bài thi thủy cơ

Contents
I)

Tông quan vê phương phap phân riêng cơ hoc theo nguyên ly lăng trong trương tinh

điên...........................................................................................................................................................2
1)

Mở đầu..........................................................................................................................................2

2)

Cơ sở vật lý...................................................................................................................................3

a)

Bị ion hóa......................................................................................................................................3

b)

Tự ion hóa.....................................................................................................................................3

3)

Thiết bị lọc điện...........................................................................................................................5
Dây chuyên công nghê sản xuất Xi măng............................................................................9

II)
1)

Mở đầu...........................................................................................................................................9

2)

Khái niệm chung về các thành phần hóa học của xi măng...................................................10

3)

Công nghệ sản xuất xi măng.....................................................................................................10

a)

Quá trình chuẩn bị nguyên nhiên liệu:...................................................................................12

b)

Quá trình sản xuất Clinker thành phẩm.................................................................................12

c)

Quá trình sản xuất xi măng và đóng bao thành phẩm..........................................................13

4)

Các công đoạn phát sinh bụi và vị trí cần đặt bộ lọc bụi......................................................14

5)

Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của lọc bụi tĩnh điện.........................................................16

a)

Nguyên lý chung.........................................................................................................................16

b)

Cấu tạo của bộ lọc bụi tĩnh điện............................................................................................17

III)

Kết Luận....................................................................................................................................24

IV)

Tài liêu tham khảo..................................................................................................................25

I)

Tông quan vê phương phap phân riêng cơ hoc theo nguyên ly lăng

trong trương tinh điên
1) Mở đầu
Để thu hồi các sản phẩm quý có trong khí bụi làm nguyên li ệu c ần thi ết cho
nhiều ngành kinh tế quốc dân khác, đồng th ời tránh ô nhi ễm môi tr ường khí
1


quyển ở vùng công nghiệp phát tri ển nên kỹ thuật l ọc bụi làm s ạch khí
không những có tầm quan trọng trong việc bảo vệ môi trường mà còn là mục
tiêu phấn đấu của toàn nhân loại Ngày nay các thi ết bị l ọc bụi làm s ạch khí
được nghiên cứu thành công như xiclon, thiết bị lọc túi vải,ống venturi,thi ết

bị lọc bụi,thiết bị lọc bụi điện Trong các thiết bị lọc bụi, thi ết bị l ọc b ụi đi ện
với những ưu điểm vượt trội được đánh giá mang lại hiệu suất thu bụi cao,
và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác
nhau. Tuy nhiên bài toán về thiết bị l ọc bụi là bài toán đa bi ến. Khi v ận hành
trong thiết bị lọc bụi điện có rất nhiều hiện tượng xảy ra như điện trường
giữa các cực, quá trình ion chất khí , phóng điện vầng quang, tích điện cho các
hạt bụi và ảnh hưởng của các nhân tố khác đến thi ết bị l ọc bụi điện như lo ại
điện cực, khoảng cách các cực, xem xét các phương trình tính toán tr ường cho
các dạng điện cực khác nhau Để đạt được hi ệu suất thu b ụi cao, đ ảm b ảo
cho thiết bị vận hành an toàn, tin cậy, việc xem xét và giải quy ết các v ấn đ ề
trên là hết sức cần thiết. Nhằm ngày càng nâng cao hi ệu suất thi ết bị, phát
huy những ưu điểm vốn có của thiết bị lọc bụi điện.
Công nghiệp ngày càng phát triển đồng nghĩa với lượng bụi th ải ra càng
nhiều. Vấn đề bảo vệ môi trường sống hiện nay lại càng được đặc bi ệt quan
tâm. Lọc bụi trong công nghiệp là một trong các vấn đề kỹ thu ật c ần thi ết và
bắt buộc, nhằm bảo vệ môi trường trong sạch, điều kiện làm việc cho người
lao động và bảo vệ môi trường sống nói chung. Hầu hết các lĩnh v ực công
nghiệp như xi măng, luyện kim, khai khoáng… đều phải xử lý bụi trong quá
trình sản xuất. Các bước thiết kế và sử dụng hệ thống lọc bụi công nghi ệp,
cần phải tính đến nhiều yếu tố khi lựa chọn thiết bị l ọc bụi cho m ột đ ối
tượng công nghiệp cụ thể nào đó. Khi lựa chọn các phương pháp và thi ết bị
để làm sạch khí, ngoài kích thước của bụi phụ thuộc vào đi ều ki ện hình
thành của nó, cần tính đến tính chất lý hóa của bụi. V ới đặc thù s ản xu ất xi
măng có nhiều khí bụi, ồn, chất thải phát sinh ở các công đoạn: Lò nung,
nghiền than, nghiền xi măng, đóng bao…làm ảnh hưởng trực ti ếp đến môi
trường mà trong đó bụi là vấn đề rất lớn ảnh hưởng đến môi trường. Hầu
2


hết các lĩnh vực công nghiệp như xi măng, luyện kim, khai khoáng…đ ều ph ải

xử lý bụi trong quá trình sản xuất. Khi lựa chọn các ph ương pháp và thi ết b ị
để làm sạch khí, ngoài kích thước của bụi phụ thuộc vào đi ều ki ện hình
thành của nó, cần tính đến tính chất lý hóa của bụi. Để ti ến hành thi ết k ế,
phải thu thập được đầy đủ các số liệu ban đầu, sau đó phác họa những s ơ đồ
các hệ thống lọc bụi có thể sử dụng được và tiến hành tính toán để chọn
phương án tối ưu và hiệu suất lọc bụi, chi phí đầu tư xây dựng và s ử d ụng
chúng. Với đặc thù sản xuất xi măng có nhiều khí bụi, ồn, ch ất th ải phát sinh
ở các công đoạn: Lò nung, nghiền than, nghiền xi măng, đóng bao…làm ảnh
hưởng trực tiếp đến môi trường mà trong đó bụi là vấn đề rất lớn ảnh
hưởng đến môi trường.
2) Cơ sở vật lý.
Mắc hai bản kim loại song song cách nhau bởi lớp không khí trong mạch
điện , ta thấy không có dòng điện chạy trong mạch ,vì không khí gi ữa hai
tấm điện cực không dẫn điện.

