Tính toán thiết kế máy nghiền đứng, nghiền than, năng suất 40 t/h

Tính toán thiết kế máy nghiền con lăn đứng, nghiền than cho nhà máy xi măng năng suất 40 tấn/giờ. Tài liệu bao gồm bản thuyết minh tính toán, đánh giá và lựa chọn máy nghiền phù hợp, bản vẽ autocad chi tiết, tách,...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Viện Kỹ thuật Hóa Học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Viện Kỹ thuật hóa học Độc lập –Tự do – Hạnh phúc

- Năng suất máy nghiền: 40 tấn/giờ

- Loại than sử dụng: Than cám 4A

- Các thông số khác sinh viên tự tìm hiểu

2 Yêu cầu về phần thuyết minh và tính toán

- Tìm hiều tổng quan ngành công nghiệp xi măng và nhiên liệu than sử dụng

- Tính toán và thiết kế máy nghiền con lăn đứng

- Tính chọn thiết bị phụ trợ

3 Yêu cầu về trình bày bản vẽ

- Bản vẽ lắp của máy vê viên thùng quay (khổ A0)

4 Các yêu cầu khác

- Thực hiện đồ án đúng tiến độ

5 Ngày giao nhiệm vụ:

6 Ngày hoàn thành:

Giảng viên hướng dẫn

Mục lục

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP XI MĂNG HIỆN NAY 8

1.1 Tình hình sản xuất trong nước và trên thế giới 8

1.2 Công nghệ sản xuất xi măng 9

1.3 Nhiên liệu than sử dụng 13

1.3.1 Sự phân bố than ở Việt Nam 13

1.3.2 Các thành phần, chỉ tiêu đánh giá chất lượng than 13

1.3.3 Độ mịn cần thiết của than 16

1.3.4 Sấy than 16

1.4 Vai trò của xưởng nghiền than trong công nghệ sản xuất xi măng lò quay 18

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN 20

2.1 Quá trình nghiền 20

2.1.1 Khái niệm 20

2.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình đập nghiền 20

2.1.2 Các phương pháp nghiền cơ bản 22

2.2 Các tính chất của vật liệu nghiền 24

2.3 Các yêu cầu đối với quá trình đập, nghiền 25

CHƯƠNG 3 MÁY VÀ THIẾT BỊ ĐẬP NGHIỀN 26

3.1 Tổng quan máy nghiền 26

3.2 Các hệ thống nghiền vật liệu phổ biến 29

3.2.1 Máy nghiền bi 29

3.2.2 Máy nghiền kiểu con lăn đứng 30

3.2.3 Máy cán ép con lăn 32

3.3 So sánh các hệ thống nghiền 33

3.3.1 Công suất 33

3.3.2 Tiêu thụ năng lượng 33

3.3.3 Kích thước cấp liệu 33

3.3.4 Bảo trì và độ tin cậy máy móc 34

3.3.5 Đầu tư 34

3.3.6 Kết luận phương án lựa chọn máy nghiền 35

3.4 Kết cấu máy nghiền đứng 36

3.4.1 Kết cấu máy nghiền đứng thế hệ cũ 36

3.4.2 Kết cấu máy nghiền đứng thế hệ mới 37

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN CON LĂN ĐỨNG 39

A Tính toán cho phần nghiền 40

4.1 Xác định các thông số hình học chính của thiết bị 40

4.1.1 Đường kính bánh nghiền 40

4.1.2 Xác định đường kính mâm nghiền và bề dày bánh nghiền 43

4.2 Tính toán số vòng quay của mâm nghiền 44

4.3 Lực nén bánh nghiền 46

4.4 Tính toán công suất dẫn động 48

4.4.1 Công suất cần thiết để khắc phục lực cản khi bánh nghiền lăn trên lớp vật liệu 49

4.4.2 Công suất cần thiết để khắc phục lực ma sát xảy ra khi có hiện tượng trượt .49

4.4.3 Công suất khắc phục ma sát ở trục lắp bánh nghiền 51

4.5 Tính toán năng suất máy nghiền 51

B Tính toán cho phần phân ly 53

4.6 Tính toán lưu lượng khí trong máy nghiền đứng 53

4.6.1 Xác định lưu lượng khí tại vành phun 53

4.6.2 Kiểm nghiệm điều kiện vận chuyển vật liệu của dòng khí 55

4.6.3 Kiểm tra lưu lượng gió để đảm bảo mật độ hỗn hợp khí – bụi sản phẩm tinh 56

