pháp tính toán trao đổi nhiệt bức xạ khác nhau
và từ đó xây dựng mô hình toán học mô tả quy luật truyền nhiệt của các thành phần tham
gia trao đổi nhiệt trong lò nhằm phục vụ cho việc thiết kế và vận hành các loại lò quay xi
măng khác nhau.

2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của luận án là: Xác định quy luật truyền nhiệt trong lò quay có xét
đến ảnh hưởng của quá trình cháy và bức xạ nhiệt của ngọn lửa, đồng thời tính toán lượng
nhiệt trao đổi giữa các thành phần tham gia trao đổi nhiệt để làm cơ sở cho thiết kế và vận
hành các loại lò quay nhằm mục đích cuối cùng là nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm
tiêu hao nhiên liệu cho lò.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Các lò công nghiệp có chung một nhiệm vụ là tạo ra một môi trường thích hợp để thực

hiện quá trình gia nhiệt cho vật nung trong một quá trình công nghệ nào đó. Sự đa dạng
của các quá trình công nghệ nhiệt làm cho chủng loại của các lò công nghiệp rất phong
phú. Trong số đó phải kể đến các loại lò quay, đây là một trong những loại lò công nghiệp
được ứng dụng rất phổ biến hiện nay, trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau như công
nghiệp xử lý chất thải, công nghiệp hóa chất, công nghiệp nung luyện vật liệu và đặc biệt
là trong công nghiệp sản xuất xi măng. Ngày nay, hầu hết lượng xi măng đồ sộ mà loài
người tiêu thụ hàng năm được sản xuất bởi các lò quay.
Đối tượng nghiên cứu là lò quay sản xuất xi măng theo phương pháp khô được
chúng tôi lựa chọn để nghiên cứu bởi đây không chỉ là thiết bị có tính phổ biến và tầm
quan trọng trong công nghiệp sản xuất xi măng hiện nay mà còn bởi những quá trình
truyền nhiệt rất đặc trưng xảy ra trong lò.
Chất lượng clinker và khả năng tiết kiệm năng lượng trong quá trình sản xuất xi măng
được quyết định chủ yếu bởi chế độ nhiệt của lò. Vì vậy, trong luận án này chúng tôi xác
định: Phạm vi nghiên cứu là các quá trình truyền nhiệt trong lò quay.
Cũng cần lưu ý rằng, các kết quả tính toán cho đối tượng cụ thể được đề cập trong luận
án là các lò quay đốt than phun cũng chỉ bởi đây là loại nhiên liệu được sử dụng phổ biến


3
nhất trong các lò quay sản xuất xi măng hiện nay, chứ không có nghĩa là phạm vi nghiên
cứu chỉ giới hạn ở các loại lò sử dụng nhiên liệu này.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận án được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực
nghiệm trên cơ sở các số liệu đo đạc thực tế và mô phỏng bằng phương pháp số CFD.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Về mặt lý thuyết, luận án làm sáng tỏ cơ chế truyền nhiệt trong lò quay khi xét tới ảnh
hưởng của quá trình cháy và bức xạ nhiệt của ngọn lửa và góp phần bổ sung vào lý thuyết
truyền nhiệt truyền chất những quá trình truyền nhiệt rất đặc trưng và đa dạng này.

Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu của luận án không chỉ làm cơ sở cho thiết kế các
lò quay xi măng mà còn góp phần xây dựng một phương pháp luận để thiết lập các thông
số vận hành tối ưu cho lò.


4

CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN NHIỆT
TRONG LÕ QUAY XI MĂNG
Trên cơ sở hiểu biết về công nghệ và thiết bị sản xuất xi măng mới có thể phân tích,
đánh giá các quá trình truyền nhiệt trong lò nung clinker một cách khoa học và chính xác.
Phân tích tổng quan những thành tựu nghiên cứu về truyền nhiệt trong lò quay để từ đó
làm cơ sở xác định mục tiêu và nhiệm vụ của luận án là nội dung chính được giải quyết
trong chương này.