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý của lọc điện
1-Nguồn điện ; 2- bản cực; 3- vôn kế
Khi tăng thêm hiệu số điện thế giữa hai điện cực 2 ( hai bản song song) ta
thấy kim điện kế lệch đi chứng tỏ có dòng điện chạy trong mạch, vì không
khí giữa hai bản điện cực có sự ion hóa.
Sự ion hóa không khí giữa hai điện cực xảy ra do hai trường hợp:
a) Bị ion hóa: Sự tác động của các nhân tố gây ion như tia phóng xạ , tia
Rontgen,... các phần tử không khí bị ion hóa thành các ion và điện tử tự
do. Sau khi chấm dứt các động gây ion, xảy ra quá trình ngược lại để tạo
ra các phân tử trung hòa qua sự liên kết của ion trái dấu.
3


b) Tự ion hóa: Qua sự tăng của hiệu số điện thế giữa hai điện cực đến một
giá trị vượt quá hằng số điện môi của không khí, thì không khí giữa hai

điện cực bị ion hóa.
Trong kỹ thuật lọc điện người ta dùng phương pháp tự ion hóa . Dưới tác
dụng của điện thế, các phân tử khí phân chia thành các ion và các Electron
tự do. Các ion và electron này chuyển động về phía điện cực trái dấu . Vận
tốc chuyển động và động năng của chúng càng tăng khi đi ện thế giữa hai
cực càng lớn. Trên đường đi đến điện cực, các ion và các electron va đập
vào các phân tử khí trung hòa và ion hóa chúng. Ngoài sự va đập, sự chuy ển
động mãnh liệt của các phần tử khí cũng làm tăng sự ion hóa.
Khi hiệu số điện thế giữa hai điện cực tăng đến giá trị tới hạn, g ọi là điện
thế xuyên thủng của khí, thì cường độ dòng điện tăng rất nhanh, giữa hai
bản cực xuất hiện tia lửa điện. Hiện tượng này gọi là tự phóng điện giống
như hiện tượng chập mạch.
Sự xuất hiện tia lửa điện là do giữa hai điện cực song song có một đi ện
trường đồng nhất , nên ở điện thế cao khả năng ion hóa ở mọi nơi giữa hai
điện cực như nhau và số âm và electron tạo thành đồng thời gian lớn và
phát sáng như tia lửa giữa hai cực, sau đó không tiếp tục ion hóa các ph ần
tử khí nữa.
Trong mạch điện cần tránh sự phát hiện sự xuất hiện của tia lửa đi ện,
bằng cách sử dụng một lực là tấm phẳng hai ống ,còn cực kia bằng dây, để
cho điện trường giữa hai cực không đồng nhất với nhau.
Xung quanh điện cực dây, điện trường lớn hơn thường có khả năng ion hóa
tốt hơn; Càng xa điện cực dây, điện thế của điện trường càng giảm, nên
khả năng ion hóa cũng yếu dần. Lớp không khí giữa hai điện cực đóng vai
trò như nước cách điện.
Trong lọc điện, điện cực dây là cực âm. Quanh điện cực dây có khả năng ion
hóa mạnh nên xuất hiện vằng ánh sáng và nghe có tiếng nổ lép bép, vì th ế
4


điện cực dây còn được gọi là điện cực quầng. Điện cực tấm hoặc ống là cực

dương và bụi sẽ lắng trên điện cực này, nên còn gọi là điện cực lắng. Quá
trình lắng bụi rất phức tạp, nên không nêu ở đây.
Phần lớn bụi nằm ngoài vùng sáng sẽ bị các electron tự do trên đường đi
đến điện cực dương va đập phải và bám vào làm cho bụi đó tích điện âm
nên cũng chuyển động đến cực tấm hay ống, trao đổi electron và trở thành
trung hòa. Chỉ một phần nhỏ bụi rơi vào vùng quầng sáng thì biến thành
ion Dương, nên chuyển động đến cực dây và lắng trên điện cực này.

Hình 2: Dạng điện cực; a)cực ống; b) cực bản (tấm)
Tính dẫn điện của bụi ảnh hưởng lớn đến hiệu suất làm sạch của thiết bị lọc
điện.
Nếu bụi dẫn điện tốt thì sau khi trao đổi electron với điện cực tấm(ống) bụi sẽ
mang điện tích cùng dấu với điện cực ấy. Nếu bụi không dẫn điện thì khi bám
vào cực lắng, lớp bụi sẽ là lớp cách điện, cản trở quá trình lọc điện. Đồng thời do
bám không chắc, chỗ bụi lớp bụi rơi xuống để hở một mảng điện cực làm đi ện
thế ở chỗ đó tăng rất nhanh vượt quá điện thế giới hạn, gây ion hóa mạnh. Tại
chỗ đó của điện cực lắng xuất hiện vầng sáng nhạt gọi là quầng sáng nghịch.
Khí và bụi trong vòng này sẽ biến thành các ion và electron, các ion Dương
chuyển động ngược lại về phía cực dây(âm) Trên đường đi gặp bụi tích điện âm
sẽ trung hòa luôn nó, làm bụi không lắng được và kết quả là giảm hi ệu su ất tách
bụi của thiết bị.

