Báo cáo những nhà máy sản xuất xi măng hiện đại trên thế giới

Báo cáo những nhà máy sản xuất xi măng hiện đại trên thế giới: Tổng quan một số nhà máy Dây chuyền công nghệ hiện đại sản xuất xi măng, công nghệ vật liệu Những nhà máy sản xuất xi măng thành phố siam Nhà máy xi măng kawasaki Vấn đề môi trường

CÔNG TY SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND CALIFORNIA

I Giới thiệu về nhà máy :

Công ty xi măng California Portland ( CPC ) có hai nhà máy sản xuất xi măng: nhà máy Colton ở thành phố Tucson, và nhà máy Mojave ở thành phố Mojave, nước Mỹ Bài chuyên đề này chủ yếu nói về nhà máy Colton, một nhà máy sản xuất xi măng hiện đại với điểm đặc biệt trong dây chuyền công

nghệ là sử dụng lốp xe phế thải làm chất đốt cho lò nung clinker.

Nhà máy Colton được xây dựng từ năm 1894 Công suất hiện tại của nhà máy là 1 triệu tấn xi măng / năm Nhiều năm trôi qua, nhà máy đã nhiều lần sửa chữa do chiến tranh, do thiên tai… và trang

bị thêm nhiều thiết bị hiện đại…

Sự mở rộng và hiện đại hóa nhà máy năm 1970 và 1972 bao gồm việc lắp đặt một hệ thống băng truyền rộng 30 feet và dài dưới 4 dặm để vận chuyển đá được nghiền từ nơi khai thác về nhà máy.

Kết quả là Colton đã biến đổi từ một

nhà máy có ống khói cao chọc trời để trở

thành một nhà máy hiện đại như ngày nay

II Dây chuyền công nghệ hiện đại sản xuất xi măng :

THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Người La mã trộn vôi và tro núi lửa để làm ra xi măng có khả năng cứng trong nước Bí quyết ở đây là tro đã được biến đổi hóa học bởi nhiệt độ cao của núi lửa Những tảng tro được tán nhỏ thành bột, trộn với vôi tôi và nước để tạo thành vữa xi măng Sản xuất xi măng Portland cũng cần đến nhiệt độ cao, nhưng kỹ thuật sản xuất phức tạp hơn so với của người La Mã

Tại nhà máy Colton, đá vôi được khai thác một cách có hệ thống với mũi khoan trung tâm đặt ở bìa dài hay phần dốc của núi Slover Các mẫu trung tâm được phân tích kỹ lưỡng trong phòng thí nghiệm vàcác kỹ sư phụ trách sản xuất phải quyết định tỉ lệ tương quan của

đất sét, đá vôi, và các thành phần khác trước khi bắt đầu nghiền đất

đá

Sau khi cho nổ đá vôi, một thiết bị nặng sẽ vận chuyển đá vôi

xuống một máy nghiền 3 tầng dưới lòng đất Tại nay, đất đá được

nghiền trên một đĩa thép mangan, chuyển đổi kích thước từ 5 foot

xuống còn 6 inch hoặc nhỏ hơn Một băng tải đưa đá tinh ( kích

thước nhỏ hơn 3/4 inch ) đến kho dự trữ có mái che Đá vẫn còn kích thước lớn được đưa vào

quy trình đập lần hai để có kích thước “tinh” Đá đã nghiền đến kích thước đạt yêu cầu sẽ

theo băng tải đến kho và khu vực gia công Tại trung tâm điều khiển, một kỹ sư hóa học và

người giám sát sẽ điều khiển toàn bộ quá trình thông qua máy tính và các máy quay

Sau khi cho nổ đá vôi, một thiết bị nặng sẽ vận chuyển đá vôi xuống một máy nghiền 3 tầng dưới lòng đất Tại nay, đất đá được nghiền trên một đĩa thép mangan, chuyển đổi kích thước từ 5 foot xuống còn 6 inch hoặc nhỏ hơn Một băng tải đưa đá tinh ( kích thước nhỏ hơn 3/4 inch ) đến kho dự trữ có mái che Đá vẫn còn kích thước lớn được đưa vào quy trình đập lần hai để có kích thước “tinh” Đá đã nghiền đến kích thước đạt yêu cầu sẽ theo băng tải đến kho và khu vực gia công Tại trung tâm điều khiển, một kỹ sư hóa học và người giám sát sẽ điều khiển toàn bộ quá trình thông qua máy tính và các máy quay

Kế tiếp, đá vôi đã được nghiền nhỏ, silic, sắt và nhôm được cho vào các xilô dự trữ để cân đối hàm lượng các thành phần cần thiết cho mỗi loại xi măng Sau đó, nguyên liệu được cho vào máy nghiền bi Tại đây nguyên liệu bị nghiền nhỏ bởi hàng tấn bi thép, thành những hạt bột mịn.

