Tính Toán Thiết Kế Lọc Bụi Tay áo Xử Lý Bụi Cho Nhà Máy Xi Măng ...

Chính vì vậy, trong tương lai các nhà máy xi măng sẽ chỉ có một dâychuyền sản xuất với quy mô gần giống nhau và sản lượng đáp ứng nhu cầu xi măngtại địa phương, xu thế hướng tới là các n

Mở đầu 5

Phần I: Tổng quan 6

Chương I: Giới thiệu chung về sản xuất xi măng 6

I Tóm tắt sự phát triển ngành sản xuất xi măng 6

II Các loại nguyên liệu, nhiên liệu và phụ gia dùng sản xuất xi măng 8

1 Nguyên liệu và phụ gia 8

2 Nhiên liệu dùng trong công nghiệp sản xuất xi măng 12

III Thành phần khoáng hóa của Clinker và xi măng 13

IV Quy trình công nghệ sản xuất xi măng công nghiệp 14

1 Quá trình gia công nguyên, nhiên liệu 14

2 Quá trình nung ủ Clinker 15

3 Quá trình nghiền và đóng bao xi măng 16

4 Dây chuyền công nghệ 16

5 So sánh ba sơ đồ 24

V Quá trình đóng rắn của xi măng 24

Chương II Những đặc trưng cơ bản của quá trình nghiền Clinker xi măng 25

I Nghiền Clinker xi măng 25

1 Máy nghiền xi măng 25

2 Bi đạn trong máy nghiền 25

3 Tấm lót 26

II Công suất tiêu thụ của máy nghiền 26

III Đối tượng nghiền 26

1 Clinker 26

2 Thạch cao 27

3 Đá bazan 27

4 Các phụ gia khác 27

Hoàng Văn Triều

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống xử

lý bụi cho khu vực nghiền

măng Hoàng Thạch

Chương III Vấn đề ô nhiệm bụi xi măng và các phương pháp xử lý 28

I Các nguồn bụi 28

II Ô nhiệm khí thải và bụi trong sản xuất xi măng 29

III Tác hại của bụi và khí thải trong sản xuất xi măng 30

1 Đối với môi trường 30

2 Đối với con người 31

IV Các phương pháp xử lý bụi trong sản xuất xi măng 31

1 Phương pháp lắng bụi bằng trọng lực 32

2 Phương pháp lắng bụi bằng quán tính 33

3 Phương pháp ly tâm 33

4 Phương pháp lọc bụi bằng vật liệu lọc 34

5 Phương pháp lọc bụi bằng điện 38

Phần 2: Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi 42

Chương I Tính toán thiết kế xyclon 42

I Xác định các thống số ban đầu cho việc tính toán 42

1 Khối lượng riêng của khí chứa bụi 42

2 Độ nhớt động học của môi trường 43

II Tính toán xyclon 43

1 Đường kính của xyclon 43

2 Tính lại vận tốc quy ước trong xyclon 44

3 Tính lại trở lực 44

4 Các kích thước cơ bản của xyclon 45

5 Xác định các thông số làm việc của xyclon 46

6 Tính hiệu suất làm sạch khí của xyclon 51

7 Tính nồng bụi ra khỏi xyclon 53

Chương II: Tính toán thiết kế thiết bị lọc túi 55

I Tính toán bề mặt lọc 55

II Tính toán số túi ( ống tay áo) 55

III Tính trở lực của thiết bị lọc túi 56

IV Tính vít tải tháo bụi cho thiết bị lọc túi 57

Chương III: Tính toán hệ thống đường ống 58

I Sơ đồ bố trí 58

II.Tính toán đường ống cho thiết bị xyclon và lọc túi 60

1 Tính đường kính các ống 60

2 Chiều dài các ống 61

Chương IV: Tính toán thiết kế quạt ly tâm 62

I Tính toán quạt hút sau xyclon (Qu1) 62

1 Xác định trở lực thủy lực của đường ống 62

2 Chọn quạt 68

II Tính toán quạt hút sau thiết bị lọc túi (Qu2) 69

1 Xác định trở lực thủy lực của đường ống 70

2 Chọn quạt 71

Chương V: Tính toán cơ khí 73

I.Tính chiều dày của xyclon 73

II Chọn mặt bích 75

III Chọn tai treo cho xyclon 76

1 Xác định khối lượng phần hình trụ GHT của xyclon 76

2 Xác định khối lượng phần hinh nón Ghn 76

3 Xác định Gống tâm 77

4 Xác định Gbunke 77

Kết luận 80

Tài liệu tham khảo 82

Hoàng Văn Triều

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống xử

lý bụi cho khu vực nghiền

măng Hoàng Thạch

là vật liệu thông dụng nhất trong ngành công nghiệp xây dựng vì chúng là chất kếtdính rẻ tiền hơn so với các loại chất kết dính khác XM đã có mặt trong đời sốngcủa con người hàng nghìn năm qua và cho đến nay con người vẫn sử dụng nó tronghầu hết các công trình xây dựng Theo những dự đoán thì XM vẫn là chất kết dínhchủ lực trong thế kỷ tới

Bên cạnh những lợi ích to lớn do nền công nghiệp mang lại, nó còn kéo theomột số vấn đề tiêu cực mà chúng ta cần phải giải quyết Ô nhiễm môi trường là mộttrong những vấn đề lớn mà nước ta cần phải quan tâm sâu sắc bởi nó tác động rấtlớn đến sự phát triển bền vững của đất nước Do đó ô nhiễm môi trường trong côngnghiệp sản xuất xi măng là một vấn đề cấp bách cần giải quyết, đặc biệt với các nhàmáy xi măng có công nghệ lạc hậu được xây dựng trong thời kỳ trước đây thì trìnhtrạng ô nhiễm môi trường là rất phổ biến

Nhiệm vụ thiết kế Đồ án tốt nghiệp của em được giao với đề tài “ Thiết kế hệthống xử lý bụi cho khu vực nghiền xi măng của nhà máy xi măng Hoàng Thạch”.Đây là đề tài có tính ứng dụng rất lớn Mục tiêu của đề tài đặt ra là:

- Đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nhà máy sản xuất xi măng

- Đề ra phương án khả thi để giải quyết tình trạng ô nhiễm bụi tại khu vựcnghiền xi măng của Nhà máy xi măng Hoàng Thạch

Hoàng Văn Triều

I Tóm tắt sự phát triển ngành sản xuất xi măng

Quá trình phát triển của xã hội loài người luôn gắn liền với ngành xây dựng.Trong ngành xây dựng thì công nghiệp sản xuất xi măng đóng vai trò hết sức quantrọng, nó cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho xây dựng và góp phần nâng cao chấtlượng của công trình Hiện nay trong các công trình xây dựng xi măng luôn lànguyên vật liệu chủ yếu Công nghệ sản xuất xi măng pooclang ra đời vào năm

1812, trải qua nhiều thay đổi lớn lao với sự kiện đáng chú ý nhất là sự xuất hiện của

lò quay vào thế kỷ 19 Việc xuất hiện công nghệ nung luyện bằng lò quay đã thực

sự tạo ra cuộc cách mạng trong mọi công đoạn sản xuất, bắt đầu từ khai thác nguyệnliệu, vận chuyển, bảo quản, đồng nhất đến đóng bao, xuất xưởng Sản lượng ximăng trên thế giới hiện nay đã vượt 1,3 tỷ tấn/ năm với rất nhiều chủng loại khácnhau Xu hướng phát triển những dây chuyền sản xuất xi măng mới hiện vẫn gắnliền với mô hình một nhà máy xi măng chỉ có một dây chuyền công xuất lớn Lý docủa xu hướng này là do chúng tạo được chi phí sản xuất cố định cũng như biến đổithấp Tuy nhiên, việc tăng công suất các dây chuyền sẽ bị khống chế bởi độ tin cậy

về cơ khí Chính vì vậy, trong tương lai các nhà máy xi măng sẽ chỉ có một dâychuyền sản xuất với quy mô gần giống nhau và sản lượng đáp ứng nhu cầu xi măngtại địa phương, xu thế hướng tới là các nhà máy xi măng công suất 1-2 triệutấn/năm và được tự động hóa gần như hoàn toàn với số lượng lao động thấp dưới