1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng
Xi măng là sản phẩm của hỗn hợp nghiền mịn bao gồm clinker, thạch cao và chất phụ
gia công nghệ. Xi măng là vật liệu quan trọng nhất trong xây dựng các công trình dân dụng
và công nghiệp, đây là loại vật liệu có tính năng đặc biệt so với các loại vật liệu khác. Tại
Việt Nam, xi măng là một trong những ngành công nghiệp được hình thành sớm nhất. Nhà
máy sản xuất xi măng đầu tiên của Việt Nam được xây dựng ở Hải Phòng vào năm 1889
và đến nay đã có hàng trăm công ty, đơn vị tham gia trực tiếp vào sản xuất và phục vụ sản
xuất xi măng trong cả nước.
Theo Võ Đình Lương [31], công nghệ sản xuất xi măng được chia làm ba công đoạn
chính, thể hiện trên hình 1.1. Trong số các công đoạn này, quá trình nung để tạo ra clinker
là công đoạn quan trọng nhất trong quy trình công nghệ sản xuất xi măng. Bởi vậy, luận án
tập trung nghiên cứu các quá trình truyền nhiệt trong công đoạn này.
Nguyên liệu dùng trong sản xuất xi măng là đá vôi, đất sét và các chất phụ gia công
nghệ. Trong đó, đá vôi là nguyên liệu chủ yếu. Theo Hoàng Văn Phong [8], đá vôi dùng

làm nguyên liệu sản xuất xi măng Portland phải đảm bảo yêu cầu về hàm lượng các chất,
cụ thể: CaCO3 > 85% và MgCO3 < 5%; đất sét là thành phần nguyên liệu đứng thứ hai sau
đá vôi, hỗn hợp nguyên liệu đất sét dùng để sản xuất xi măng phải đảm bảo hàm lượng các
ôxít: SiO2 = 55  70%, Al2O3 = 10  24%, K2O + Na2O  3%. Ngoài hai thành phần chính
là đá vôi và đất sét, trong công nghệ sản xuất xi măng còn có các chất phụ gia công nghệ.
Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, ngành công nghiệp sản xuất xi măng
cũng không ngừng phát triển. Từ công nghệ sản xuất xi măng bằng lò đứng đến công nghệ
sản xuất xi măng bằng lò quay theo phương pháp ướt rồi đến công nghệ hiện đại nhất hiện
nay là bằng công nghệ lò quay theo phương pháp khô.


5
Đá vôi Điện Than Đất sét
Chuẩn bị nguyên liệu
Phụ gia
Than

Nghiền phối liệu

Công đoạn chuẩn bị
nguyên - nhiên liệu

Nung tạo ra clinker
Công đoạn nung clinker

Không khí

Làm nguội clinker
Ủ clinker

Phụ gia, thạch cao

Nghiền tạo ra xi măng
Si lô xi măng

Vỏ bao

Công đoạn nghiền và
đóng bao xi măng

Đóng bao xi măng

Hình 1.1. Quy trình công nghệ sản xuất xi măng
Công nghệ sản xuất bằng lò đứng, ngoài hạn chế về năng suất, còn bị hạn chế về khả
năng nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sử dụng năng lượng thấp nên theo quy
hoạch tổng thể phát triển công nghiệp ngành sản xuất xi măng ở Việt Nam, tất cả các lò
đứng sẽ phải đóng cửa vào năm 2020 [1] và thực tế hiện nay xi măng sản xuất bằng công
nghệ lò đứng không thể cạnh tranh được với các sản phẩm được sản xuất bằng công nghệ
lò quay. Với công nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay theo phương pháp ướt, so với công
nghệ sản xuất bằng lò đứng, chất lượng clinker tốt hơn rất nhiều do phối liệu sau khi
nghiền đạt được độ đồng đều cao. Tuy nhiên, sản xuất xi măng bằng lò quay theo phương
pháp ướt thì hàm lượng ẩm trong phối liệu cao làm tiêu tốn nhiều nhiệt năng trong quá
trình sấy và nung (khoảng từ 5651 ‚ 6698 kJ/kg clinker [1]); đồng thời do tất cả các quá
trình hóa lý xảy ra như sấy, dehydrat các khoáng sét, phân hủy carbonat đá vôi đều xảy ra
trong lò quay nên chiều dài lò rất lớn lên đến 238 m [89]. Khắc phục nhược điểm đó, công
nghệ sản xuất xi măng bằng lò quay theo phương pháp khô ra đời với khả năng tận dụng
nhiệt của khí thải để sấy, nghiền phối liệu và phân hủy đá vôi trong tháp trao đổi nhiệt
(TĐN) nên không những chiều dài lò nung được rút ngắn hơn rất nhiều so với công nghệ
lò quay theo phương pháp ướt, từ 238 m xuống còn khoảng 70 m [89] mà còn giảm được
lượng nhiệt trong quá trình nung tạo khoáng clinker (từ 2930 ‚ 3558 kJ/kg clinker [1]).