5


Để tránh hiện tượng này phải làm tăng khả năng dẫn điện cho bụi bằng cách
phun nước cho ẩm bụi, hoặc tốt nhất trước khi vào lọc điện cho lọc sơ bộ bằng
phương pháp ướt.
3) Thiết bị lọc điện.
- Thiết bị lọc điện có 2 loại :loại ống và loại tấm.

 Loại tấm: (hình 3) Khí và thiết bị ở cửa 1, bên trong có điện cực ống 2 và
điện cực dây 4. Tất cả điện cực được treo trên khung 5. Khí sạch ra ở cửa
3. Bụi lắng trên bề mặt phía trong của điện cực ống và định kỳ được rũ
xuống nhờ bộ cơ lắc 8. Đáy phễu 9 chứa bụi để định kỳ tháo ra ngoài. Để
đảm bảo an toàn điện cực ống được nối đất.

Hình 3: Sơ đồ mát lọc bụi kiểu ống
1-Cửa khí vào; 2- điện cực ống; 3- cửa khí ra ; 4 điện cực dây ; 5- khung; 6cách điện; 7- hộp kín ; 8- bộ cơ rũ bụi; 9- đáy phễu nón M.
 Loại tấm ( hình 4): điện cực nóng là những tấm kim loại 3 đặt song song
nhau. Giữa các tấm đặt điện cực dây 4, chúng được treo trên khung. khí
sạch được tháo ra ở cửa 5.

6


So với máy lọc điện tấm, máy lọc điện ống có ưu điểm là: Điện thế của điện
trường lớn, nên làm sạch khí tốt hơn; vận tốc khí đi trong thiết bị lớn hơn, do đó
cho phép tăng năng suất; dùng thuận lợi hơn đối với khí có độ ẩm nhỏ khó làm
sạch.
Tuy nhiên, máy lọc uống có nhược điểm là: có lắp ráp, cồng kềnh, tốn kim loại,
khó rũ bụi và năng lượng tiêu hao tính theo chiều dài dây dẫn lớn.
Như vậy, máy lọc bụi loại ống đượ dùng trong trường hợp bụi khó lắng khi cần
làm sạch cao, Đặc biệt khi không cần rũ bụi, như làm sạch mù chất l ỏng. Trong
thực tế thường dùng thiết bị loại ống có đường kính 150 đến 300 mm và dài 3
đến 4 m . Đối với khí chứa axit nên dùng ống chì.
Theo cách thức làm việc của việc người ta chia hai nhóm chính là: l ọc đi ện khô
và lọc điện ướt. Người ta phân biệt lọc điện khô dùng cho bụi nóng và lọc điện
ướt dùng cho bụi ướt.

Hình 3: Sơ đồ máy lọc bụi loại tấm

7


1-thân; 2- cửa khí vào; 3- điện cực tấm; 4- điện cực dây; 5-cửa khí ra M

Hình 4: thiêt bị lọc bụi tĩnh điện tại nhà máy xi măng

Các tấm thu nhận được thiết kế để thu nhận và giữ các hạt kết tủa lại
cho đến khi chúng được tháo vào phễu thu. Các tấm thu nhận cũng là một b ộ
phận của mạch điện năng trong thiết bị lọc bụi. Các chức năng của tấm thu
nhận này được đưa vào phần thiết kế của thiết bị lọc bụi. Các tấm ngăn bụi
8


ngăn các hạt kết tủa lại khỏi dòng khí trong khi các bề mặt phẳng nhẵn cấp
điện áp vận hành cao.
Các tấm thu nhận được treo từ vỏ thiết bị lọc bụi và tạo thành các đường khí
ở trong thiết bị lọc bụi. Có hai loại kết cấu phổ biến của các tấm thu nhận
trong số các kết cấu được thay đổi bởi nhà sản xuất. Trong trường hợp các
tấm được đỡ từ các dầm dạng đe ở cả hai đầu. Dầm dạng đe này cũng là
điểm tác động đối với các tấm gõ thu nhận được đỡ bởi các móc treo trực
tiếp từ vỏ thiết bị lọc bụi. Trong trường hợp khác hai hoặc nhiều tấm thu
nhận được liên kết tại hoặc gần tâm đỡ nhờ các dầm bộ gõ mà sau đó hoạt
động như là các điểm tác động của hệ thống rũ bụi.

Hình 6: sơ đồ thiết bị lọc bụi kiểu tấm
Thiết bị lọc tĩnh điện được sử dụng lực hút giữa các hạt nhỏ nạp điện âm.
Các hạt bụi bên trong thiết bị lọc bụi hút nhau và kết lại thành khối có kích
thước lớn ở các tấm thu góp. Chúng rất dễ khử bỏ nhờ dòng khí.
Thiết bị được chia thành 2 vùng, vùng iôn hoá và vùng thu góp. Vùng iôn

hoá có căng các sợi dây mang điện tích dương với điện thế 1200V. Các hạt bụi
trong không khí khi đi qua vùng iôn hoá sẽ mang điện tích dương. Sau vùng
iôn hoá là vùng thu góp, gồm các bản cực tích điện dương và âm xen kẻ nhau
nối với nguồn điện 6000V. Các bản tích điện âm nối đất. Các hạt bụi tích điện
9


