Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm

Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm. 3.1.1. Phương pháp ướt sản xuất xi măng Là phương pháp nghiền và trộn nguyên liệu với nước.  Ưu điểm: Dễ nghiền Độ đồng nhất của phối liệu cao.  Nhược điểm: Tiêu tốn nhiên liệu khi nung lớn ( 14001700 kcalkg ). Kích thước lò nung dài và diện tích xây dựng lớn. Lượng khí thải cao. Lò hoạt động kém ổn định. Năng suất thấp. 3.1.2. Phương pháp khô sản xuất xi măng Là phương pháp nghiền và trộn nguyên liệu ở dạng khô, vì vậy nguyên liệu khó nghiền mịn, độ đồng nhất của phối liệu không cao bằng phương pháp ướt.  Ưu điểm: Tiêu tốn nhiên liệu nung thấp (7501200 kcalkg ). Kích thước lò nung ngắn, mức độ tự động hóa cao. Năng suất cao, lò hoạt động ổn đinh. Giảm lượng khí thải lò nung.  Nhược điểm: Độ đồng nhất của hỗn hợp phối liệu kém hơn phương pháp ướt Nguyên vật liệu khó nghiền mịn Hệ thống trao đổi nhiệt, hệ thống làm sạch bụi phức tạp. Vốn đầu tư lớn. 3.1.3. Phương pháp liên hợp: Là phương pháp trung gian giữa phương pháp ướt và phương pháp khô. Khi sử dụng phương phương pháp ướt thì bùn phối liệu được khử nước trong thiết bị lọc chân không hay máy ép lọc đến khi đạt độ ẩm 12 15%, sau đó đưa vào tạo hạt trong thiết bị tạo hạt. Nếu hỗn hợp nguyên liệu sản xuất theo phương pháp khô thì phải làm ẩm phối liệu đến độ ẩm 12 15% khi tạp hạt. Lò nung phương pháp liên hợp là lò đứng, lò quay có kích thước canxinato và phối liệu vào lò ở dạng hạt. Việc lựa chọn phương pháp sản xuất xi măng phải căn cứ vào tính chất của nguyên liệu, vào khả năng kinh tế kỹ thuật của đất nước và công suất yêu cầu của nhà máy. Trong mức độ nào đó việc tăng công suất nhà máy làm giảm tiêu tốn năng lượng cho một đơn vị sản phẩm, tăng năng suất lao động. Hiệu quả kinh tế lớn nhất của việc tăng công suất nhà máy là trong trường hợp số tuyến công nghệ ít nhất ( hai hay ba tuyến), có nghĩa là các thiết bị gia công có công suất lớn. Trong 3 phương pháp trên, phương pháp khô có hiệu quả kinh tế lớn khi nguyên vật liệu có độ ẩm nhỏ ( W = 10 15%), độ đồng nhất cao, điều kiện kỹ thuật tiên tiến và yêu cầu công suất nhà máy lớn. Kích thước lò ngắn, mức độ tự động hóa cao. Khi sản xuất xi măng theo phương pháp khô thì thể tích khí cháy nhỏ hơn 3540% so với phương pháp ướt khi năng suất lò như nhau, do đó giá thành làm sạch khói lò giảm, khả năng sử dụng nhiệt của khí thải để sấy nguyên liệu lớn hơn, làm giảm tiêu tốn nhiệt để dùng sản xuất clanker. 3.2. Lựa chọn công nghệ sản xuất. Ngày nay với một sản phẩm được sản xuất đòi hỏi phải có chất lượng cao và ổn định. Bên cạnh đó thì nhà máy sản xuất ra nó phải có một công nghệ hiện đại, đảm bảo chất lượng của sản phẩm. Bên cạnh đó vấn đề về môi trường cũng được quan tâm, chính vì vậy dựa vào điều kiện kinh tế của đất nước và đặc điểm của các phương pháp sản xuất ở trên, vào đặc điểm của nguồn cung cấp nguyên nhiên liệu ta chọn “phương pháp khô với công nghệ lò quay sản