6
Với công nghệ vượt trội và được tự động hóa hoàn toàn trong sản xuất nên hiện nay,
trên thế giới các nhà máy sản xuất xi măng đều sử dụng công nghệ lò quay theo phương
pháp khô và ở Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng phát triển đó. Dây chuyền sản
xuất xi măng theo công nghệ này được thể hiện trên hình 1.2.
Khí

Vật nung
Vật nung
Thiết bị vận chuyển nguyên liệu
Tháp TĐN
Khí

Kho chứa nguyên liệu
Vật nung
Khí

Lò quay

Hệ thống làm mát clinker
Hình 1.2. Hệ thống thiết bị sản xuất xi măng
Theo công nghệ này, nguyên liệu từ kho chứa, được thiết bị vận chuyển đưa lên tháp
trao đổi nhiệt. Tại đây, 95% đá vôi phân hủy thành CaO và chuyển xuống lò quay, 5% còn
lại tiếp tục phân hủy hoàn toàn trong phần đầu của lò. Sau đó, phối liệu được nung ở nhiệt
độ cao trong lò quay và diễn ra các phản ứng tạo clinker. Nhiệt độ nung chín clinker xi
măng phụ thuộc vào thành phần phối liệu nhưng thường dao động trong khoảng từ
1380 ÷ 14500C [129].
Clinker xi măng có bốn thành phần chính bao gồm: 2CaO.SiO2 (C2S),

4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF), 3CaO.Al2O3 (C3A), 3CaO.SiO2 (C3S) [41]. Các thành phần
này được hình thành ở các mức nhiệt độ khác nhau và được trình bày trong bảng 1.1 [41].
Một cách tương đối, dựa vào các mức nhiệt độ, có thể chia lò quay làm ba vùng đặc trưng,
thể hiện trên hình 1.3 [114].


7
Bảng 1.1. Nhiệt độ và nhiệt phản ứng của các vùng trong lò quay xi măng
Vùng phản ứng

Thành phần

Nhiệt độ

Nhiệt phản ứng

Vùng phân hủy

CaO

8000C  9000C

+1660 kJ/kg CaCO3

Vùng chuyển tiếp

C2 S

9000C  13000C

-603 kJ/kg C2S

Vùng chuyển tiếp

C4AF

9000C  13000C

-109 kJ/kg C4AF

Vùng chuyển tiếp

C3 A

9000C  13000C

-37 kJ/kg C3A

Vùng nung

C3 S

13000C  14000C

-448 kJ/kg C3S
Khí đến tháp TĐN
Khí

KK1+NL

Vùng nung

Vùng chuyển tiếp

Vùng
phân hủy
VN

14000C

13000C

9000C

8000C

Clinker
KK2

Hình 1.3. Các vùng phản ứng trong lò quay xi măng

1.2. Lò quay xi măng và các đặc trƣng cơ bản
Lò quay là một ống thép hình trụ có xây gạch chịu lửa và cách nhiệt ở bên trong, quay
quanh trục với tốc độ 1 đến 3 vòng/phút, được đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang
khoảng 3 đến 5 độ; kích thước lò rất lớn: chiều dài từ 30 đến 238 m, đường kính bên trong
lò từ 2 đến 8 m [81]. Về nguyên lý, lò quay là một thiết bị trao đổi nhiệt có thể hoạt động
theo sơ đồ cùng chiều hoặc ngược chiều nhưng giữa các chất mang nhiệt không có vách
ngăn cách. Thông thường các lò quay hoạt động ở nhiệt độ cao làm việc theo sơ đồ ngược
chiều (hình 1.2). Hiện nay, lò quay là một trong những loại lò công nghiệp được ứng dụng
phổ biến nhất, trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau như công nghiệp xử lý chất thải,