4.7 Tính toán các thông số cơ bản của thiết bị phân ly 56

4.7.1 Đường kính trong của roto D1 57

4.7.2 Chiều cao roto H 57

4.7.3 Tính toán cường độ lắng C2 58

4.7.4 Đường kính giới hạn của hạt ứng với R1 58

4.7.5 Đường kính ngoài của roto 58

4.7.6 Xác định vỏ ngoài của vành hướng dòng 59

4.7.7 Xác định đường kính vỏ máy ở mặt cắt C-C 59

4.8 Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải 59

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ MÁY NGHIỀN 64

5.1 Tính toán tỷ số truyền hộp giảm tốc 64

5.1.1 Chọn động cơ điện 64

5.1.2 Phân phối tỷ số truyền trong hệ thống 64

5.2 Tính các thông số trên trục 65

5.2.1 Tính số vòng quay trên các trục 65

5.2.2 Tính công suất trên các trục 65

5.3 Tính toán bề dày vỏ máy nghiền 66

5.3.1 Vật liệu chế tạo 66

5.3.2 Tính toán bề dày 66

5.4 Tính toán một số chi tiết chính 68

5.4.1 Tính trục bánh nghiền 68

5.4.2 Tính bền vành bánh nghiền 69

CHƯƠNG 6 AN TOÀN, VẬN HÀNH VÀ SỬA CHỮA MÁY NGHIỀN ĐỨNG.73 6.1 Các phòng ngừa an toàn 73

6.1.1 Giám sát nhiệt độ 73

6.1.2 Thiết bị phân tích khí 73

6.1.3 Hệ thống trơ hoá 74

6.1.4 Thông áp chống nổ 74

6.2 Vận hành máy nghiền đứng 75

6.2.1 Các điều kiện trước khởi động 75

6.2.2 Khởi động máy nghiền 76

6.2.3 Dừng máy nghiền 77

6.2.4 Vận hành công đoạn theo liên động từ phòng VHTT 78

6.3 Các sự cố thường gặp và phương pháp xử lý 80

Tài liệu tham khảo 83

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 So sánh tiêu thụ năng lượng máy nghiền bi và NCLĐ 30

DANH MỤC CÁC HÌNH

TrangHình 1.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô 11

Hình 4.6 Sơ đồ đơn giản dòng khí động trong máy nghiền đứng 53

Với tầm quan trọng của cụm nghiền than trong nhà máy xi măng nói chung và máynghiền than nói riêng – được xem là trái tim của cụm nghiền Đồ án 3 của em đượcgiao nhiệm vụ: “Tính toán, thiết kế máy nghiền đứng để nghiền than cho nhà máy ximăng với năng suất 40 tấn/giờ”.

Trong quá trình thực hiện đồ án này, em đã được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình củacác thầy, cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này Em xin chânthành cảm ơn!

Cuối cùng em rất mong được sự góp ý và chỉnh sửa từ các thầy cô và bạn đọc để đồ

án này được hoàn thiện hơn nữa

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP XI MĂNG HIỆN NAY

1.1 Tình hình sản xuất trong nước và trên thế giới.

- Ngành xi măng trên thế giới:

Trên thế giới hiện nay có khoảng hơn 160 nước sản xuất xi măng Các nước cóngành công nghiệp xi măng chiếm sản lượng lớn như Trung Quốc, Ấn Độ và một sốnước khu vực Đông Nam Á như: Thái Lan, Việt Nam và Indonesia

Theo thống kê của Trung tâm Thương mại thế giới (ITC): Kim ngạch xuất khẩu ximăng trên thế giới trong thời gian qua tăng trưởng tương đối chậm và biến động thấtthường qua các năm

Với tình hình kinh tế mất ổn định như hiện nay đặc biệt chiến tranh thương mại Mỹ

- Trung xảy ra, nhu cầu sử dụng xi măng đang có xu hướng tăng trưởng chậm lại.Dự báo hoạt động sản xuất kinh doanh xi măng toàn cầu vào năm 2025 đạt 6 triệutấn

Nhu cầu sử dụng xi măng có sự chênh lệch lớn giữa các khu vực trên thế giới: đốivới các nước đang phát triển 4,3% năm, riêng châu Á bình quân 5% năm, các nướcphát triển xấp xỉ 1% năm