100 người/ nhà máy Trong tương lai có thể nhận thấy xu hướng các nhà máy ximăng sử dụng nhiều sản phẩm phế thải hơn để giảm nguyên liệu và phụ gia khaithác từ mỏ Các phế thải hiện đang được sử dụng rộng rãi là: tro bay từ các nhà máynhiệt điện, xỉ hạt, xỉ thép và thạch cao công nghiệp

Ngành công nghiệp sản xuất xi măng Việt Nam đã ra đời cách đây hơn 100 năm

Từ cơ sở sản xuất thô sơ ban đầu của một số cơ sở sản xuất như: Xi măng Sài Sơncủa Tổng cục hậu cần, xi măng Cần đước(Nghệ an), xi măng 3/2(Thanh hóa), ximăng Hà Tiên I… Ngày nay nền công nghiệp xi măng Việt Nam đã bước sang một

giai đoạn phát triển mới Rất nhiều nhà máy với công suất lớn đã ra đời với côngnghệ sản xuất hiện đại như: xi măng Bỉm sơn, xi măng Hoang thạch và nhiều cácnhà máy xi măng lò đứng ở các tỉnh thành trong cả nước Trong những năm gânđây, sản lượng xi măng liên tục tăng, năm 1990 tổng sản lượng xi măng sản xuấtđược là 2.608.127 tấn, năm 1995 là 6.000.000 tấn, năm 2000 sản lượng xi măng đạt20.000.000 tấn Đến năm 2004 sản lượng xi măng trên toàn quốc đạt 26,219 triệutấn, dự kiến từ 2005- 2010 tăng trưởng bình quân sẽ là 5-7% và dự kiến đến năm

2010 sản lượng xi măng sẽ đạt được vào khoảng 44 triệu tấn/năm

Tuy ngày càng được nâng cao cả về sản lượng và chất lượng, nhưng so với cácnước trên thế giới thì xi măng Việt Nam vẫn chưa đủ năng lực cạnh tranh để chiếmlĩnh thị trường Hiện nay, một số cơ sở sản xuất của ta vẫn ở dạng lò đứng lạc hậuvới năng suất thấp, nguyên vật liệu – nhiên liệu sử dụng trong ngành vẫn chủ yếu làloại truyền thống, được khai thác từ tự nhiên, hệ thống quản lý lạc hậu, vì thế rất tốnkém nhưng chất lượng lại không cao Trong khi đó trên thế giới, các nhà máy ximăng được hiện đại hóa với công suất lớn 1-2 triệu tấn / năm, với tự động hóa cao

và hệ thống quản lý tiên tiến chỉ cần 100 người/ 1 nhà máy Mặt khác, các thiết bịcũng được hiện đại hóa như: máy nghiền đứng với năng suất 500-600 tấn/h, thậmchí 800 tấn/h, các nhà máy trên thế giới hiện đang có xu hướng sử dụng nhiên liệu

rẻ tiền như: than cốc dầu lửa và than cám là những nhiên liệu khó cháy hơn, và tậndụng các nguyên liệu phế thải để giảm nguyên liệu và phụ gia khai thác từ mỏ Cácphế thải hiện đang được sử dụng rộng rãi là: tro bay từ các nhà máy nhiệt điện, xỉhạt, xỉ thép và thạch cao trong công nghiệp Chính vì thế trong tương lai, muốn ximăng tồn tại và phát triển thì vấn đề mở rộng, hiện đại hóa nâng cao năng suất, ápdụng kỹ thuật tiên tiến, nâng cao hệ thống quản lý chất lượng là vấn đề sống còncủa xi măng Việt Nam

Hội nhập Quốc tế và toàn cầu hóa là xu hương tất yếu của mọi nền kinh tế trong

đó có Việt Nam Hiện nay, Việt Nam là thành viên của Hiệp hội các quốc gia ĐôngNam á(ASEAN), là thành viên của diễn đàn hợp tác kinh tế châu á Thái BìnhDương(APEC), là thành viên của tổ chức thương mại thế giới WTO, đã ký kết hiệpđịnh thương mại Việt – Mỹ Hội nhập với khu vực và thế giới với nền kinh tế thị

Hoàng Văn Triều

Năng lực, sản lượng và nhu cầu xi măng khu vực ASEAN từ năm 2001-2005

Sản phẩm Năng lực

(triệu tấn)

Nhu cầu(triệu tấn)

Sản xuất(triệu tấn)

Dư thừa sovớisản xuất(triệu tấn)

Dư thừa sovớinăng lực(triệu tấn)Clinker

2001

2005

144150

88116

102130

1414

5634

Xi măng

2001

2005

180185

89123

101131

157

10662

II Các loại nguyên liệu, nhiên liệu và phụ gia dùng sản xuất xi măng

Chất lượng xi măng Póoclăng phụ thuộc vào chất lượng Clinker ( thành phầnkhoáng hóa, độ cứng, hoạt tính cường độ), chế độ nghiền… Đối với xi măngPooclang hỗn hợp chất lượng phụ gia cũng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng ximăng

Chất lượng Clinker quyết định bởi thành phần khoáng hóa, hoạt tính của nguyênliệu sản xuất và đặc biệt là công nghệ sản xuất

1 Nguyên liệu và phụ gia

Nguyên liệu để sản xuất xi măng gồm có 2 loại chính là đất sét và đá vôi, ngoài

ra còn sử dụng các phụ gia để tăng cường hàm lượng oxyt trong nguyên liệu hoặc

bổ xung tính chất nào đó của xi măng

a/ Đá vôi

Đá vôi là nguyên liệu cung cấp CaO cho phối liệu sản xuất xi măng CaCO3trong đá vôi tồn tại dưới dạng Canxit Còn một dạng thù hình khác của CaCO3 làaragonit nhưng nó chủ yếu có trong thành phần của đá San hô và các loại thạch nhũtrong hang động Đối với chất lượng đá vôi để sản xuất xi măng chúng ta chủ yếuquan tâm đến độ cứng, độ tinh khiết (mức độ lẫn tạp chất) và đặc biệt là hàm lượngMgO Nhiều mỏ đá vôi có lẫn tạp chất Donomit, đây là nguồn chủ yếu đưa MgOvào Clinker Với hàm lượng MgO trong Clinker thấp(<4%) khi được làm nguộinhanh MgO đi vào dung dịch rắn với C4AF, C2S và pha thủy tinh nên không ảnhhưởng đến độ ổn định của xi măng Nhưng khi vượt quá giới hạn 5%, MgO dư đượcthiêu kết và tồn tại dưới dạng tự do- khoáng Periclaz Sau khi bê tông đóng rắnMgO mới phản ứng với nước tạo thành Mg(OH)2 làm trương nở thể tích gây nứt bêtông Chính vì vậy trong các tiêu chuẩn đều quy đinh hàm lượng MgO trong Clinkerkhông lớn hơn 5% Ở một số nơi để tận dụng nguyên liệu, người ta có thể sản xuấtloại Clinker xi măng Pooclang có hàm lượng MgO cao ( tới 10%), nhưng trongtrường hợp này phải đưa thêm các loại phụ gia ổn định, mục đích đưa MgO vào phathủy tinh và dung dịch rắn với các khoáng để hạn chế tác hại của nó, mặt khác điềubắt buộc là xi măng xuất xưởng phải được thử nghiệm độ ổn định thể tích bằng thiết

bị hấp mẫu trong autoclave, như vậy mới có thế yên tâm cho xi măng xuất xưởng

Về độ cứng và tạp chất sét trong đá vôi có thể giải quyết dễ dàng hơn bằng cáchlựa chọn thiết bị đập phù hợp, đồng thời điều chỉnh bằng bài toán phối liệu Nhìnchung các khó khăn về chất lượng đá vôi đối với các nhà máy xi măng Việt Namchưa phải là vấn đề lớn Tuy nhiên trữ lượng đá vôi cho sản xuất xi măng ở ViệtNam không phải là vô tận, vấn đề đặt ra trong công tác khai thác là cần phải tiếtkiệm, sử dụng hợp lý không lãng phí, tận dụng tối đa khối lượng đá sau khi nổ mìn

để nâng cao hiệu quả khai thác

Trong quá trình phản ứng tạo khoáng, ở nhiệt độ 800-900oC CaCO3 trong đá vôiphân hủy thành CaO và CO2 , sau đó cùng với nhiệt độ tăng lên CaO tiếp tục phảnứng với Al2O3, Fe2O3 và SiO2 để tạo thành C3A, C4AF, C2S và C3S Nhìn chung đávôi ảnh hưởng không nhiều đến hoạt tính của phối liệu, trừ khi các tạp chất có hạinằm ngoài giới hạn cho phép

