Cac loai lo xi mang

LOỉ XI MAấNG

Presented by: ThS. Hoaứng Trung Ngoõn

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

1

Toồng quan

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

2

1


Tổng quan về QTCN SX ximăng

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

3

Lò đứng




Ưu điểm:


Vốn đầu tư thấp, diện tích mặt bằng nhỏ.



Cấu tạo đơn giản, dễ dàng vận hành và sử chũa.



Xây dựng nhanh chóng, thích hợp với quy mô đòa phương nhỏ

Nhược điểm:


Năng suất thấp, không đáp ứng nhu cầu tiêu thụ



Chất lượng cliker thấp (do quá trình kết khối không tốt)



Tổn hao năng lượng lớn, gây ô nhiễm môi trường…

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

4

2


Lò đứng
nguyên lý hoạt động


Phối liệu vào có độ ẩm khoảng 12-20%, được tạo khối để không bò tắc lò
và tổn hao ra ngoài



Nhiên liệu dùng để đốt lò có thể dạng rắn, lỏng và khí. Thông thường sử
dụng nhiên liệu rắn là than cốc có hàm lượng chất bốc thấp.



Không khí nén phun từ dưới đáy lò lên trên, lấy nhiệt từ clinker tỏa ra cấp
nhiệt vào “zôn” nung kết khối.



Sau đó cấp nhiệt cho phối liệu ở “zôn” đốt nóng và “zôn” sấy, hạ nhiệt độ
rồi thoát ra ngoài.



Tốc độ làm nguội clinker vì vậy không thể quá nhanh, ảnh hưởng “zôn”
nung.
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

5

Lò đứng


Nhiên liệu than cốc hoặc antraxít có kích thước
30–50% (khoảng 5mm) viên phối liệu trộn đều
với phối liệu, hoặc trộn nghiền cùng phối liệu.





Nhờ vậy, khi nhiên liệu cháy trực tiếp truyền
nhiệt cho phối liệu, tạo hiệu quả nhiệt tương
đối cao.

Phối liệu vào

Khí
nóng
hồi

lưu

Khí nén
Clinker

Nếu tính năng lượng tiêu tốn cho một đơn vò
khối lượng clinker (kcal/kgclinker) các lò đứng
tốn ít nhiên liệu hơn lò quay(phương pháp ướt).
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

Trục quay
ghi tháo liệu

Lò đứng nung clinker
XMP
6

3


Loø xi maêng theo pp öôùt

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

7

Loø xi maêng theo pp öôùt

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

8

4


Lò nung phương pháp ướt


Lò quay là ống thép hình trụ, trong lót gạch chòu lửa (samốt hoặc cao
nhôm vùng làm nguội, phần nung lót các loại gạch chòu lửa kiềm tính
manhêzi, manhêzi-crôm).



Thông thường, với phương pháp ướt lò có chiều dài L= 80 – 120m,
đường kính D = 3 – 6 m. Tỷ lệ L/D = 30 – 40



Lò đặt với tang góc nghiêng góc 2– 6% so với mặt đất trên những bệ
đỡ có con lăn và quay với tốc độ 0,5 – 0,75 vòng/phút



Chuyển vận của nguyên liệu và khí nóng trong lò quay theo nguyên
tắc ngược chiều.
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

9

Lò nung phương pháp ướt


Chuyển vận của nguyên liệu và khí nóng trong lò quay theo nguyên
tắc ngược chiều.



Nguyên liệu ướt vào lò từ đầu cao, theo độ nghiêng và lực quay của
lò, chuyển động dần tới phấn thấp (cuối lò) với vận tốc 35-45cm/phút.



Trong quá trình chuyển vận, phối liệu luôn thay đổi bề mặt nhận nhiệt
đốt nóng từ khí cháy,



Nhiên liệu được phun vào lò từ đầu thấp, cháy và truyền nhiệt cho
khối phối liệu, Nhiệt độ khí thải khoảng 200 – 3000C.

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

10

5


Lò nung phương pháp ướt
Zôn Sấy


Phối liệu vào dạng bùn sệt (past), nhận nhiệt khí thải đạt tới nhiệt
độ khoảng 1200C, xảy ra quá trình mất nước lý học.



Để tăng hiệu quả truyền nhiệt, ở zôn này, người ta thường mắc
thêm những xích kim loại, vì vậy, còn gọi là zôn xích.



Ngoài ra, các xích sắt còn có tác dụng ngăn bụi thoát khỏi lò.
Chiều dài zôn sấy khoảng 33% chiều dài lò.

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

11

Lò nung phương pháp ướt
Zôn nâng nhiệt


Trong zôn này, nhiệt độ phối liệu tăng từ 120 tới 6500C.



