Công ty Holcim Espana mở rộng việc đốt nhiên liệu hỗn lợp thay thế để nung xi măng tại nhà máy Holcim-Lorca, Tây Ban nha. Nhà máy này sử dụng lò nung phương pháp khô với tháp trao đổi nhiệt 2 tầng và buồng làm mát kiểu ghi. Nhà máy có nhiều kinh nghiệm sử dụng nhiên liệu thay thế để nung clinke, đó là sử dụng các phế thải dầu mỏ, các dung môi, bột động vật và một loạt các dạng nhiên liệu rắn khác. Tại nhà máy đã lắp đặt dây chuyền nung mới có vòi đốt Duoflex và tiếp liệu xoay Pfister TRW, cho phép tăng tỷ lệ nhiên liệu đốt thay thế từ 30% lên gần 50%.
Công ty Holcim-Lorca đã bắt đầu đốt nhiên liệu lỏng thay thế trong lò nung công suất 1900 tấn/giờ với tháp trao đổi nhiệt 2 tầng từ năm 1992. Năm 2001, nhà máy đã lắp đặt dây chuyền nung mới có vòi đốt Duoflex do FLSmidth chế tạo và tiếp liệu xoay Pfister TRW đối với nhiên liệu rắn thay thế. Thiết bị này cho phép tăng tỷ lệ nhiên liệu đốt thay thế từ 30% lên gần 50%. Ngoài ra, sự hoạt động của lò nung được ổn định, còn năng suất của lò nung cũng tăng lên.
Từ năm 1997, nhà máy đã mở rộng diện tích kho để chứa các loại nhiên liệu thay thế, tại trung tâm của lò nung đã lắp đặt hệ thống đốt săm lốp ô tô. Trong bảng dưới đây là các tính chất của những dạng nhiên liệu thay thế được sử dụng tại nhà máy xi măng Holcim-Lorca.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.4607.692' /> |
| |
Khoảng từ năm 2000, công nghiệp xi măng đã bắt đầu quan tâm tới sử dụng bột động vật, và Công ty Holcim đã quyết định lắp đặt vòi đốt lò nung mới kết hợp với hệ thống kho chứa và cân đong định lượng mềm dẻo nhiên liệu rắn thay thế.
Lựa chọn thiết bị đối với nhiên liệu rắn thay thế
Công ty Pfister đã nghiên cứu chế tạo hệ thống tiếp liệu TRW, có khả năng tiếp liệu không chỉ bột động vật mà còn một loạt các dạng nhiên liệu rắn lựa chọn khác. Ngoài độ chính xác cao và khắc phục được tình trạng nhiên liệu không cháy hết, hệ thống này đảm bảo chu trình hoàn toàn khép kín xử lý nhiên liệu rắn thay thế. Điều đó khắc phục được hoàn toàn sự phát thải bụi và mùi vị ra môi trường. Holcim đã áp dụng giải pháp sử dụng tiếp liệu Pfister kết hợp với kho chứa kiểu silô có sức chứa 250 m3. Kho chứa silô có đáy phẳng có hệ thống vận chuyển kiểu vít tải. Một dây chuyền hoàn toàn khép kín vận chuyển nhiên liệu thay thế vào tiếp liệu TRW. Từ tiếp liệu TRW, dòng nhiên liệu thay thế được đưa vào vòi phun lò nung bằng luồng không khí lạnh 20oC.
Để giảm được xu hướng sinh ra nhiều phần không cháy hết đọng ở giữa vòi đốt phía dưới tiếp liệu TRW, đã bố trí vòi đốt và máy phun ở cùng một cấp, tức là nhiên liệu chạy thẳng vào buồng đốt. Toàn bộ không khí để khử bụi cho thiết bị được đưa vào máy quạt không khí sơ cấp vào vòi đốt lò nung, tránh được mùi tỏa ra môi trường. Trên dây chuyền vận chuyển giữa kho chứa silô và tiếp liệu TRW, đã lắp đặt hệ thống để cho pha thêm bụi clinke vào nhiên liệu thay thế, sao cho làm nhẹ bớt việc xử lý bột động vật có lượng mỡ cao.
Lựa chọn vòi đốt lò nung
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.4607.693' /> |
| Mặt cắt đầu vòi đốt Duoflex: 1-Không khí dọc trục; 2-Không khí dòng xoáy; 3-Than; 4-Không khí lạnh; 5-Các chất thải rắn; 6-Các chất thải lỏng; 7-Các chất thải lỏng |
.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.4607.694' /> |
| Đầu vòi đốt Duoflex, ảnh không gian 3 chiều |
.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.4607.695' /> |
| Cấu tạo đầu vòi đốt Duoflex tại nhà máy Holcim-Lorca: 1- Than; 2-Nhiên liệu rắn thay thế; 3-Nhiên liệu lỏng thay thế; 4-Dầu mazut; 5-Nhiên liệu lỏng thay thế; 6-Không khí dọc trục và dòng xoáy; 7-Không khí lạnh |
Sau khi nghiên cứu các kết cấu khác nhau của vòi đốt, Công ty Holcim đã lựa chọn vòi đốt Duoflex từ hãng FLSmidth. Kết cấu đổi mới của vòi đốt này cho phép đưa không khí thứ nhất vào đầu vòi đốt chạy qua 2 kênh tập trung, trong đó một kênh được trang bị cơ cấu để tạo dòng không khí xoáy. Trước khi đi qua đầu vòi đốt, không khí đi qua đầu vòi phun đơn hình vòng xuyến, không khí từ 2 kênh hòa trộn vào làm một. Vòi đốt không khí thứ nhất được bố trí bên ngoài vòi đốt tập trung hình vòng xuyến khác để phun than/cốc dầu mỏ lơ lửng trong không khí chuyển động. Phần giữa của vòi đốt có các kênh để phun các dạng nhiên liệu thay thế.