Hoàng Văn Triều

Đất sét bồi phù sa: công ty xi măng Hải phòng

Đất sét bồi dưới dạng đá sét: có phần lớn ở các công ty xi măng Hoàng thạch,Bút sơn, Bỉm sơn, Tam điệp, Hoàng mai và Chinfon

Nguyên liệu đất sét chủ yếu cung cấp oxyt SiO2, sau đó đến Al2O3, Fe2O3 chophối liệu xi măng Trong khi đá vôi ít ảnh hưởng đến hoạt tính của phối liệu thìnguyên liệu đất sét lại có tính quyết định đến hoạt tính của phối liệu Với các giá trị

hệ số chế tạo nằm trong vùng xi măng Pooclăng thông dụng, phối liệu dễ nung hoặckhó nung chủ yếu phụ thuộc vào bản chất đất sét Bản chất và hoạt tính của đất sétlại phụ thuộc vào dạng của SiO2 tồn tại trong nguyên liệu đất sét

Dạng SiO2 trong đất sét bao gồm 3 dạng chính : SiO2 nằm trong hợpchất( Caolinit Al2O3 2SiO2.2H2O, Muscovit K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O… ), SiO2 tự

do dưới dạng α - thạch anh ẩn tinh và vi tinh, cuối cùng là SiO2 tự do dưới dạngtinh thể lớn (cát) Trong quá trình nâng nhiệt trong lò nung, các hợp chất của đất sétmất nước tạo thành dạng giả bền có hoạt tính cao dễ phản ứng với CaO tạo thànhcác khoáng Clinker Silic dạng tinh thể hoàn chỉnh như cát thạch anh cho dù cóđược nghiền mịn cũng khó phản ứng nhất Điều đó giải thích tại sao khi dùng loạiđất sét bồi lẫn nhiều cát phối liệu rất khó nung

Kiềm là thành phần có hại cho Clinker và xi măng Xi măng có hàm lượng kiềmcao khi gặp phối liệu có chứa SiO2 hoạt tính như các loại đá phun trào (Bazan,gabro…) xảy ra phản ứng kiềm- cốt liệu gây trương nở thể tích làm nứt bê tông.Kiềm đưa vào Clinker chủ yếu từ đất sét Đá sét có nguồn gốc phong hóa chưa triệt

để từ các sản phẩm phun trào núi lửa hoặc đất sét trong vùng nhiễm mặn thường cókiềm cao Nhìn chung các mỏ sét trầm tích có hàm lượng kiềm thấp Trong côngnghệ sản xuất nếu không có hệ thống tách kiềm, kiềm bay hơi và phần lớn hồi lưu,

đọng lại trong Clinker, do vậy chỉ tiêu về hàm lượng kiềm trong đất sét là điều đángquan tâm, khi khảo sát và phân tích phục vụ sản xuất cần chụ ý đến vấn đề này.

Về hàm lượng SiO2 các công ty phải bổ sung nguồn thiếu hụt bằng đá phiếnsilic( xi măng Hải phòng, Bỉm sơn ), hoặc cát ( xi măng Hà Tiên 2, Nghi sơn) SiO2

trong đá phiến silic tồn tại chủ yếu dưới dạng Error! Objects cannot be created from editing field codes.- thạch anh ẩn tinh và vi tinh, có lẫn SiO2 vô định hình ( keo Opal ) có hoạt tính phản ứng cao trong khi cát chủ yếu chứa Error! Objects cannot be created from editing field codes - thạch anh dạng tinh thể hoàn chỉnh

khó phản ứng hơn nên cần phải nghiền càng mịn càng tốt

Thành phần Booxxit gồm Hydragilit Al(OH)3, Diaspore HAlO2 và BoehmitAlO(OH)3 khi nâng nhiệt độ chúng mất nước kết tinh tạo thành dạng Al2O3 hoạttính dễ phản ứng nên là nguyên liệu bổ sung Al2O3 khá tốt cho phối liệu xi măng.Sau đá vôi và đất sét, ở tất cả các nhà máy hiện nay đều phải dùng nguyên liệuthứ 3 bổ sung cho sự thiếu hụt Fe2O3 đó là xỉ pirit hoặc quặng sắt

c/ Các loại phụ gia sử dụng trong sản xuất xi măng

Xi măng sản xuất tại nước ta hiện nay thường chứa 18-22% phụ gia nên bêncạnh chất lượng Clinker thì chất lượng phụ gia cũng đóng vai trò rất quan trọngtrong việc tạo nên chất lượng của xi măng

Một số loại phụ gia được sử dụng để điều chỉnh thành phần hóa học của phốiliệu khi thành phần hóa học của phối liệu không đủ tiêu chuẩn quy định Tùy theo

sự thiếu hụt các oxyt mà sử dụng các phụ gia khác nhau

- Phụ gia điều chỉnh modul aluminat thường sử dụng là các phụ gia cao silic nhưcát mịn, đất đá Phụ gia cao nhôm như quặng booxxit, cao lanh,…Phụ gia cao sắtnhư xỉ pirit Lâm thao, quặng sắt Thái nguyên…

- Phụ gia khoáng hóa thường được sử dụng trong nhà máy xi măng lò đứngnhằm làm giảm nhiệt độ phân hủy nguyên liệu ban đầu thành các oxyt có hoạt tính c

ao Loại phụ gia thường được sử dụng phổ biến hiện nay là hợp chất của florua như:CaF2 tinh khiết, khoáng thiên nhiên, đá bazan, các phế thải công nghiệp …

- Thạch cao thường dùng làm phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết cho ximăng, hàm lượng thạch cao tùy thuộc vào yêu cầu tính chất của sản phẩm

Hoàng Văn Triều

2 Nhiên liệu dùng trong công nghiệp sản xuất xi măng

Chất lượng nhiên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nung Clinker trong sảnxuất xi măng, vì vậy phải lựa chọn nhiên liệu đảm bảo đáp ứng được nhu cầu nungluyện Clinker

Nhiên liệu trong các nhà máy xi măng dùng để:

- Vận hành lò nung: đối với phương pháp khô là 83%, phương pháp ướt là96%

- Sấy nguyên liệu: đối với phương pháp khô là 11%, phương pháp ướt là 1%Trong công nghiệp sản xuất xi măng ở nước ta hiện nay vẫn chỉ sử dụng cácnhiên liệu truyền thống là than, dầu mỏ và khí thiên nhiên

- Than chứa khoảng 60-90% là cacbon, còn lại là hydro, oxy, nito… có nhiệtlượng riêng là 5300-7400kcal/kg Khi than cháy thì để lại một lượng tro chiếmkhoảng 10-30%, do thành phần của tro than gần giống với đất sét đã nung do đó

nó cũng được coi là một cấu tử trong nguyên liệu và cần khống chế theo đúng tỷ

lệ Khi sử dụng than làm nhiên liệu thì cần phải sấy và nghiền nhỏ rồi phun vàolò( đối với lò quay ), nghiền cùng phối liệu ( đối với lò đứng )

*Bảng đặc trưng của các loại than dùng nung cliker

Loại than Độ tro A(%) Chất bốc V (%) QH (Kcal/kg)

- Dầu là một loại nhiên liệu có nhiệt lượng cao, không có tro chứa 85-90%cacbon, 5-10% hydro Tuy nhiên muốn sử dụng dầu làm nhiên liệu bắt buộc phải

có thiết bị đốt, hầm sấy và bộ lọc dầu, do đó mà ở Việt nam ít sử dụng loại nhiênliệu này

- Khí thiên nhiên chứa thành phần chính là khí Metan và Etan Ưu điểm củaloại nhiên liệu này là không có tro và thiết bị đốt thì đơn giản hơn nhiều so vớithiết bị đốt dầu Tuy nhiên ở nước ta do việc khai thác khí thiên nhiên còn gặpnhiều khó khăn nên nhiên liệu loại này ít được sử dụng