Hỗn hợp phối liệu đã nghiền mịn sẽ được trộn trong các xilô đồng nhất và được dự trữ cho đến khi sẵn sàng cho quá trình nung Hỗn hợp phối liệu được cho vào lò quay hình trụ, có nhiệt độ từ 300 đến

2900 độ F Nguyên liệu được nung và dần xuất hiện pha lỏng khi chúng di chuyển xuống phần lò nghiêng Khi được làm lạnh, nó trở thành hợp chất nhôm và sắt gọi là “clinker”

Gạch cũ được thay bằng những viên gạch mới

Cuối cùng , clinker được trộn lẫn với 5% thạch cao, thạch cao có tác dụng làm giảm quá trình đóng rắn của xi măng Hỗn hợp này sau đó được nghiền thành bột mịn, chính là sản phẩm xi măng Portland

Xuất xi măng rời từ các xilô chứa bằng xe, các toa xe, hay bằng tàu

III Sử dụng lốp xe làm nguồn nhiên liệu :

Việc sử dụng lốp cao su như chất đốt trong lò nung clinker xi măng hy vọng sẽ làm giảm thành phầnchính gây ô nhiễm môi trường

(Colton, CA) “Cơ quan quản lý chất lượng khí vùng duyên hải phía Nam” ( SCAQMD ) đã chỉ định nhà máy xi măng Colton thực hiện 2 công nghệ giảm bớt khoảng 55% lượng khí thải NOx ( Oxit nitơ, thành phần chính độc hại của khói ) Hai công nghệ này là “ Chất đốt chuyển hóa từ lốp xe ” và “ Đốt lò một cách gián tiếp ”

Tổ chức SCAQMD tin rằng dùng lốp xe là nguồn nhiên liệu sẽ làm giảm sự thải ra khí NOx

1 Phương pháp “ Chất đốt chuyển hóa từ lốp xe ” ( TFD : Tire Derived Fuel ) :

Việc thực thi công nghệ thứ nhất đã được cấp giấy phép, sử dụng lốp xe phế thải như chất đốt cung cấp sự cháy đa tầng

Phương pháp này đem lại 3 lợi ích chính:

 Trước nhất là giảm được 20 đến 41% lượng khí thải NOx cho nhà máy

 Thứ hai, TDF có thể tiết kiệm cho nhà máy hàng ngàn đôla chi phí chất đốt

 Thứ ba, nó sẽ tạo ra một cách thức sử dụng hiệu quả một phần nhỏ nhưng đáng kể trong

14 triệu lốp xe phế thải được tạo ra mỗi năm ở miền Nam California và khoảng 2.5 triệu lốp xe dự trữ ởvùng Riverside và hạt San Bernardino

2 Phương pháp “ Đốt lò một cách gián tiếp ” :

Phương pháp sắp được thực thi thứ hai là đốt lò nung clinker một cách gián tiếp NOx được tạo thành

do nhiệt độ cao của lò và các liên kết có sẵn giữa Nitơ và Oxy

Việc đốt gián tiếp được thực hiện bằng cách chuyển đổi ngọn lửa trong lò khoảng 3 400 độ F tới mộthệ thống đốt gián tiếp có một bộ phận đốt NOx thấp Hệ thống đốt gián tiếp bản chất giống như là thay thế bộ chế hòa khí của xe hơi bằng một hệ thống bơm chất đốt Kết quả thu được là lượng nhiên liệu cháy hiệu quả hơn

Bộ phận đốt NOx là một vòi đặc biệt biến ngọn lửa thành những túi lửa có hình dạng phức tạp, nơi mà chất đốt cháy chậm vàhiệu quả hơn, đồng thời sinh ra ít khí NOx hơn