Các nước tiêu thụ lớn xi măng trong những năm qua phải kể đến: Trung Quốc, ẤnĐộ, Mỹ, Nhật bản, Hàn Quốc, Nga,…

- Ngành xi măng trong nước:

Tuy tiếp cận với công nghệ sản xuất xi măng chậm hơn nhiều nước trên thế giới,nhưng hiện nay xi măng của Việt Nam cũng đã bắt kịp với xu hướng sản xuất hiệnđại trên thế giới và đang hướng tới một ngành phát triển bền vững, có quy mô lớn,sản phẩm đa dạng, chất lượng cao

Cả nước hiện nay có hơn 90 doanh nghiệp sản xuất xi măng phục vụ nhu cầu trongnước và xuất khẩu.

Theo số liệu của Vụ Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng) mới cập nhật cho biết: Sảnlượng tiêu thụ tại thị trường nội địa trong tháng 9/2018 là 5,68 triệu tấn, tăng 3% sovới cùng kỳ năm 2017

Ở thị trường xuất khẩu, sản lượng xuất khẩu xi măng trong tháng 9/2018 ước đạt

khoảng 2,20 triệu tấn, so với tháng 9/2017 tăng tới 43% [nguồn ximang.vn]

- Những yếu tố ảnh hưởng tới năng lực sản xuất của doanh nghiệp:

Các DN miền Bắc có vị trí địa lý thuận lợi cho việc khai thác nguyên vật liệu đầuvào do đó chủ động được về năng lực sản xuất Doanh nghiệp miền Nam thì ngượclại

Giá than đá, thạch cao và clinker những nguyên liệu đầu vào chính dùng cho sảnxuất xi măng vẫn tăng đều qua các năm Mà những nguyên liệu đầu vào này ViệtNam phải nhập khẩu với khối lượng rất lớn Ngoài ra giá gas, dầu hiện nay biếnđộng ảnh hưởng tới cước phí vận chuyển tăng Ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất vàkết quả hoạt động của ngành

Trình độ công nghệ của ngành lạc hậu cũ kỹ thừa hưởng của Nga, Pháp, Trung Quốcnhững năm 50 của thế kỷ trước vẫn còn được sử dụng, hi vọng sẽ được thay thế toànbộ trong tương lai không xa

Tuy nhiên vốn đầu tư ban đầu vào máy móc thiết bị ngành xi măng là rất lớn, đó làsức ép đối với các doanh nghiệp sản xuất trong ngành khi muốn gia tăng công suất,đổi mới công nghệ

1.2 Công nghệ sản xuất xi măng.

Hiện nay ở Việt Nam tồn tại 3 phương pháp công nghệ sản xuất xi măng khác nhau:

- Phương pháp ướt

- Phương pháp bán khô

Trong đó công nghệ tiên tiến sản xuất xi măng theo phương pháp khô đóng vai tròchủ đạo trong sản xuất xi măng ở Việt Nam hiện nay, hơn nữa các dây chuyền côngnghệ được đầu tư về sau càng tiên tiến, hiện đại hơn dây chuyền trước với nhữngthiết bị công nghệ hiện đại của các hãng chế tạo thiết bị nổi tiếng thế giới nhưF.L.Smidth, Krupp Polysius, Fuller, kobe, CPAG, H&B, Bedeschi, Elex, Loesch,…Các công đoạn chính của dây chuyền sản xuất xi măng theo phương pháp này gồm:

- Gia công đập nhỏ các nguyên liệu

- Đồng nhất các nguyên liệu trong kho dài

- Nghiền phối liệu trong máy nghiền đứng con lăn công suất lớn theo chu trìnhnghiền kín, sấy liên hợp với máy phân ly khí động hiệu suất cao

- Đồng nhất bột liệu bằng xi lô đồng nhất dòng liên tục nhiều cửa

- Hệ thống lò nung gồm tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh 5 tầng với buồng phân hủyhiệu suất cao và lò quay 3 gối đỡ

- Làm lạnh clanker trong máy lạnh kiểu ghi hiệu suất cao

- Nghiền xi măng trong hệ thống máy nghiền bi

- Đóng bao bằng máy đóng bao tự động dạng quay

- Xuất xi măng bao hoặc rời bằng ôtô và tàu hỏa

Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô ở Việt Namhiện nay được thể hiện như hình vẽ:

Hình 1.1 Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô.

