Nhiên liệu trong sản xuất xi măng

r xác định bằng kính hiển vi, cường độ xi măng và các điều kiện thiết đặt. -   Chi phí - nhiên liệu, tiêu hao điện, nghiền, việc mất mát sản phẩm khi phải dừng lò. -   Môi trường – kết hợp của các giới hạn khí thảiphát xạ như: NOx, SOx, THC, các hạt rắn, CO Quá trình cháy tại vòi đốt chính được tối ưu hóa tại vị trí trong tam giác cơ bản. Các vấn đề thường gặp: Sự kết hợp giữa nhiên liệu, ngọn lửa, lò nung và nguyên liệu có thể dẫn đến việc hình thành các vòng (vòng bờ côn) trong lò, bề dầy gạch chịu lửa trở nên quá dầy, hoặc một vài biến đổi về chất lượng clinker. Theo mô hình toán học của Greco thì quá trình nung nguyên liệu theo chiều dài lò sẽ tạo ra 2 pik nhiệt độ. Hiện tượng này sẽ làm tăng các vòng bờ côn trong thân lò tại vùng nhiệt độ thấp giữa 2 pik. Hiệu ứng này sẽ tránh được một cách tối thiểu nếu có sự phù hợp tương ứng giữa nhiên liệu và không khí phun vào lò qua vòi đốt chính. Hình 2 - Giản đồ nhiệt theo chiều dài của lò nung. Vấn đề tạo ra bờ côn và ảnh hưởng đến lớp lót gạch chịu lửa xuất hiện mạnh khi các hạt cốc mịn (tạo ra do quá trình cháy nhiên liệu) được phun vào lò. Sự bắt cháy, phân hủy do nhiệt, nhiệt phân và các đặc tính cháy của cốc là rất khác nhau đối với các loại than và dầu. Đối với các vòi đốt có thiết kế đơn giản không có khả năng điều chỉnh thích ứng cao cũng gây ảnh hưởng đến chất lượng clinker và gạch chịu lửa do bức xạ nhiệt và các phản ứng giữa ngọn lửa, phối liệu và vật liệu làm gạch chịu lửa. Bức xạ nhiệt. Một yếu tố hết sức quan trọng khi phân tích quá trình cháy là bức xạ nhiệt ngọn lửa. Bức xạ này rất mạnh ảnh hưởng bởi mức độ tập trung và kích thước cỡ hạt nhiên liệu phân bố tại vị trí cháy (Hình 3).  Khí động lực ngọn lửa. Theo các nguyên lý chung, dòng chảy rối, vận tốc phun và dạng hình học cũng như đặc tính nhiên liệu sẽ tạo ra hình dạng ngọn lửa. Theo cách này (từ gió thứ cấp và sơ cấp) được phun vào tạo ra dòng hỗn loạn và các vòng tuần hoàn nội và ngoại của ngọn lửa qua đó khống chế được các vị trí của 2 pik ngọn lửa. Các vòng tuần hoàn chịu ảnh hưởng bởi không chỉ các thành tố vận tốc mà chúng còn chịu ảnh hưởng của cấu trúc (dạng thiết kế) của đầu vòi đốt). Hình 4 cho thấy các vòng tuần hoàn này trong cùng khu vực thuộc zone nung của 2 đầu vòi đốt có cấu trúc hình học rất khác nhau nhưng hoạt động trong cùng điều kiện nhiên liệu như nhau, cùng vận tốc phun. Quá trình cháy của một hạt lỏng. Một hạt cháy thường tạo ra các ngọn lửa khuếch tán xung quanh nó (Hình 5). Như vậy đã tạo ra một vùng bay hơi nhiên liệu xung quanh hạt cháy. Nhiên liệu và ô xy khuếch tán theo hướng ngược nhau tạo ra một vùng bay hơi xác định tỷ lệ cháy. Theo lý thuyết thời gian cháy tỷ lệ nghịch bậc ba với đường kính hạt ban đầu.  Hình 5 - Sự cháy của một hạt nhiên liệu. Quá trình cháy của một hạt rắn Quá trình cháy của một hạt rắn sảy ra theo bốn bước,tuỳ thuộc nhiệt độ và mức độ phân huỷ. Bước thứ nhất Đây là quá trình gia nhiệt và nhiệt phân của hạt, sản phẩm tạo ra là hyđrocacbon bay hơi bao phủ lấy hạy cháy. Như vậy không có phản ứng trên bề mặt hạt vì trên bề mặt hạt lúc này chỉ có pha khí (CO2và H2O hình thành).Thành phần chất bay hơi chiếm ưu thế tại giai đoạn này. Hình 6 - Quá trình cháy của một hạt rắn. Bước thứ hai (nhiệt độ lên đến 13000C) Tại bước này có phản ứng tại phần ngoài bề mặt hạt khi cháy CO.CO được tạo ra trên bề mặt hạt do kết quả của phản ứng C + 1/2  O 2=> CO. Bước thứ ba (nhiệt độ lên đến 13000C) Tại bước này có phản ứng tại phần bề mặt hạt khi cháy CO mãnh liệt. Tại vị trí giữa hạt và phản ứng nơI bề mặt có nồng độ O2 thấp đến mức dẫn đến C cháy trên bề mặt hạt theo phản ứng C + CO2 = 2CO. Nhìn chung CO nằm ngay trên bề mặt hạt làm tăng độ rỗng cho phép CO2  phân tán được. Bước thứ tư (kết thúc quá trình cháy) Tại bước này tiếp tục xảy ra quá trình cháy CO giảm và nồng độ O2 tăng hầu như chỉ còn CO2 và O2.Như vậy C cháy trên bề mặt hạt theo phản ứng           C + CO2 => 2CO và C + 1/2 O2 --> CO. Hình 7 - Cơ chế cháy trong các đám bao phủ. Quá trình cháy của các đám bao phủ Trong lò nung xi măng, thông tường, các hạt không cháy độc lập chúng cháy trong các đám bao phủ.H.H.Chiuet lý giải cơ chế cháy của các đám bao phủ các hạt lỏng vào năm 1982, tại Hội thảo chất đốt lần thứ 19 trong bài viết “ Quá trình cháy theo đám của các hạt lỏng ’’ Theo lý thuyết này có bốn cơ chế dẫn đến cháy theo đám, chúng tuỳ thuộc vào hệ số phân tán và số lượng hạt. - Cháy lớp vỏ ngoài : Sự cháy sảy ra bên ngoài đám bao phủ và chỉ các hạt nằm ngoài bề mặt bay hơi bị phân tán trong môi trường ôxi. Vùng 1. - Cháy đám bên ngoài : Sự cháy xuất hiện chỉ bên ngoài đám bao phủ,nhưng có các chất bay hơi từ bên trong hoặc sản phẩm khí hoá nhiên liệu tham gia. Vùng 2. - Cháy đám bên trong : Các hạt nhỏ nằm gần bề mặt cháy độc lập nhưng có một lượng đáng kể các chất bay hơi hoặc bị khí hoá trong lõi của đám bao phủ không bị cháy.   Vùng 3. - Các hạt cháy độc lập : hầu hết các hạt được cháy độc lập. Vùng 4. Các hạt được phun với lượng lớn ở ngay tại khu vực đầu vòi đốt, khu vực này có chỉ số phân tán nhỏ bởi vậy sự cháy lớp vỏ xuất hiện ở vùng này (Vùng 1). Tuy nhiên với tỷ lệ nhiên liệu và không khí thích hợp, vùng 1 có thể bị thu ngắn lại và vùng 2 chiếm chỗ của nó. Như vậy đối với nhiên liệu và hỗn hợp không khí tốt, có độ hỗn loạn cao, và có các vòng tuần hoàn thì sự cháy ban đầu rất mạnh dẫn đến tạo ra pik nhiệt độ thứ nhất. Sau đó là đến các vùng có độ hỗn loạn cao hơn, lượng ôxi lớn hơn sản phẩm cháy bắt đầu hình thành từ các phản ứng, liên quan đến các đám mây của hạt. Trong quá trình việc phân tán ôxi tiến hành về phía vùng cháy (Vùng 3) Tuy vậy quá trình trao đổi nhiệt vẫn tiếp tục, nhiệt độ ngọn lửa thấp hơn. Pik thứ hai xuất hiện chỉ khi có đủ lượng ôxi tương tác với nhiên liệu, các hạt sẽ cháy độc lập và quá trình “ Tái bốc cháy’’ lại diễn ra (Vùng 4) Để khống chế pik nhiệt độ thứ hai, cũng như kéo dài thời gian cháy lần hai, điều quan trọng là phải “ phá vỡ ’’ cơ chế phân tán và thay thế bằng cơ chế đối lưu, như vậy có thể cho phép ôxi phối trộn với nhiên liệu nhanh hơn. Tối ưu hoá quá trình cháy tại vòi đốt chính Sự cháy hai giai đoạn bị khống chế bởi việc tối ưu hoá sự cháy tại vòi đốt chính. Tại vị trí này có thể đạt được độ phân tán, tỷ lệ nhiên liệu/ không