công nghiệp hóa chất, công nghiệp nung luyện vật liệu và đặc biệt là trong công nghiệp sản
xuất xi măng.
Quá trình truyền nhiệt trong lò quay rất phức tạp, bao gồm cả ba phương thức truyền
nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ; các quá trình này chồng chéo và ảnh hưởng lẫn nhau.
Dòng khí trong lò là hỗn hợp của sản phẩm cháy, bụi than, khí thoát ra từ vật nung, tro,
muội sẽ truyền nhiệt trực tiếp cho bề mặt vật nung và bề mặt tường lò bằng bức xạ và đối


8
lưu. Sau khi nhận nhiệt từ khí, nhiệt độ của tường lò tăng lên và tường lò lại truyền nhiệt
cho vật nung từ hai phía: phía mặt thoáng bằng bức xạ và phía tiếp xúc bằng dẫn nhiệt, đối
lưu và bức xạ. Nhiệt truyền từ bề mặt bên trong của tường lò ra bề mặt vỏ lò bằng dẫn
nhiệt sẽ tiếp tục truyền vào môi trường không khí xung quanh bằng bức xạ và đối lưu.
Những đặc trưng của lò quay thể hiện cả về đặc trưng hình học lẫn đặc trưng về truyền
nhiệt. Đặc trưng về hình học: là thiết bị có kích thước rất lớn (như đã đề cập ở trên). Đặc
trưng về truyền nhiệt thể hiện ở cả quá trình truyền nhiệt bên trong lò lẫn bên ngoài lò.
Ở bên trong lò, sự khác biệt chủ yếu trong quá trình trao đổi nhiệt bằng bức xạ và dẫn
nhiệt của lò quay so với các lò công nghiệp khác thể hiện ở các chi tiết như hình dáng, tính
chất nhiệt vật lý và vị trí tương đối giữa các vật tham gia trao đổi nhiệt. Đối với quá trình
trao đổi nhiệt bằng đối lưu, do chuyển động quay của lò, bề mặt lớp vật nung luôn biến
động: các hạt vật nung lúc thì nằm bên trên bề mặt thoáng và tham gia trao đổi nhiệt trực
tiếp với dòng khí và bề mặt thoáng tường lò; lúc thì nằm sâu trong lòng lớp vật nung. Bề
mặt vật nung biến động làm cho lớp biên sát bề mặt vật nung luôn luôn bị xáo trộn. Sự xáo
trộn này còn chịu ảnh hưởng của quá trình biến đổi lý, hóa xảy ra trong lớp vật nung như
quá trình bay hơi nước, khí thoát ra từ các phản ứng phân hủy, các hạt bụi từ than và vật
nung vv... Những yếu tố này vừa ảnh hưởng tới sự hình thành ổn định chiều dày lớp biên
trên bề mặt vật nung vừa làm thay đổi tính chất nhiệt vật lý của dòng khí, do đó ảnh hưởng
đến cường độ trao đổi nhiệt đối lưu. Ngoài ra, sự chênh lệch nhiệt độ của khí và của vật
nung giữa các vùng lò khá lớn nên vai trò của trao đổi nhiệt đối lưu cũng thay đổi theo
chiều dài lò.