Theo sơ đồ dây chuyền công nghệ sản trên thì xưởng clinker (gồm tháp trao đổinhiệt và lò nung) được xem là trái tim của nhà máy

Tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh có 5 tầng xyclon với buồn phân hủy Calciner Quá trìnhtrao đổi nhiệt xảy ra trong chuyển động giữa dòng liệu và khí nóng theo nguyên tắc

ngược chiều nhau ở trạng thái tầng sôi Diện tích bề mặt lớn của bột liệu trong tháptrao đổi nhiệt tạo điều kiện cho quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện nhanh vàmạnh hơn.

Trong khi đó buồng phân hủy calciner có tác dụng một mặt làm giảm đáng kể chiềudài lò quay, mặt khác làm tăng năng suất tối đa của lò quay trên cơ sở thực hiện quátrình phân hủy cacbonat của các thành phần bột liệu đạt tới 92 – 95%

Quá trình hóa lý xảy ra khi nung hỗn hợp nguyên liệu trong lò quay trải qua 8 giaiđoạn chính:

- Giai đoạn 1: mất nước lý học – to ~ 100oC

- Giai đoạn 2: Mất nước hóa học phân hủy khoáng caolinit (khoáng sét), to =

600 – 900oC

- Giai đoạn 3: Phân hủy magiê cacbonat (MgCO3), to = 700oC

- Giai đoạn 4: Phân hủy canxi cacbonat (CaCO3), to = (900oC – 1000oC)

- Giai đoạn 5: Phản ứng pha rắn xảy ra quá trình khuyếch tán bề mặt, khuyếchtán thể tích Tạo các khoáng clinker ở nhiệt độ thấp và các khoáng trung gian,

to > 600oC

- Giai đoạn 6: Xuất hiện pha lỏng do các khoáng dễ nóng chảy Quá trìnhkhuyếch tán hòa tan CaOtd, C2S qúa bão hòa kết tinh ra C3S do tương tác củaCaOtd và C2S

- Giai đoạn 7: Làm lạnh clinker từ 1450oC xuống 1100oC

- Giai đoạn 8: Clinker ra khỏi giàn làm lạnh nhiệt độ từ 1100oC xuống 80oC

Các giai đoạn này được tách ra chỉ là tương đối nhằm phản ánh quá trình cơ bảnnhất mà ở khoảng nhiệt độ đó tạo ra Giữa các giai đoạn có tính chất liên tục,phản ứng hay quá trình diễn ra ở cuối giai đoạn này thì là đầu giai đoạn kia

1.3 Nhiên liệu than sử dụng

1.3.1 Sự phân bố than ở Việt Nam

Bể than antraxit Quảng Ninh: Nằm ở phía Đông Bắc Việt Nam, dài khoảng 130km,rộng từ 10 – 30 km, có tổng trữ lượng than khoảng 10,5 tỉ tấn

Bể than đồng bằng sông Hồng: Nằm trọn trong vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng

có đỉnh là Việt Trì và cạnh đáy là đường bờ biển kéo dài từ Ninh Bình đến HảiPhòng và dự kiến còn kéo dài ra thềm luc địa của biển Đông Việt Nam… với diệntích khoảng 3500 km2, với tổng trữ lượng than dự báo khoảng 210 tỷ tấn Các vỉathan thường được phân bố ở độ sâu -100 đến -3500m và có khả năng còn sâu hơnnữa

Các mỏ than vùng nội địa: Có trữ lượng khoảng 400 triệu tấn than, phân bố ở nhiềutỉnh, gồm nhiều chủng loại than: Than nâu - lửa dài (mỏ than Na Dương, mỏ thanĐồng Giao); than bán Antraxit (mỏ than Núi Hồng, Khánh Hòa, Nông Sơn); than

mỡ (mỏ than Làng Cẩm, Phấn Mễ, Khe Bố,…) nhiều mỏ than hiện đang được khaithác

Các mỏ than bùn: Tổng trữ lượng than bùn trong cả nước có khoảng 7 tỉ mét khối.Phân bố ở hầu khắc 3 miền: Bắc, Trung, Nam của Việt Nam Nhưng chủ yếu tậptrung ở miền Nam Việt Nam, đây là loại than có độ tro cao, nhiệt lượng thấp ở một

số khu vực có thể hai thác làm nhiên liệu, còn lại chủ yếu sử dụng làm phân bónphục vụ nông nghiệp

