Công nghệ sản xuất xi măng của Nhật Bản

Công ty thiết kế Taiheiyo là một trong những công ty nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị cơ khí cho công nghiệp xi măng của Nhật Bản. Đáp ứng cho những yêu cầu thực tế ngày càng cao trong công nghệ sản xuất xi măng, ông ty thiết kế Taiheiyo đã nghiên cứu thiết kế một số thiết bị công nghệ mới như: Hệ thống buồng tiền nung RSP mới nhất; hệ thống nhánh trích khí Clo mới nhất; Máy phân li khí hiệu suất cao O-Sepa. Trong bài này giới thiệu sự phát triển hệ thống buồng tiền nung RSP mới nhất để đốt 100% nhiên liệu khó cháy và Máy phân li khí hiệu suất cao O –Sepa.

Do các điều kiện kinh tế có và giá bán xi măng thấp trên thị trường thế giới, nên có rất nhiều cố gắng để làm sao giảm giá thành xi măng sản xuất. Một trong những biện pháp này là giảm chi phí nhiên liệu sử dụng. Việc này đã thúc đẩy công ty thiết kế Taiheiyo phát triển hệ thống tiền nung RSP mới nhất (tháp trao đổi nhiệt tầng sôi tăng cường), để có thể sử dụng 100% nhiên liệu có chất lượng kém và giá thấp như than antraxit, FOC và DOC (sản phẩm phụ từ chế biến dầu mỏ). Đốt bằng các nhiên liệu khó cháy sẽ rẻ hơn và chúng có nhiệt trị cao nếu so sánh với loại than bình thường, nhưng đồng thời các nhiên liệu này có chất bốc cháy thấp và có đặc tính tốc độ cháy chậm.
Hệ thống tiền nung RSP mới nhất (tháp trao đổi nhiệt tầng sôi tăng cường) này đem thuận lợi cho việc tận dụng các loại nhiên liệu có chất lượng thấp và giá rẻ, vì vậy cho phép làm giảm giá nhiên liệu cũng như chi phí sản xuất xi măng. Thành công này không những làm giảm giá nhiên liệu để sản xuất xi măng mà còn giúp hướng tới giữ gìn nguồn nhiên liệu và kéo dài tuổi thọ các mỏ nhiên liệu tự nhiên (than). Những nhiên liệu chất lượng thấp, giá rẻ cũng nằm trong những loại nhiên liệu khó cháy như than antraxit (nguồn tại địa phương), FOC (than cốc dầu lỏng) và DOC (than cốc dầu lưu) từ các sản phẩm phụ của công nghiệp lọc dầu mỏ. Các nhiên liệu khó cháy nêu trên có giá rẻ và có nhiệt trị cao nếu so sánh với loại than bình thường, nhưng đồng thời chúng có chất bốc thấp và với đặc điểm tốc độ cháy chậm. Dễ dàng đốt cháy các nhiên liệu khó cháy trong lò quay vì thời gian lưu dài và nhiệt độ cao có thể đạt được tại dôn đốt đầu tiên. Nhưng những nhiên liệu này lại khó đốt trong hệ thống trao đổi nhiệt do khó giữ thời gian lưu dài và nhiệt độ cao tại dôn đốt đầu tiên.
Một đặc điểm đặc trưng của than bitum thông thường cũng được giới thiệu để dễ dàng so sánh. Cả ba loại nhiên liệu khó cháy này đều có hàm lượng chất bốc thấp so với than bitum thông thường. Mặt khác than cốc dầu FOC và DOC lại có hàm lượng sunfua cao nếu so với than antraxit và than bitum thông thường. Cả ba loại nhiên liệu khó cháy này đều có nhiệt trị cao hơn nhiều, nhưng tốc độ cháy chậm, vì vậy đòi hỏi nhiệt độ bốc cháy cao hơn ngay từ đầu so với than bình thường.
