Mở đầu:
Giới thiệu về sự phát triển và sử dụng công nghệ mới để sản xuất xi măng tại Trung Quốc và các chỉ tiêu liên quan. Nội dung chủ yếu của bài viết là nêu lên sự phát triển và sử dụng công nghệ trong lĩnh vực đập, nghiền và nung clinker, hệ thống tự động hoá và bảo vệ môi trường.
Chính sách đóng cửa các xi măng lò đứng do Chính phủ TQ đề ra đã tạo ra môi trường lớn để phát triển công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô. Trước tình hình đó, vấn đề cốt lõi của ngành Công nghiệp xi măng TQ là phát triển các thiết bị có tính thiết thực, độ ổn định cao, công nghệ tiên tiến, có tính phát minh riêng. Ngành Công nghiệp vật liệu và chế tạo máy TQ đã có bước phát triển nhanh tạo cơ sở vững chắc và đảm bảo ổn định và bền vững cho các thiết bị cỡ lớn. Ngành công nghiệp xi măng TQ đã đạt được các tiến bộ rất to lớn.
Viện thiết kế và nghiên cứu công nghiệp xi măng Thiên Tân TCDRI là một doanh nghiệp công nghệ xi măng hàng đầu. Trong qúa trình phát triển xi măng TQ, TCDRI đã nghiên cứu và thiết kế công nghệ cho các dây chuyền sản xuất xi măng có năng suất tư 2500tấn/ngày đến 6000tấn/ngày và các thiết bị đã được trang bị cho 72 dây chuyền sản xuất xi măng trong 3 năm qua, trong số đó đã có dây chuyền xuất khẩu ra nước ngoài. Dây chuyền sản xuất có năng suất 10.000tấn/ngày được Chính phủ TQ hỗ trợ, sắp tới sẽ đưa vào sử dụng.
Các chỉ tiêu và loại thiết bị của dây chuyền sản xuất 2500tấn/ngày, 5000tấn/ngày và 10000tấn/ngày được mô tả dưới đây: Bảng - xem tại tệp đính kèm
Các loại thiết bị của dây chuyền sản xuất từ 1000 tấn/ngày đến 10.000tấn/ngày đã được sản xuất chế tạo, chứng tỏ TQ có khả năng cung cấp hầu hết các thiết bị và máy móc với độ tin cậy cao nhất, có độ thu hồi cao nhất về đầu tư theo các yêu cầu và điều kiện công trình cụ thể như nguyên, nhiên liệu sử dụng và tình trạng kinh tế của địa phương. Các dây chuyền sản xuất xi măng trên có thể thực hiện được nhờ công nghệ sau:
1. Đồng nhất nguyên liệu:
Đồng nhất nguyên liệu trước khi nghiền là điều rất quan trọng trong hệ thống công nghệ do TCDRI nghiên cứu thiết kế, đồng thời coi trọng đồng nhất vật liệu đã được nghiền. Kích thước kho đồng nhất và silô đồng nhất phải được giảm nhỏ đến mức tối thiểu mà vẫn đảm bảo được chất lượng của phối liệu.
1.1. Việc thiết kế khai thác mỏ sử dụng chương trình 3D do TCRDI nghiên cứu ra để mô hình hoá thân quặng, qua đó cấp loại và trữ lượng của từng tầng có thể được xác định và mô tả một cách dễ dàng. Như vậy, việc khai thác theo tỷ lệ được thực hiện đều đặn và làm tăng độ ổn định các thành phần CaO, SiO2, MgO, R2O của nguyên liệu. Đồng thời tỷ lệ thu hồi của quặng nghèo cũng được tăng lên. Công nghệ khai thác này đã được thực hiện tại các công trình ở Beijing Huirou Tianjin Jixan, Sandon Deaewoo... Nhờ sự trợ giúp của chương trình 3D này, quặng loại dưới tiêu chuẩn và các vỉa kẹp có thể được tận thu, việc đồng nhất phối liệu được cải thiện, do vậy các nhà máy thu được lợi nhuận.
1.2. Thiết lập kho đồng nhất với hệ số ≤10 đối với nguyên liệu và nhiên liệu. TCDRI đã thiết kế các kho đồng nhất có kích cỡ khác nhau thích hợp cho các dây chuyền sản xuất quy mô khác nhau. Đường kính của kho tròn có thể đếan 105m, dung tích chứa 90.000tấn, trong khi đó các kho hình chữ nhật thích hợp hơn cho dây chuyền 1.000tấn/ngày.