1.3.2 Các thành phần, chỉ tiêu đánh giá chất lượng than

a Cacbon

Cacbon là thành phần cháy chủ yếu trong nhiên liệu rắn, nhiệt lượng phát ra khicháy của 1 kg cacbon gọi là nhiệt trị của cacbon, khoảng 34.150 kJ/kg Vì vậy lượngcacbon trong nhiên liệu càng nhiều thì nhiệt trị của nhiên liệu càng cao Tuổi hìnhthành nhiên liệu càng già thì thành phần cacbon càng cao, song khi ấy độ liên kết

b Hydro

Hydro là thành phần cháy quan trọng của nhiên liệu rắn, khi cháy toả ra nhiệt lượng144.500 kJ/kg Nhưng lượng hyđrô có trong thiên nhiên rất ít Trong nhiên liệu lỏnghyđrô có nhiều hơn trong nhiên liệu rắn

c Lưu huỳnh

Lưu huỳnh là thành phần cháy trong nhiên liệu Trong than đá lưu huỳnh tồn tạidưới ba dạng: liên kết hữu cơ Shc, khoáng chất Sk, liên kết sunfat Ss Lưu huỳnhhữu cơ và khoáng chất có thể tham gia quá trình cháy gọi là lưu huỳnh cháy Sc Cònlưu huỳnh sunfat thường nằm dưới dạng CaSO4, MgSO4, FeSO4 , những liên kếtnày không tham gia quá trình cháy mà chuyển thành tro của nhiên liệu

Nhiệt trị của lưu huỳnh bằng khoảng 1/3 nhiệt trị của cacbon Khi cháy lưu huỳnh sẽtạo ra khí SO2 hoặc SO3 Lúc gặp hơi nước SO3 dễ hoà tan tạo ra axit H2SO4 gây

ăn mòn kim loại Khí SO2 thải ra ngoài là khí độc nguy hiểm vì vậy lưu huỳnh lànguyên tố có hại của nhiên liệu

d Oxy và Nitơ

Oxy và Nitơ là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng Sự có mặt của oxy vànitơ làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt trị của nhiên liệu giảmxuống Nhiên liệu càng non thì oxy càng nhiều Khi đốt nhiên liệu, nitơ không thamgia quá trình cháy chuyển thành dạng tự do ở trong khói

d Tro, xỉ

Là thành phần còn lại sau khi nhiên liệu được cháy kiệt

e Độ ẩm của than (W)

Độ ẩm của than đá là hàm lượng nước chứa trong than đá Độ ẩm toàn phần của than

đá được xác định bằng cách sấy nhiên liệu trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC cho đến khitrọng lượng nhiên liệu không thay đổi Phần trọng lượng mất đi gọi là độ ẩm nhiên

liệu Thực ra ở nhiệt độ 1050 C chưa đủ để thải hoàn toàn độ ẩm ra khỏi nhiên liệu

vì một số loại độ ẩm trong như ẩm tinh thể, thường phải ở nhiệt độ 500 – 800o C mớithóat ra ngoài được

f Độ tro trong than (A)

Các vật chất ở dạng khoáng chất trong than đá khi cháy biến thành tro Sự có mặtcủa chúng làm giảm thành phần cháy nghĩa là làm giảm nhiệt trị của than Tỷ lệ trotrong than đá ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cháy của than đá như: giảm nhiệt trịcủa than, gây nên mài mòn bề mặt ống hấp thụ nhiệt, bám bẩn làm giảm hệ số truyềnnhiệt qua vách ống,…

g Chất bốc của than (V)

Khi đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện môi trường không có Oxy thì mối liên kếtcác phân tử hữu cơ bị phân huỷ Quá trình đó gọi là phân huỷ nhiệt Sản phẩm củaphân huỷ nhiệt là chất khí được gọi là “Chất bốc” bao gồm các khí Hydro,Cacbuahydro, Cacbonoxit, Cacbonic

Những liên kết có nhiều Oxy là những liên kết ít bền vững dễ bị phá vỡ ở nhiệt độcao, vì vậy than đá càng non tuổi bao nhiêu thì chất bốc càng nhiều bấy nhiêu, thanbùn (V=70%), than đá (V =10 – 45%), than antraxit (V = 2 – 9%)