khí, các vòng tuần hoàn trong và ngoài, độ rối loạn của các hạt và tỷ lệ cháy. Với nhiên liệu thích hợp và phun theo gió sơ cấp, điều có thể thấy là có thể khống chế được vận tốc và nhiệt độ trong lò, chiều dài ngọn lửa và khoảng cách giữa các pik và tối ưu hoá quá trình cháy tại vòi đốt chính. Để tối ưu hoá quá trình cháy điều quan trọng là vị trí đúng đặt vòi đốt chính trong lò. “ Làm thế nào’’ để xác định vị trí đúng của vòi đốt chính phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong bài viết này không để cập đến. Kết luận Vấn đề cháy trong lò xi măng là vấn đề phức tạp vá chiệu ảnh hửng của nhiều nhân tố. Sự phức tạp của vấn đề trên đã được khẳng định tuy nhiên, nếu dùng phương pháp loại trừ có thể chắc chắn khống chế tốt hệ thống đốt nhiên liệu. Giải pháp dùng phương pháp loại trừ cần gắn chặt với sự phát triển của công nghệ và khoa học để đưa ra các giải pháp sử lý các vấn đề : - Đưa ra các thông tin đầy đủ về các đặc tính của vòi đốt. - Xác định phạm vi phân tích. - Các mô hình toán học. Thông qua đó xác định những biện pháp để tối ưu hoá quá trình cháy và quá trình sản xuất trong một điều kiện nhiên liệu nhất định cũng như các tính chất của phối liệu và ảnh hưởng của quá trình tới môi trường nằm trong khoảng nhất định. TS Clemente Greco, Công ty Tư vấn C. Greco Termica Fluidos, Brazil. Theo TTKHKT XM dịch từ World Cement. THIẾT BỊ LÀM LẠNH CLINKER Hiệu suất làm lạnh có thể ảnh hưởng nhiều đến chất lượng clinker Đây là loại thiết bị làm lạnh Clinker đơn giản nhất hiện nay nhưng cho hiệu suất cao, phù hợp với cỡ lò quay trung bình 2500 - 3000 tấn clinker/ngày. Công nghệ đã được các Viện thiết kế xi măng Trung quốc nghiên cứu và phát triển và hiện ứng dụng khá phổ biến ở Trung quốc. Xin giới thiệu có tính chất tham khảo. 1. Nguyên lí làm việc và đặc điểm Máy làm nguội kiểu ghi HCFC-2500 là máy làm nguội kiểu răng lược đời thứ 3 được khai thác sử dụng công nghệ mới nhất, với những tính năng như kỹ thuật ưu việt, độ tin cậy cao nên càng thích ứng với các yêu cầu của các nhà máy xi măng qui mô lớn. Cho đến nay đã có hơn 30 chiếc máy làm nguội kiểu răng lược dòng điều khiển dòng máy HCFC được đưa vào sử dụng, kỹ thuật của nó có trình độ quốc tế niên đại 90. Đặc điểm: - Giảm thiểu hiện tượng ”hồng hà”, tiêu trừ ”người xếp tuyết”. - Hình thức kết cấu tấm răng lược tiên tiến, không chỉ dễ dàng lắp ráp, mà còn giảm thiểu sự rò nguyên liệu mịn, chống ăn mòn tấm răng lược, kéo dài tuổi thọ sử dụng. - Van làm kín liệu kiểu mới giảm thiểu sự rò rỉ không khí. Kết cấu đơn giản, duy tu thuận tiện. - Cấp gió làm nguội theo từng khu vực, nâng cao chất lượng gió làm nguội, nâng cao nhiệt độ gió lần 2, tiết kiệm năng lượng rõ rệt. - Thiết bị vận hành đáng tin cậy, thao tác lò ổn định. 2. Nguyên lí làm việc: Căn cứ vào độ dày lớp nạp liệu lên sàn răng lược, tình trạng phân bổ kích cỡ hạt clinke, để chia ra các vùng làm nguội hợp lí và để điều chỉnh gió làm nguội thích hợp, chỉ có các khu vực nhỏ mới có thể khiến cho không khí được phân bổ đồng đều, giữa gió mát và clinke được trao đổi nhiệt hết mức. Với lượng gió làm nguội nhỏ nhất và quá trình làm nguội có hiệu quả cao nhất đối với một lượng clinke nhất định, giảm thấp lượng gió làm nguội đơn vị nhằm giảm thiểu lượng không khí dư thừa, cuối cùng đạt mục đích thu hồi nhiệt hiệu quả nhất. Clinke đã nung chín chảy ra từ lò xuống sàn làm nguội. Sàn răng lược do các rầm di động và các rầm cố định đan xen nhau, dưới sự di chuyển qua lại của các tấm răng lược, clinke được rải đều ra khắp sàn làm nguội, hình thành một lớp liệu có độ dày nhất định. Gió làm nguội từ đường ống không khí dưới sàn nguội, đi qua máy bù trượt thổi vào rầm không khí, thổi lên trên vào trong lớp nguyên liệu, tiến hành làm nguội clinke. Sau khi làm nguội clinke thì gió mát trở thành gió nóng, gió nóng nhất trở thành không khí đốt (gió lần hai) thổi vào lò, gió lần 3 thì nạp vào Lò phân giải; một phần gió nóng dùng để sấy khô, lượng gió nóng nhiệt độ thấp còn lại thì qua xử lí hút bụi rồi thoát vào không khí. Clinke được làm nguội liên tục trong quá trình các tấm răng lược chuyển động qua lại. Sau khi làm nguội, clinke cục nhỏ chảy qua các thanh răng lược vào bên trong máy vận chuyển phía sau máy làm nguội, các viên to thì được nghiền nhỏ bằng máy nghiền, làm nguội lần nữa mới vào máy vận chuyển, clinke mịn qua khe và lỗ răng lược chảy vào van làm kín liệu điện động, thiết bị đo độ cao vật liệu đo chỉnh tới một độ cao nhất định thì nguyên liệu chảy vào máy xích kéo chuyển đi. 3. Đặc điểm thiết kế: A. Sàn nguội: Gồm có 2 đoạn là đoạn thu hồi nhiệt và đoạn làm nguội. Sử dụng truyền động 2 đoạn với các đặc điểm là: Đoạn thu hồi nhiệt và đoạn làm nguội độc lập với nhau, cách thức điều chỉnh linh hoạt, dễ dàng cho việc điều chỉnh độ chính xác các thông số công nghệ; Đoạn thứ nhất là đoạn thu hồi nhiệt, có thể thao tác lớp vật liệu dầy, dễ dàng cho việc thu hồi nhiệt, nhiệt độ gió lần 2, lần 3 cao và thao tác lò ổn định, hiệu quả nhiệt cao, có lợi cho đốt than có chất lượng kém; Đoạn thứ 2 là đoạn làm nguội, thao tác với lớp vật liệu mỏng, có lợi cho việc làm nguội clinke, nhiệt độ vật liệu đầu ra thấp, hiệu quả làm nguội tốt. Đoạn này được trang bị quạt hạ thế, tiết kiệm điện, hiệu quả rõ rệt. Căn cứ theo yêu cầu công nghệ, với các khu vực khác nhau sử dụng các loại tấm răng lược khác nhau, khu thu hồi nhiệt sử dụng tấm CPG, CFG, khu làm nguội sử dụng tấm CAG tỉ lệ lọt liệu thấp kiểu mới. Toàn bộ máy làm nguội sử dụng các tấm răng lược kiểu mới, không có tấm răng lược lỗ tròn kiểu cũ. Mặc dùng giá thành chế tạo có tăng lên nhưng nâng cao được sự tiên tiến, tính ổn định và tuổi thọ sử dụng của máy làm nguội. B. Hệ thống xung độc đáo: Sáu hàng phía trước của sàn nguội là các rầm cố định, với kiểu cấp gió xung nên nâng cao tính ổn định của máy làm nguội, có lợi cho việc trộn lẫn clinke mịn và thô, lớp nguyên liệu trên sàn nguội càng đồng đều, hiệu quả làm nguội càng được nâng cao. Tấm răng lược tổ hợp : hoàn toàn tiêu trừ các vết nứt do giãn nở vì nhiệt độ cao, kéo dài tuổi thọ sử dụng của tấm răng lược, có hướng chảy không khí tốt hơn. Điều tốc truyền động: sử dụng hình thức điều tốc biến tần. Máy bù trượt: có thể bù sàn nguội di chuyển trong không gian ba chiều, tính thích ứng mạnh mẽ, tuổi thọ sử dụng dài. Kỹ thuật