1.3. Trang thiết bị cân cho nguyên liệu đã được đập và nghiền với độ chính sác cao, nhờ kết hợp vận hành của hệ thống kiểm tra chất lượng TRAWMIX và máy phân tích tia X trực tuyến, việc cấp liệu cho máy nghiền được điều chỉnh theo thời gian, do đó chất lượng của liệu ra được nâng cao...
2. Công nghệ tiền nung calciner và tiết kiệm năng lượng:
Qua thực nghiệm lập mô hình về nhiệt và làm nguội và áp dụng thử trong công nghiệp, TCDRI đã nghiên cứu và đề xuất ra loại cyclon đặc biệt có tổn thất áp lực rất nhỏ và hiệu suất phân ly cao. Tổn thất áp lực của hệ thống trao đổi nhiệt 5 tầng nhỏ hơn 1500Pa, hệ thống calciner này được sử dụng cho các dây chuyền từ 700tấn/ngày đến 10.000tấn/ngày. Cho đến nay hệ thống trao đổi nhiệt được đưa vào sử dụng gồm loại 1 – nhánh cho dây chuyền 2000tấn/ngày và 2500tấn/ngày và loại 2 – nhánh cho các dây chuyền 2500, 3200, 4000, 5000tấn/ngày, trong đó thân trụ kiểu treo bên trong được làm bằng vật liệu chịu nhiệt cao. Bộ phận chống tắc có kết cấu gối đỡ con lăn.
2.1. Nhờ việc nghiên cứu đặc điểm nung với các thiết bị chất bốc khác nhau và cơ chế nung trong calciner có điều kiện làm việc khác nhau, cùng với việc tự động hoá quá trình nung để lựa chọn và xác định hướng phản ứng xảy ra nhằm thiết kế hệ thống calciner ổn định và tối ưu. Từ đó công nghệ và thiết bị nung than antraxit đã được thực hiện.
2.2. Đối với các nhu cầu năng suất clinker khác nhau, đã nghiên cứu và thiết kế ra nhiều loại lò gồm có 2 -gối đỡ và 3-gối đỡ, trong đó có lò kích thước lớn nhất là 4,8 x 7,2m.
2.3. Công nghệ đa phát minh đã được sử dụng cho thiết bị làm nguôi kiểu ghi xích TC. Xích vận chuyển liệu có kết cấu đồng nhất, không khí làm nguội được quạt cung cấp với lưu lượng khoảng 1,6 – 2,2m3/kg clinker, tải trọng clinker trên một đơn vị diện tích ghi là 40 – 50tấn/m2. Ngày, hiệu suất làm nguội được giảm đến mức tối thiểu, hệ thống dẫn động bằng thuỷ lực và tháo bụi thích hợp làm cho vận hành của hệ thống thuận lợi. Công nghệ này đang được sử dụng rộng rãi cho các dây chuyền mới xây dựng và sử dụng để nâng cấp cho các dây chuyền hiện có.
2.4. Vòi đốt dùng để đốt các loại nhiên liệu có tính chất khác nhau kể cả than antraxit. Nhờ sử dụng loại vòi đốt này mà không khí sơ cấp dùng để đốt có thể giảm thấp và chiếm không đến 8%. Vòi đốt này có thể dùng cho giải rộng các loại nhiên liệu và có ưu điểm là dễ điều chỉnh và khống chế ngọn lửa, nó tạo điều kiện bảo vệ vỏ ngoài của gạch chịu lửa và bản thân gạch chịu lửa, như vậy kéo dài thời gian sử dụng của gạch chịu lửa.
3. Tiết kiệm năng lượng và thiết bị quá trình đập nghiền:
3.1. Công nghệ và thiết bị đập.
Qua nhiều năm nỗ lực, TCDRI đã nghiên cứu ra hàng loạt các máy đập một giai đoạn có năng suất từ 80 tấn/h đến 1400tấn/h, trong đó có máy 1000tấn/h đã được trang bị cho các nhà máy xi măng Huaxin công suất 5000tấn/clinker. Ngày và đang vận hành rất tốt. Máy đập một giai đoạn có ưu điểm là tỷ số đập cao, không hóc tắc, dễ vận hành, tiêu tốn năng lượng ít, có giải năng suất máy từ 80 tấn/h đến 1400tấn/h và tiêu hao điện riêng nhỏ hơn 0,8 kWh/tấn. Thời gian làm việc của búa máy và ghi là 100.000tấn vật liệu đập. Loại máy đập này có thể lắp đặt tại mỏ khai thác – nơi có nhiều mưa, vật liệu ẩm ướt và có hàm lượng sỏi cao nhờ có kết cấu đặc biệt của nó, sự cố hóc tắc do đập vật liệu dính đã được khắc phục. Trong máy có thiết kế cơ cấu tháo mẩu kim loại, điều đó cho phép các mẩu kim loại bị lẫn vào nguyên liệu vượt qua thiết bị giám sát như răng gầu xúc, mũi khoan, đầu búa được tháo ra ngoài mà không cần phải dừng máy, do vậy độ tin cậy của máy tăng. Trong máy có hai con lăn chạy theo cùng một hướng với tốc độ khác nhau vì vậy việc cấp liệu cho máy đập xảy ra theo toàn bộ chiều rộng của máy làm cho vật liệu va đập vào rôto giảm đi rất nhiều và rôto vận hành ổn định. Ghi tháo có thể điều chỉnh đảm bảo sự ổn định và đồng nhất của sản phẩm.