Công nghệ nguyên khai đốt cháy 2 giai đoạn trong RSP:
Nhìn chung mặc dầu khó khống chế nhiệt độ tâm ngọn lửa trong buồng tiền nung, chúng ta đã không gặp phải khó khăn như vậy trong việc giữ nhiệt độ cao vì hệ thống buồng tiền nung RSP là hệ thống có hai giai đoạn cháy. Gió 3 được cấp vào buồng tiền nung RSP bằng 2 con đường khác nhau. Nếu cần thiết độ cao hơn trong RSP, có thể đơn giản mở van của của vòi đốt Swirl (SB). Nhờ tăng khối lượng khí 3 qua van SB thì việc đốt cháy ban đầu (đốt cháy các chất bốc) của nhiên liệu sẽ được tăng cường do có hàm lượng O2 cao hơn, dẫn đến đạt nhiệt độ cao trong buồng RSP. Và việc đốt cháy ban đầu được thực hiện không có hỗn hợp bột nhiên liệu từ những tầng xiclôn dưới cùng. Có sự liên kết rất rõ giữa “góc mở của van SB” và “nhiệt độ tâm trong RSP” được biểu diễn bằng giản đồ. Giản đồ này đã được thực hiện qua việc vận hành thực tế trong suốt giai đoạn đầu của sự phát triển RSP trong mấy năm qua. Từ giản đồ này thấy rằng có thể dễ dàng đạt được nhiệt độ tâm ngọn lửa cao trong RSP nếu tăng độ mở của van SP cũng như tăng nhiệt độ gió 3 từ máy làm lạnh clinker.
Công nghệ buồng tiền nung mới nhất để đốt nhiên liệu khô cháy:
Chú ý tới các đặc tính cơ bản cho đốt than antraxit đơn như “bắt lửa khó và tốc độ cháy chậm” và công nghệ đốt 2 giai đoạn của thiết kế nguyên khai RSP, các nguyên tắc yêu cầu hiết kế về buồng tiền nung mới nhất để đốt nhiên liệu khó cháy bao gồm:
- Tăng thời gian lưu dôn tiền nung (để đạt được cháy hoàn toàn).
- Có khoảng không gian từ đầu và cuối vòi đốt tới đầu vào của bột liệu (để đạt được đốt cháy hoàn toàn).
- Phân phối bột liệu vào buồng tiền nung trong 2 vị trí khác nhau (để tối ưu hoá điều kiện đốt trong buồng tiền nung). Có sự khác nhau giữa RSP truyền thống và buồng tiền nung RSP mới nhất để đốt than antraxit đơn. Khi so sánh với RSP truyền thống, buồng tiền nung RSP mới nhất để đốt than antraxit đơn có một ống dẫn kéo dài lên cho đầu ra của buồng trộn tới đầu vào của xiclôn tầng dưới cùng và phần kéo dài phía dưới của buồng tiền nung. Nhiệt độ của dôn nung trong buồng tiền nung cao hơn so với điều kiện chuẩn trong RSP truyền thống. Chính là do buồng tiền nung đã được vận hành không có sự phân phối bột liệu từ xiclôn tầng gần dưới cùng và cấp cho chỉ phần dưới của buồng tiền nung như của RSP truyền thống. Các số liệu khác giống như RSP truyền thống. Do sử dụng thành công các nhiên liệu khó cháy đã giúp cho giảm chi phí sản xuất cũng như hỗ trợ chủ trương bảo tồn các mỏ nhiên liệu than tự nhiên. Với việc thành công đốt cháy 100% than antraxit đã mở đường cho việc sử dụng công nghệ đốt cháy 100% than cốc dầu. Mới đây, nhánh trích khí Clo đơn giản đã cải tiến và được áp dụng, khi có yêu cầu để hệ thống này khắc phục sự dư thừa khí Sunfua, Clo,,,Hệ thống buồng tiền nung RSP mới nhất đảm bảo vận hành liên tục và ổn định khi chỉ dùng 100% các loại hình nhiên liệu khó đốt cháy bởi các đặc điểm vượt trội của hệ thống RSP mới nhất này.