Nhiệt độ bắt đầu sinh ra chất bốc phụ thuộc vào tuổi hình thành của than đá, thancàng non tuổi thì nhiệt độ bắt đầu sinh chất bốc càng thấp Lượng chất bốc sinh racòn phụ thuộc vào thời gian phân huỷ nhiệt

Chất bốc của than có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy than, chất bốc càng nhiềubao nhiêu thì than càng xốp, dễ bắt lửa và cháy kiệt bấy nhiêu Vì vậy khi cháy than

ít chất bốc như than Antraxit của Việt nam thì cần phải có biện pháp kỹ thuật thíchhợp

h Nhiệt trị của than đá (Q)

Nhiệt trị của than đá là nhiệt lượng phát ra khi cháy hoàn toàn 1 kg than đựợc kíhiệu bằng chữ Q (Cal/kg) Nhiệt trị của than được phân thành nhiệt trị cao và nhiệttrị thấp.

Hình 1.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với than thương phẩm

1.3.3 Độ mịn cần thiết của than

Để đảm bảo quá trình cháy hoàn thiện của than bột, than phải được nghiền tới độmịn, độ mịn phụ thuộc vào hàm lượng chất bốc và nơi sử dụng

Điều quan trọng là mối quan hệ giữa lượng sót sàng 90μm và 200μm Các hạt thanm và 200μm và 200μm Các hạt thanm Các hạt thanthô sẽ bắt cháy chậm hơn và có thể tạo CO và nhiệt độ tăng chậm hơn trong hệthống lò Giá trị khuyến cáo tối đa của lượng sót sàng 200μm và 200μm Các hạt thanm trong mối quan hệ vớilượng sót sàng 90μm và 200μm Các hạt thanm phải là nhỏ nhất có thể

1.3.4 Sấy than

Hàm ẩm của than thô của các loại khác nhau cũng thay đổi trong các giới hạn lớn.Cần thiết phải sấy khô than để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiền, vậnchuyển và lưu kho Việc sấy được thực hiện tốt nhất trong quá trình nghiền

Bên cạnh ẩm tự do được bốc hơi ở nhiệt độ xung quanh, than còn chứa ẩm nghiệm

ẩm hoặc ẩm cố hữu, cái mà có thể được xác định bằng quá trình bốc hơi nước khigia nhiệt từ 30-150oC

Sự nguy hiệm của quá trình cháy nổ có thể phải được hạn chế đáng kể nếu than bộtđược tạo ra có một ít lượng ẩm còn lại

Hàm ẩm còn lại được khuyến cáo phụ thuộc vào hàm lượng của ẩm cố hữu trongthan thô

Một chỉ dẫn được khuyến cáo là phải sấy tới 1-2% độ ẩm cố hữu

Ẩm còn lại cho các loại than khác nhau được phân loại như sau:

Than antraxit và petcoke: 0,5-1,0%

Trước khi khởi động hệ nghiền than và khi chuyển từ loại than này sang loại khác,đường cong sấy nên được thực hiện Đường cong sấy này nên chỉ ra lượng ẩm cònlại tương ứng với nhiệt độ

Trên cơ sở đường cong có thể chọn nhiệt độ đầu ra máy nghiền cái mà sẽ cho độ ẩmcòn lại chính xác Trong ví dụ này thấy rằng điểm thiết lập của nhiệt độ đầu ra máynghiền nên là 65oC để có được hàm ẩm còn lại là 1,5%

Trong thực tế vận hành máy nghiền thấy rằng, nhiệt độ đầu ra máy nghiền có caohơn một chút là cần thiết để có được hàm ẩm còn lại mong muốn

Lý do của việc này là thời gian lưu của than bột trong máy nghiền thông thườngngắn hơn nhiều trong lò thí nghiệm.

Thường thấy rằng máy nghiền than nên được vận hành với nhiệt độ đầu ra 65-75oCvà trong một số trường hợp có thể lên tới 80oC Để tránh sự ngưng tụ trong các ốngvà thiết bị lọc, nhiệt độ sau máy nghiền cũng nên cao hơn 15-25oC so với điểmsương

1.4 Vai trò của xưởng nghiền than trong công nghệ sản xuất xi măng lò quay.

Quá trình tạo khoáng clinker xi măng thu nhiệt và chỉ xảy ra hoàn toàn ở nhiệt độcao 1400 – 1500oC trong thời gian nhất định Vì vậy trong suốt quá trình phải cungcấp nhiên liệu đốt để duy trì được các vùng nhiệt độ và đảm bảo được chất lượngđầu ra của clinker