Quá trình chủ yếu là cháy tạp chất hữu cơ và mất nước hóa học của
các khoáng đất sét.



Đất sét bò phân hủy tạo meta caolinhít hoặc các dạng ôxít tự do
hoạt tính rất cao.



Bắt đầu phân hủy một phần cácbonát.



Zôn đốt nóng chiếm khoảng 14% chiều dài lò..

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

12

6


Lò nung phương pháp ướt
Zôn phân hủy cácbonát (nhiệt độ 10000C)


Đóng vai trò phân hủy cácbonát, tạo oxít Ca0 hoạt tính

Zôn kết khối


Nhiệt độ phối liệu từ 1000 tới 14500C.



Đây là zôn có nhiệt độ cao nhất trong lò, pha lỏng hình thành
nhiều (15 – 25%).



Với sự có mặt pha lỏng có độ nhớt cao, cùng tác dụng chuyển động
quay theo lò rồi trượt xuống do trọng lượng, các viên clinker dạng
sỏi được tạo thành.

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

13

Lò nung phương pháp ướt
Zôn phân hủy cácbonát (nhiệt độ 10000C)


Đóng vai trò phân hủy cácbonát, tạo oxít Ca0 hoạt tính

Zôn kết khối


Nhiệt độ phối liệu từ 1000 tới 14500C.



Đây là zôn có nhiệt độ cao nhất trong lò, pha lỏng hình thành
nhiều (15 – 25%).



Với sự có mặt pha lỏng có độ nhớt cao, cùng tác dụng chuyển động
quay theo lò rồi trượt xuống do trọng lượng, các viên clinker dạng
sỏi được tạo thành. Zôn kết khối chiếm khoảng 20% chiều dài lò

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

14

7


Lò nung phương pháp ướt
Zôn làm nguội


Zôn làm nguội chiếm khoảng 8% chiều dài lò. Ở đây, chưa kể tới thiết
bò làm nguội clinker với tốc độ nhanh (cooler) để ổn đònh thành phần
pha trong clinker XMP.



Các thiết bò này làm nguội clinker với tốc độ rất nhanh từ 1300 xuống
còn 100 – 1500C và thường đặt riêng. Phổ biến nhất là các thiết bò làm
nguội kiểu hành tinh và thiết bò làm nguội kiểu ghi.



Nếu kể tới toàn bộ công đoạn làm nguội, nhiệt độ clinker ra lò còn
khoảng 100 -1500C
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

15

Khả năng truyền nhiệt của PP ướt

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

16

8


So sánh lò cải tiến pp ướt (lò lepol)
và lò pp khô
DRYING

550

1900
PREHEATING

SINTERING
CALCINING

3200
COOLING

Preheater Precalciner Kiln
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

17

Lò xi măng theo pp khô

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

18

9


Lò xi măng theo pp khô

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

19

Thiết bò trao đổi nhiệt dạng treo
SP – Suspension Preheater


Hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo gồm hệ thống xyclon nhiều
tầng (hoặc bậc) mắc nối tiếp.



Đóng vai trò quyết đònh trong việc tiết kiệm năng lượng nhiệt của lò
nung clinker.



Truyền nhiệt và truyền khối trong các cyclone là dạng tầng sôi.



Trong hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo, các biến đổi hóa lý
tương ứng với giai đoạn đầu của quá trình nung luyện, tới khoảng
10000C.



Những biến đổi trong giai đoạn này chủ yếu ở pha rắn.
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

20

10


Thiết bò trao đổi nhiệt dạng treo
SP – Suspension Preheater


Cylone bậc 1









Nhiệt độ khí đầu vào khoảng 5000C, nhiệt độ khí đầu ra ( khí thải)
khoảng 3000C.
Ở nhiệt độ này, với bụi phối liệu từ xyclon bậc hai vào có nhiệt độ 50–
600C và khi ra khoảng 450 – 5000C).
Quá trình chủ yếu trong xyclon bậc I là quá trình sấy ( bay hơi ẩm).
Đây là xyclon cuối cùng tính theo chiều khí chuyển động, cần 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. Có thể coi như hai xyclon lọc
bụi.

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

21

Thiết bò trao đổi nhiệt dạng treo
SP – Suspension Preheater


Cylone bậc 2


Nhiệt độ khí vào (từ xyclon bậc III) khoảng 6500C và nhiệt độ
khí đầu ra khoảng 5000C.



Phối liệu đầu vào có nhiệt độ 50 – 600C, đầu ra khoảng 5000C.



Quá trình chính sẽ là quá trình sấy và bắt đầu mất nước hóa
học, các chất hữu cơ lẫn trong phối liệu cũng sẽ cháy trong
xyclon này.