Ngày nay trên thế giới xuất hiện xu hướng thay thế ngày càng nhiều các loạinhiên liệu truyền thống bằng các nhiên liệu phế thải như: lốp cao su, dầu thải, đáxít, các dung môi và chất dẻo Việc này đem lại hiệu quả kinh tế rất cao vì vừagiảm được giá thành sản phẩm lại giảm được độc hại cho môi trường

III Thành phần khoáng hóa của Clinker và xi măng

Clinker và xi măng Poóclang là sản phẩm đa khoáng Bốn thành phần chính củaclinker là: C3S, C2S, C3A và C4AF, trong thực tế không bao giờ tồn tại các khoángtinh khiết, chúng luôn bị thay thế đồng hình bởi các oxyt có mặt trong phối liệunung luyện nên được gọi là alit, belit, xelit1 và xelet2 Choán lấp giữa các khe hởcủa pha kết tinh là pha thủy tinh Hàm lượng pha thủy tinh trong clinker phụ thuộcvào tốc độ làm nguội của clinker, khi làm nguội đột ngột lượng pha thủy tinh lên tới22-24% Nhưng nếu làm nguội từ từ nó chỉ chiếm khoảng 3% vì có đủ thời gian chokhoáng kết tinh, tinh thể khoáng có kích thước lớn hoàn chỉnh

Về tốc độ thủy hóa, C3A có tốc độ phản ứng với nước nhanh nhất, kế tiếp là C3S,sau đến C4AF và C2S có tốc độ thủy hóa thấp nhất Về cường độ chịu nén của cácđơn khoáng tinh khiết, nếu lấy mốc tuổi 28 ngày thì C3S có cường độ cao nhất( 46,6 MPa ), sau đó đến C4AF (38,4 MPa), C3A (12,4 MPa), C2S (4,2MPa) Sauthời gian dài cường độ của C2S mới đuổi gần kịp C3S Trong clinker xi măng do có

sự đồng hình gây khuyết tật mạng cộng thêm có sự ảnh hưởng tương hộ của các

Hoàng Văn Triều

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống xử

lý bụi cho khu vực nghiền

măng Hoàng Thạch

khoáng trong quá trình hydrat hoasneen khi có cùng thành phần các khoáng, clinker

xi măng pooclang có hoạt tính cường độ cao hơn nhiều so với các hỗn hợp cơ họccủa các khoáng tinh khiết

Ở nhiệt độ thường C3S và C2S phản ứng với nước tạo pha hydro silicat gần vôđịnh hình C-S-H và thải ra một lượng đáng kể Ca(OH)2 Khi có mặt thạch cao C3Aphản ứng với nước tạo thành ettringit C3A.3CaSO4.12H2O

Xi măng có hàm lượng C3S càng cao thì cường độ của đá xi măng càng lớn Vềvai trò của C3A và C4AF, do có tốc độ hydrat hóa cao, trong giai đoạn đầu đóng rắnsớm hình thành các tinh thể ettringit hình kim đan xen nhau, bởi vậy C3A và C4AFgóp phần nâng cao cường độ ban đầu của xi măng

IV Quy trình công nghệ sản xuất xi măng công nghiệp

Hiện nay ở nước ta áp dụng 3 loại dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng chínhlà:

- Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng( phương pháp bán khô )

- Công nghệ sản xuất xi măng lò quay phương pháp ướt

- Công nghệ sản xuất xi măng lò quay phương pháp khô

Mỗi loại công nghệ đều mang các đặc điểm khác nhau từ đó mà mang các ưunhược điểm riêng Nhưng nói chung về cơ bản 3 loại công nghệ trên đều có cácbước thực hiện tương đối giống nhau

1 Quá trình gia công nguyên, nhiên liệu

Các phối liệu đá vôi, đất sét, thạch cao, các loại phụ gia, than…

Được gia công sơ bộ đến kích thước và độ ẩm yêu cầu sau đó được định lượng vànghiền mịn thành phối liệu

Đối với công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô và bán khô : Phốiliệu đưa vào nghiền không chỉ có :đá vôi , đất sét, phụ gia điều chỉnh mà nhiên liệuthan cũng được nghiền mịn và phun vào lò trong quá trình nung.

Đối với công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp ướt thì bột phối liệu đượctrộn với nước và nghiền trong máy nghiền bi ướt

2 Quá trình nung ủ Clinker

Công đoạn nung Clinker là công đoạn rất quan trọng và quyết định đến chấtlượng sản phẩm

Phối liệu sau khi đã được nghiền mịn được đưa vào nung trong lò nung Đối với

lò quay phương pháp ướt thì bột liệu đi vào lò ở dạng bùn, với phương pháp khô thìbột liệu sau khi nghiền được đi qua hệ thống xyclon trao đổi nhiệt nhằm gia nhiệtphối liệu trước khi vào lò nhiệt độ phối liệu lúc này lên tới 7000C như vậy phối liệutrước khi vào lò ở dạng bột khô và được nung trong lò quay với nhiệt độ khoảng

1350 – 14500C Sau khi nung xong Clinker được làm nguội nhanh bằng nước vàkhông khí sau đó vận chuyển vào silô chứa Với hệ thống lò nung clinker theophương pháp bán khô sử dụng lò đứng hoặc lò quay thì phối liệu trước khi nạp vào

lò được trộn đến độ ẩm 12 – 14% và được vê thành viên có kích thước 8 – 12mmsau đó mới đưa đi nung

Quá trình nung phối liệu trong lò dưới tác dụng của nhiệt độ cao các cấu tử trongphối liệu sẽ phản ứng với nhau tạo thành các khoáng chính có trong thành phầnclinker xi măng đó là: 3CaO.Al2O3 ( C3A ), 2CaO.SiO2 ( C2S ), 3CaO.SiO2 ( C3S )

và 4CaO.Al2O3.Fe2O3 ( C4AF ) Để tăng nhanh quá trình nung clinker các biện pháp

có hiệu quả hay được dùng như: Dùng chất khoáng hoá, giảm độ ẩm của bùn pát,hồi lưu bụi trở lại lò quay, dùng thiết bị làm lạnh, tăng tốc độ quay của lò nung, sửdụng thiết bị đốt nhiên liệu hiện đại cháy hoàn toàn cho nhiệt lượng tối đa

Sau khi qua giai đoạn làm lạnh, nhiệt độ clinker trong khoảng 50 – 1500Cclinker được ủ trong kho hoặc silo chứa trong khoảng 10 – 15 ngày để CaO tự docòn lại trong clinker phản ứng với nước trong không khí tạo thành Ca(OH)2 nở thể

Hoàng Văn Triều

3 Quá trình nghiền và đóng bao xi măng

Clinker được phối trộn với các loại phụ gia xi măng như đá bazan, đá vôi,

thạch cao theo công thức phối trộn tuỳ thuộc vào yêu cầu và tính chất của xi măng

mà công thức phối trộn sẽ khác nhau Thông thường pha thêm 3 – 4% thạch cao đểđiều chỉnh thời gian đông kết và khoản 15 – 20% phụ gia khác để tăng sản lượng vàcải thiện tính chất của xi măng Độ nghiền mịn thường đạt 12% lượng còn lại trênsàng 0,08mm hoặc bề mặt riêng 2900 – 3200cm2 /g rồi qua thiết bị phân ly, phầnchưa đạt độ mịn cho quay lại vào máy nghiền Sau khi nghiền xong xi măng đượcgầu tải đưa vào các silo chứa và được đảo trộn để đồng nhất tránh hiện tượng vóncục Xi măng sau đó được đóng bao ( thông thường bao có trọng lượng 50kg ) rồiđược các xe chuyên chở đi tiêu thụ

4 Dây chuyền công nghệ

Nhà máy xi măng được sản xuất theo phương pháp khô với các thiết bị côngnghệ, thiết bị điều khiển thuộc thế hệ mới,tiên tiến trên thế giới Mức độ cơ giới hoá

và tự động hoá cao,định mức tiêu hao nguyên nhiên vật liệu thấp Việc vận hànhthiết bị được thực hiện tại phòng điều khiển trung tâm và một số trung tâm cục

a. Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất xi măng lò quay phương pháp khô:

Hoàng Văn Triều

Xilo CL chính phẩm

Đá vôi Đất sét Pirit Sét caosilic

Máy đập Máy đập Máy đập Máy đập

Kho đồng nhất sơ bộ Kho chứa phụ gia

Két đá vôi Két đất sét Két pirit caosilicKét sét

Máy sấy nghiền

Xilô xi măng

Than

Đồng nhất

Máy sấy nghiền

Két chứa

Xilo CL thứ phẩm

Xilo xi măng

Xuất xi măng rời

Xuất xi măng bao

Đóng bao

Thạch cao

Phụ gia hoạt tính

Phụ gia

l ời

Máy đập Máy đập Máy đập

Két thạch cao

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống xử

lý bụi cho khu vực nghiền

măng Hoàng Thạch

* Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ

Đá vôi được khai thác tại mỏ và được vận chuyển về phễu tiếp liệu Nhờ băngtải xích đá vôi được vận chuyển vào máy đập búa một trục có va đập phản hồi đểđập đá vôi đến kích thước ≤ 25 mm

Đất sét được khai thác tại mỏ vận chuyển về phễu tiếp liệu Nhờ băng tải xích,đất sét chuyển vào máy đập búa hai trục, và máy cán trục để đập đá sét Đá vôi, đásét sau khi đập đến kích thước theo yêu cầu, được vận chuyển vào kho đồng nhất sơ

bộ Kho đồng nhất sơ bộ thực hiện việc đồng nhất riêng rẽ từng cấu tử, đồng nhấtkiểu đống tròn

Quặng sắt, sét cao silic (cát non) được đưa vào kho chứa sau đó được hệ thốngbăng tải cao su đưa đến silô chứa

Từ kho đồng nhất sơ bộ đá vôi và đá sét được cào xích cào vào máng liệu, liệuđược đổ vào băng tải qua hệ thống cân định lượng theo tỷ lệ bài phối liệu Đồngthời quặng sắt, sét cao silic cũng được tháo xuống băng tải qua hệ thống cân địnhlượng Sau đó cả 4 cấu tử được băng tải vận chuyển đến máy nghiền đứng trênđường đi phối liệu đi qua máy dò sắt và dò kim loại để loại bỏ các cấu tử cứng khónghiền

Máy nghiền liệu là máy sấy nghiền liên hợp kiểu con lăn trục đứng, làm việctheo chu trình kín, có hệ thống phân ly khí động hiệu suất cao Độ ẩm của vật liệu rakhỏi máy sấy nghiền liên hợp ≤ 1% Để xác định lượng liệu có trong máy sấynghiền này có đầy hay không, máy có thiết bị đo độ dung của máy

Bột liệu ra khỏi máy nghiền vào xyclôn lắng, khí thải thải ra ngoài qua hệ thốnglọc bụi điện, thải ra ngoài qua ống khói của nhà máy, còn bột liệu sau xyclôn lắng

hệ thống gầu nâng, máng khí động đổ vào đỉnh silô đồng nhất liên tục bột liệu Đáysilô có hệ thống khí nén thổi qua các cửa ở đáy silô để đồng nhất phối liệu và tạo sựlinh động cho phối liệu để tháo dễ dàng

Bột liệu sau khi đã được đồng nhất đạt yêu cầu được tháo khỏi silô xuống kétchứa tại két chứa có cân định lượng, liệu được cân định lượng rồi chảy vào vít tảichuyển tới gầu nâng đổ vào cân định lượng, đổ vào máng khí động rồi đổ vào kéttrung gian, từ két trung gian này liệu được cấp vào van quay rồi qua phễu tán liệu

đổ vào hệ thống xyclôn trao đổi nhiệt Trong hệ xyclôn trao đổi nhiệt bột liệu đi từtrên xuống, khí nóng đi từ dưới lên, do có sự chênh lệch nhiệt độ giữa khí thải vàbột liệu nên có sự trao đổi nhiệt khí thải lạnh đi còn bột liệu tăng lên, sau khi liệuvào canxinơ và vào lò, bột liệu đã được decacbonat 95%

Clinker sau khi ra khỏi lò quay sẽ được làm lạnh bằng máy làm lạnh kiểu ghisau khi Clinke ra khỏi máy làm lạnh những hạt có kích thước lớn hơn 25 mm sẽđược đập nhỏ đến kích thước ≤ 25 mm rồi được băng tải xích đưa vào silô ủ chứaClinker trước khi vào máy nghiền XM

Khí thải từ hệ lò qua hệ thống quạt hút, một phần khí nóng vào máy sấy nghiềnliệu liên hợp, phần khí dư sẽ đi qua tháp làm lạnh vào máy lọc điện, thải ra ngoàiqua ống khói

Nhiên liệu sử dụng cho hệ thống lò nung là than cám từ kho chứa được băngxích cào đưa vào két chứa và đổ vào phễu tiếp liệu qua cân định lượng vào máy sấynghiền than liên hợp kiểu con lăn trục đứng có hệ thống phân ly hiệu suất cao, cóvòi phun nước để làm mát khí thải và tạo cho than có độ sít vào nhau tạo điều kiệncho quá trình nghiền Tác nhân sấy là khí thải của máy làm lạnh Than mịn sau khisấy nghiền có độ ẩm ≤1%, lượng sót sàng N009 ≤ 5% được đưa vào két chứa Tạicác két chứa than có các hệ thống bơm khí CO2 và đo nhiệt độ của két để tránh hiệntượng cháy nổ Than từ hệ thống két chứa được bơm khí nén đến các vòi phun với

áp suất cao vào trong lò nung và canxinơ Ngoài ra dầu và khí đốt cũng được sửdụng cho sấy, và khởi động lò, dầu trước khi đốt cần được sấy và chuyển vào vòiđốt đa kênh

Xỉ than, đá đen từ kho được cào xích cào đưa đến két trung gian trước khi đổvào máy nghiền qua cân định lượng Thạch cao chứa trong kho chứa trước khinghiền được đập nhỏ đến kích thước ≤ 25 mm

Clinker từ két chứa tháo xuống băng cân định lượng theo tỷ lệ xác định đổ đếnbăng tải cao su đến máy nghiền đứng nghiền sơ bộ, sau khi Clinke được nghiền sơ

bộ có kích thước ≤ 1 mm Sản phẩm sau khi ra khỏi máy nghiền đứng được sàngdung hạt không qua sàng sẽ hồi lưu lại máy nghiền Hạt nhỏ cùng với các phụ giakhác bao gồm thạch cao, phụ gia đầy và xỉ than, các phụ gia này cũng được cân

Hoàng Văn Triều

Xi măng từ xyclôn lắng có độ mịn xác định được máng khí động vận chuyểnđến gầu nâng đưa vào silô chứa, tại silô chứa có hệ thống khuấy trộn XM bằng khínén đến độ đồng nhất nhất định Tại đây XM có thể được xuất rời hoặc đóng bao,máy đóng bao có nhiện vụ đóng bao và vận chuyển bao vào kho chứa và xuất hàngtheo các con đường: thuỷ, sắt, bộ

b.Sơ đồ sản xuất xi măng theo phương pháp ướt lò quay:

Hoàng Văn Triều Lớp QTTB-K47

Nước

Than

Đập

SấyChứa

Nghiền

Phụ gia

Đất sộtMỏy cỏn

Bể chứa bựnNướcThanĐậpMỏy nghiền bi

Lũ quayNghiềnChứaSấy

Ủ clinkerPhụ gia21

Phụ gia

điều chỉnh

Phụ gia thuỷĐất sộtMỏy cỏn

Bể chứa bựnNướcThanĐậpMỏy nghiền bi

Lũ quayNghiềnChứaSấy

Ủ clinkerPhụ gia

Đá vôi

Máy sấy

Máy cán đấtKét chứaMáy sấy

Két chứa

Mỏy đập

Két chứaMáy sấy

Két chứa

Máy nghiền

Làm ẩm, đóng bánh

Đóng bao

Kho sản phẩm

Nước

Phụ gia

5 So sánh ba sơ đồ

Mỗi phương pháp sản xuất đều có ưu và nhược điểm riêng,tuy nhiên trong sảnxuất ta chọn phương pháp nào là tối ưu và hợp lý nhất,mang lại hiệu quả kinhtế,chất lượng và tính thực thi của nó

-Phương pháp ướt lò quay tiêu tốn năng lượng cho đập và nghiền ít nhưng nhiênliệu tiêu hao để nung luyện lại nhiều hơn so với phương pháp khô lò quay

-Phương pháp khô năng lượng tiêu tốn cho nghiền , đập nhiều hơn nhưng diệntích sản xuất được thu hẹp và lò quay dạng này ngắn hơn