dương khi đi qua vùng thu góp sẽ được bản cực âm hút vào. Do giữa các hạt
bụi có rất nhiều điểm tiếp xúc nên liên kết giữa các hạt bụi bằng lực phân tử
sẽ lớn hơn lực hút giữa các tấm cực với các hạt bụi. Do đó các hạt bụi kết lại
và lớn dần lên. Khi kích thước các hạt đủ lớn sẽ bị dòng không khí thổi rời
khỏi bề mặt tấm cực âm. Các hạt bụi lớn rời khỏi các tấm cực ở vùng thu góp
sẽ được thu gom nhờ bộ lọc bụi thô kiểu trục quay đặt ở cuối gom lại.
Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện rất hiệu quả đối với các loại bụi kích c ỡ từ 0,5
đếm 8mm. Khi các hạt bụi có kích cỡ khoảng 10mm và lớn hơn thì hiệu quả
giảm. Tổn thất áp suất khi đi qua vùng iôn hoá và vùng thu góp th ấp và n ằm
trong khoảng từ 0,15 đến 0,25 in. WG (từ 37 đến 62 Pa) và tốc độ không khí
từ 300 đến 500 fpm (1,5 đến 2,5m/s). Cần lưu ý vấn đề an toàn vì điện thế sử
dụng rất cao và nguy hiểm đến tính mạng con người.
4) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng.
-

Ảnh hưởng của kích thước hạt bụi.

-

Ảnh hưởng tính chât vật lý của hạt.

-

Ảnh hưởng của nồng độ bụi

 Chú ý: lọc bụi điện trường là thiết bị phân riêng thứ cấp
II)
Dây chuyên công nghê sản xuất Xi măng.
1) Mở đầu.
Xi măng là vật liệu thông dụng nhất trong ngành công nghiệp xây dựng vì
chúng là chất kết dính rẻ tiền hơn so với các loại chất kết dính khác. Mặc khác
khi sử dụng xi măng lại cho cường độ chịu nén, chịu uốn cao. Xi măng đã có mặt
trong đời sống của con người hàng nghìn năm qua và cho đến nay con người vẫn
sử dụng nó trong hầu hết các công trình xây dựng. Đất nước ta trải qua 2 cuộc
chiến tranh tàn phá cơ sở hạ tầng còn thấp kém. Do vậy nhu cầu sử dụng xi
măng ngày càng tăng khi nước ta bước vào thời kỳ đổi mới tiến tới công nghiệp
hoá hiện đại hoá đất nước. Hàng loạt các công trình xây dựng: thuỷ đi ện, cầu
10


cống, đường xá, các công trình thuỷ lợi, nhà ở. ., sẽ tiêu thụ một lượng xi măng
rất lớn. Mặc dù, sản lượng xi măng sản xuất trong nước ngày càng tăng nhanh
nhưng vẫn không đủ nhu cầu sử dụng trong nước. Vì vậy việc tăng sản l ượng xi
măng nhằm cân đối giữa cung - cầu trong nước, một phần tham gia xuất khẩu
đang là mục tiêu của ngành công nghiệp xi măng Việt Nam. Để góp phần thúc
đẩy sự tăng trưởng kinh tế của đất nước đồng thời thực hiện được mục tiêu
trên thì việc xây dựng các nhà máy xi măng là rất cần thiết. Nhà máy xi măng s ử
dụng công nghệ lò quay,phương pháp khô áp dụng công nghệ tiên tiến và hi ện
đại, trình độ tự động hoá ở mức cao nhằm tiếp kiệm nhiên liệu, điện năng và
các vật tư sản xuất, đảm bảo chất lượng clinke ra lò, đồng th ời giảm bớt được
lực lượng lao động trực tiếp trong nhà máy,thay thế cho các nhà máy xi măng
kiểu cũ
2) Khái niệm chung về các thành phần hóa học của xi măng

Xi măng là chất kết dính thuỷ lực cứng trong nước và không khí, được tạo ra
bởi việc nghiền chung clinke với thạch cao và một số phụ gia khác. Clinke là
thành phần quan trọng nhất của xi măng, quyết định tính chất của xi măng.
Clinker sản xuất bằng cách nung đến kết khối phối liệu đã được nghi ền mịn và
đồng nhất gồm hai nguyên liệu chính là đá vôi và đất sét, đồng thời có thêm
thạch anh, quặng sắt và một số chất phụ gia để điều chỉnh. Bốn ôxit chính trong
clinker xi măng là : CaO, SiO2 , Al2O3 , Fe2O3. Tỉ l ệ các ôxit cơ b ản trong ph ối
liệu biểu diễn thành phần hóa học của clinker, quyết định tính chất của clinker,
và cũng là chỉ tiêu quan trọng nhất để kiểm tra và đánh giá chất lượng của xi
măng. Tổng hàm lượng của chúng chiếm khoảng ( 95%-97% ) thành phần các
chất trong clinker và thông thường tỉ lệ các ôxit này trong clinker nhu sau :
CaO : 63%-67%
SiO2 : 21%-24%
Al2O3 : 4%-8%
Fe2O3 : 2%-4%
11


Ngoài các thành phần cơ bản đó, trong xi măng còn có phụ gia là các ôxit khác, có
hàm lượng không lớn lắm : MgO(1%-5%), Mn2O3(0-3%), SO3(0.1%-1%), TiO2,
K2O, Na2O ...
3) Công nghệ sản xuất xi măng

Hình 7: Sơ đồ công nghệ
Các công đoạn sản xuất xi măng:
- Chuẩn bị nguyên liệu
- Kho chứa liệu
- Công đoạn nghiền liệu
- Công đoạn đồng nhất liệu
- Công đoạn nung clinker

- Công đoạn nghiền xi măng
- Công đoạn đóng bao
Cả hệ thống là sản xuất liên tục dài hạn nhưng các công đoạn hoạt động độc
lập với nhau.