Cũng do chuyển động quay của lò, nhiệt độ bề mặt bên trong tường lò không ổn định
như các loại lò công nghiệp khác mà thay đổi một cách tuần hoàn theo từng vòng quay:
nhiệt độ bề mặt tăng dần theo thời gian khi tiếp xúc với dòng khí, đạt đến giá trị cực đại,
sau đó giảm dần theo thời gian khi tiếp xúc với vật nung cho đến khi đạt giá trị ban đầu
trước khi bắt đầu một chu kỳ mới. Sự thay đổi nhiệt độ bề mặt tường lò không chỉ ảnh
hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt bức xạ với vật nung mà còn ảnh hưởng đến quá trình
trao đổi nhiệt với vật nung khi chúng tiếp xúc với nhau.
Đặc trưng truyền nhiệt trong các lò quay còn thể hiện ở quá trình trao đổi nhiệt bên
ngoài lò: giữa bề mặt vỏ lò với môi trường không khí xung quanh. Đặc trưng này được
quyết định bởi hai yếu tố sau:


9
Thứ nhất, sự thay đổi nhiệt độ vỏ lò không chỉ theo chiều dài mà còn thay đổi theo góc
quay. Nhiệt độ của vỏ lò tại bất kỳ vị trí nào dọc theo chiều dài đều biến thiên một cách
tuần hoàn sau từng vòng quay [5].
Thứ hai, các lò quay có kích thước rất lớn cả về chiều dài lẫn đường kính nên chúng
thường được đặt ngoài trời, do đó tốc độ và hướng gió thổi qua lò thay đổi liên tục làm cho
cường độ trao đổi nhiệt đối lưu giữa vỏ lò và môi trường không khí xung quanh thay đổi
theo. Ngoài ra, các lò quay thường được đặt nằm nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang
khoảng từ 3 ÷ 5 độ [81] nên cũng gây ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt đối lưu.
Tóm lại, chuyển động quay của lò là nguyên nhân chính làm cho cơ chế và cường độ
trao đổi nhiệt giữa các thành phần tham gia trao đổi nhiệt trong lò quay cũng như trao đổi
nhiệt giữa vỏ lò với môi trường không khí xung quanh có những đặc trưng riêng so với các
loại lò công nghiệp đứng yên. Nghiên cứu chi tiết các quá trình trao đổi nhiệt này được
trình bày trong nội dung tiếp theo của luận án.

1.3. Nhiên liệu và các yêu cầu về nhiên liệu cho lò quay xi măng
Công nghiệp sản xuất xi măng là lĩnh vực tiêu thụ năng lượng rất lớn. Theo tính toán ở
Mỹ, nhiên liệu sử dụng trong lĩnh vực này chiếm khoảng 1,4% tổng lượng nhiên liệu tiêu

thụ cho các ngành công nghiệp [110]. Nhiên liệu sử dụng trong công nghiệp sản xuất xi
măng thường gồm cả ba loại: khí, lỏng và rắn.
Nhiên liệu khí dễ cháy, nhiệt trị cao và không tạo tro. Tuy nhiên, chúng rất ít dùng trong
công nghiệp sản xuất xi măng do điều kiện khai thác, vận chuyển và giá thành cao; thường
được sử dụng cho các nhà máy sản xuất xi măng xây dựng ở gần các mỏ khí. Trước đây, ở
Việt Nam chỉ có nhà máy sản xuất xi măng Thái Bình sử dụng khí thiên nhiên ở mỏ khí
Tiền Hải nhưng hiện nay nhà máy này đã chuyển sang sử dụng nhiên liệu rắn.
Nhiên liệu lỏng được sử dụng chủ yếu là dầu FO, có nhiệt trị cao, dễ cháy và khi đốt
không tạo tro. Trong công nghiệp, để đốt cháy nhiên liệu lỏng cần đưa chúng về dạng các
giọt sương có đường kính khoảng 0,05 đến 0,3 mm [24]. Để đốt dầu trong các lò quay xi
măng cần phải nung trước dầu đến nhiệt độ từ 100 đến 1100C. Trong thực tế sản xuất tại
Việt Nam, sử dụng dầu làm tăng giá thành sản phẩm, do đó dầu chủ yếu được sử dụng
trong giai đoạn nhóm lò hoặc đốt kết hợp với than khi cần thiết [1].
Nhiên liệu rắn thường được sử dụng là than đá, tuy không có các ưu điểm như nhiên
liệu khí và nhiên liệu lỏng nhưng lại được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong công
nghiệp sản xuất xi măng do giá than thấp hơn nhiều so với nhiên liệu khí và lỏng.