3.2. Sấy và nghiền nguyên liệu.
Trong lĩnh vực này, dựa vào điều kiện của vật liệu như độ ẩm, tính dễ nghiền bi và máy nghiền đứng con lăn. 3.2.1. Hệ thống máy nghiền bi kết hợp với máy phân ly hiệu quả cao.
Máy nghiền bi với đạn thép không có hạn chế đặc biệt nào đối với vật liệu bi nghiền, nó có độ tin cậy cao. Hệ thống kết hợp với máy phân ly hiệu quả cao TLS mới được nghiên cứu chế tạo, có đặc điểm là hiệu suất phân ly cao, điều chỉnh dễ dàng độ mịn sản phẩm, kết cấu vững chắc. Hệ thống này máy nghiền tháo giữa kết hợp với máy phân ly có năng suất cao, tiêu tốn ít năng lượng và vận hành đơn giản. Máy nghiền bi 4,6 x 12m kết hợp với máy phân ly TLS 2800 sử dụng cho hệ thống nghiền liệu của dây chuyền 2500tấn/ngày, năng suất của nó vượt 15 ~ 20% so với hệ thống trang bị nghiền bi cùng loại và phân ly Cyclon. Đồng thời tiêu tốn năng lượng giảm 19,4kWh.
3.2.2. Hệ thống máy nghiền con lăn.
Từ những năm 1980, TCDRI đã dành thời gian nghiên cứu và phát triển công nghệ nghiền con lăn đầu tiên do TCDRI nghiên cứu chế tạo được đặt tại Nhà máy xi măng Henan Xinxian và đưa vào vận hành tháng 4 năm 1992 có năng suất 80tấn/h tiêu hao điện năng riêng là 15,4kWh/tấn bột phối liệu. Máy nghiền con lăn được thiết kế gần đây nhất có một số các thay đổi hình dạng của con lăn, các sự thay đổi đó làm tăng năng suất. Để giảm tiêu hao điện năng, đã chọn giải pháp tuần hoàn ngoài. Hiện nay, TCDRI có thể cung cấp máy nghiền con lăn để nghiền nguyên liệu và nghiền than cho các dây chuyền sản xuất dưới 4000 tấn/ngày.
3.3. Hệ thống nghiền xi măng.
3.3.1. Hệ thống nghiền bi và máy phân ly.
TCDRI đã nỗ lực trong thời gian dài nghiên cứu vấn đề nghiền xi măng trên cơ sở máy nghiền bi và phân ly. Hiện nay kết cấu và các thông số của máy nghiền bi và máy phân ly đã được tối cưu hoá. Hệ thống máy nghiền xi măng gồm máy phân ly kiểu lồng, máy lọc bụi túi hiệu suất cao, máy nghiền bi được sử dụng rộng rãi, nhờ đó phân bố kích thước sản phẩm là hợp lý nhất, đồng thời có cường độ cao nhất so với xi măng có bề mặt riêng cùng loại của các hệ thống nghiền khác. Hệ thống này chứng tỏ hiệu suất phân ly caom, tiêu tốn điện năng ít hơn, năng suất và độ tin cậy cao hơn. Theo tiêu chuẩn ISO, độ mịn của xi măng và phụ gia phải cao để đáp ứng yêu cầu cua thị trường. Máy phân ly siêu mịn đã được thiết kế, chế tạo và được sử dụng ở Nhà máy xi măng Gezhouba làm việc cùng với máy nghiền bi 2,2 x 11m, độ mịn của xi măng và xỉ được nghiền trong hệ thống này có thể đạt đến 8.000 ~ 11.000 cm2/g, tiêu tốn điện năng khoảng 140kWh/tấn 10.000cm2/g, xi măng và xỉ của hệ thống này được sử dụng chủ yếu cho công trình nổi tiếng của TQ – Three Gorge Water Power Station. Kích thước hạt của sản phẩm nhỏ hơn 5 – 6 µm và chiếam hơn 95% toàn bộ sản phẩm. Loại phân ly này có thể được lắp với máy nghiền có kích cỡ khác nhau, đồng thời có thể sử dụng trong các ngành công nghiệp khác.