điều chỉnh khống chế đo kiểm hoàn thiện: khẳng định sự vận hành của máy làm nguội càng thêm tin cậy. Thiết bị lò quay sản xuất xi măng Cấu trúc của lò quay kiểu mới Lò quay đã được Frederik Ransome đưa vào giới thiệu cho ngành công nghiệp xi măng. Với phát minh của ông, đầu tiên Frederik Ransome nhận bằng phát minh tại Anh (bằng phát minh tại Anh số 5442 ngày 2/5/1885, với tên gọi: Sự tiến bộ trong thiết bị công nghệ sản xuất xi măng v.v) và sau đó tại Mỹ (bằng phát minh tại Mỹ số 340.357 ngày 19/8/1886 dưới đầu đề: Thiết bị sản xuất xi măng, v.v). Lò quay này sử dụng khí ga để đốt, sau đó sử dụng dầu mỏ trước khi việc đốt bằng than mịn được đem vào sử dụng. Các lò quay xi măng đầu tiên có đường kính khoảng 1,8 ¸ 2,0m, chiều dài khoảng 19 ¸ 25m, với năng suất vào khoảng 30 ¸ 50 tấn clinker/ngày. Ransome đã sử dụng các lớp lót bằng gạch để việc trao đổi nhiệt của khí trong lò với vật liệu cấp vào lò đạt hiệu quả cao nhất và cho đến ngày nay lớp lót gạch kiểu này được sử dụng rộng rãi trong các lò quay xi măng. Khi tăng nhiệt độ của liệu cấp vào lò, quá trình phản ứng lý học và hoá học xảy ra như sau: 100oC Bay hơi nước tự do > 500oC Bay hơi nước liên kết > 900oC Phân huỷ CaCO3 thành CaO và CO2 Phản ứng hoá học giữa CaO, Al2O3, Fe2O3 và SiO2 tạo ra CA, CF, C2F, C2S, C3A,... > 1.200oC Tạo thành pha lỏng > 1.280oC Tạo thành C3S và hoàn thiện phản ứng của CaO (C2S và CaO tan vào pha lỏng và tác dụng với nhau trong pha lỏng để tạo ra C3S) Trong pha lỏng CaO cũng tác dụng với các ôxit khác tạo thành những khoáng xi măng khác với tốc độ nhanh hơn so với phản ứng cùng loại ở thể rắn. Quá trình phản ứng pha lỏng để tạo ra C3S phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ nung, trung bình nhiệt độ nung tăng lên 50oC thì tốc độ phản ứng tạo thành C3S tăng gấp hơn hai lần, vì vậy để tăng hàm lượng C3S thì nhiệt độ của Zôn nung phải được duy trì ở khoảng 1.450oC. Ban đầu sau khi công bố bằng phát minh, lò quay được chế tạo có đường kính không đổi theo suốt chiều dài lò, sau đó được cải tiến với đường kính Zôn nung mở rộng; rồi đến lò quay với đường kính Zôn canxi hoá mở rộng; lò quay với đường kính Zôn nung và Zôn canxi hoá mở rộng; lò quay với Zôn sấy, Zôn canxi hoá và Zôn nung mở rộng... Mục đích của việc mở rộng các zôn của lò là kéo dài thời gian lưu vật liệu trong từng zôn riêng biệt; đồng thời cũng nhằm mục đích giảm tốc độ khí trong đó làm cho quá trình trao đổi nhiệt của khí lò với vật liệu tốt hơn. Tuy nhiên, nguyên nhân này đã làm thay đổi tốc độ chuyển động của liệu trong lò, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình vận hành của lò nung. Trong các zôn, liệu bị ứ đọng tại chỗ chuyển tiếp từ Zôn mở rộng sang Zôn tiếp theo làm mức tăng mức chà sát làm gạch chịu lửa tại phần này bị mài mòn nhanh hơn và hàm lượng bụi tăng lên theo. Mặt khác, việc chế tạo phần chuyển tiếp đắt hơn nhiều so với phần lò thẳng đều. Hơn nữa, quá trình xây lớp lót của phần thu hẹp là công việc rất khó khăn và phức tạp, đòi hỏi các gạch chịu lửa phải có hình dáng đặc biệt. Từ kinh nghiệm thực tế cũng như các tính toán lý thuyết có thể đưa ra nhận xét rằng các lò quay có đường kính đều theo suốt chiều dài lò là hiệu quả hơn cả. Vì vậy, trên thế giới hiện nay các nhà cung cấp chỉ cung cấp những lò quay có đường kính đều nhau theo suốt chiều dài lò nung.  2.1. Lò quay dài phương pháp ướt. Lò quay với vỏ thép hình trụ tròn, trục lò được đặt nghiêng từ 3,5 - 4% so với phương nằm ngang. Lò quay dài phương pháp ướt có tỷ lệ chiều dài/đường kính (L/D) khoảng từ 30/1 đến 38/1. Tuỳ theo hàm lượng nước trong bùn phối liệu và thành phần hoá học của bùn phối liệu mà suất tiêu hao nhiệt nằm trong khoảng 1300-1650 Kcal/kg clinker. Nhiệt độ của khí thải của các lò quay dài phương pháp ướt vào khoảng từ 150-230oC. Nồng độ bụi trong khí thải vào khoảng 15 gam/Nm3. Tổn thất áp suất trong lò vào khoảng 150 – 180mmH2O. Hệ thống trao đổi nhiệt trong lò phần lớn là các vòng xích trao đổi nhiệt được treo bên trong lò. Năng suất riêng của lò dài phương pháp ướt có xích trao đổi nhiệt vào khoảng 0,45 – 0,58 tấn/m3.ngày. Để tăng năng suất, đồng thời giảm suất tiêu hao nhiệt của lò, người tìm cách giảm hàm lượng nước trong bùn phối liệu. Có hai phương pháp để làm giảm hàm lượng nước trong bùn phối liệu như sau: - Phương pháp hoá học: Bằng cách dùng hoá chất để pha loãng bùn phối liệu - Phương pháp cơ học: Bằng cách khử nước trong bùn phối liệu trong các phin lọc, ép lọc để tạo thành bánh có độ ẩm 18-20%. Bằng các phương pháp khử nước cơ học trong bùn phối liệu cho phép giảm được chiều dài của lò quay phương pháp ướt ngắn lại (phương pháp bán khô). Kinh nghiệm thực tế đã chứng minh, cứ giảm được 1% độ ẩm của bùn phối liệu thì tăng được năng suất của lò nung lên 1,5%, đồng thời giảm được khoảng 1% tiêu hao nhiệt năng để nung luyện clinker. 2.2. Lò quay dài phương pháp khô. Lò quay dài phương pháp khô đã được phát triển khá mạnh ở Mỹ. Ban đầu, các lò quay có chiều dài khoảng 140-160m, không sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt bên trong, dẫn đến nhiệt độ khí thải ra khỏi lò vào khoảng 700-7500C. Do đó cần thiết phải sử dụng hệ thống phun nước để giảm nhiệt độ dòng khí thải trước khi đi vào thiết bị thu bụi. Để tận dụng lượng nhiệt thừa trong khí thải người ta đã thiết kế các hệ thống trao đổi nhiệt bên trong lò. Các hệ thống trao đổi nhiệt trong lò là các cơ cấu bằng gốm hoặc bằng kim loại. Lắp đặt cơ cấu trao đổi nhiệt trong lò với mục đích là phân chia vật liệu cấp cho lò cũng như khí nóng trong lò thành 3 hoặc 4 khoang riêng biệt để tăng bề mặt tiếp xúc và trao đổi nhiệt giữa khí nóng và vật liệu đạt hiệu quả cao hơn. Các cơ cấu trao đổi nhiệt bằng gốm được lắp đặt ở vùng lò có nhiệt độ khí lò cao từ 1000-12000C, vùng này có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nhiệt độ khí và nhiệt độ của bột liệu và do đó tại vùng này sự trao đổi nhiệt đạt hiệu quả cao nhất. Việc sử dụng các cơ cấu gốm lắp đặt trong lò làm tăng năng suất lò quay lên tới 8-12%, đồng thời làm giảm suất tiêu hao nhiệt riêng xuống từ 8-12%. Nhiệt độ khí thải lò giảm xuống chỉ còn 600-6500C. Nhiệt độ khí thải của các lò quay dài phương pháp khô có lắp đặt hệ thống xích vào khoảng 380 - 4000C với dòng khí thải này, bột liệu cấp vào lò có hàm lượng ẩm lên tới 13% thì vẫn được sấy khô mà không cần phải gia nhiệt thêm.  