Trong nhà máy xi măng hiện nay đang sử dụng 3 loại nhiên liệu chính sau:

- Nhiên liệu rắn (Than)

- Nhiên liệu lỏng (Dầu FO)

- Nhiên liệu khí (Khí thiên nhiên)

Trong đó than là nhiên liệu chính, đóng vai trò quan trọng thiết yếu trong quá trìnhvận hành tháp trao đổi nhiệt và lò nung

Mỗi nhà máy đều có một xưởng nghiền than với nhiệm vụ chính đó là:

- Nghiền, sấy than đạt độ ẩm và kích thước yêu cầu

- Cung cấp than cho vòi đốt đầu lò nung và vòi đốt trên đỉnh calciner

Hiện nay các nhà máy xi măng chủ yếu dùng loại than đá lửa dài nhiểu chất bốc đểpha hỗn hợp than bụi hoặc than Atraxit phân loại theo số cám 1, 2, 3, 4, 5 làm nhiênliệu

Khác với các loại nhiên liệu dầu hoặc khí gas, than Antraxit là nhiên liệu ở dạng rắnvà cỡ hạt còn thô cho nên bắt buộc phải nghiền mịn và độ ẩm đạt yêu cầu mới có thể

sử dụng được

Hiện nay các nhà máy xi măng mới xây dựng gần đây đều bố trí thiết bị nghiền tiêntiến, hiện đại là máy nghiền đứng con lăn để nghiền than

Yêu cầu của than dùng trong lò quay:

- Nhiệt trị QH ≥ 5500 Kcal/kg than

- Chất bốc: V = 15 – 30%

Hình 1.3 Yêu cầu kỹ thuật đối với than cám 4

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH NGHIỀN

2.1 Quá trình nghiền

2.1.1 Khái niệm

Nghiền là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng các lực cơ học thành các phần tử, nghĩalà bằng cách đặt vào các vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn các lựcphân tử của vật thể rắn đó

Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như bề mặt mới

Mức độ đập, nghiền là tỉ số kích thước của cục vật liệu trước khi đập, nghiền (D) vớikích thước của nó sau khi đập nghiền (d):

i= D max

d max

Nghiền than có vai trò quan trọng công nghiệp sản xuất xi măng, than phải nghiền

đủ nhỏ với kích thước phù hợp thì quá trình cháy mới xảy ra hoàn toàn, lượng nhiệtnăng cung cấp là tối đa

2.1.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình đập nghiền

Quá trình đập, nghiền cần tiêu tốn một năng lượng rất lớn để tạo ra ứng suất phá vỡlớn hơn nội lực liên kết giữa các phần tử trong vật thể rắn đem đập, nghiền Để xácđịnh năng lượng tiêu tốn đó cơ bản dựa vào các thuyết sau đây:

a Thuyết bề mặt

Thuyết này do giáo sư P.Ritinger người Đức nêu ra năm 1867 được phát triển nhưsau: “Công tiêu hao để nghiền vật liệu tỷ lệ với diện tích bề mặt mới tạo ra trong qúatrình nghiền”

Để thiết lập công thức tính theo thuyết này ta xét một vật thể khối hình lập phương

có cạnh D, sau khi đập nghiền nó bị phá vỡ thành các khối nhỏ hơn có cạnh d

Gọi Ar là công tiêu tốn riêng phá vỡ vật liệu theo một mặt phẳng có diện tích 1 cm2

(Ar tính bằng N.cm/cm2) thì công để đập vật liệu sẽ là:

∆S: Diện thích bề mặt mới được tạo thành (sự gia tăng bề mặt riêng bề mặt)

b Thuyết thể tích

Thuyết thể tích được nhà cơ học người Nga V.L.Kirpitrew đề xuất năm 1874 vàđược giáo sư người Đức Ph.Kik kiểm tra bằng thực nghiệm trên máy nghiền búanăm 1885 Nội dung cơ bản của thuyết thể tích: “Công cần thiết để nghiền vật liệu tỷlệ thuận với mức độ biến thiên thể tích của vật liệu”

σ

K = 2.E

V – Thể tích vật biến dạng

∆V – Phần thể tích vật thể bị biến dạng

∆V = D3 – d3, [cm3]

σ – Giới hạn bền nén (kéo) của vật liệu, [N/cm2]

