Chuyên đề vật liệu xây dựng

Hợp tác tạo ra thành công

06/10/2010 - 10:23 SA

Nhà máy xi măng Lorca Holcim đã được thành lập năm 1967 và được đặt ở vùng Murcia của Tây Ban Nha. Nhà máy vận hành một lò Polisius 2 tầng với năng suất 1.800 tấn/ngày. Đồng sản xuất nhiên liệu thay thế là điều quan trọng sống còn cho hiệu quả kinh tế của nhà máy, và Lorca Holcim đã thực hiện đầu tư đáng kể vào kho chứa và thiết bị cấp liệu cho các loại nhiên liệu này.

Nhà máy xi măng Lorca Holcim, Tây Ban Nha

Vào năm 1999, việc gia công nhiên liệu thay thế gồm có 3 loại chất thải lỏng được đưa vào qua đường vòi đốt lò nung và lốp ô tô, xe tải đã qua sử dụng được cấp qua vào trung tâm lò nung. Lorca Holcim muốn mở rộng năng lực chế biến bao gồm các nhiên liệu thay thế rắn được đưa vào qua vòi đốt lò nung. Thiết kế của vòi đốt hiện có không cho phép đốt loại nhiên liệu này, do đó người ta đã quyết định đầu tư một vòi đốt hiện đại, thích hợp với việc đốt các nhiên liệu thay thế. Nhà máy chọn vòi đốt DUOFLEX của FLS, đây là lần đầu tiên vòi đốt kiểu này được lắp đặt trong hãng Holcim. FLS cũng hỏi để cung cấp thiết bị về sự mù hóa của các nhiên liệu thay thế lỏng.

Trong khi tính đến vòi phun, Holcim cũng gửi đề xuất về kho chứa và thiết bị cấp các nhiên liệu rắn thay thế. Nhà máy đã lựa chọn một si lô 280 m3 và một thiết bị cấp liệu Pfister TRW. Sự kết hợp một thiết bị Pfister với một vòi đốt DUOFLEX này là lần đầu tiên kiểu này được hãng FLS thực hiện. Tất nhiên, do đó tất cả các bên có liên quan đã tập trung chú ý vào việc chạy thử dây chuyền cấp nhiên liệu thay thế rắn mới.

Những quan tâm trong thiết kế

Phía sau vòi phun DUOFLEX với 4 ống dẫn - Thiết bị cấp liệu Pfister TRW

Trong quá trình thiết kế, Holcim, FLS và Pfister đã tập trung vào việc đảm bảo sự vừa, hợp tối ưu giữa thiết bị cấp liệu và vòi đốt trong khi hướng tới sự thỏa mãn các yêu cầu của nhà máy Lorca.
Nhiên liệu rắn thay thế đầu tiên được đem đốt là bột động vật. Dựa trên kinh nghiệm từ các nhà máy khác, người ta đã quyết định loại trừ các sự cố kẹt tắc có thể xảy ra trong đường vận chuyển bằng khí nén giữa thiết bị cấp liệu và vòi đốt. Điều này đã được thực hiện bằng cách:
•   Làm lạnh khí vận chuyển.
•   Đặt thiết bị cấp liệu để đảm bảo ống chạy hầu như thẳng giữa thiết bị cấp liệu và vòi đốt.
•   Duy trì đường kính đường ống vận chuyển không đổi (5 inches) do đó là đường kính ống trung tâm bên trong vòi đốt.
Để loại trừ các sự cố về mùi, đã lắng bụi khí thông gió từ si lô chứa bột động vật và thiết bị cấp liệu Pfister TRW dẫn đến đầu vào quạt gió I. Vòi đốt DUOFLEX đã được thiết kế phù hợp với bốn ống trung tâm đối với các nhiên liệu thay thế, một ống cho nhiên liệu rắn và ba ống cho nhiên liệu lỏng. Việc bố trí các ống này dựa trên kinh nghiệm là có toàn bộ gió III xung quanh các nhiên liệu đảm bảo khả năng cháy hết tốt nhất trong ngọn lửa.

Kết hợp nhiên liệu
Nhiên liệu cấp cho lò 1800 tấn/ngày khoảng chừng: Than và petcoke: 5.000 kg/h; Dung môi hay dầu thải: 2.000 kg/h; Mỡ động vật: 2.000 kg/h; Bột động vật: 1.500 kg/h; Lốp đã qua sử dụng: 1.000 kg/h.

Kinh nghiệm vận hành

Vòi đốt DUOFLEX mới và hệ thống nhiên liệu thay thế mới được chạy thử vào tháng 6/2001 và bây giờ nó có thể tăng tỷ lệ dùng nhiên liệu thay thế từ 30 % lên gần 50 %. Điều này là do thiết kế của vòi phun DUOFLEX. Các sự cố trước đây đã trải qua với các vòng anô lưu huỳnh trong lò và hàm lượng lưu huỳnh quá cao trong bột liệu nóng đã được loại trừ. Điều này là do ngọn lửa hẹp được tạo bởi vòi phun DUOFLEX, điều này ngăn ngừa sự va chạm của ngọn lửa lên bề mặt liệu nạp lò. Lại do hình dáng ngọn lửa, không xuất hiện sự hư hại lớp lót; không kể vòi đốt.