Tuy nhiên, việc sử dụng các cơ cấu trao đổi nhiệt trong lò bằng gốm cũng như bằng kim loại đều dẫn đến việc tăng trở lực của dòng khí chuyển động trong lò làm tăng chi phí điện năng cho quạt khói lò. 2.3. Lò quay Lepol (bán khô) Việc phát minh ra lò Lepol vào năm 1928 đã có ý nghĩa đáng kể trong lĩnh vực sản xuất clinker phương pháp khô khi mà quan điểm tiết kiệm nhiệt năng. Thuật ngữ “Lepol” được tạo ra từ tổ hợp âm tiết đầu tên của nhà phát minh (Otto Lellep) với tên gọi của công ty Polysius; sau này đã giành được bằng sáng chế và phương pháp này được tiếp tục phát triển. Chiến tranh thế giới thứ 2 xảy ra, mức tiêu hao nhiệt của lò Lepol giảm xuống hơn 50% so với các loại lò khác. Điều này dẫn đến việc 120 lò Lepol đã được cung cấp và lắp đặt với công suất 600 tấn clinker/ngày, mức tiêu hao nhiệt vào khoảng 1000 kcal/kg clinker. Sau năm 1950, lò Lepol được cải tiến với chu trình khí kép thì khoảng hơn 300 lò Lepol nữa đã được lắp đặt với công suất 3000 tấn clinker/ngày, đồng thời nhiệt lượng tiêu hao cũng đã giảm xuống chỉ còn khoảng 800 kcal/kg clinker. Năng suất riêng của lò Lepol chu trình khí đơn vào khoảng từ 1,0–1,3 tấn/m3.ngày và Năng suất riêng của lò Lepol chu trình khí kép vào khoảng từ 1,4–1,8 tấn/m3.ngày. Đặc điểm chủ yếu của phương pháp này là sử dụng cho lò quay ngắn làm việc kết hợp với ghi vận chuyển liệu; ghi vận chuyển này được dòng khí nóng tới 10000C của lò truyền vào và được bao phủ bởi lớp vật liệu dầy 15-20 cm ở dạng viên hoặc dạng bột. Nhiệt độ dòng khí thải qua ghi khoảng 1000C, nhờ khả năng lọc của các hạt nằm trên, lượng bụi đem theo khí thải ra ngoài rất thấp và như vậy nhiệt độ thấp cũng như hàm lượng hơi nước trở thành điều kiện thuận lợi cho việc lọc bụi tĩnh điện.  Xuân Tuân Tạp chí xi măng Sử dụng chất thải làm nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất xi măng Phòng Kỹ thuật TCT (sưu tầm)- Đăng trên Tạp chí Xi măng quí IV/2004 I. Nguyên lý của việc sử dụng chất thải làm nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất xi măng 1. Nguyên lý về thành phần vật chất Chất thải ở dạng nguyên liệu hay nhiên liệu sau quá trình đốt cặn b• còn lại có thành phần vật chất phù hợp với thành phần xi măng như: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 2. Nguyên lý xử lý ô nhiễm môi trường Để thiêu huỷ chất thải an toàn và hợp lý, phải thiêu đốt ở nhiệt độ cao. Quá trình thiêu đốt nhiệt độ cao thực chất là phân huỷ bằng nhiệt các phân tử hữu cơ và biến chúng thành CO2 và nước. Để đạt được tình trạng phân huỷ hoàn toàn cần có nhiệt độ đủ cao, cung cấp đủ ôxy, thời gian lưu cháy và điều kiện trộn tốt. Các lò chuyên dụng và lò xi măng đều có thể đáp ứng được các yêu cầu này. Tuy nhiên, thông thường lò nung xi măng đạt được thời gian lưu cháy lâu hơn (6-10 giây) và nhiệt độ cao hơn (>1.4000C) so với các lò đốt chất thải chuyên dụng. Mặt khác, ở lò nung xi măng tính kiềm của xi măng sẽ trung hoà axít clohydric và các axit   dạng khí khác sinh ra trong quá trình đốt cháy chất thải. Do vậy, lò nung xi măng là một loại lò đạt hiệu suất phá huỷ rất cao cũng như hiệu quả làm sạch khí thải ưu việt. Đó cũng là lý do vì sao lò nung xi măng là lý tưởng đối với việc thiêu đốt chất thải. II. Các vấn đề môi trường cần quan tâm khi sử dụng chất thải làm nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất xi măng  1. Phát thải khí  - Ô nhiễm bụi  - Ô nhiễm do khí độc: kim loại, HCl, Dioxin/Furan, SO2, NOX, CO. 2. Các vấn đề khác  - Ô nhiễm do khâu quản lý chất thải  - Ô nhiễm do tiếp xúc trực tiếp của người tham gia xử lý hoặc thiêu đốt chất thải. - Ô nhiễm do sự cố môi trường xảy ra trong quá trình vận hành. Trong quá trình thiêu đốt chất thải trong lò nung xi măng cần quan tâm đến các thông số kỹ thuật sau (xem bảng 1 và bảng 2). Bảng 1: Các giới hạn đạt được khi thiêu đốt chất thải trong lò xi măng STT Thông số  Các giới hạn đạt được 1 Hướng dẫn thiết kế   1.1 Nhiệt độ đốt cháy thiết kế nhỏ nhất  Chất thải halogen hoá và chất thải đa nhân: 13000C Chất thải phi halogen hoá và đơn nhân: 11000C 1.2 Thời gian lưu tối thiểu 2 giây 2 Hướng dẫn vận hành   2.1 Nhiệt độ hoạt động để đốt cháy thấp nhất  Chất thải halogen hoá và chất thải đa nhân: 12000C Chất thải phi halogen hoá và đơn nhân: 10000C 2.2 Nồng độ ôxi nhỏ nhất tại đầu ra của buồng thứ cấp  3% 2.3 Nồng độ khí CO lớn nhất (trung bình 10 phút đo) 50ppmdv(phần triệu theo thể tích khô) 2.4 Sự phân huỷ nhỏ nhất và hiệu suất phân huỷ Hợp chất độc gốc clo hoá: 99,9999% Hợp chất độc gốc phi clo hoá: 99,99% 3 Hướng dẫn thiết kế hệ thống kiểm soát ô nhiễm không khí   3.1 Nhiệt độ đầu vào hệ thống kiểm soát bụi  < 1400C >  điểm sương của axit 3.2 Nồng độ bụi tròng ống khói  <  20 mg/m3 3.3 Nồng độ axit clohydric trong ống khói   90% loại bỏ 4 Giới hạn thải của ống khói   4.1 Độ mờ đục của tấm kính  Lớn nhất là 5% 4.2 Tổng Polychlorinated  dibezo-p-dioxins (PCDD) and Polychlorinated dibenzofurans (PCDF) < 0,5 mg/m3 (TEQ) Bảng 2: Thông tin kỹ thuật cho việc thiêu đốt chất thải nguy hại Các chỉ tiêu đốt chất thải quan trọng Thành phần hoá Phân tích sau cùng C, H, O, H2O, S và tro Kim loại Ca, Na, K, Cu, V, Ni, Fe, Pb, Hg Halogen Cholorides, bromides, fluorides Nhiệt trị kJ/kg Thành phần rắn  Kích cỡ, dạng và số lượng Thành phần lỏng Độ nhớt, trọng lượng riêng và tập chất Thành phần khí Tỷ trọng và tạo chất Tỷ lệ hữu cơ % Các tính chất đặc biệt ăn mòn, phản ứng, dễ cháy Lượng xử lý  Tối đa, trung bình, tối thiểu Độc tính Gây ung thư, độc cho nước III. Lợi ích của việc sử dụng nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất xi măng  1. Lợi ích kinh tế trước mắt -  Lò nung xi măng sẽ tận dụng được nhiệt năng từ việc đốt cháy các chất thải thay thế tiết kiệm khoảng 20-25% nhiên liệu cho quá trình đốt. -  Có thể đưa vào lò nung clinker một lượng nhất định khoảng 5-10% chất thải để thiêu huỷ. Các chất thải này sẽ là thành phần phụ gia cho xi măng, trong quá trình thiêu đốt các chất này sẽ tương tác hoặc kết hợp với nguyên liệu xi măng và không ảnh hưởng đến thành phần xi măng. Như vậy sẽ góp phần tiết kiệm 5-10% nguồn tài nguyên nguyên liệu phục vụ sản xuất xi măng. 2. Lò nung xi măng hoạt động ở nhiệt độ cao (>1.4000C), có khả năng xử lý được nhiều loại chất thải, trong đó có nhiều