Ngoài ra, nhiên liệu được đẩy vào lò cùng với rất nhiều không khí Hệ thống đốt gián tiếp sẽ đẩy chất đốt vào vòi với lượng khí ít hơn rất nhiều mà không cần nhiều nhiên liệu để đốt một lượng khí lớn,

do đó sinh ra ít khí NOx hơn

Quy trình đốt gián tiếp có thể giảm được 30 đến 50% lượng khí thải Hệ thống trị giá 5 triệu USD này được lập dự án để thực thi vào năm 1997 Xi măng Portland được sản xuất trong một lò quay lớn, các nguyên liệu được nung ở nhiệt độ 3400 độ F

Lốp xe được đặt vào ngay phía sau ngọn lửa, nơi có nhiệt độ thấp hơn Lốp xe cung cấp chất đốt nung phối liệu lên 1800 đến 2400 độ F Ở nhiệt độ 3400 độ F, khí NOx tạo ra Nhưng bằng cách tăng nhiệt độ bằng TDF ở giai đoạn đầu quá trình, hỗn hợp phối liệu được cho vào nhiệt độ thấp hơn và sinh

ra ít khí NOx hơn

Theo báo cáo của Trung tâm Nghiên cứu Các tác động Môi trường, trong khi TDF thay thế 20 đến 30% lượng chất đốt hiện tại thì kết quả giảm bớt sự nguy hại đến môi trường lại rất ấn tượng Những chất đốt thông thường là than đá, khí tự nhiên, dầu mỏ hoặc than cốc

Nhà máy xi măng Riverside ở Oro Grande đã chứng minh rằng họ đã giảm được 41% lượng khí NOxkhi sử dụng TDF Nhiều nhà máy sản xuất xi măng đã sử dụng phương pháp này như là một công nghệ hiện đại Có thể tham khảo một số nhà máy trong bảng 1.

Bảng 1:

CÁC NHÀ MÁY SỬ DỤNG LỐP XE LÀM CHẤT ĐỐT

1990, hơn 33 lò ở các nhà máy xi măng tại Mỹ đựơc cho phép sử dụng TDF.

Lò nung là 1 núi lửa nhân tạo, nóng đến nổi lốp xe sẽ hóa hơi khi được đưa vào Hai lò ở nhà máy xi măng CPC có chu vi khoảng

15 feet và dài khoảng 150m Chúng hoạt động ở nhiệt độ 1200 đến

3400 độ F

Lốp xe chứa nguồn năng lượng tiềm ẩn lớn hơn rất nhiều so với thanđá Khi cho chất đốt này vào lò nung cực nóng, lốp xe sẽ hoàn toàn giống như nhiên liệu, và không có khói sinh ra Đai thép và phần kim loại còn lại trở thành một phần cần thiết cho xi măng

Gary Thornberry đang kiểm tra sự làm việc của gạch trong lò

SO SÁNH CÁC LOẠI NHIÊN LIỆU

Lốp xe cháy hoàn toàn , thậm chí phần đai thép cũng được sử dụng như một phần để sản xuất xi măng Nhà máy xả ít chất thải hơn và các ống khói trở nên sạch hơn.

IV Các sản phẩm của nhà máy :

Nhà máy xi măng Portland sản xuất rộng rãi các loại xi măng, các nhà thầu thường biết đến:

 Xi măng Portland loại II: được biết đến như loại xi măng phổ biến và là loại xi măng

Portland được sử dụng nhiều nhất ở Mỹ Nó được sử dụng phổ biến để xây dựng từ đường đi bộ đến những tòa nhà trọc trời

 Xi măng rắn nhanh: là loại tốt hơn xi măng thường loại II, sử dụng phổ biến đối với sản

xuất cấu kiện bê tông tiền áp đúc sẵn

 Xi măng loại V: cần thiết khi bê tông làm việc trong các điều kiện môi trường sunfat

Mặc dù bê tông rất chắc chắn, nhưng nó không thể tránh khỏi sự tấn công của tác nhân xâm thực khi được ngâm trong nước hoặc đất với hàm lượng sunfat cao

 Xi măng Colton loại III: còn gọi là “High Early” vì rắn chắc nhanh hơn rất nhiều so với

xi măng thường Do có màu sáng nên nó rất được ưa chuộng trong các ứng dụng điêu khắc

 Xi măng Colton khối: được giới thiệu vào năm 1962 và loại xi măng này được chào hàng

sớm bởi rất nhiều gam màu nhẹ, thực tế hơn Đối với những khối có góc cạnh rõ ràng cùng với bề mặt đều người ta đã sử dụng loại sản phẩm này