12


Hình 8: Sơ đồ tổng quan dây chuyền sản xuất xi măng

Hình 9: Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng
13


Quá trình sản xuất xi măng được mô tả qua 3 giai đoạn cụ thể như sau:
a) Quá trình chuẩn bị nguyên nhiên liệu:
- Từ mỏ, đá vôi được khai thác (nổ mìn) và được vận chuy ển bằng xe tải về
đổ qua máy đập búa (1) đưa về kích thước nhỏ hơn và đưa lên máy rải
liệu (2) để rải liệu chất thành đống trong kho (đồng nhất s ơ bộ). T ương
tự với đất sét, phụ gia điều chỉnh (quặng sắt, đá si líc, qu ặng bô xít...),
than đá và nguyên liệu khác cũng được chất vào kho và đ ồng nh ất theo
cách trên. Tại kho chứa, mỗi loại sẽ được máy cào li ệu (5) và (6) cào t ừng
lớp (đồng nhất lần hai) đưa lên băng chuyền đ ể n ạp vào từng Bin ch ứa
liệu (7) theo từng loại đá vôi, đất sét, quặng sắt... Than Đá thô từ kho ch ứa
sẽ đuợc đưa vào máy nghiền đứng (20) để nghiền, với những kích thước
hạt đạt yêu cầu sẽ được đưa vào Bin chứa (21) còn những hạt chưa đ ạt sẽ
hồi về máy nghiền nghiền lại đảm bảo hạt than nhiên liệu cháy hoàn
toàn khi cấp cho lò nung và tháp trao đổi nhiệt.
b) Quá trình sản xuất Clinker thành phẩm
Từ các Bin chứa liệu (7), từng loại nguyên liệu được rút ra và ch ạy qua h ệ

thống cân định lượng theo đúng tỷ lệ cấp phối đưa ra từ nhân viên v ận hành
điều khiển (tỷ lệ 1:1 phối liệu được quyết định từ phòng thí nghiệm). Tấc cả
nguyên liệu đó sẽ được gom vào một băng tải chung và đưa vào máy nghi ền
đứng (8) để nghiền về kích thước yêu cầu, tại đây nguyên li ệu đã được đồng
nhất một lần nữa. Bột liệu sau khi nghiền được chuyển lên Silo đồng nhất
(9) chuẩn bị để cấp cho lò nung, dưới Silo đồng nhất có h ệ th ống s ục khí nén
liên tục vào Silo để tiếp tục đồng nhất l ần nữa. Để có m ột s ản ph ẩm Clinker
ổn định chúng ta thấy nguyên liệu phải qua ít nhất 4 lần đ ồng nh ất. Tháp
trao đổi nhiệt (11) và Lò quay nung Clinker (12) Tháp trao đổi nhi ệt (11) là
một hệ thống gồm từ 3-5 tầng, mỗi tầng có 1 hoặc 2 Cyclone có cấu tạo đ ể
tăng thời gian trao đổi nhiệt của bột liệu. Bột liệu được cấp từ trên đỉnh tháp
và đi xuống, nhiệt nóng từ than được đốt cháy từ Calciner và lò nung đi lên sẽ
tạo điều kiện cho phản ứng tạo khoáng bên trong bột li ệu. Mặc dù b ột li ệu
đi xuống và khí nóng đi lên nhưng thực chất quá trình này là trao đ ổi nhi ệt
14


cùng chiều do cấu tạo đặc biệt của các Cyclon trao đ ổi nhi ệt. Lò nung (12) có
dạng hình trụ tròn đường kính từ 3 - 5 mét và dài từ 30 - 80 mét tùy vào công
suất của lò. Vỏ lò nung được làm băng thép chịu nhiệt, bên trong có lót m ột
lớp vật liệu chịu lửa. Góc nghiêng của lò từ 3 - 5 đ ể t ạo đ ộ nghiêng cho dòng
nguyên liệu chảy bên trong. Tại đầu ra của Clinker sẽ có một dàn qu ạt th ổi
gió tươi làm nguội nhanh Clinker. Than mịn được rút từ Bin chứa trung gian
(21) cấp cho các vòi đốt ở tháp trao đổi nhi ệt và lò nung đ ể được đ ốt cháy
nung nóng bột liệu. Phối liệu được rút ra từ Silo chứa (9), qua cân đ ịnh l ượng
và được đưa lên đỉnh tháp trao đổi nhiệt bằng thi ết bị chuyên dùng. T ừ trên
đỉnh tháp (11), liệu từ từ đi xuống qua các tầng Cyclone kết hợp v ới khí nóng
từ lò nung đi lên được gia nhiệt dần lên khoảng 800-9000C trước khi đi vào
lò nung (12). Trong lò, ở nhiệt độ 14500C các oxit CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 có
trong nguyên liệu kết hợp với nhau tạo thành một số khoáng chính quy ết

định chất lượng của Clinker như: C3S, C2S, C3A và C4AF. Viên Clinker ra kh ỏi
lò sẽ rơi xuống dàn làm lạnh (13), hệ thống quạt cao áp đ ặt bên d ưới sẽ th ổi
gió tươi vào làm nguội nhanh viên Clinker về nhiệt độ khoảng 50 ÷ 900C, sau
đó Clinker sẽ được chuyển lên Silo chứa Clinker.
c) Quá trình sản xuất xi măng và đóng bao thành phẩm
Clinker sẽ được rút từ Silo, cấp vào Bin chứa (15) đ ể chuẩn bị nguyên li ệu
cho quá trình nghiền xi măng. Tương tự Thạch Cao và Ph ụ Gia từ kho cũng
được chuyển vào Bin 12 chứa riêng theo từng loại. Dưới mỗi Bin ch ứa,
nguyên liệu được qua cân định lượng theo đúng khối lượng của đơn ph ối
liệu, xuống băng tải chính đưa vào máy cán (16) đ ể cán sơ bộ, sau đó đ ược
đưa vào máy nghiền xi măng (17). Bột liệu ra khỏi máy nghi ền đ ược đ ưa lên
thiết bị phân ly (18), tại đây những hạt chưa yêu cầu sẽ được h ồi lưu về máy
nghiền để nghiền tiếp còn những hạt đạt kích thước yêu cầu được phân ly
tách ra, đi theo dòng quạt hút đưa lên lọc bụi (19) thu h ồi toàn b ộ và đ ưa vào
Silo chứa xi măng (22). Quá trình nghiền sẽ di ễn ra theo m ột chu trình kín và
liên tục. Từ Silo chứa (22) xi măng sẽ được cấp theo 2 cách khác nhau: - Rút xi
măng cấp trực tiếp cho xe bồn nhận hàng dạng xá/rời. - Và c ấp qua máy
15