loại chất thải nguy hại với khối lượng lớn. Mặt khác, do thành phần xi măng có tính kiềm cao nên có khả năng trung hoà axit clohydric và các axit dạng khí khác sinh ra trong quá trình đốt cháy khí thải, thời gian lưu cháy trong lò khoảng 6-10 giây. Do vậy, lò nung xi măng  là một loại lò đạt hiệu suất phá huỷ rất cao cung như hiệu quả làm sạch khí thải rất lớn, kể cả đối với Dioxin, Furan. IV. Các bước tiến hành và yêu cầu bảo vệ môi trường của quá trình sử dụng chất  thải làm nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất  1. Lựa chọn chất thải Các chất thải được sử dụng trong lò nung xi măng gồm: -  Dầu đã qua sử dụng  -  Bùn cặn (công nghiệp lọc dầu, nhà máy hoá chất, sản xuất giấy ...) -  Dung môi đ• qua sử dụng  -  Sơn -  Thuốc trừ sâu có nguồn gốc hữu cơ -  Bùn xưởng in -  Dầu axit/chất lỏng kiềm thải bỏ - Tro từ các nhà máy công nghiệp, các quá trình thiêu đốt. -  Lốp xe thải -  Cao su thải -  Nhựa -  Vinyl -  Giấy/gỗ thải -  Bùn cặn sau xử lý nước thải -  Chất thải vô cơ -  Xỉ -  Cát đúc khuôn, cát từ xưởng đúc thải bỏ Các chất thải không được xử dụng trong lò nung xi măng: -  Chất thải là các axit mạnh (sulfuric, nitric, clohydric...) -  Chất thải là các kiềm mạnh (Na2O, K2O) -  Chất nổ -  Chất phóng xạ -  Chất thải y tế -  Pin -  Chất thải axit khoáng -  Chất thải điện tử -  Kim loại vụn Các yêu cầu chất thải khi sử dụng trong lò nung xi măng -  Nhiệt trị: không nhỏ hơn 12700 kJ/kg chất thải. -  Độ ẩm: càng nhỏ càng tốt - Tổng lượng kiềm tính theo tổng K2O và Na2O nhỏ hơn 4%. - Tổng lượng Cl nhỏ hơn 500ppm -  Hàm lượng kim loại bay hơi có nhiệt độ nóng chảy thấp: nhỏ hơn 1000 ppm, tuy nhiên riêng Hg, Cr, As và Cd nhỏ hơn 150 ppm. -  Nếu chất thải ở dạng rắn thì yêu cầu kích thước càng nhỏ càng tốt. Khi chất thải có kích thước to hơn (như lốp xe cũ) cũng có thể được sử dụng khi lắp thêm thiết bị để nạp. 2. Xử lý trung gian chất thải trươc khi đưa vào lò nung xi măng (tiền xử lý) -  Các loại chất thải khi đưa vào thiêu đốt trong lò nung xi măng cần phải được tiền xử lý sao cho phù hợp với các thiết bị của lò nung. -  Tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng công nghệ sản xuất xi măng mà việc tiền xử lý được áp dụng theo phương pháp thích hợp , đảm bảo được các yêu cầu về chất lượng sản phẩm và các tiêu chuẩn về môi trường cho phép. -  Khi chất thải có hàm lượng PCBS lớn hơn 50 ppm, cần tiền hành những thí nghiệm về quá trình đốt kèm theo qua trình quan trắc cẩn thận để khẳng định khỉ thải đạt tiêu chuẩn về PCB. Nếu không thì phải tiến hành pha lo•ng nhiên liệu này bằng loại nhiên liệu không có PCBS. 3. Vận chuyển và lưu giữ chất thải trước khi đưa vào lò nung xi măng Vận chuyển chất thải đến nhà máy xi măng - Việc vận chuyển chất thải đến nhà máy xi măng phải tuân thủ theo các quy chế quản lý chất thải nguy hại của nhà nước. Tiếp nhận và lưu giữ chất thải trong khu vực nhà máy xi măng -  Khu vực tiếp nhận và lưu giữ chất thải phải có dấu hiệu cảnh báo -  Khu vực lưu giữ chất thải trong nhà máy xi măng phải đảm bảo an toàn về mặt xây dựng, kết cấu và phù hợp với bản chất và khối lượng của chất thải thu nhận. -  Các loại chất thải khác nhau phải được lưu giữ ở những khu vực nhỏ khác nhau và mỗi khu vực nhỏ chứa từng loại chất thải phải có dấu hiệu cảnh báo an toàn. -  Các thùng chứa chất thải dạng rời (không bao bì) phải có dung tích ít nhất lớn hơn thể tích chất thải 10%, phải được chế tạo từ vật liệu phù hợp với chất thải lưu giữ, kết cấu phải đảm bảo an toàn và hợp lý trong thao tác (nạp chất thải và lấy chất thải). Với những loại chất thải dễ biến đổi thể tích trong quá trình lưu giữ phải có bao bì thứ cấp đề phòng tràn chất thải. -  Phải có hệ thống mái, che chắn và thoát nước mưa đảm bảo nước mưa không xâm nhập vào chất thải. -  Phải có hệ thống tường hoặc đê bao hay mương đề phòng sự cố. -  Phải có hệ thống thông gió và chiếu sáng phù hợp V. Khi đưa chất thải vào lò nung xi măng Trước khi chính thức sử dụng chất thải làm nguyên liệu, nhiên liệu trong lò nung xi măng cần tiến hành đốt thử nghiệm nhằm xác định các chế độ tối ưu, xác định các tác động của việc đốt các chất thải đến môi trường và đến sức khoẻ của con người. Quá trình đốt thử nghiệm cần thực hiện các bước sau: 1. Lập kế hoạch đốt thử nghiệm: Xác định tính chất và thành phần của chất thải đem đốt, kỹ thuật lấy và phân tích mẫu, điều kiện vận hành của lò nung, thiết bị kiểm soát và quan trắc môi trường. Kế hoạch này là căn cứ để kiểm tra hiệu quả việc xử l‎ý chất thải và xác lập các điều kiện vận hành lò nung. Kế hoạch đốt thử nghiệm chất thải bao gồm 6 phần: Mô tả nhà máy, lò nung xi măng và hệ thống kiểm soát: -  Vị trí nhà máy: Cần mô tả rõ vị trí của nhà máy dự định đốt chất thải, giấy phép đầu tư, công suất đốt, nguồn điện sử dụng, môi trường dân cư xung quanh nhà máy. -  Nguyên liệu: Cần mô tả rõ các nguồn nguyên liệu khai thác và sử dụng cho nhà máy, lượng nguyên liệu sử dụng trong ngày, tháng, năm, phương thức vận chuyển, chế biến. -  Chuẩn bị nguyên liệu thô: phương thức chuẩn bị, tỉ lệ pha trộn, yêu cầu đạt được trước khi đưa vào nung. -  Hệ thống xử lý nhiệt: mô tả cấu tạo, công suất của tháp tiền nung, vị trí lấy mẫu, các thông số cơ bản của các luồng khí. -  Hệ thống điều khiển trung tâm: mô tả đầy đủ hệ thống kiểm soát trung tâm, chức năng các bộ phận của hệ thống điều khiển. Mô tả đặc tính chất thải được sử dụng đốt thử nghiệm: Cần mô tả rõ nguồn gốc của chất thải, tính chất của chất thải, lượng chất thải được sử dụng để đốt, có kèm theo kết quả phân tích mẫu chất thải trước khi đưa vào lò đốt. Thời gian biểu đốt thử nghiệm: Nhà máy cần lập một thời gian biểu chi tiết cho việc đốt thử nghiệm chất thải, bao gồm: thời gian chuẩn bị, kiểm tra lò đốt, thời gian vận chuyển lưu giữ chất thải, thời gian đốt, thời gian thực hiện đo khí thải trước, trong và sau khi đốt, thời gian phân tích và báo cáo kết quả đốt thử nghiệm. Thủ tục khí đốt chất thải: Các điều kiện vận hành của lò nung và hệ thống điều khiển được đề cập trong phần thủ tục khi đốt chất thải bao gồm: -  Nhiệt độ đầu lò -  Hàm lượng CO tại đầu lò -  Hàm lượng O2 tại đầu lò -  Loại chất thải và lưu lượng cho vào lò -  Hiệu suất nhiệt -  Lưu lượng khí vào lò -  Lưu lượng nhiên liệu vào lò -  Khối lượng và chất lượng clinker -  Nhiệt trị và thành phần clo của