Lực tạo dòng xoáy không khí thứ nhất đi ra khỏi vòi phun, được điều chỉnh nhờ làm thay đổi tỷ lệ giữa các dòng không khí hướng tới mỗi kênh trong số 2 kênh bên trong của dòng không khí thứ nhất. Bởi vì mỗi vòi phun chỉ có một đầu phun hình vòng xuyến, nên vòi phun bền hơn, dễ dàng chỉnh đầu phun đối xứng hơn.
Ngoài ra, vùng đầu phun hiệu quả có thể điều chỉnh được, bằng cách làm dịch chuyển phần xi lanh bên trong của đầu vòi tương đối so với phần hình côn bên ngoài. Đường kính của kênh phun nhiên liệu rắn cũng giống như đối với tuyến vận chuyển khí nén từ tiếp liệu Pfister TRW, bởi vậy mà không cần làm thay đổi diện tích tiết diện đầu vào của vòi phun.
Có 2 kênh dành cho nhiên liệu lỏng thay thế dùng để lắp 2 đầu vòi phun kiểu FLSOBA, sử dụng không khí nén để phun nhiên liệu lỏng. Đầu vòi phun được điều chỉnh trong phạm vi rộng và hầu như không bị nút kín, cho phép sử dụng các hạt tới 5 mm trong chất lỏng phun.
Một ống nhỏ thứ tư ở trung tâm vòi phun được dùng để lắp đặt đầu phun dầu mazut, dùng để đốt nóng sơ bộ lò nung. Sau khi bỏ đầu phun mazut ra, thì ống này có thể dùng để phun nhiên liệu lựa chọn thứ 4 lỏng hoặc rắn.
Khai thác sử dụng thiết bị mới
Vòi phun mới Duoflex đã được đưa vào sử dụng năm 2001, đầu tiên làm việc trên than là dạng nhiên liệu truyền thống có thêm 2 dạng nhiên liệu lỏng thay thế khác là các dung môi và các phế thải dầu mỏ. Chúng được phun qua 2 đầu phun nhiên liệu lỏng thay thế, được lắp đặt cùng với vòi phun mới. Sau đó đã thử nghiệm thành công việc đốt mỡ động vật nóng chảy qua đầu phun thứ 3 dành cho mazut trong ống nhỏ bảo vệ. Tiến tới đốt bột động vật chảy qua tiếp liệu mới Pfister vào đầu năm 2002, sau gần 1 năm hoạt động của vòi phun mới, có thể rút ra một số kết luận sau:
- Có thể tăng tỷ lệ nhiên liệu thay thế từ 30% lên khoảng 50%.
- Đảm bảo sự làm việc không có trục trặc của hệ thống xử lý và định lượng bột động vật.
- Nhờ độ hẹp của ngọn lửa vòi phun Duoflex nên đã khắc phục được các vấn đề do lượng lưu huỳnh thừa gây ra.
- Năng suất lò nung tăng lên khoảng 3%.
- Đã đạt tới độ ổn định lớn hoạt động của lò nung và của rãnh tra dầu.
- Đảm bảo chất lượng không đổi của clinke, mặc dù đã tăng sử dụng các dạng nhiên liệu thay thế.
- Không tăng phát thải NOx từ lò nung, mặc dù thời gian đốt tăng lên.
Các dạng nhiên liệu thay thế khác
Do việc đề xuất sử dụng bột động vật năm 2004 còn bị hạn chế, đã quyết định thay loại nhiên liệu này bằng mạt cưa ngâm tẩm được cung cấp từ thiết bị trung tâm mới để tái chế các chất phế thải do Holcim tổ chức. Tại đó mạt cưa được trộn với các dạng phế thải lỏng khác nhau để thu được nhiên liệu rắn thay thế với các tính chất rất ổn định như độ ẩm, dung trọng và đương lượng nhiệt. Cũng có thể sử dụng tiếp liệu Pfister TRW đối với loại nhiên liệu thay thế mới này.
Hiện nay các nhiên liệu thay thế dạng hồ cũng được sử dụng, như các phế thải atphan và mỡ công nghiệp. Các nhiên liệu mới này được bảo quản và chuẩn bị trong thùng hiện có dùng để chứa mỡ động vật và được phun vào lò nung bằng đầu vòi phun các chất lỏng trong vòi phun Duoflex, có sử dụng không khí nén để phun.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.4607.696' /> |
| Vòi phun Duoflex tại nhà máy xi măng Carboneras được chuẩn bị sẵn sàng để lắp vào lò nung |
Đưa vào sử dụng thiết bị tương tự trong các nhà máy khác của Holcim
Trên cơ sở các kết quả khả quan thu được, ba nhà máy khác của Holcim tại miền Nam Tây Ban nha đã quyết định đi theo phương hướng này. Mỗi nhà máy trong số này đều có 1 dây chuyền lò nung và hiện được trang bị vòi đốt và tiếp liệu mới dùng cho nhiên liệu thay thế cùng loại, đã được sử dụng ở nhà máy xi măng Lorca nêu trên.
Đinh Bá Lô
Theo T/C Xi măng Nga, N1/2006