 Xi măng dẻo Colton: không chứa chất dẻo thật, có độ dẻo và khả năng làm việc cao, vì

thế có đặc điểm là bơm được Nó đươc sử dụng làm vữa dùng để tô trát Được sản xuất thành 2 dạng

Ximăng vữa Colton: được dùng để trát gạch hoặc đá Được thợ nề ưa chuộng do không cần thêm

vôi

Những sản phâm khác: còn có bột đá vôi và vôi thủy, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng

công nghiệp và nông nghiệp Ximăng trắng Portland, Lumnite, là loại xi măng nhôm canxi được sử dụng trong các ứng dụng định hình nhanh và chịu được lửa

V Một số hình ảnh về nhà máy Mojave, thuộc công ty CPC :

Nhà máy Mojave được xây dựng vào năm 1954 với công nghệ hiện đại, công suất của nhà máy lúc này là 4000 tấn clinker / ngày, tương ứng với hơn 1 triệu tấn xi măng / năm Dự án “ hiện đại hoá nhà máy Mojave “ năm 1978 trị giá 112 triệu USD đã nâng tổng công suất của nhà máy lên 2.1 triệu tấn / năm

Sau đó, nhà máy không ngừng được đầu tư thêm nhiều công nghệ hiện đạiê5Cchẳng hạn như năm

1981, đầu tư hệ thống lò nung với hệ thống cyclone trao đổi nhiệt 4 tầng có thiết bị calciner, lò quay đường kính 13.5, dài 225 foot và một hệ thống làm lạnh clinker 11 x 100 foot Hiện nay, hệ thống lò này

ngày

Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng

Toàn cảnh nhà máy Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt và lò nung

Khai thác đá vôi

Kho chứa nguyên liệu

NHÀ MÁY SẢN XUẤT XI MĂNG “THÀNH PHỐ SIAM “

( SIAM CITY CEMENT COMPANY )

I Giới thiệu về nhà máy :

SCCC là một nhà máy sản xuất xi măng hàng đầu tại Thái Lan, không chỉ cung cấp xi măng tiêu thụtrong nước mà còn xuất khẩu sang Mỹ, các nước châu Phi và các nước Đông Nam Á Công suất hiện nay của nhà máy là 14.8 triệu tấn / năm

II Dây chuyền công nghệâ :

5 Đập đất sét 6 Kho trữ đá vôi

9 Bunker chứa đá vôi, đất sét và quặng sắt 10 Máy nghiền đứng

11 CF xilo 12 Cyclone trao đổi nhiệt

13 Lọc bụi điện

14 Lò nung

19 Xilo chứa clinker 20 Kho thạch cao

21 Bunker chứa clinker và thạch cao 22 Máy nghiền xi măng

23 Làm nguội xi măng 24 Xilo chứa xi măng

25 Xuất xi măng rời bằng đường sắt 26 Xuất xi măng rời bằng xe tải

29 Xuất xi măng bao bằng đường sắt 30 Xuất xi măng bao bằng xe tải

III

III Các thiết bị hiện đại :

1 Lò nung : Đây là một trong những lò nung clinker xi măng hiện đại nhất

SCCC xây dựng lò nung số 5 vào năm 1992 và lò nung số 6 vào năm 1996 với công suất 10.000tấn clinker / ngày Vì thế đây được xem là 1 trong những lò nung hiện đại nhất trên thế giới

2 Hệ thống thu hồi nhiệt :

SCCC với lò nung số 4 là nhà máysản xuất xi măng đầu tiên thu hồi khí thải từ vùng làm lạnh clinker để tạo ranăng lượng điện 8

MW từ năm 1995

Hai mục tiêu chính của hệ thống này là:

- Tiết kiệm năng lượng điện trong sản xuất

Loại Lò nung ( pp khô )Sản xuất clinker 425 tấn / giờKích thước lò

( đường kính x chiều dài )

6 x 96 m

- Làm giảm sự thải ra trực tiếp khí CO2 khi sử dụng nhiên liệu thông thường ( than nâu, than đá, … )

Đây là một bước phát triển đã được hệ thống tiêu chuẩn ISO 14001 xác nhận

3 Thiết bị phân ly không khí cải tiến :

Một phương pháp cải tiến hiệu quả thiết bị phân lykhông khí trong việc phân loại các kích cỡ hạt nguyênliệu là thay thế thiết bị phân ly không khí tĩnh bằng thiết bị phân ly không khí động Máy nghiền tại nhà máy SCCC là máy nghiền đứng hiệu “ ATOX RM45

“ được cung cấp bởi công ty F.L.MIDTH Tham khảo bảng so sánh sự làm việc của 2 loại phân ly không khítrên như sau:

4.