chất thải Lấy mẫu theo dõi quá trình hoạt động của lò: Phương pháp lấy, phân tích và kiển soát mẫu cần được tiến hành theo đúng các tiêu chuẩn của Việt Nam hoặc tham khảo áp dụng các tiêu chuẩn của Mỹ hoặc Canada. Các thông số cần được xác định trong quá trình đốt thử nghiệm bao gồm: -  Nhiệt độ, tốc độ gió và lưu lượng khí -  Thành phần độ ẩm khí ở ống khói lò -  Ôxy, CO2 và CO phát thải từ ống khói -  Tổng lượng các thành phần hữu cơ dễ bay hơi, ôxit nitơ, SO2 , tổng các hạt rắn. -  Hydrogen chloride và chlorine -  Các kim loại -  Dioxin, Furan, PCBS và các hydrocacbon để mạch vòng dễ bay hơi (PAHS). Cần lấy mẫu khí thải 8 giờ trước khi cho chất thải vào lò và 8 giờ sau khi hoàn tất đốt thử nghiệm để so sánh. Trong quá trình đốt, cứ 2 giờ 1 lần kể từ khi cho chất thải vào lò cần lấy mẫu nhiên liệu thô, nhiên liệu hoá thạch và bụi để phân tích các chỉ tiêu sau: As, Be, Cd, CO, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, Te, Tl, V, Cl, F, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na và SO2. Cần lấy và phân tích 2 hợp chất Fenobucab và Fipronil nhằm xác định sự phân huỷ hoàn toàn của chất thải. Hoạt động của lò và các thiết bị điều khiển liên quan sẽ đượctheo dõi trong suốt quá trình đốt thử nghiệm. Kiểm soát chất lượng chất thải: Các thành phần cơ bản của sơ đồ kiểm soát chất thải cho việc đốt thử nghiệm, bao gồm: -  Tiêu chuẩn chất thải -  Kiểm soát việc giao nhận chất thải -  Quy trình lấy mẫu và lưu giữ chất thải Đê đảm bảo an toàn, quá trình đốt thử nghiệm chất thải cần lựa chọn chất thải nguy hai đặc trưng cho các loại chất thải nguy hại hiện có ở nước ta. Tiêu chuẩn cho các chất thải nguy hại dạng lỏng dùng đốt thử nghiệm luôn được đối chiếu với 4 yếu tố cốt yếu của kiểm soát chất lượng chất thải: vận hành nhà máy, chất lượng sản phẩm, sức khoẻ và an toàn, tác động môi trường. 2. Vận hành nhà máy: -  Trong quá trình đốt: cần thường xuyên kiểm soát độ ẩm, thành phần tro, lưu huỳnh, kiềm, halogen, nhiệt trị. -  Trong quá trình tiền sử lý: cần thường xuyên kiểm soát độ nhớt hoặc tỷ trọng, thành phần chất rắn, pH, tính không trộn lẫn, điểm chớp cháy 3. Chất lượng chất thải: Thành phàn tro, lưu huỳnh, halogen, kim loại nặng, các nguyên tố gây trở ngại, cho lò như kiểm, phốt phát, các bon, phóng xạ. 4. An toàn sức khoẻ: Trong quá trình đốt cần kiểm soát các chất như: PCB, kim loại nặng, xianua, thuốc trừ sâu, phóng xạ, chất lây nhiễm, sợi amiăng và kiểm soát giới hạn điểm chớp cháy, độ pH. 5. Tác động đến môi trường: -  Phát thải khí quyển: kim loại nặng, cacbon hữu cơ dễ bay hơi, lưu huỳnh, halogen, cianua, nitrogen, amoniăc. -  Thành phần nước thải và tro lắng: kim loại nặng, các chất hữu cơ, các thành phần hoà tan khác. Nguồn: VNCC Phòng bệnh hơn chữa bệnh Bài viết của Lina Mazeika, 3L&T Inc, USA đăng trên tạp chí xi măng quốc tế, số 2/2006 Người dịch: Dương Đức Hùng - Phòng Tổ chức Hành chính, CCID Ảnh hưởng kinh tế từ tổn thất do ăn mòn đã trở thành một vấn đề lớn ở nhiều nhà máy xi măng. Ăn mòn làm nhà máy ngừng hoạt động, lãng phí các nguồn liệu quý giá, thiệt hại sản phẩm, giảm hiệu quả, bảo dưỡng đắt đỏ, xâm hại môi trường cũng như đe doạ an toàn. Nhiều người sử dụng trên thế giới đã khắc phục thực trạng này bằng việc sử dụng một thế hệ mới các vật liệu chống ăn mòn. Sau khi ứng dụng nhiều lần các loại vật liệu này trong túi lọc đang bị ăn mòn hiện tại, nhiều người sử dụng đã đi đến kết luận rằng thời gian tốt nhất để ngăn sự ăn mòn là trước nó bắt đầu. Bài báo này minh hoạ một vài ứng dụng các vật liệu này trong túi lọc mới ở châu Âu, châu Phi và Bắc Mỹ. Cách tốt nhất để chống ăn mòn là hiểu rõ cơ chế ăn mòn cụ thể, sau đó mới có thể tìm được biện pháp bảo vệ phù hợp. Ăn mòn đối với các thiết bị hạn chế ô nhiễm trong nhà máy xi măng xảy ra khi khí công nghệ chứa hơi ẩm, SO3, SO2, CO2, HCL và NOx hoạt động ở gần nhiệt độ ngưng tụ. Thêm một sự rắc rối xảy ra khi có sự dao động lớn trong nhiệt độ khí đi vào túi lọc. Ở nhiệt độ thấp hơn thì ăn mòn trở nên nghiêm trọng còn ở nhiệt độ cao hơn thì xảy ra sự thoái hoá do nhiệt đối với lớp lót chống ăn mòn. Thiệt hại do ăn mòn Thép các- bon bị ăn mòn rất nhanh khi tiếp xúc với khí ống xả a-xít ướt, thậm chí thép không gỉ cũng bị ăn mòn nghiêm trọng nếu clorua có trong khí. Các thiết bị hạn chế ô nhiễm như lọc bụi túi, lọc bụi tĩnh điện thường xuyên hỏng hóc do bị ăn mòn. Những bộ phận liên quan như tháp điều hoà, đường ống, quạt, ống khói cũng bị hư hại. Một đặc tính chung là, các thiết bị hoạt động ở phần cuối bộ phận làm lạnh trong công nghệ bị ăn mòn nặng nhất. Khu vực này tiếp xúc với hơi ngưng tụ, đặc biệt là khi dò dỉ khí lạnh, nhiệt độ bên ngoài thấp và tình trạng ngừng hoạt động thường xuyên xảy ra. Các xu hướng ăn mòn gần đây Ăn mòn trở nên nghiêm trọng hơn khi hợp chất a-xít tập trung cao hơn trong khí bị đốt cháy. Các nguồn này thường là hàm lượng lưu huỳnh trong liệu cấp hoặc nhiên liệu, hàm lượng clorua trong liệu cấp hoặc trong không khí gần biển và CO2, NOx từ quá trình đốt cháy. Tổn thất kim loại tích luỹ có thể lên đến 1,0mm/năm, hậu quả là nhiều trường hợp kim loại bị phá huỷ trong vòng chưa đến 5 năm.  Gần đây có ít nhất bốn xu hướng làm cho ăn mòn ở các nhà máy xi măng trở nên trầm trọng hơn. Các nhà tư vấn tài chính cho rằng hiệu suất quá khứ không đảm bảo cho kết quả tương lai. Về phương diện ăn mòn thì những kết quả tương lai này rõ ràng là xấu đi. Các xu hướng này là: Lượng lưu huỳnh cao hơn trong nhiên liệu: Chi phí nhiên liệu là chi phí hoạt động chính trong một nhà máy xi măng. Một cách để giảm chi phí là sử dụng nguồn nhiên liệu rẻ hơn như than cốc. Thường thì hàm lượng lưu huỳnh dao động trong khoảng 5 đến 6%, trong quá trình đốt cháy, chất lưu huỳnh này sản ra lượng SO2, SO3 nhiều hơn. Sự chuyển đổi từ lọc bụi tĩnh điện sang lọc bụi túi: Do các quy định về môi trường ngày càng nghiêm ngặt hơn nên nhiều lọc bụi tĩnh điện đang dần được chuyển đổi hoặc thay thế bằng lọc bụi túi. Phía sạch của các lọc bụi bị ăn mòn nhiều hơn do có ít bụi kiềm hơn để trung hoà a-xít. Lọc bụi tốt hơn: Vải lọc bụi mới hiện nay trở nên hiệu quả hơn và có thể giảm bụi thải dưới 50mg/t3. Khí sạch hơn sẽ có tính a-xít nhiều hơn bởi vì lượng hạt kiềm để trung hoà a-xít ít hơn. Đốt nhiều hơn các nhiên liệu thay thế: Ngày càng nhiều nhà máy xi măng đang đốt các loại chất thải khác nhau như một cách để giảm chi phí nhiên liệu và tăng doanh thu. Đây có thể là nguồn có lượng lưu huỳnh lớn hơn và thậm chí là nguồn có nhiều clorua hơn. Cả hai chất này có khuynh hướng làm tăng sự ăn mòn thép, clorua thậm chí còn phá huỷ thép không gỉ. Hạn chế ăn mòn Lớp lót bảo vệ thông thường Nhiều lớp lót bảo vệ đã được phát triển trong quá khứ. Các loại vật liệu lót epoxit có thể chịu được tác động của việc ngưng tụ a-xít ở các mức độ khác nhau. Silicone có thể chịu được nhiệt độ cao hơn nhưng vẫn bị tách lớp. Acrylics, alkyds hay polyesters sẽ không thể chịu được nhiệt độ hoạt động bình thường.  