Khí thải nhiều hơi ẩm H2O, CO, CO2, SO2… đi vào xyclon bậc I,



Phối liệu khô đi xuống xyclon bậc III

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

22

11

Thiết bò trao đổi nhiệt dạng treo
SP – Suspension Preheater


Cylone bậc 3


Nhiệt độ khí đầu vào xyclon bậc III khoảng 8000C (từ xyclon bậc bốn),
nhiệt độ khí đầu ra khoảng 6500C (vào xyclon bậc hai).



Nhiệt độ bột phối liệu đầu vào khoảng 5000C và đầu ra 6500C.



Quá trình chính trong xyclon bậc này là đất sét mất nước hóa học, biến
đổi thù hình của SiO2, bắt đầu phân hủy cácbonát. Tạp chất hữu cơ lẫn
trong nguyên liệu,



Bột than trộn vào nguyên liệu (nếu phối liệu thêm bột than), cũng sẽ
cháy nốt trong giai đoạn này.

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

23

Thiết bò trao đổi nhiệt dạng treo
SP – Suspension Preheater


Cylone bậc 4


Nhiệt độ khí đầu vào của xyclon bậc IV khoảng 11000C (là nhiệt độ khí thải từ
lò quay, hoặc nhiệt độ khí làm nguội clinker từ thiết bò làm nguội và ra khoảng
8000C được đưa vào xyclon bậc III.



Nhiệt độ bột phối liệu tương ứng đầu vào 6500C và đầu ra khoảng 8000C đi vào
lò quay nung clinker.



Quá trình chủ yếu trong các xyclon này là tận dụng nhiệt khí thải từ lò nung đốt
nóng bột phối liệu.



Quá trình cácbonát hóa CaCO3  CaO + CO2 trong xyclon bậc bốn rất nhỏ
(khoảng 10 -15%).

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

24

12


Thiết bò trao đổi nhiệt dạng treo
SP – Suspension Preheater


Cylone bậc 4


Điều này được giải thích do lượng nhiệt trao đổi với bột phối liệu bò
giới hạn bởi thời gian lưu trong thiết bò.



Như vậy, để tăng hiệu quả cácbonát hóa, phải thiết kế thiết bò riêng
(calciner) sẽ trình bày trong phần sau.



Các xyclon bậc II, III và IV thường có cùng kích thước.



Khi vận hành thiết bò trao đổi nhiệt, nếu áp lực khí cân bằng với trọng
lực khối hạt từ trên xuống sẽ làm tắc nghẽn ống dẫn, phải kiểm tra sự

thông bột phối liệu thường xuyên,

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

25

Khả năng truyền nhiệt của PP khô

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

26

13


Một số sơ đồ nguyên lý lò nung theo phương pháp
khô (RSP)

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

27

Hệ thống trao đổi nhiệt có ống tách kiềm


Vấn đề kiềm trong XMP: nếu hàm lượng kiềm trong bêtông cao, kiềm sẽ
phản ứng với các phụ gia, làm giảm độ bền hóa dẫn tới sự phá hủy cấu
trúc bê tông. (hàm lượng kiềm cho phép trong clinker nhỏ hơn 0,6% qui
theo Na2O ).



Ở 8000C kiềm bay hơi mạnh, phần còn lại nằm trong khoáng KC23S12,
NC8A8, KC8A3, K2SO4, Na2SO4. Ở nhiệt độ thấp hơn, kiềm ngưng tụ. K2O
ngưng tụ tới 81 – 97%, Na2O ngưng tụ ít hơn.



Tổng hàm lượng kiềm bay hơi khoảng 3 – 19%. Như vậy, bụi khí thải chứa
lượng kiềm khá lớn
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

28

14


Nguyên lý hoạt động của ống tách kiềm


Quá trình bay hơi ở các zôn có nhiệt độ cao, sau đó ngưng tụ lại trong phối
liệu ở những zôn có nhiệt độ thấp hơn tạo vòng tuần hoàn kiềm trong lò

nung clinker XMP bình thường



Nguyên tắc chung là lấy một phần khí thải ra khỏi hệ thống trao đổi nhiệt,
hạ nhiệt độ cho kiềm ngưng tụ trong thiết bò ngưng tụ kiềm, (hoặc lọc
kiềm). Sau đó, khí nóng có hàm lượng kiềm thấp hơn được hồi lưu, trở lại
thiết bò trao đổi nhiệt.