đóng bao (23), để đóng thành từng bao 50kg giao đến từng phương ti ện
nhận hàng.
4) Các công đoạn phát sinh bụi và vị trí cần đặt bộ lọc bụi
- Công đoạn khai thác, đập nhỏ và vận chuyển đá vôi, đất sét về kho của
nhà máy:
Nguồn bụi phát sinh từ phễu tiếp nhận đá vôi, đất sét của máy nghi ền trước
và sau khi cho đá, đất vào. Tiếp đến đá vôi, đất sét được đưa lên băng tải
chuyển tới kho và rải liệu di động, ở giai đoạn này quá trình rót đổ chuy ển
đổi vị trí sẽ phát sinh ra bụi vào không khí xung quanh.
-

Tại các kho chứa và đồng nhất nguyên liệu:

Nguồn bụ phát sinh tại các vị trí chuyển đổi của các băng tải và các vị trí đ ổ
rót nguyên liệu vào két định lượng.
-

Công đoạn nghiền nguyên liêu:
Nguyên liệu từ các két định lượng qua hệ thống định lượng phục vụ cho

máy nghiền. Tại máy nghiền liên hợp chu trình kín (có tận dụng 17 khí thải
từ lò nung để sấy khô nguyên liệu nâng cao hiệu quả cho quá trình nghi ền)
các hạt mịn được đưa tới silo.
Tại Silo các hạt mịn được lấy lại theo hệ thống gầu nâng và máng khí động
tới silo đồng nhất còn phần khí và bụi được đi qua lọc bụi tổ hợp để lọc,
nhằm đảm bảo nồng độ bụi của khí thải 50 mg/Nm3 và nhiệt độ khí thải
1500C và thải ra ngoài qua ống khói. Trong trường hợp máy nghiền không
hoạt động nguồn khí thải này sẽ được chuyển vào tháp điều hòa có hệ th ống
phun nước làm lạnh, giảm nhiệt độ của khí thải xuống còn 150oC rồi cũng
đưa trở về qua thiết bị lọc bụi tổ hợp và thải ra ngoài qua ống khói.
-

Công đoạn đồng nhất bột liệu và cấp liệu lò nung:

Bột phối liêu được vận chuyển lên silo đồng nhất bằng băng tải và cấp vào
thùng cấp liệu, tại đây phát sinh bụi do bột liệu vận chuy ển trên máng thủy
16


lực và đổ từ băng tải vào thùng cấp liệu. Tại đây bụi chủ yếu phát sinh ra tại

các vị trí bột liệu vào và ra khỏi hệ thống định lượng.
-

Công đoạn nghiền và cung cấp than:

Nguồn ô nhiễm tương tự như công đoạn nghiền liệu. Những vị trí phát sinh
khí và bụi trong quá trình rút từ kho than, vận chuy ển đổ rót vào két than thô,
vào máy nghiền than sử dụng kiểu con lăn. Tại máy nghiền sấy than, than
bột được vận chuyển bằng dòng khí nóng (từ máy làm nguội Clinker) tới silo
lắng để chuyển tới két than mịn. Phần khí sau khi sấy than được đưa qua
thiết bị lọc bụi ẩm rồi thải ra ngoài qua ông khói.
-

Công đoạn nung Clinker:

Bột liệu sau khi được Canxi hóa tại buồng phân hủy vào lò nung để tiếp tục
quá trình nung luyện Clinker, nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là khí nóng tỏa ra
xung quang vỏ và hai đầu lò nung Clinker.
-

Công đoạn làm nguội Clinker:

Clinker ra khỏi lò nung có nhiệt độ cao được làm lạnh bằng thiết bị làm lạnh
kiểu ghi để làm nguội Clinker từ nhiệt độ 1370 --> 650oC và nhiệt độ môi
trường xung quanh. Trong dây chuyền sử dụng một hệ thống quạt gió với
lưu lượng khoảng 6800Nm3/phút, lấy không khí bên ngoài thổi vào thiết bị
làm nguội. Khí thải tại ngăn thứ nhất của thiết bị làm lạnh có nhiệt độ cao
được cấp cho buồng phân hủy. Phần còn lại qua lọc bụi tĩnh điện, một phần
để sấy và nghiền than, phần còn lại thải ra ngoài qua ống khói.
-

Công đoạn vận chuyển chứa Clinker:

Chủ yếu ở công đoạn này nguồn bụi phát sinh trong quá trình chuy ển đổi
trên các băng tải và vị trí đổ Clinker vào Silo. Tại đây có bố trí các thi ết b ị l ọc
bụi kiểu túi.
-

Công đoạn nghiền xi măng:
17


Nguồn ô nhiễm chủ yếu là bụi xi măng trong quá trình từ cân định l ượng
xuống hệ thống vận chuyển xi măng. Bột xi măng sau khi ra khỏi máy nghi ền
được chuyển tới thiết bị phân ly và tập trung vào các silo chứa. Phần khí thải
sau khi phân ly được xử lý bằng thiết bị lọc túi, còn phần khí thải cho thông
gió máy nghiền đưa tới thiết bị lọc bụi tĩnh điện và thải ra ngoài qua ống
khói.
-