Cách thức hoạt động không mong đợi điển hình của các lớp lót là sự thoái hoá do oxy hoá hoặc phân lớp từ bề mặt thép. Sự hư hại do oxy hoá xảy ra khi các thiết bị công nghệ hoạt động ở nhiệt độ trên 150oC (300oF). Sự ăn mòn cắt chân răng, không liên kết và phân lớp xảy ra khi có bất kỳ sự hư hại bề mặt lớp lót nào hoặc chuẩn bị bề mặt có sai sót. Các công nghệ vật liệu mới Hiện nay có những công nghệ lớp lót mới để xử lý các trường hợp ăn mòn nghiêm trọng này. Trong số đó có vật liệu hợp kim polyme, thích hợp với vận hành liên tục ở nhiệt độ 225oC (437oF), có thể lên đến đỉnh điểm 300oC (572oF) trong vài giờ. Vật liệu này với tên gọi FlueGard-225SLB có độ liên kết chắc chắn đối với thép và chống được a-xít nóng và chịu mài mòn rất tốt. Các ứng dụng thành công đầu tiên được tiến hành cách đây hơn 4 năm bằng việc lắp đặt với số lượng lớn trong lọc bụi túi, lọc bụi tĩnh điện, quạt, ống khói và đường ống. Hiện tại có nhiều dự án đang triển khai ở nhiều ngành công nghiệp khác nhau như xi măng, lọc dầu, phát điện, cán thép, luyện kim, khai thác đá, xử lý chất thải, tái chế ắc quy và muội than. Lọc bụi túi mới Dựa trên những kết quả mỹ mãn về chống ăn mòn cho các thiết bị hiện tại, một số công ty xi măng lớn trên thế giới đã quyết định ứng dụng các lớp lót này ở các bộ lọc mới. Đây là một bước chuyển biến mang tính chiến lược. Khi lớp lót được thực hiện trong giai đoạn xây dựng thì giá thành thấp hơn, thời gian ngắn hơn, chất lượng tốt hơn và ít ảnh hưởng tới vận hành của nhà máy. Gần đây nhất, các bộ lọc bụi mới có FlueGard-225SLB bảo vệ được kể đến như sau: Yeles, Tây Ban Nha: Trong năm 2005, dự án đầu tiên trong số các dự án được thực hiện ở Yeles, Tây Ban Nha, gần Toledo. Một bộ lọc bụi lò mới đã được hãng Cemengal SA, một thành viên của Tập đoàn Redecam Group SpA cung cấp cho nhà máy. Các công đoạn được phủ lớp lót trên mặt đất, tất cả các bề mặt dễ dàng tiếp cận làm cho công việc đạt hiệu quả cao. Hình minh hoạ số 2 cho thấy việc ứng dụng dễ dàng trên một bức tường. Các bộ phận sau đó được tổ hợp và lớp lót được làm cứng nhờ khí công nghệ khi khởi động vận hành. Merida, Mê-hi-cô: Một hệ thống lọc bụi mới trong đó một lọc bụi tĩnh điện cho nghiền liệu được hãng FLSmidth Mê-hi-cô cung cấp cho một nhà máy xi măng ở Merida. Các công đoạn cũng được phủ lớp lót trên mặt đất và được tổ hợp tại chỗ. Hình ảnh minh hoạ số 3 cho thấy các phễu đã được tổ hợp tại chỗ. Việc làm cứng cuối cùng nhờ khí nóng từ vòi đốt đi vòng qua bộ sấy. Dudefield, Nam Phi: Nhà máy này đã quyết định lắp đặt một lọc bụi túi lò nung mới để cải thiện môi trường. Dựa vào kinh nghiệm trước đó, Dudefield đã lường trước được sự án mòn nghiêm trọng đối với thiết bị mới này. Họ đã ứng dụng FlueGard-225SLB ở phía khí sạch của một lọc bụi xung khí do hãng Mikropul (Pty) Limited sản xuất. Dự án này đang được triển khai. Hình số 4 minh hoạ việc đo độ dày bằng chụp phim trên một tấm thép. Bunol và Alicante, Tây Ban Nha: Một tập đoàn xi măng lớn ở Tây Ban Nha đã quyết định chuyển đổi các lọc bụi tĩnh điện lò nung tại hai nhà máy sang lọc bụi túi xung khí. Các dự án này đang được FLSmith Airtech triển khai và cả hai nhà máy đều sử dụng FlueGard-225SLB ở phía khí sạch. Đây là một loại dự án cần có sự phối hợp chặt chẽ ở hiện trường để tránh chồng chéo. Tuy chi phí cao hơn, mất thời gian hơn song vẫn hiệu quả hơn việc tiến hành lớp lót sau này như là hoạt động bảo dưỡng. Phát triển vật liệu chịu nhiệt độ cao Một loại vật liệu gần đây được phát triển đi sâu vào các vấn đề ăn mòn ở nhiệt độ rất cao. Loại vật liệu này có tên gọi FlueGard-325S là sự kết hợp của một chất liên kết polyme vô cơ và một số chất độn vô cơ trở kháng, hai loại này có cỡ hạt trong dải nanomét (10-9 m). Bề mặt hữu ích của các chất độn nano lớn hơn khoảng 1 triệu lần so với các vật liệu hạt mịn thông thường. Kết quả là, lớp lót chống ăn mòn hoạt động tốt ở nhiệt độ lên đến 325oC (617o F) và chịu được lộ sáng ở nhiệt độ lên đến 450oC (842o F). Gần đây, một nhà máy xi măng ở Acapulco, Mê-hi-cô đã quyết định thay thế lọc bụi lò nung hiện tại bằng một một lọc bụi túi mới. Do nhiệt độ vận hành có thể lên tới 265oC (509o F) nên lớp lót được lựa chọn để ứng dụng là loại vật liệu mới FlueGard-325S. Loại lọc bụi này hiện tại đang được CAMMSA, một nhà sản xuất lọc bụi địa phương lắp đặt. Hầu hết các bộ phận đều được phủ lớp lót và lọc bụi được tổ hợp tại hiện trường vào tháng 10-2005. Hình 5 minh hoạ việc ứng dụng một trong các khoang. Kết luận Hiện nay có nhiều giải pháp chống ăn mòn hiệu quả, nhưng các hiện tượng ăn mòn khác nhau ở một nhà máy xi măng cần các công nghệ xử lý khác nhau. Nếu không làm gì cả, việc ăn mòn sẽ đẩy chi phí bảo dưỡng tương lai lên cao và kéo dài thời gian dừng hoạt động. Nếu chọn sai giải pháp sẽ lại ảnh hưởng đến chi phí bảo dưỡng, thời gian dừng hoạt động và tính hiệu quả, thậm chí ảnh hưởng cả đến chi phí ban đầu.  