3.3.2. Hệ thống nghiền con lăn.
Máy nghiền con lăn và máy nghiền bi được sử dụng rộng rãi trong các công trình do TCDRI thực hiện, tiêu tốn điện năng của hệ thống này nhỏ hơn 32kWh/tấn 3200 ~3400cm2/g. Hàng loạt các máy nghiền con lăn đã được nghiên cứu chế tạo, trong số đío có loại TRP 140/100 được sử dụng ở Nhà máy xi măng Jidong năng suất 4000tấn/ngày.
3.4. Hệ thống nghiền than.
Trong nhiều năm, sử dụng hệ thống máy nghiền than trang bị cùng máy phân ly hạt thô, do khoảng điều chỉnh độ mịn nhỏ, hệ thống này có các nhược điểm của nó: độ mịn kém, hiệu suất thấp. Để khắc phục nhược điểm đó, TCDRI đã thiết kế chế tạo máy phân ly theo nguyên lý động học thay thế máy phân ly thô trong hệ thống máy nghiền than. Do vạy, năng suất của máy tăng 20% đồng thời độ mịn được khống chế dễ dàng. Than qua nghiền đạt độ mịn 1 ~ 5% trên sàng 80µm, phù hợp với các nhà máy dùng than antraxit để nung clinker. Hệ thống này được sử dụng tại các nhà máy xi măng Jidong và Gezhouba.
4. Hệ thống tự động hoá:
Trong lĩnh vực tự động hoá, TCDRI đã sử dụng rộng rãi công nghệ và thông tin điều khiển bằng máy tính và công nghệ hiển thị bằng hình ảnh. Hệ thống điều khiển phân bố và quản lý tập trung DCS đã được lắp đặt trong hơn 60dây chuyền sản xuất. Hệ thống này chủ yếu gồm:
4.1. Lập trình điều khiển các hoạt động công nghệ chính. Điều đó làm cho vận hành ổn định, tối ưu hoá các thông số công nghệ và đảm bảo hiệu suất làm việc của hệ thống.
4.2. Thiết bị dẫn động đồng bộ, thiết bị tự thí nghiệm và điều khiển được trang bị cho các thiết bị đặc biệt và chúng được nối đến hệ thống DCS để tạo thành hệ thống điều khiển phân bố và quản lý tập trung.
4.3. Sự kết hợp giữa công nghệ nối mạng kinh doanh và hệ thống DSC TCDRI đã phát triển lập trình quản lý sản xuất và trao đổi thông tin PMIS, dựa trên cơ sở đó, lập trình có tên CMIS được tạo ra để quản lý thông tin của nhà máy.
4.4. Nhờ việc sử dụng hệ thống kiểm tra phối liệu TRAWMIX ở Nhà máy ximăng Tianjin Zhengxin và Nhà máy xi măng Mudanjiang không làm cho chất lượng sản phẩm và hiệu suất bị tăng, mà còn giúp đáng kể cho việc tiết kiệm và giảm tiêu hao năng lượng.
4.5. Hệ thống quét nhiệt độ lò được sử dụng ở Nhà máy xi măng Qilianshang và Nhà máy xi măng Qilianshang và Nhà máy xi măng Mudanjiang. Sự thay đổi nhiệt độ lò theo thời gian được hiển thị lên màn hình, thậm chí nhiệt độ của từng viên gạch chịu lửa cũng được phản ánh lên.
4.6. Công nghệ thông tin liên lạc có bộ cảm biến thanh cái đã sử dụng ở Nhà máy xi măng Hailuodiang và Nhà máy Zongyang. Nhờ đó đã tiết kiệm một lượng lớn cáp dẫn và cầu dẫn cáp, đồng thời việc lắp đặt và chạy thử dễ dàng và thuận tiện. 4.7. Hệ thống PMIS được sử dụng ở Nhà máy xi măng Yiaoxian cho phép người vận hành và quản lý giám sát trực tiếp tình trạng vận hành của từng thiết bị và làm cho thao tác nhanh chóng để điều khiển hệ thống các điều kiện thời gian.