Hệ thống điều khiển khoa học và chặt

chẽ:

Chương trình điều khiển tự động này được áp dụng

đầu tiên cho lò số 4 vào năm 1991 và áp dụng cho lò số

Những thông số được kiểm soát một cách tự động là:

- Lượng nhiên liệu, chất đốt

- Vôi tự do

- Lượng pha lỏng

- Hàm lượng O2

- Hàm lượng NOx

- Hàm lượng CO

 Kiểm soát các tính chất: kiểm tra lại lượng vôi tự do, nhiệt độ bên trong lò và hiệu

chỉnh tỉ lệ phối liệu

 Khởi động lò: điều chỉnh các thông số để khởi động lò.

IV Vấn đề về môi trường :

Đơn vị Loại phân ly không khí

Tĩnh ĐộngNăng suất của máy T / h 240 280

Ray sàng 90 m % 18 16

Ray sàng 200 m % 2.5 2Tiêu thụ năng lượng KWH / T 20 18

Việc làm giảm đến mức thấp nhất sự ảnh hưởng, tác động đến môi trường là vấn đề được đặt ra hàng đầu tại nhà máy SCCC Những chương trình quan trọng nhằm bảo vệ môi trường vẫn luôn được đặt ra và tiến hành.

Cải thiện tuyến đường nối giữa Giảm bớt bụi từ việc Cải thiện khu vực xung xưởng số 3 và mỏ khai thác đá vận chuyển clinker quanh khu vực đập đá vôi

Nhà máy SCCC thực hiện theo các tiêu chuẩn “ An toàn và sức khỏe nghề nghiệp “ do Hiệp hội Tiêu chuẩn Công nghiệp Thái Lan phát hành

Đồng thời SCCC đã nhận được giấy chứng nhận của Hệ thống Quản lý Chất lượng ISO 9002 và Hệ thống Quản lý Môi trường ISO 14001

Trong bài chuyên đề này, chúng em muốn giới thiệu nhà máy Kawasaki, là một nhà máy sản xuất các công nghệ, thiết bị hiện đại cho những nhà máy sản xuất xi măng trên thế giới.

NHÀ MÁY XI MĂNG KAWASAKI

I. Giới thiệu về nhà máy :

Kawasaki là một nhà máy sản xuất xi măng hàng đầu thế giới của Nhật Bản Kể từ ngày đầu phânphối lò quay vào năm 1932, Kawasaki đã cung cấp nhiều loại thiết bị sản xuất xi măng cho rất nhiềunước trên thế giới Nhà máy xi măng mà Kawasaki thiết kế và xây dựng đã trở thành tiêu điểm sự chú

ý của ngành công nghiệp xi măng và các chuyên gia về công nghệ cải tiến Kawasaki đã cung cấpnhiều nhà máy sản xuất xi măng dây chuyền lớn và tiết kiệm được năng lượng trên khắp thế giới vàtổng số nhà máy xi măng do Kawasaki cung cấp đã lên đến con số 57

Thế mạnh của Kawasaki là phần công nghệ tuyệt hảo, bao gồm công nghệ Full Turn Key - nghiêncứu tính khả thi, thiết kế, sản xuất, nghiệm thu, xây dựng, ủy nhiệm, hoạt động và bảo trì một nhà máy

xi măng - và công nghệ của thiết bị sản xuất xi măng Dựa trên nền tảng công nghệ diện rộng này,Kawasaki đã cho ra đời nhiều nhà máy ứng dụng khác nhau - Hệ thống nung đá vôi, hệ thống nung đávôi trên nền hóa lỏng, hệ thống điều khiển độ ẩm than đá trên nền hóa lỏng và các hệ thống khác -trong khi cung cấp nhiều nhà máy xi măng trên thế giới Ngoài ra, các thiết bị sản xuất xi măng màKawasaki đưa ra nổi tiếng trên thế giới do tiết kiệm được năng lượng và hiệu suất cao

II. Các công nghệ hiện đại sản xuất xi măng :

1 Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng điển hình :