Tuy nhiên chất lượng của phương pháp ướt tốt hơn,xi măng có độ đồng nhấtcao, điều kiện vệ sinh sản xuất tốt hơn

Trên thế giới 85% sản lượng xi măng được sản xuất bằng phương pháp ướt lòquay

V Quá trình đóng rắn của xi măng

Quá trình đóng rắn của xi măng xảy ra rất phức tạp trải qua nhiều quá trìnhhydrat hóa của các khoáng Có nhiều thuyết để giải thích sự đóng rắn của xi măngtheo các quan điểm khác nhau như thuyết Bai cốp…để đơn giản ta coi quá trìnhđóng rắn gồm các giai đoạn sau:

- Hòa trộn xi măng với nước

- Thực hiện hydrat hóa các khoáng trong xi măng

- Thực hiện các quá trình vật lý liên kết chặt chẽ các hạt sản phẩm

Hoàng Văn Triều

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống xử

lý bụi cho khu vực nghiền

măng Hoàng Thạch

Chương II Những đặc trưng cơ bản của quá trình nghiền Clinker xi măng

I Nghiền Clinker xi măng

Nghiền clinker xi măng là công đoạn giải quyết các thao tác cuối cùng trong quátrình sản xuất xi măng, nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của xi măng

Đối tượng nghiền của quá trình này là clinker và một lượng rất nhỏ phụ gia, do

đó quá trình này phụ thuộc chủ yếu vào clinker, nên có thể coi quá trình này là quátrình nghiền clinker

1 Máy nghiền xi măng

Có rất nhiều loại máy có thể dùng để nghiền xi măng như: máy nghiền bi, máynghiền thanh, máy nghiền rung, máy nghiền con lăn…nhưng phổ biến ở nước tahiện nay dùng rộng rãi là loại máy nghiền bi thùng quay

Máy nghiền bi có thể phân loại thành nhiều loại khác nhau:

+ Phân loại theo cấu tạo của thùng: có các loại hình trụ, hình nón cụt

+ Phân loại theo phương pháp tháo sản phẩm: có loại tháo qua trục rỗng, tháoqua sàng chắn ngang thùng, tháo qua sàng hình trụ và loại máy nghiền kèm theothiết bị phân loại đặt riêng biệt bên ngoài

Cấu tạo của máy nghiền bi gồm các tang quay bằng thép, có đường kính 1-3m,dài 10-15m máy được đặt nằm ngang và quay quanh trục của nó, nhờ động cơ vàbánh xe truyền động Trong các tang quay này chứa một phần bi, đạn bằng kim loạihay bằng sứ, quá trình nghiền vật liệu xảy ra khi bi, đạn trong máy nghiền chuyểnđộng Khi quay tang hỗn hợp bi, đạn và vật liệu nghiền được nâng lên một đoạntheo hướng quay, khi góc nâng lớn hơn góc rơi tự nhiên thì bi, đạn và vật liệu bịtrượt xuống phía dưới Như vậy vật liệu bị nghiền là do sự chà sát hay vừa đập vừachà sát của bi, đạn với nhau hay bi, đạn với thành thùng

2 Bi đạn trong máy nghiền

Bi, đạn nghiền thường được chế tạo bằng thép hợp kim gồm cacbon, mangan,phootpho, lưu huỳnh… Bi của máy nghiền có đường kính từ 20-100mm, đạnthường có kích thước từ 15-20mm,20-30mm

3 Tấm lót

Để tránh va đập, vỏ máy nghiền bên trong được lót bằng những tấm lót kimloại Tấm lót máy nghiền thường có gân trên bề mặt và được thiết kế theo các hìnhdạng khác nhau để làm giảm độ mòn, chiều dày tấm lót phụ thuộc vào đường kínhmáy nghiền và kích thước vật thể nghiền ở giới hạn 30-63mm

II Công suất tiêu thụ của máy nghiền

Khi nạp bi, đạn tối ưu và tần số quay hợp lý có thể công suất tiêu thụ của máynghiền được xác định theo công thức thực nghiệm P= 12,5.G hoặc công thức củaBlank P = C.G D

Hoàng Văn Triều

3 Đá bazan

Đá bazan là loại phụ gia thường được sử dụng trong quá trình nghiền clinker ximăng Loại phụ gia này tương đối giòn được sử dụng khoảng 15-20% nên cũng ảnhhưởng ít đến quá trình nghiền clinker xi măng

4 Các phụ gia khác

Trong quá trình nghiền clinker xi măng người ta còn sử dụng các phế thải củacác ngành công nghiệp hay các hợp chất có trong tự nhiên như nham thạch, tro bụicủa núi lửa, gạch non, đá đen, đá sít…nhằm tăng sản lượng và giảm giá thành ximăng Đây là loại phụ gia có độ cứng thấp và khối lượng ít nên cũng ít ảnh hưởngtới quá trình nghiền

Chương III Vấn đề ô nhiệm bụi xi măng và các phương pháp xử lý

Nghành công nghiệp sản xuất xi măng là một trong những nghành gây ô nhiễmmôi trường nặng nề nhất Qúa trình sản xuất xi măng đã tạo ra một khối lượng lớnkhói, bụi thải ra vùng lân cận nhà máy Một tấn xi măng thành phẩm có khoảng240kg khói bụi tung ra môi trường Đó là sự hao phí lớn về kinh tế, nhưng điềunguy hiểm hơn là tác hại của khói, bụi xi măng dã ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ

và đời sống của công nhân và dân cư vùng tiếp giáp nhà máy

Việc sản xuất xi măng có thể có tác động đáng kể vào mức độ ô nhiễm khôngkhí ở quanh vùng sản xuất xi măng Vì phải xử lý một lượng lớn các vật liệu mịn,nên vấn đề ô nhiễm không khí chủ yếu là việc phát ra bụi Việc thoát ra các tạp chấtkhí như dioxit sulfuaric cũng là một vấn đề cần phải xem xét

Khu vực máy nghiền trong nhà máy thải ra một lượng bụi đáng kể Để đảm bảođược nồng độ bụi cho phép theo tiêu chuẩn quốc tế về môi trường khi thải ra ngoàimôi trường, và cũng để đảm bảo độ an toàn cho người lao động, chúng ta cần cóbiện pháp khắc phục

I Các nguồn bụi

Bụi phát sinh ra ở mọi giai đoạn trong công nghệ sản xuất xi măng từ việc khaithác đá, việc đập, đồng nhất, đốt, nghiền, xử lý và bảo quản, đến việc phân phốicuối cùng

Có hai nguồn bụi :

1/ Nguồn bụi tập trung tại một điểm như các ống và các lỗ Nồng độ bụi từnhững nơi này được điều khiển bằng nhiều loại lọc bụi khác nhau

2/ Các nguồn bụi phân tán như khai thác đá, xử lý ngoài trời và bảo quảnnguyên liệu thô và clinker Các nguồn bụi phân tán là tất cả các hoạt động ở ngoàitrời Nồng độ bụi phụ thuộc vào lượng hơi nước trong vật liệu và các điều kiện khíhậu

Hoàng Văn Triều

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống xử

lý bụi cho khu vực nghiền

măng Hoàng Thạch

II Ô nhiệm khí thải và bụi trong sản xuất xi măng

Bụi ximăng ở dạng rất mịn (cỡ hạt chủ yếu dưới 30µm) lơ lửng trong khôngkhí, khi hít vào phổi dể gây bệnh về đường hô hấp Đặc biệt khi hàm lượng SiO2 tự

do > 2% có khả năng gây bệnh silicon phổi, một bệnh được coi là bệnh nghề nghiệpcủa công nghiệp sản xuất ximăng

Bụi trong sản xuất ximăng bao gồm bụi than, bụi đất đá, bụi clinker, bụi ximăngphát sinh từ hầu hết các công đoạn sản xuất như: nổ mìn lấy đá, khai thác đất sét,nghiền nguyên liệu, nghiền ximăng, vận chuyển…

Ngoài bụi ra, quá trình sản xuất ximăng còn thải ra môi trường một số khí độcvới nồng độ không lớn lắm Khí độc do khói thải ống khói thải nhà máy, từ cácphương tiện có động cơ đốt trong