4.8. Bộ biến đổi tần số A.C được sử dụng ở Nhà máy xi măng Gezhouba, Nhà máy xi măng Luquan, đã giảm tiêu thụ điện năng khoảng 25-30%. Công nghệ này đã cải thiện chất lượng về tất cả các chỉ tiêu có liên quan đến sản xuất xi măng. Nó làm giảm số nhân viên vận hành của hệ thống, đồng thời tăng độ chính xác thống kê đối với phụ tải của phân xưởng.
5. Khử bụi và các thiết bị khử bụi:
5.1. Xử lý khí thải của lò nghiền liệu.
Nồng độ bụi ra khỏi các thiết bị khử bụi do TCDRI nghiên cứu chế tạo gồm lọc bụi túi và lọc bụi tĩnh điện nhỏ hơn 50 mg/Nm3, nồng độ bụi khí ra khỏi lò của Nhà máy xi măng Bắc Kinh – nơi danh thắng nổi tiếng là 24mg/Nm3. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu mới có điện cực dài tạo thành một trờng phân phối khí đồng đều và tốc độ tháo bụi đồng đều. Một số lọc bụi điện diện tích 240m2 đã được lắp đặt cho dây chuyền 4000 tấn/ngày và có hiệu suất làm sạch rất cao. Một loại lọc bụi điện khác đã được nghiên cứu chế tạo và xử lý khí đi ra khỏi lò có nồng độ bụi cao, nồng độ bụi đi vào lọc túi là 800g/Nm3, vận hành ở áp suất âm 12.000Pa, một tấm đặc biệt được thiết kế ở cửa ra vào để giảm nồng độ bụi và có thể thu hồi đến 65 ~70% lượng bụi ban đầu. Số bụi còn lại được thu hồi nhờ trường tĩnh điện. Khi thiết kế túi lọc bụi, điện cực quang và khí động học đã được cải tiến. Do đó đảm bảo nồng độ bụi thải ra.
5.2. Các công nghệ về giảm thiểu NOx.
Trải qua nhiều thí nghiệm và phân tích cơ cấu tạo nên NOx đối với các dây chuyền sản xuất hiện có và hàng loạt các nghiên cứu thực nghiệm về các điều kiện làm việc khác nhau của các loại vòi đốt than, TCDRI đã nghiên cứu chế tạo ra thiết bị giảm nồng độ của NOx và được cấp bằng phát minh về vòi đốt. TCDRI có thể cấp thiết bị vòi đốt một cách chính xác cho quá trình công nghệ có đòi hỏi về nồng độ thải ra, đảm bảo nồng độ thải ra của NOx nhỏ hơn 200mg/Nm3.
5.3. Công nghệ bảo vệ môi trường.
Căn cứ vào chính sách bảo vệ tài nguyên, kết hợp với tính chất của ngành công nghiệp xi măng cần phải tận dụng đầy đủ các chất thải công nghiệp để sản xuất xi măng nhằm giảm tiêu hao nguyên vật liệu. Khi nung trong lò, các thành phần hữu cơ trong phối liệu sẽ bị phân giải thành oxy ở nhiệt độ cao. Nhiệt sinh ra trong quá trình được sử dụng để nung clinker. Mặt khác, chất độc của chất thải hữu cơ công nghiệp thoát ra ngoài trong quá trình nung và oxy hoá, và các chất vô cơ gồm các kim loại nặng vẫn còn nằm lại trong clinker được coi là thành phần tái sinh. Giờ đây vai trò của lò xi măng đang thu hút ngày càng nhiều sự quan tâm chú ý. Hiện nay, TCDRI đang hợp tác nghiên cứu với các nhà máy xi măng xung quanh để thu hồi tái sinh các chất thải công nghiệp. Việc nung thiêu kết các cặn bùn của các nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp đã đạt được thành công trên quy mô thực nghiệm công nghiệp.
6. Kết luận:
Trong những thập niên qua, là một doanh nghiệp hàng đầu trong nền công nghiệp xi măng TQ, TCDRI đã có sự đóng góp to lớn cho nền công nghiệp xi măng TQ, công nghệ và thiết bị cho các dây chuyền mới theo phương pháp mới theo phương pháp khô đã được không ngừng cải tiến và liên tục phát triển. Tối ưu hoá kỹ thuật công trình, chính sách giảm vốn đầu tư và bảo vệ môi trường đã đạt được những thành tựu đáng kể.
Nguồn tin: Trung tâm Tin học
| Tài liệu đính kèm bài viết | |
|---|
| Xi_mang_Trung_Quoc.doc | Tải về |