Việc nhận biết những ảnh hưởng kinh tế ngắn và dài hạn do ăn mòn có thể giúp hợp lý hoá vốn đầu tư khi lựa chọn một giải pháp kiểm soát ăn mòn hiệu quả. Một sự hiểu biết sâu sắc về các điều kiện vận hành tương lai và sau đó là tiến hành một chương trình chống ăn mòn hợp lý tuy làm tăng chi phí đầu tư song hiệu quả hơn rất nhiều so với chi phí bảo dưỡng sau này, thiệt hại trong sản xuất, chi phí phát sinh do vận hành các thiết bị không hiệu quả. Cho dù ở nhà máy mới, mở rộng hay cải tạo thì yêu cầu về chống ăn mòn đối với các thiết bị mới phải được xem xét đánh giá. Một số thời gian và tiền bạc nhất định đầu tư trước sẽ tiết kiệm được rất nhiều thời gian, sản lượng và tiền bạc nhờ tuổi thọ của thiết bị. Nhiều nhà máy xi măng đã đi đến kết luận rằng thời gian tốt nhất để bảo vệ các thiết bị kiểm soát ô nhiễm khỏi bị ăn mòn là thời gian xây dựng trước khi hiện tượng ăn mòn bắt đầu./. Nguồn: Admin 1. Máy nghiền Horomill Tiết kiệm năng lượng trong công đoạn nghiền bột liệu cũng như nghiền xi măng luôn là vấn đề rất được quan tâm của các nhà chế tạo trên thế giới, vì đây là những công đoạn tiêu hao năng lượng nhiều nhất trong dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng. Ban đầu là các máy nghiền bi truyền thống được sử dụng để nghhiền bột liệu và xi măng, sau đó một số hãng chế tạo thiết bị nổi tiếng như Pfeiffer, Loesche, Polysius (Đức), F.L.Smidth (Đan Mạch), Ube (Nhật Bản)... đã nghiên cứu sản xuất các loại máy nghiền đứng con lăn để nghiền: than, bột liệu và xi măng. Để tiết kiệm hơn nữa năng lượng tiêu hao trong thiết bị máy nghiền, vào thập kỷ 90 của thế kỷ 20 Cty FCB. CIMENT (Cộng hoà Pháp) đã chế tạo một thế hệ máy nghiền mới gọi là máy nghiền Horomill khác hẳn so với máy nghiền bi và máy nghiền đứng con lăn đã có trước đó. Horomill là máy nghiền trục cán ép có hiệu quả về năng lượng khá cao, mặt khác so với 2 loại máy nghiền bi và đứng con lăn thì việc vận hành máy nghiền Horomill khá dễ dàng và sản phẩm cuối cùng lại có chất lượng khá cao. Nguyên tắc cơ bản của máy nghiền Horomill có thể tóm tắt ngắn gọn là tại dôn nghiền, trục cán ép hình trụ truyền năng lượng nghiền cho vật liệu chịu được một loạt chu trình nén ép dưới một lực ép vừa phải. Máy nghiền Horomill được sử dụng nghiền các loại sản pẩm khác nhau như bột liệu xi măng; xi măng 3200 Blaine, xi măng 3500 Blaine, xi măng 4200 Blaine; đá vôi và anhyđrít 5000 Blaine. Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nhà máy xi măng sử dụng máy nghiền Horomill để nghiền bột liệu (công suất đạt được tới 225t/h) và nghiền xi măng (công suất đạt được tới 120t/h/đối với xi măng 3200 - 4200 Blaine). Ở Việt Nam, lần đầu tiên Cty Xuất nhập khẩu Xây dựng Việt Nam (VINACONEX) đang dầu tư xây dựng tại Bà Rịa - Vũng Tàu một trạm nghiền xi măng công suất 240 t/h, áp dụng công nghệ nghiền bằng máy Horomill và máy phân ly hiệu suất cao TSV cuả Cty FCB.CIMENT. Một trạm nghiền xi măng được FCB.CIMENT thiết kế trên cơ sở máy nghiền Horomill trong một chu trình kín với máy phân ly hiệu suất cao TSV. Ưu việt của máy nghiền Horomill là: - Tiết kiệm năng lượng từ 36 - 37% so với máy nghiền bi truyền thống. - Máy có kích thước không lớn, có thể thiết kế một trạm nghiền xi măng rất gọn. - Với một khối lượng nhỏ vật liệu trong chu trình tuần hoàn vẫn có khả năng vận hành nghiền có hiệu quả và thời gian để chuyển đổi nghiền các loại xi măng khác nhau cho tới nay là ngắn nhất. - Các cuộc thử công nghiệp của máy nghiền Horomill đã cho thấy rõ độ mịn xi măng (theo Blaine) có thể giảm mà không liên quan tới các đặc tính cụ thể như nhu cầu nước, độ bền. 2. Máy phân ly khí động học TSV Máy TSV là kiểu máy phân ly khí động học thế hệ tiên tiến thứ ba của FCB.CIMENT. So với kiểu máy phân ly khí động học tiêu chuẩn thế hệ thứ hai thì kiểu máy phân ly khí động học này có những ưu việt hơn như sau: - Các tấm phân chia điều chỉnh trong suốt quá trình vận hành cho phép liên tục điều chỉnh hình dạng hạt của đường cong phân bố hạt nghiền. - Thời gian vùng phân loại dài hơn 5-10 lần so với các loại máy phân ly khác. - Tổn thất áp suất thấp và tiêu hao năng lượng thấp hơn. - Với các thiết bị chống mài mòn cho phép thời gian vận hành dài hơn với chi phí bảo dưỡng thấp hơn. - Khả năng lắp đặt lớn: có thể cấp liệu cho TSV, bảo đảm tăng công suất trạm nghiền và cải thiện chất lượng độ mịn sản phẩm. 3. Quá trình vận hành Vận hành của trạm nghiền xi măng với máy nghiền Horomill và máy phân ly khí động học TSV được thực hiện như sau: Trạm nghiền được cấp liệu một cách truyền thống từ các phễu cấp liệu với các cân định lượng. Trên đường cấp liệu với máy nghiền Horomill bố trí thiết bị phân ly từ tính và thiết bị dò kim loại để bảo đảm an toàn cho máy nghiền. Các bộ phận chính tuần hoàn gaz: - Một chu trình tuần hoàn gaz cho máy phân ly khí động học TSV gồm một bộ lọc công nghệ sau máy phân ly và một quạt thải khí với cửa kiểm tra để giữ dòng gaz luôn không đổi trong máy phân ly. - Vật liệu nghiền cuối cùng tập hợp lại trong hệ thống lọc được vận chuyển tới silô chứa. - Sự tuần hoàn gaz của máy phân ly với cửa kiểm tra để giữ áp lực gaz luôn không đổi trong đầu vào của máy nghiền Horomill. - Gaz hông tuần hoàn được thải trực tiếp tới ống khói. - Một dòng không khí tươi được dẫn vào để làm sạch sản phẩm nghiền cuối cùng. - Khối lượng không khí tươi bên ngoài được kiểm tra để giữ cho nhiệt độ khí không đổi sau máy phân ly. - Máy nghiền đồng thời cũng được lọc qua sự tuần hoàn của máy phân ly. Các bộ phận chính tuần hoàn vật liệu: - Cấp vật liệu cho máy phân ly bằng các gầu tải. - Độ mịn của sản phẩm nghiền được kiểm tra bằng vận tốc của máy phân ly. - Phân loại ra của máy phân ly được vận chuyển bằng băng tải và cân định lượng trước khi cấp lại vào máy nghiền. Do quá trình nghiền vật liệu luôn dược kiểm tra, mặt khác do chỉ cần một khối lượng rất nhỏ vật liệu nghiền trong tuần hoàn và được tổ hợp với một máy phân ly hiệu suất rất cao TSV cho nên việc thay đổi chủng loại vật liệu nghiền trong máy nghiền Horomill được diễn ra rất nhanh mà không phải dừng máy nghiền. Việc vận chuyển vật liệu được cơ giới hoá nên quạt hút máy phân ly với máy nghiền Horomill nhỏ hơn rất nhiều so với quạt hút trong máy nghiền đứng con lăn, dẫn tới tiêu hao năng lượng khá thấp. Đồng thời việc sử dụng máy nghiền Horomill cho phép xây dựng một khối nhà bao che rất gọn, tiết kiệm vốn đầu tư trong công tác xây dưng cũng như các loại kết cấu thép. Cho tới nay, sau khi VINACONEX đầu tư sử dụng máy nghiền Horomill và máy phân ly hiệu suất rất cao TSV của FCP.CIMENT tại trạm nghiền xi măng nói trên, nhà máy xi măng Thái Nguyên công suất 4.000 tấn clanhke/ngày do Cty Xây dựng công nghiệp Việt Nam (Bộ Công nghiệp) làm chủ đầu tư đã chọn nhà thầu FCB.CIMENT cung cấp máy móc, thiết bị và dịch vụ kỹ thuật cho dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng, trong đó cũng đã áp dụng công nghệ nghiền xi măng sử dụng máy nghiền Horomill và máy phân ly hiệu suất rất cao TSV. TS. LÊ VĂN THANH Cty TVXD công nghiệp và đô thị Việt Nam (Nguồn tin: Theo Tạp chí Xây dựng, số 10/2005)