Tác dụng xấu đến môi trường chủ yếu do khí SO2, NOX, CO, Hydro Cacbon, vàchì (Pb)…SO2 và NOX, gây bệnh đường hô hấp, là nguyên nhân gây mưa axit hủyhoại môi trường SO2 phần lớn phát sinh từ khí thải khi đốt nhiên liệu, còn NOX chủyếu do động cơ đốt trong từ các phương tiện giao thông tạo nên

Theo số liệu nghiên cứu của Trung tâm bảo vệ môi trường về tình trạng ô nhiễmtrong quá trình sản xuất xi măng tại nhà máy ximăng sản lượng 650.000 tấnximăng/năm, tải lượng ô nhiễm trong sản xuất ximăng như sau:

Tải lượng ô nhiểm sản xuất trong sản xuất ximăng

2 (Tấn) (Tấn) NOx Khai thác đá vôi , đất sét

Sản xuất clinker

Sản xuất xi măng

Tổng cộng

1.180,941.003,2227,942.412,0

1.203,6-1.203,6

2.537,0-2.537,0Tổng hợp kết quả tính toán cân bằng vật chất cho lò nung và hàm lượng chấtthải của các loại hình công nghệ sản xuất ximăng như sau:

-Tổng hợp kết quả tính toán cân bằng vật chất cho lò nung của các loại hình công nghệ sản xuất ximăng (tính cho một tấn clinker)

Nội dung Lò quay khụ

(kg)

Lò quay ướt(kg)

Lò đứng(kg)

1.191,3297,615,2

1.2402971732

1,45144,93(*)1.743,85,180,133,960,024

6,464(*)1.005,1123,7240,0571,70,0010,674

III Tác hại của bụi và khí thải trong sản xuất xi măng

1 Đối với môi trường

Các hạt bụi ở nhà máy ximăng nếu thải ra môi trường với nồng độ vượt quánồng độ cho phép thì vô cùng độc hại Chúng phá huỷ môi trường xung quanh, kìmhãm sự phát triển của động thực vật Hơn thế nữa là chúng còn phá huỷ bầu khíquyển…Các hạt bụi ximăng và bụi than thải vào nguồn nước làm tăng hàm lượngchất rắn lơ lửng trong nước gây ô nhiễm nguồn nước Các hạt bụi rơi xuống đất làmthay đổi thành phần và tính chất của đất, thay đổi độ phì nhiêu trong đất, làm chođất trồng bị thoái hoá nên ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng của cây trồng Trongnhà máy, bụi bám vào thiết bị, nhà xưởng, cây cối làm mất mỹ quan môi trường

Hoàng Văn Triều

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống xử

lý bụi cho khu vực nghiền

măng Hoàng Thạch

2 Đối với con người

Đối với nhà máy ximăng, tất cả các nguồn gây ô nhiễm trong quá trình hoạtđộng đều có thể gây tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe của con ngườitrong vùng chịu ảnh hưởng của nhà máy Tùy thuộc vào nồng độ và thời gian tácdụng của các chất gây ô nhiễm mà mức độ tác hại của chúng đối với sức khỏe cộngđồng sẽ khác nhau

Bụi xi măng thường gây ra các bệnh về đường hô hấp sau:

+ Tổn thương đường hô hấp: Tại các vùng tiếp giáp với nhà máy cótriệunchứng tổn thương đường hô hấp cũng tuân theo qui luật phân bố cácchất ô nhiễm, vùng nào có mức độ ô nhiễm cao thì các tổn thương đường hôhấp cũng nặng hơn

+ Chức năng thông phổi khí: Gây rối loạn thông khí phổi

+ Hội chứng ô nhiễm không khí nội thất Hội chứng này gây nên các bệnh

về niêm mạc, da

IV Các phương pháp xử lý bụi trong sản xuất xi măng

Để giảm mức ô nhiễm không khí do sản xuất xi măng gây ra, có thể sử dụngnhiều biện pháp khác nhau như:

+ Bố trí lại nguồn phát sinh bụi

+ Cách ly nguồn phát sinh bụi

+ Thay đổi công nghệ

+ Thay đổi nguyên nhiên liệu

+ Thay đổi biện pháp vận hành

+ Bổ sung thiết bị xử lý

* Quá trình làm sạch không khí được chia làm ba cấp:

+ Làm sạch thô: chỉ giữ lại các hạt bụi có kích thước >100µm , cấp lọc nàythường để lọc sơ bộ.

+ Làm sạch trung bình: Không chỉ giữ được các hạt to mà còn giữ được cáchạt nhỏ.Nồng độ bụi sau khi lọc còn khoảng 30-50 mg/m3

+ Làm sạch tinh: Có thể lọc được các hạt bụi <10µm với hiệu suất cao, nồng

độ bụi sau thiết bị lọc còn 1-3 mg/m3

Tuỳ theo việc lựa chọn cấp lọc cho các nhà máy có thể chọn các thiết bị lọc bụiphù hợp Trong công nghệ sản xuất xi măng người ta thường dùng các phươngpháp lọc bụi sau :

1 Phương pháp lắng bụi bằng trọng lực

Đây là phương pháp đơn giản nhất để tách các hạt rắn ra khỏi dòng khí Nguyêntắc của phương pháp này là: các hạt bụi chịu tác dụng của trọng lực lắng xuống đáythiết bị và tách ra khỏi dòng khí Những hạt bụi cỡ lớn thường lắng động trên đườngống, nhưng để hiệu quả của quá trình cao hơn người ta phải chế tạo ra một thiết bịriêng biệt dành cho việc lắng bụi gọi là buồng lắng bụi

Cấu tạo của buồng lắng rất đơn giản - đó là một không gian hình hộp có tiết diệnngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diên đường ống dẫn khí vào đẻ cho vận tốc dòng

Hoàng Văn Triều

2 Phương pháp lắng bụi bằng quán tính

Phương pháp này chỉ dùng để lọc bụi có kích thước khá lớn Nguyên lý cơ bảnđược áp dụng để chế tạo thiết bị lọc bụi kiểu quán tính là làm thay đổi chiều hướngchuyển động của dòng khí một cách liên tục, lặp đi lặp lại bằng nhiều loại vật cản

có hình dáng khác nhau Khi dòng khí đổi hướng chuyển động thì bụi do có sứcquán tính lớn sẽ giữ hướng chuyển động ban đầu của mình và va đập vào các vậtcản rồi bị giữ lại ở đó hoặc mất động năng và rơI xuống đáy thiết bị

Một số thiết bị lọc bụi theo phương phương pháp này là:

-Thiết bị lọc quán tính Ventury

-Thiết bị lọc quán tính kiểu màn chắn uốn cong

-Thiết bị lọc quán tính kiểu “lá sách”

-Thiết bị lọc quán tính kết hợp với xyclon

Trong sản xuất ximăng phương pháp này ít được sử dụng

3 Phương pháp ly tâm

Thiết bị dùng trong nhà máy ximăng của phương pháp này là các loại xiclon.Xyclon là loại loc bụi đơn giản và rẻ tiền Yêu cầu đặt ra với việc tính toán thiết kếhuặc lựa chọn các xiclon là phảI đáp ứng được các thông số kỷ thuật sau đây: lưulượng không khí cần lọc, hiệu quả lọc, tổn thất áp suất,diện tích và không gianchiếm chổ và giá thành.Việc lưa chọn được tất cả những thông số trến sẽ găp khókhăn Thông thường nngười ta luôn ưu tiên chọn loại xiclôn có lưu lượng phùhợpđồng thời có hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất bé

Có thể dùng một xiclon hoặc nhiều xiclon mắc nối tiếp nhau Thông thường đểtăng hiệu quả của quá trình lọc người ta dùng nhiều xiclon măc nối tiếp hoặc songsong với nhau gọi là xyclon chùm hay xyclon tổ hợp Số lượng xyclon con trongxyclon chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc Nói chung xyclon chùm cho hiệu quảcao hơn xyclon đơn.