xuất clanker xi măng poóclăng”. Với trình độ khoa học kỹ thuật hiện đại ngày nay, hệ thống máy móc và thiết bị đã đáp ứng được yêu cầu về độ mịn, độ đồng nhất của phối liệu trước khi đem đi nung luyện (khắc phục được nhược điểm tồn tại của phương pháp khô), đồng thời làm tăng chất lượng cũng như sản lượng dẫn đến hạ giá thành sản phẩm. 3.3. Quy trình công nghệ Sản xuất xi măng được chia thành 03 phân xưởng chính theo 3 công đoạn sản xuất tách rời nhưng kế tiếp nhau. Các công đoạn đó là : công đoạn chuẩn bị liệu, công đoạn nung clanker và công đoạn nghiền, đóng bao xi măng. Mỗi công đoạn sản xuất chính được thực hiện theo một dây chuyền sản xuất liên động. Sản phẩm của mỗi công đoạn phía trước là nguyên liệu đầu vào của công đoạn tiếp theo. 3.3.1. Công đoạn chuẩn bị phối liệu: Tính từ nơi bắt đầu đưa nguyên liệu ban đầu ( đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh, phụ gia khoáng hóa) vào nhà máy tới si lô phối liệu đã được đồng nhất. Sản phẩm cuối cùng của công đoạn chuẩn bị liệu là bột phối liệu đã được đồng nhất và là đầu vào của công đoạn nung clanker và bột than mịn là nhiên liệu cấp cho lò nung. Bột phối liệu phải đảm bảo đồng nhất, có các hệ số chế tạo ( KH, n, p) theo tính toán, có độ mịn nhỏ hơn 10 % tính theo lượng còn lại trên sàng có kích thước mắt sàng 0,08 mm. Bột than mịn cũng phải đảm bảo đồng nhất và có độ mịn nhỏ hơn 5 % tính theo lượng còn lại trên sàng 0,08 mm. Công đoạn này gồm 3 công đoạn nhỏ sau đây: Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu ( chuẩn bị đá vôi, chuẩn bị đất sét và phụ gia); Công đoạn nghiền phối liệu và đồng nhất; Công đoạn chuẩn bị bột than. a. Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu  Nhiệm vụ Khi nghiền hỗn hợp nguyên liệu trong máy nghiền bi, các cấu tử nguyên liệu đá vôi, đất sét, phụ gia có kích thước bé, càng gần bằng nhau thì khả năng nghiền mịn và đồng nhất càng tốt. Vì vậy nhiệm vụ của công đoạn này là gia công sơ bộ đá vôi, đất sét và các loại phụ gia đến kích thước theo yêu cầu, vận chuyển vào kho đồng nhất sơ bộ và cung cấp cho công đoạn nghiền phối liệu.  Quá trình công nghệ: Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đá vôi: Đá vôi được vận chuyển về nhà máy có kích thước 1500 mm, được đổ vào phễu tiếp liệu của băng tải tấm để chuyển đến máy đập búa. Tại máy đập búa, đá vôi được đập nhỏ tới kích thước 25 mm. Ra khỏi máy đập búa, đá vôi được các băng tải cao su vận chuyển đến máy rải liệu. Máy rải liệu được đặt trong kho đồng nhất sơ bộ đá vôi có nhiệm vụ rải đá thành nhiều lớp ( theo thiết kế đá vôi được rải theo kho dài). Sau khi được đồng nhất sơ bộ, đá vôi được cầu dỡ liệu lấy ra khỏi kho ( hệ thống cầu dỡ liệu thiết kế có cân định lượng đi kèm) đổ vào băng tải chung đến máy nghiền sấy liên hợp. Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đất sét: Tương tự quá trình chuẩn bị đá vôi, đất sét được khai thác và vận chuyển về nhà máy có kích thước 300 mm được đổ vào phễu tiếp liệu của băng tải tấm để chuyển tới máy cán trục. Tại máy cán trục, đất sét được đập nhỏ tới kích thước 25 mm. Ra khỏi máy cán trục, đất sét được băng tải cao su vận chuyển đến máy rải liệu. Máy rải liệu được đặt trong kho đồng nhất sơ bộ đất sét có nhiệm vụ rải thành nhiều lớp dọc theo kho dài. b. Công đoạn nghiền phối liệu và đồng nhất  Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của công đoạn này là nghiền mịn phối liệu ( phối liệu đã được định lượng theo một tỷ lệ chính xác), đưa vào si lô và đồng nhất phối liệu phục vụ cho công đoạn nung clanker.  Quá trình công nghệ Sau khi nguyên liệu được định lượng theo tỷ lệ nhất định theo đơn phối liệu nhờ các cân băng và xuống băng tải chung. Tỷ lệ phối liệu được điều khiển tự động thông qua việc điều chỉnh năng suất của các cân băng căn cứ vào kết quả phân tích nhanh thành phần hóa học của nguyên liệu đầu vào và bột phối liệu sau khi nghiền. Băng tải chung đưa phối liệu đến máy nghiền sấy liên hợp, băng tải này có thể chạy đảo chiều để đưa hỗn hợp nguyên liệu ra ngoài trong trường hợp sự cố hoặc vì lý do đặc biệt. Tại máy nghiền sấy liên hợp, hỗn hợp nguyên liệu ẩm và thô được sấy khô và nghiền thành bột mịn. Sản phẩm ra khỏi máy nghiền là hỗn hợp bột phối liệu gồm hạt thô và hạt mịn, được cuốn lên tháp phân ly nhờ áp lực của dòng khí sự chênh lệch áp suất giữa đầu ra của máy nghiền và đầu vào của tháp phân ly là do các quạt hút áp lực cao. Tại máy phân ly, bột liệu được tách thành 2 loại: Loại hạt thô có kích thước lớn hơn 90 được tách ra khỏi dòng khí và đưa xuống máy nghiền để nghiền lại nhờ máng khí động vận chuyển bột thô. Loại hạt mịn có kích thước nhỏ hơn 90 theo dòng khí đi ra các cyclon bên ngoài của máy phân ly và được tách ra khỏi dòng khí, từ đó chúng được đưa xuống máng khí động, gầu nâng và máng khí động đổ vào silô bột liệu. Khí nóng cung cấp cho máy nghiền sấy liên hợp được lấy từ hệ thống tháp trao đổi nhiệt cyclon của lò nung có nhiệt độ 350 – 370 0C nhờ quạt chịu nhiệt độ cao. Trong trường hợp khí nóng không đủ cấp cho máy nghiền sấy liên hợp( hoặc độ ẩm nguyên liệu cao hơn mức cho phép khoảng 10 %) thì buồng đốt phụ đốt bằng dầu sẽ được đưa vào hoạt động để cấp thêm khí nóng cho máy nghiền sấy liên hợp. Khí nóng sau khi đi qua hệ thống sấy nghiền liên hợp và máy phân ly có mang theo một lượng bụi cỡ hạt nhỏ hơn 10 được đưa đến tháp phun ẩm nhờ quạt chịu nhiệt độ cao. Tại tháp phun ẩm, nhiệt độ khí nóng giảm xuống dưới 1500C nhờ điều chỉnh lượng nước phun vào ở dạng sương mù, sau đó được đưa sang lọc bụi tĩnh điện để tách nốt lượng bụi còn lại. Bụi tách ra được hệ thống vít tải chuyển đến gầu nâng để đưa lên si lô phối liệu cùng với bột liệu mịn tách ra từ máy phân ly, còn khí thải sạch được quạt hút khí thải đẩy ra ngoài ống khói. Đáy của silô đồng nhất bột phối liệu có lắp hệ thống dỡ liệu từ đó qua hệ thống vít tải, gầu nâng để cấp cho hệ thống nạp liệu của lò nung. Trong quá trình sản xuất, bụi sinh ra do đổ nguyên liệu từ các cân băng xuống băng tải cao su, từ máng khí động xuống silô..v.v.. được thu hồi nhờ các lọc bụi túi ở các khu vực tương ứng. 3.3.2. Công đoạn nung clanhker a. Công đoạn chuẩn bị bột than  Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của công đoạn này là sấy và nghiền than cám tới độ mịn và độ ẩm yêu cầu để cấp cho vòi đốt của lò quay và thiết bị canxinater. Độ ẩm của bột than phải nhỏ hơn 1 %. Độ mịn của bột than phải nhỏ hơn 1,2% còn lại trên sàng 0,2 mm ( 900 lỗ cm2) và nhỏ hơn 15 % còn lại trên sàng 0,08 mm 4900 lỗ cm2, thông thường lò quay càng ngắn thi than càng phải mịn.  Quá trình công nghệ Than được đưa về nhà máy bằng xà lan hoặc ô tô, từ đó được đưa vào kho chứa và đồng nhất sơ bộ bằng cách rải thành nhiều lớp theo kho dài. Từ kho than được chuyển tới két than thô nhờ hệ thống máy xúc, phễu cấp liệu và băng tải cao su. Từ két chứa than thô, than được cấp liệu băng tải cào cấp vào máy nghiền sấy liên hợp theo năng suất yêu cầu. Mặt khác khí nóng thu hồi từ việc làm lạnh clanker sau khi qua lọc bụi tĩnh điện được đưa vào máy sấy nghiền liên hợp. Từ máy sấy nghiền liên hợp các hạt than mịn có kích thước đạt yêu cầu được hút lên hệ thống cyclon lắng nhờ quạt hút khí thải. Quá trình này không qua thiết bị phân loại hạt vì theo sự điều chỉnh của Trung tâm sẽ thay đổi được lưu lượng của quạt hút, nhờ đó thay đổi được vận tốc của dòng khí mang theo bột than mịn. Sản phẩm bột than mịn được thu hồi xuống vít tải chuyển đến két than mịn. Khí thải sau khi qua cyclon lắng vào lọc bụi tĩnh điện, tại đây lượng bụi than được thu hồi xuống vít tải chuyển đến két than mịn. Việc cấp than mịn cho vòi đốt của lò quay và của canxinater được thực hiện nhờ hệ thống hộp đệm, cân than mịn, quạt root và bơm than mịn. Các thiết bị này thực tế thuộc công đoạn nung clanker. Công đoạn này bắt đầu từ khâu khai thác, vận chuyển, tiếp nhận nguyên liệu ban đầu (đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh, phụ gia khoáng hóa) vào nhà máy cho tới xilô đồng nhất phối liệu. Sản phẩm cuối cùng của công đoạn chuẩn bị liệu là bột phối liệu đã được đồng nhất và là đầu vào của công đoạn nung clanker. Bột phối liệu phải đảm bảo đồng nhất, có độ mịn thường nhỏ hơn 10 % tính theo lượng còn lại trên sàng có kích thước mắt sàng 0,09 (mm). Nhiên liệu cấp cho lò nung là bột than mịn cũng phải đảm bảo đồng nhất và có độ mịn nhỏ hơn 5 % tính theo lượng còn lại trên sàng có kích thước mắt sàng 0,09 (mm). b. Nung clanker xi măng pooc lăng Sản phẩm cuối cùng của công đoạn nung clanker là clanker đã được đập nhỏ tới kích thước 25 mm nhờ máy đập búa bố trí ở cuối thiết bị làm lạnh. Clanker đã được đập nhỏ nhờ gầu xích chuyển lên silô chứa clanker, clanker là nguyên liệu đầu vào của công đoạn nghiền, đóng bao xi măng. Đây là công đoạnh quan trọng nhất trong toàn bộ công nghệ sản xuất xi măng.  Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của công đoạn này là nung phối liệu dạng bột trong hệ thống lò quay có tháp trao đổi nhiệt cyclon và thiết bị tiền nung canxinater tới nhiệt độ kết khối (1450 ÷ 1470ºC) để tạo thành clanker theo yêu cầu.  Quá trình công nghệ ( đối với tháp cyclon 4 tầng) Bột liệu từ xilô đồng nhất được tháo xả qua hệ thống máng khí động vào hệ thống cân cấp liệu rồi xuống vít tải. Vít tải vận chuyển bột liệu đổ xuống gầu nâng lên đỉnh tháp. Bột liệu nhờ máng khí động đổ vào ống khí ra của cyclon tầng 2 để cùng khí nóng đi vào cyclon tầng 1. Tại cyclon tầng 1, quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng và bột liệu được xảy ra ( bột liệu sẽ tăng nhiệt độ còn khí nóng sẽ giảm nhiệt độ), bột liệu được lắng xuống và đi theo ống dẫn qua các van đối trọng xuống ống khí ra của cyclon tầng 3 để cùng khí nóng đi vào cyclon tầng 2. Quá trình trao đổi nhiệt và lắng bụi cứ tiếp tục với sự trao đổi nhiệt ngược dòng( trong toàn hệ thống bột liệu đi từ trên xuống, khí nóng từ lò và canxinater đi lên). Khí thải sau khi ra khỏi cyclon tầng 1 nhờ quạt hút chịu nhiệt đọ cao có nhiệt độ 350 – 3700C, một phần được sử dụng cho sấy vật liệu trong máy sấy nghiền liên hợp của công đoạn nghiền phối liệu, một phần đến tháp phun ẩm để điều chỉnh nhiệt độ xuống < 1500C và cuối cùng đi qua lọc bụi tĩnh điện nhờ quạt đẩy ra ngoài khí quyển qua ống khói. Bụi thu hồi từ tháp phun ẩm và lọc bụi tĩnh điện được đưa về silô đồng nhất nhờ hệ thống vít tải bụi. Bột liệu sau khi ra khỏi cyclon tầng 4 được chia làm 2 đường nhờ van 2 ngả: một đường đi vào ống đứng buồng khói đầu lò, một đi vào canxinater. Sự phân chia này nhằm mục đích điều chỉnh nhiệt độ tại canxinater và giảm khả năng dính kết của bột liệu tại buồng khói. Vật liệu từ ống đứng buồng khói và canxinater đến cyclon tầng 5 qua ống cong với hành trình dài để tiếp tục trao đổi nhiệt với dòng khí nóng 9000C. Sau khi ra khỏi tầng 5 bột liệu chảy xuống lò quay, khi này đã đạt mức độ phân hủy cacbonat 90%. Do lò có độ dốc ( 3,5 %) và quay liên tục với tốc độ 2,5 – 3 vòngphút, vật liệu được dịch chuyển từ đầu lò đến cuối lò ( từ cao xuống thấp). Cùng với quá trình trao nhiệt giữa dòng khí nóng với bột liệu trong tháp trao đổi nhiệt, canxinater và lò quay, trong bột liệu xảy ra các quá trình hóa lý như sấy khô bột liệu, phân hủy khoáng sét, phân hủy cácbonát, phản ứng pha rắn, phản ứng tạo khoáng C3S trong pha lỏng dưới tác dụng nhiệt của vòi đốt trung tâm của lò quay tạo nên khoáng clanker. Clanker sau khi ra khỏi lò quay được đưa vào thiết bị làm lạnh kiểu ghi qua máy đập búa xuống gầu xích vận chuyển lên silô clanker. Bụi sinh ra khi đổ clanker xuống silô được thu hồi nhờ lọc bụi tay áo. Khí thải nóng của hệ thống làm lạnh clanker được thu hồi cho quá trình cháy của vòi đốt trung tâm ( gió 2) và các vòi đốt của thiết bị canxinater qua ống gió 3, phần còn lại sau khi qua lọc bụi tĩnh điện nhờ quạt hút khí thải đẩy ra ống khói có trích một phần khí nóng sử dụng cho máy nghiền sấy than ở công đoạn chuẩn bị bột than.