Các lý do thiết kế: Năng suất định mức của lò tăng khoảng 3 %. Vận hành lò và mặt cắt cô la đã trở nên ổn định hơn.Chất lượng clinker đã được duy trì trong khi tăng tỷ lệ thay thế nhiên liệu thay thế.

Đốt bột động vật
Chất lượng bột động vật ở Tây Ban Nha thay đổi đáng kể giữa nhà cung cấp này với nhà cung cấp khác. Nó sớm lộ ra rằng hầu hết các bột động vật đều tồn tại những thách thức nghiêm trọng, bất chấp các phòng ngừa đã áp dụng ở giai đoạn thiết kế. Không có khó khăn để có trải nghiệm với hệ thống rút từ si lô chứa cũng được cung cấp bởi Pfister mà cũng không có khó khăn với việc vận hành thiết bị cấp liệu. Tuy nhiên, dây chuyền cấp liệu sau thiết bị cấp liệu gặp hai sự cố chính:
Kẹt tắc ống cấp liệu và đoạn đầu vào vòi đốt.
Hàm lượng mỡ bao bọc bên trong chứng minh rõ ràng rằng mỡ là tín hiệu phân tách của bột động vật.

Sơ đồ nguyên tắc cấu hình mũi vòi phun DUOFLEX

Sự mòn ống trung tâm bên trong vòi đốt bị gây bởi các mảnh xương lớn. để vượt qua xu hướng kẹt tắc, các loại bột xương khó xử lý phải được xử lý trước bằng cách thêm các vật liệu có khả năng làm mất tính dính của bột. Bụi clinker đã được chọn làm phụ gia thích hợp cho bột động vật. Sự đong xảy ra giữa si lô chứa và thiết bị cấp liệu ở năng suất tương ứng với khoảng 0,10 kg bụi clinker/ kg bột động vật. Ngoài ra, Lorca Holcim nay đã chú trọng hơn đến chất lượng bột xương khi tiếp nhận, các loại bột preferring được tách các mảnh xương lớn và đã được trộn sẵn với mùn cưa. Các sự cố kẹt tắc đã được giải quyết thành công thông qua việc kết hợp các biện pháp đã được mô tả. Do đó vòi đốt DUOFLEX đã được thực hiện bởi Lorca Holcim thỏa mãn hoàn toàn và điều đó cũng xảy ra đối với thiết bị cấp liệu Pfister.

Sơ đồ nguyên lý dây chuyền đốt nhiên liệu thay thế

Vẫn với mục đích cải tiến và Holcim có cụ thể hóa một vài đề xuất rằng sẽ làm cho thiết kế vòi đốt DUOFLEX tốt hơn. Một đề xuất là cấu tạo các ống trung tâm cho nhiên liệu thay thế lỏng như ống làm bằng thép chịu acid để tránh ăn mòn (sự chảy tràn xuất hiện khi tháo ống đốt). Một điểm khác có liên quan đến sự mòn ống trung tâm dùng để dẫn nhiên liệu rắn. Vòi đốt được cung cấp cho Lorca Holcim cống hiến sự dễ tháo và thay thế bộ phận chứa các ống trung tâm, nhưng các vòi đốt sau này sẽ mở ra khả năng thay thế các ống mang nhiên liệu rắn dễ dàng, độc lập với các ống khác.

Phát thải NOx và gió I
Kinh nghiệm của Holcim làphanf trăm gió I tương đối cao là cần thiết cho các điều kiện cho sự cháy nhiên liệu thay thế tốt nhất. Do đó vòi đốt được thiết kế để vận hành với 15 % gió I. Đôi khi vòi đốt đã được vận hành thực ở tỷ lệ gió I cao này và nó là điều đáng chú ý là tỷ lệ này không làm tăng phát thải NOx trong lò. Phát thải có thay đổi đột ngột từ mức đã ghi được trước khi lắp đặt vòi đốt mới.
Tăng 1 % gió I sẽ làm tăng tiêu hao nhiệt của lò 1,5 kcal/kg clinker. Đây là giá rất vừa phải cho các phác thảo có ích nêu trên.
Kết hợp ý kiến chuyên môn cho các kết quả tối ưu
Nhà cung cấp thiết bị và nhà sản xuất xi măng mỗi bên đều có nhiều chuyên gia. Nhà cung cấp, một mặt hiểu biết nhiều về các giải pháp được lựa chọn, nhưng không có các thiết bị công nghiệp để thử hiệu suất thực của thiết bị đã bán. Nhà sản xuất xi măng mặt khác là một chuyên gia chế tạo và tiếp thị các sản phẩm của anh ta nhưng không có sự hiểu thấu bên trong công nghệ của nhà cung cấp. Khi hai bên kết hợp các chuyên gia của mình, đã đạt được các kết quả tối ưu. Ở dự án nhiên liệu thải Lorca Holcim, các đội từ Pfister và FLS làm việc sát cánh cùng với các nhân viên của Holcim để chỉ định, đặt làm và tối ưu hóa vòi đốt mới và thiết bị đốt bột động vật để thỏa mãn hoàn toàn tất cả các thành viên có liên quan.

Mạnh Cường
(Theo World Cement)