Khí vào xyclon theo phương tiếp tuyến ở đỉnh của phần hình trụ và đi xuốngtheo đường xoắn ốc vào phần phễu Các hạt bụi có quán tính cao hơn các phân tửkhí được đẩy ra khỏi khí về phía thành xyclon Bụi được thu ở dưới đáy, trong khikhí thoát ra khỏi xyclon qua đầu ra chính giữa trên đỉnh

4 Phương pháp lọc bụi bằng vật liệu lọc

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: khi dòng khí chứa bụi chuyển động qualớp vải xốp, các hạt bụi bị giữ lại trên lớp vải xốp đó Phương pháp này dược sửdụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp ximăng

Vải dùng để lọc được chế tạo từ vật liệu dạng sợi ( bông, len, sợi thủy tinh, sợitổng hợp…) có đường kính từ vài micrômet đến hàng chục micrômet với chiều dàivài cm Từ những sợi riêng biệt dượ xe lại hành chỉ và dệt thành vải

Các đặc tính quan trọng nhất của vải lọc bụi là: hiệu quả lọc, sức cản khí động

và thời gian của chu kỳ hoạt động trước khi thay mới hoặc hoàn nguyên

Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đối với lưới lọc bụi được hướng vàomục tiêu xác định mối quan hệ giữa các thông số (đặc tính) nói trên với các đặcđiểm cấu trúc của lưới lọc, tính chất của bụi khi cần lọc và chế độ chuyển động củadòng khí

Thông thường quá trình lọc xảy ra trong lưới lọc bụi có thể chia làm hai giaiđoạn Trong giai đoạn đầu xảy ra quá trìng giử bụi trong lưới sạch, trong lúc đó xemrằng sự thay đổi cấu trúc của lớp lưới lọc do bụi bám và do nguyên nhân khác làkhông đáng kể Giai đoạn này gọi là giai đoạn ổn định; hiệu quả lọc và sức cản củakhí động trong giai đoạn này được xem như không thay đổi theo thời gian và được

Hoàng Văn Triều

Giai đoạn hai của quá trìng lọc được goi la giai đoạn không ổn định do có sựthay đổi cấu trúc của lớp lưới lọc do có nhiều hạt bụi bị giữ lại trong đó, ảnh hưởngcủa độ ẩm huặc bởi các nguyên nhân khác làm thay đổi sức cản khí động và hiệuquả rõ rệt.

Các hiện tượng thay đổi hiệu quả lọc η và sức cản khí động theo thời gian đượcgọi là quá trình phụ

Do sự phức tạp và đa dạng của quá trình phụ mà giai đoạn không ổn định củaquá trình lọc còn ít được nghiên cứu mặc dù trong thực tế sản xuất, quá trình lọc bụi

ở giai đoạn không ổn định có vai trò quyết định do giai đoạn ổn định ban đầuthường rất ngắn ngủi

Qúa trình lọc bụi bằng các loại vật liệu lọc như vải, sợi xoắn rối, cáctông làmbằng hỗn hợp xenlulô - amiăng gồm các sợi có đường kính khác nhau, v.v…cho đếnnay vẫn chưa có nghiên cứu nào bằng mô hình toán học chặt chẽ Do đó đối vớilưới lọc loại này chỉ có thể áp dụng những kháI niệm dịnh tính mà thôi

Thực tế cho thấy rằng đối với lưới lọc thì các hạt bụi cỡ 0,1 – 0,5 µm lọt qualưới nhiều nhất, còn các hạt có kích thước lớn hơn hoặc nhỏ hơn lại bị giữ lại

Lưới lọc bụi thường được cấu tạo từ một hoặc nhiều lớp sợi, các sợi trong mổilớp có thể được xem như những thanh thiết diện tròn (hình trụ) nằm cách nhau từ5ữ10 lần (hoặc hơn) kích thước của hạt bụi cần lọc Do đó một trong những môhình đơn giản nhất của lưới lọc là một hệ thống những thanh hình trụ nằm trực giaovới chiều chuyển động của dòng khí mà kích thước của chúng có thể được xác định

từ sức cản khí động của lưới lọc thực tế

Trong sản xuất ximăng thiết bị lọc lưới phổ biến nhất là thiết bị lọc bụi ống tay

áo Thiết bị loại này bao gồm nhiều ống tay áo đường kính từ 125 ữ 300 mm, chiều

cao từ 2 ữ 3,5 m (hoặc hơn); đầu dưới liền kề vào đáy bản đục lỗ tròn bằng đườngkính của ống tay áo hoặc lồng vào khung và cố định đầu trên vào bản đục lỗ.

Khí cần lọc được đưa vào phểu chứa bụi rồi theo các ống tay áo đi từ ngoài vàotrong để đi vào ống góp khí sạch rồi đi ra ngoài Khi bụi đã bám nhiều ở mặtngoài của ống tay áo, làm cho sức cản của chúng tăng cao ảnh hưởng đến năng suấtlọc, người ta tiến hành hoàn nguyên bằng cách rung để rủ bụi kết hợp với phụtkhông khí nén kiểu xung lực để không khí đi từ trong ra ngoài ống tay áo

Thiết bị lọc ống tay ao thường được chế tạo để làm việc trên đường ống hút củamáy quạt, lúc đó vỏ hộp của thiết bị phảI đảm bảo độ kín để hạn chế sự xâm nhậpcủa không khí xung quanh vào thiết bị Trường hợp thiết bị được chế tạo để làmviệc trên đường ống đẩy của quạt thì vỏ hộp của thiết bị trong nhiều trường hợp chỉđóng vai trò bảo vệ các chùm ống tay áo, thậm chí không cần vỏ thiết bị và khíthoát ra từ các ống tay áo có thể tuần hoàn trở lại vào phòng sản xuất huặc trực tiếpthải ra khí quyển nếu trong khí thải không chứa các loại khí độc hại vươt quá giớihạn cho phép

Năng suất và hiệu quả lọc của thiết bị ống tay tay áo phụ thuộc rất nhiều vàochất liệu vải lọc

* Thiết bị lọc bụi kiểu ống tay áo, hoàn nguyên bằng cách phun khí nén ngược chiều:

Hoàng Văn Triều

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống xử

lý bụi cho khu vực nghiền

măng Hoàng Thạch

* Thiết bị lọc bụi kiểu ống tay áo hoàn nguyên bằng cách rung để rũ bụi

5 Phương pháp lọc bụi bằng điện

a/ Cơ sở lý thuyết làm sạch khí bằng điện

Khí thải cần lọc bụi được thổi qua hệ thống hai điện cực Điện cực nối đất gọi làđiện cực lắng vì bụi chủ yếu được lắng trên điện cực này Điện cực thứ hai được gọi

là điện cực quầng sáng Điện cực này được cung cấp dòng điện 1 chiều có điện thếcao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh có giá trị lớn và gây ra

sự va đập ion mạnh liệt Biểu hiện bên ngoài của sự ion hóa khí mạnh liệt là nhìnthấy một quầng sang bao phủ xung quanh điện cực này Các ion khí được tạo ra chủyếu trong vùng quầng sang Dưới tác động của lực điện trường các ion sẽ chuyểndịch về phía điện cực trái dấu Các ion dương chuyển dịch về phía cực âm Các ion

Hoàng Văn Triều

Thực tế để làm sạch bụi nhờ lực tĩnh điện cần phải có hai điều kiện sau:

- Khí chứa bụi phải đạt 108 ion/ cm3 khí

- Cần có điện trường một chiều mạnh

Các loại điện cực:

- Điện cực dương ( điện cực lắng)

- Điện cực âm( điện cực quầng hay điện cực dây)

- a, b, d: Điện trường không đều

- c: Điện trưòng đều

b/ Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị lọc điện

- Tích điện vào các hạt treo: một bộ chỉnh lưu HT tạo ra đủ điện áp ở giữa cácđiện cực phóng và cực thu Các cực phóng phóng ra các ion để tích điện chocác hạt bụi

- Thu hút các hạt đã tích điện trong một điện trường: các cực thu thu các hạtbụi bị hút

- Loại các hạt thu được ra khỏi cực thu: khi một lượng bụi nào đó đã tích trên

bề mặt của các cực thu, lượng bụi đó sẽ rơi vào phễu của lọc bụi và được lấyra

* Thiết bị lọc điện được chia làm hai loại:

+ Loại một ngăn: bao gồm cả điện cực quầng và điện cực lắng do đó sự ion hoácác hạt bụi cũng như sự lắng chúng đều được xảy ra

+ Loại hai ngăn: sự ion hoá và sự lắng xảy ra trong 2 ngăn, ngăn thứ nhất gồmcác điện cực quầng và gọi là ngăn ion hoá, ngăn thứ 2 gồm các điện cực lắng gọi làphòng lắng

Hoàng Văn Triều