Khí thải khi qua bộ phận này sẽ ngưng tụ kiềm và lượng kiềm này sẽ được
tách riêng, không thể hồi lưu vào clinker. Nhờ thiết bò này, hàm lượng khí
SO2 và Cl2 cũng giảm, khí thải sạch hơn.
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

29

Hệ thống canciner loại tầng sôi N-MFC


Thời gian lưu phối liệu và than khoảng 60s, lớn hơn rất nhiều so với các
buồng phân huỷ khác (khoảng 6s).



Thời gian lưu lớn góp phần tạo điều kiện đốt cháy 100% than anthracite
trong buồng phân hủy. Hiệu suất phân hủy cacbonát cao 99%



Thích hợp cho nhiên liệu khó cháy và yêu cầu kích thước hạt ban đầu của
nhiên liệu không quá mòn.



Không khí nóng sạch thu hồi từ thiết bò làm nguộicó hàm lượng 02 lớn, than
có thể cháy hoàn toàn ỏ khoảng nhiệt độ thấp.



Ngọn lửa phun không đònh hình nên duy trì bên trong hệ thống N-MFC sự
phân bố nhiệt độ đồng đều.
13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

30

15


Hệ thống canciner loại RSP


Một số loại nhiên liệu có nhiệt trò cao nhưng hàm lượng chất bốc thấp và
tốc độ bốc cháy thấp.

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

31

Một số sơ đồ nguyên lý lò nung theo phương
pháp khô (MSP)

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

32

16


Một số sơ đồ nguyên lý lò nung theo phương
pháp khô (SF)

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

33

HỆ THỐNG THÁP TRAO ĐỔI NHIỆT
Suspention Preheater(kvs)

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

34

17


Thiết bò xử lý N0x và phân huỷ CaC03

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

35

Hệ Thống Tháp Trao Đổi Nhiệt
Suspention Preheater(RSP)

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

36

18


Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt HELP

(high efficient – low pressure loss cyclone)
Các đặc tính của HELP
 Hiệu suất cao: hiệu suất làm
việc lớn hơn 2-5% so với
cyclone truyền thống
 Tổn hao áp suất thấp: tổn hao
áp suất giảm 25-30% so với
cyclone truyền thống


Sự ổn đònh cao hơn

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

37

Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt HELP
(high efficient – low pressure loss cyclone)

 Hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo SP: gồm 4 tầng
cyclone HELP trao đổi nhiệt có nhiệm vụ đốt
nóng, caxihoá.
 Lò ximăng tầng sôi (FCK): tạo thành các hạt
clinker có kích thước trung bình 1-2mm với phản
ứng tạo cliker ở nhiệt độ khoảng 1300oC
 Hệ thống làm nguội tầng sôi (FBQ): nhằm làm
nguội cliker trong thời gian nhanh nhất cho nên
chất lượng clinker rất tốt

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

38

19


Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt HELP
(high efficient – low pressure loss cyclone)
 Hệ thống làm nguội (PBC): hệ thống PBC làm
giảm nhiệt độ cliker từ nhiệt độ khoảng 1000oC
đến nhiệt độ 150oC cũng ở trạng thái tầng sôi

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

39

So sánh hiệu quả làm việc giữ cyclone HELP
và cylone thường

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

40

20


Lò tầng sôi
FAKS (Fluidized Bed Advanced Cement Kiln System)


Ưu điểm


Tạo hạt cliker nhỏ, tiết kiệm được
năng lượng nghiền.



Hiệu suất sử dụng nhiệt cao (giảm
thiểu 20-30% tiêu hao nhiệt lượng so
với phương pháp khô)



Giảm tác hại môi trường (giảm 10-25%
C02, hơn 40% N02)



Thời gian nung nhanh hơn

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

41

Lò tầng sôi
FAKS (Fluidized Bed Advanced Cement Kiln System)


 Nhược

Ưu điểm




13-Nov-13

Hiệu quả về mặt kinh tế
(chi phí mặt bằng, chi phí
bảo hành và vận hành)
Tính linh hoạt trong sử
dụng nhiên liệu(từ than có
hàm chất bốc cao và thấp)

 Thời

điểm
gian tồn trữ cliker ngắn

 Hệ

thống hoạt động phức tạp,
cần có độ chính xác cao, nên
rất khó trong hoạt động và
thích ứng với thực tế.

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

42

21


Nguyeõn lyự hoaùt ủoọng

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

43

Nguyeõn lyự hoaùt ủoọng

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

44

22

Kích thước hạt cliker

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

45

Nguyên lý hoạt động của TB (KFC)

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

46

23


Mối quan hệ giữ nhiệt độ nung và tốc độ phản
ứng pha rắn

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

47

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

48

24


13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

49

13-Nov-13

Presented By:ThS Hoang Trung Ngon

50

25