Công đoạn chứa và đóng bao xi măng:

Nguồn ô nhiễm chủ yếu là bụi xi măng trong quá trình vận chuyển đến các
silo và quá trình rót xi măng vào các bao xi măng, các máy đóng bao tự đ ộng.
Trong dây truyền công nghệ sản xuất xi măng các công đoạn nghiền liệu, xi
măng, than và lò nung là những nơi phát sinh lượng bụi rất lớn nên tại các v ị
trí đập đá vôi, đất sét, thạch cao, nghiền xi măng, đóng bao, két chứa, các
điểm chuyển hướng băng tải… đều là các điểm phát sinh ra bụi. Vì thế cần
phải có hệ thống lọc bụi tại đó để thu bụi, để bảo vệ môi trường và sức
khỏe con người. Đồng thời cũng là tiết kiệm kinh tế, khi mà việc thu lại bụi

để làm nguyên liệu sản xuất. Tùy từng vị trí mà ta đặt các bộ lọc bụi tay áo
hay lọc bụi tĩnh điện.

Hình 9: vị trí đặt bộ lọc bụi
18


5) Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của lọc bụi tĩnh điện.
a) Nguyên lý chung

Hình 10: Nguyên lý hoạt động của bộ lọc bụi
Khí bụi được đưa qua trường tĩnh điện mạnh giữa các bản cực của lọc bụi
điện, các điện cực được đặt song song đối xứng cách nhau một khoảng
d=2035 cm, với qui ước là một cực dương (là điện cực lắng) và một cực âm
(là điện cực phóng). Khi đặt điện áp U Umax lên hai bản cực sẽ hình thành
quầng sáng hồ quang phá hủy điện cực. Nếu U Umax sẽ tạo ra quá trình ion
hóa hạt bụi, các hạt bụi bị nhiễm điện và nhiễm điện âm là chủ yếu. Khi đó
chúng sẽ chuyển động dưới lực hút tĩnh điện về phía cực dương và trong quá
trình chuyển động nó có thể va đập vào các hạt bụi khác làm cho toàn b ộ
không gian bị ion hóa tạo thành đám mây nhiễm điện tích âm, đám mây này
chuyển động liên tục về phía điện cực dương và khi tiếp xúc với cực dương
thì nhường điện tử cho bản cực này để trung hòa về điện, lắng xuống theo
bề mặt của bản cực dương. Các hạt bụi bám trên các bản cực, sau một thời
gian sẽ dùng búa gõ để cho bụi rơi xuống phễu và thu hồi bụi.
b) Cấu tạo của bộ lọc bụi tĩnh điện
Bộ lọc bụi tĩnh điện ký hiệu là ESP (Electrode statics precipitator) bao g ồm:
- Điện cực phóng (discharge electrode)

19

- Bộ gõ (Rapper) - Máng thu (hopper)
- Điện cực thu (collection electrode)
- Vỏ (shell)
- Hệ thống điện (electrical system)
- Hệ thống tải bụi

Hình 10: Cấu tạo bộ lọc bụi tĩnh điện
Điện cực phóng
Phân loại: Có hai loại điện cực phóng: điện cực phóng ki ểu dạng các vòng
dây mỏng và điện cực phóng kiểu khung cứng.
Điện cực phóng kiểu khung cứng: được khép dưới dạng khung tổ hợp và
chúng tạo thành các khối cho từng trường và treo trên các bộ sứ cách đi ện
cao áp. Chúng được làm bằng các thanh hay lá thép với biên dạng khác nhau,
có gai hoặc không có gai.

20


Điện cực phóng kiểu dạng các vòng dây mỏng có kích thước đường kính khác
nhau từ 0,13 -0,38 cm (0.05-0,15 in).

Hình 11: Điện cực phóng dây và điện cực phóng khung cứng
Các dây này thường được làm từ thép carbon cao, nhưng cũng có th ể được
làm bằng thép không gỉ, đồng, hợp kim titan, inconel và nhôm. Các v ật n ặng
được làm bằng 21 hợp kim gang và nặng trên 11,4 kg. Dây của điện cực
phóng phải có khả năng chống đứt gãy do giảm độ bền cơ. Các dây chuyển
động dưới ảnh hưởng của các lực khí động học và lực điện, và ảnh hưởng tới
độ bền cơ học. Các khối nặng ở dưới cùng của dây được gắn vào khung để
dây luôn căng. Các quả nặng này sẽ ngăn cản không cho dây rơi vào phễu khi

dây bị đứt. Phần đầu và phần cuối của dây được phủ bởi những vòng thép
dạng ống. Các vòng này làm giảm thiểu tình trạng đánh lửa và ăn mòn kim
loại do đánh lửa tại các điểm đó trên dây. Kích thước và hình dạng của các
điện cực được điều chỉnh bởi những yêu cầu cơ khí của hệ thống.