Thiết bị phân li khí hiệu suất cao O-Sepa
Thiết bị phân li khí hiệu suất cao O-Sepa được phát triển bởi Công ty xi măng Taiheiyo và được sử dụng thành công trong các nhà máy xi măng là một thiết bị phân li khí lớn, hiệu suất cao có thể xử lý một lượng lớn bột liệu trong một thiết bị gọn, cho phép giảm giá đáng kể chi phí ban đầu và chi phí vận hành trong sản xuất xi măng. Nó còn cho phép phân li chính xác các sản phẩm mịn với nhiệt độ thấp hơn so với thiết bị phân li khí truyền thống. Điều này cho phép sản xuất xi măng chất lượng cao với chi phí thấp đáng kể.
Thiết bị phân li khí truyền thống thường sử dụng trong công nghiệp xi măng không có một lượng khí đồng nhất để phân li và cũng không có điều kiện thay đổi đồng bộ các vật liệu trong buồng phân li. Điều này làm cho hiệu quả phân li trong các thiết bị này rất kém. Và kích thước các thiết bị nghiền và phân li trở nên lớn hơn, người ta hy vọng rằng các thiết bị sản xuất đại trà có hiệu quả cao với giá thành ban đầu giảm và cho phép sản xuất xi măng chất lượng cao với chi phí vận hành giảm giá đáng kể.
Để giải quyết các vấn đề này, Công ty xi măng Taiheiyo đã phát triển thiết bị phân li khí O-Sepa và hệ thống áp dụng chúng, cho phép duy trì hiệu quả phân li cao nhất tương ứng với kích thước của nó. Nó có một cơ chế độc đáo đảm bảo 2 bước xoáy dòng khí trong buồng phân li, điều này đảm bảo sự phân li chính xác trong một thể tích rất gọn, thay vì sự vận hành trong các điều kiện khí rắn đậm đặc cao.
Công nghệ O-Sepa có các đặc tính sau:
- Việc ngắt rất chính xác không thể có được trong máy phân li truyền thống thì nay có thể thực hiện được bằng một cơ cấu phân li duy nhất.
- Trong trường hợp sử dụng cho xi măng, sư phân bố cỡ hạt được cải thiện làm cho cường độ cao hơn ngay cả khi có bề mặt diện tích riêng thấp.
- Hiệu quả phân li cao dẫn tới hiệu quả nghiền cao và tiêu hao năng lượng thấp.
- Cỡ hạt mịn rất dễ dàng lựa chọn bằng cách đơn giản điều chỉnh vận tốc quay, như vậy rẩt phù hợp với một hệ thống nghiền nhiều loại sản phẩm khác nhau.
- Một khối lượng lớn khí lạnh được sử dụng cho phân ly làm cho nhiệt độ sản phẩm thấp hơn.
- Khi chứa nhiều bụi từ hệ thống nghiền được sử dụng để phân li làm cho hệ thống đơn giản hơn.
- Hệ thống O-Sepa gọn hơn so với phân li truyền thống. O-Sepa rất lý tưởng để phân li các vật liệu như tất cả các loại xi măng, nguyên liệu ximăng, đá vôi, đá sét, xỉ, than đá, trobay và cốc.
Khi sử dụng thiết bị phân li O-Sepa sản xuất các sản phẩm xi măng sẽ đạt:
1. Hiệu suất phân li tuyệt vời, công suất máy nghiền có thể tăng thêm 5-10%, như vậy giảm tiêu hao năng lượng.
2. Do khí chứa bụi cao được sử dụng như là khí phân li, một khối lượng khí lớn được thoát ra từ máy nghiền và như vậy nhiệt độ của xi măng xuống thấp.
3. Một khối lượng vật liệu lớn có thể được xử lý trong một thiết bị rất gọn.
4. Sự phân bố cỡ hạt xi măng được cải thiện, góp phần làm tăng mác xi măng, do vậy diện tích bề mặt riêng của sản phẩm mịn có thể giảm xuống (5-10%).
5. Độ mịn của sản phẩm có thể dễ dàng điều chỉnh trong một dải rộng (từ 2.000đến 7.000cm2/g) bằng cách đơn giản thay đổi vận tốc quay
Nguồn  Hiệp hội Xi măng Việt Nam.
http://gctf.vn/cong-nghe-san-xuat-xi-mang-cua-nhat-ban/