21


Hình 11: Các loại dây của điện cực phóng
Điện cực lắng
Yêu cầu chung: Kết cấu của điện cực ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu
của lọc bụi tĩnh điện. Yêu cầu chung cho các điện cực lắng là bề mặt hướng
về điện cực phóng phải bằng phẳng, không lồi lõm để ảnh hưởng (làm
giảm) đến điện áp làm việc của lọc bụi tĩnh điện.
Hệ thống điện cực lắng có khối lượng lớn, chiếm tỷ lệ giá thành cao trong
lọc bụi tĩnh điện, nên cần thiết để khối lượng của chúng nhỏ nhất có thể,
sao cho đủ cứng vững, đảm bảo được hình dạng bề mặt cho trước, vì sự biến
dạng sẽ làm giảm khoảng cách giữa các điện cực trái dấu -> làm gi ảm hiệu
suất bộ lọc bụi.
Hệ thống điện cực lắng còn phải chịu rung gõ tốt để tách bụi, chịu được lực
xung do búa gõ trong cả điều kiện nhiệt độ tăng lên Hiện nay sử dụng cực
lắng dạng tấm bởi vì khối lượng khí lớn và thường chất thành đống. Các tấm
cực này thường được làm bằng thép carbon.
Tuy nhiên, đôi khi được làm bằng thép không gỉ, thép hợp kim đặc bi ệt cho
trong các điều kiện dòng khí thải. Các tấm có độ dày khoảng 0,05-0,2 cm. Các
tấm này thường cao từ 6 đến 12 m.

Hình 12: Các tấm điện cực thu
Hệ thống điện cao áp
22

- Hệ thống điện cao áp tạo ra và điều khiển điện trường giữa hai cực phóng
và cực thu. Điều này được thực hiện nhờ sử dụng biến áp - chỉnh lưu và hệ
thống đo kiểm soát mạch điện tự động. Điện áp được duy trì ở mức cao mà
không gây phóng điện giữa hai bản cực.

Hình 13; Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện của ESP
Máy biến áp
- chỉnh lưu, các thiết bị điện áp cao điều khiển cường độ điện trường phát ra
giữa 2 cực phóng và thu. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng máy
biến áp chỉnh lưu T_R. Máy BA nâng điện áp từ 380V lên điện áp khoảng
20.000 - 80.000V. Đây là điện áp cao đủ để gia tốc cho các hạt di chuy ển tới
cực thu. Bộ chỉnh lưu biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều. Đa số các
bộ lọc bụi ngày nay sử dụng các bộ chỉnh lưu bán dẫn và MBA dầu hoặc MBA
askarel-filled.
Hệ thống đồng hồ đo các thông số sau:
- Điện áp sơ cấp: điện áp sơ cấp thường từ 220- 380V 23
- Điện áp thứ cấp: Đồng hồ đo điện áp một chiều được đặt giữa đầu ra của
chỉnh lưu và cực phóng.

23


- Dòng điện thứ cấp: Dòng điện thứ cấp được đo bằng đồng hồ có thang đo
milliampe. Đồng hồ đo được đặt giữa đầu ra của chỉnh lưu và bộ điều khiển
điện áp tự động.
- Số lần phóng điện: Đồng hồ đo số lần phóng điện trong một phút.
Rapper- Bộ gõ
Bụi chất đống trên cực thu và phóng được loại bỏ bằng cách gõ. Bụi bám

thành mảng hoàn toàn được loại bỏ bằng cách rung cơ khí hoặc các dao động
lan truyền dọc theo điện cực. Hệ thống gõ được thiết kế để gõ theo cường
độ và tần số có thể điều chỉnh theo điều kiện làm việc thực tế. Mỗi khi chu
kỳ làm việc được thiết lập hệ thống phải có khả năng duy trì gõ đều đặn
trong thời gian dài.
Cực thu được gõ theo một số cách. Một hệ thống gõ sử dụng búa đặt trên
trục quay . Khi trục quay, các tay búa nện xuống và đập xuống các thanh đỡ
các tấm cực thu. Cường độ gõ được điều khiển bởi trọng lượng búa và độ dài
của tay búa. Tần số gõ có thể thay đổi bằng cách hiệu chỉnh tốc độ của tr ục
quay.
Vì thế, cường độ gõ và tần số gõ có thể hiệu chỉnh theo sự thay đổi theo mật
độ của bụi. Một hệ thống gõ khác sử dụng các dụng cụ gõ xung từ.

Hình 14: Một hệ thống gõ điển hình của ESP và hệ thống xung gõ từ
Một bộ gõ xung từ có chày thép được nâng lên bởi xung dòng điện trong cuộn
dây. Chày thép sau đó chuyển động trở về vì lực trọng trường và đập xuống
24


một cần nối với nhiều tấm cực như hình 2.7. Tần số và cường độ gõ có th ể
dễ dàng điều chỉnh bằng hệ thống điều khiển dòng điện. Tần số có thể là
một lần gõ trong vài phút tới vài giờ với một cường độ từ 10 ÷ 24g's. Các bộ
gõ xung từ thường làm việc với tần số cao hơn nhưng với cường độ gõ nhỏ
hơn so với bộ gõ dùng trục búa nện
Máng thu
Khi bụi được gõ xuống từ các điện cực, chúng rơi xuống máng thu và được
chứa ở đây trước khi được hệ thống tải bụi chuyển đi. Bụi cần được chuyển
đi càng sớm càng tốt để tránh hiện tượng đóng cục, gây tắc nghẽn. Các máng
thu được thiết kế dạng phễu với góc nghiêng 600C-700C để bụi dễ dàng
trượt xuống cửa xả. Một số hãng sản xuất còn chế tạo loại phễu có thể xả

bụi nhanh, cấu trúc bao gồm các tấm gõ, các lỗ thông, bộ gõ, b ộ rung đi ện.
Tấm gõ đơn giản là các tấm phẳng được bắt bulông hoặc hàn vào tâm của
thành phễu. Khi bụi bị kẹt trong phễu có thể tiến hành gõ vào các tấm này để
làm vụn các bụi đóng cục thúc đẩy qua trình xả bụi. Bộ rung ph ễu đôi khi
được sử dụng để loại bỏ bụi bám trên thành phễu. Bộ rung phễu là thi ết bị
hoạt động bằng điện vì thế cần được thiết kế cẩn thận.

Hình 15: Máng thu bụi

25