E – Môđun đàn hồi của vật liệu, [N/cm2]

Cả hai thuyết này chưa thực sự hoàn toàn phù hợp với thực tế Thuyết bề mặt thíchhợp với đập nhỏ và nghiền mịn còn thuyết thể tích phù hợp với đập thô và đập vừa

Do đó Viện sĩ Rebinderso đã nêu ra công đập vật liệu bao gồm hai thành phần là:công tiêu hao để làm biến dạng vật liệu và công để tạo ra bề mặt mới nghĩa là:

- Ép: Dưới tác dụng của ngoại lực, cả thể tích cục vật liệu bị biến dạng và khinội ứng suất ở trong cục vật liệu lớn hơn giới hạn bền nén của nó thì cục vậtliệu bị phá vỡ và kết quả ta thu được cục vật liệu có hình dạng khác nhau vàkích thước nhỏ hơn kích thước trước khi đập.

- Bổ: Vật liệu bị phá vỡ do lực tập trung tác dụng tại chỗ đặt lực Phương phápnày có thể điều chỉnh được kích thước của vât liệu sau khi đập

- Va đập: Vât liệu bị phá vỡ dưới tác dụng của tải trong động, khi tải trọng tậptrung thì tương tự như bổ, khi tải trọng phân bố trên toàn bộ thể tích vật liệuthì hiệu quả phá vỡ vật liệu tương tự như ép

- Chà xát: Vật liệu bị phá vỡ do chịu tác dụng đồng thời của lực nén và kéo,sản phẩm thu được dạng bột

Khi lựa chọn phương pháp đập, nghiền cần phải căn cứ vào các yếu tố sau:

- Cơ tính của vật liệu (cứng, giòn, mềm,…)

- Kích thước vật liệu trước khi đập, nghiền

- Mức độ đập nghiền i

Tùy theo kích thước của vật liệu trước và sau khi nghiền, người ta chia ra:

Bảng 2.1 Phân loại mức độ đập nghiền

Khi thiết bị làm việc, có thể kết hợp nhiều phương pháp Tuy nhiên, trong quá trìnhnghiền, lực tác dụng chủ yếu là lực mài xiết và va đập.

2.2 Các tính chất của vật liệu nghiền

- Độ cứng

Độ cứng là thông số quan trọng trong quá trình đập nghiền, nó giúp ta chọn vậtliệu làm bi và tấm lót hợp lý Yêu cầu vật liệu làm bi và tấm lót phải giống nhauvà lớn hơn độ cứng lớn nhất của vật liệu nghiền

- Trọng lượng riêng.

Thông số này không quá quan trọng nếu ta nghiền riêng từng loại vật liệu, nhưngnếu là hỗn hợp vật liệu thì nó trở nên rất quan trọng Nếu trọng lượng riêng khácnhau thì khi nghiền vật liệu sẽ phân bố không đều vào nhau

- Độ bền

Căn cứ vào độn bền nén (σ – Kg/cm2) ta chia vật liệu thành nhiều loại:

Bảng 2.2 Phân loại vật liệu theo độ bền nén.

σ < 100 100 < σ < 150 500 < σ < 2500 2500 < σ

Vật liệu kém bền Vật liệu trung bình Vật liệu bền Vật liệu rất bền

2.3 Các yêu cầu đối với quá trình đập, nghiền

1 Chỉ đập nghiền đến mức độ nhất định, không nên đập nghiền quá yêu cầu, lúcđạt đến mức độ dự định thì cho tháo liệu khỏi máy ngay

2 Quá trình đập nghiền phải hoàn toàn tự do, không kèm theo các quá trìnhkhác trong quá trình đập nghiền

3 Khi cần mức độ đập nghiền lớn thì phải thực hiện quá trình đập nghiền quanhiều lần, sử dụng các loại máy tương ứng phù hợp

4 Sản phẩm thu được sau quá trình đập nghiền phải đồng đều về kích thước

5 Việc nạp liệu và tháo liệu phải thực hiện liên tục và tự động

6 Phải có khả năng điều chỉnh mức độ đập nghiền được dễ dàng

7 Khi lựa chọn máy cần phải căn cứ dựa trên tính chất của vật liệu đem nghiềnsao cho đạt được các mục đích:

- Năng suất cao

- Đảm bảo mức độ đập nghiền theo yêu cầu

- Lực sinh ra ở máy bé

8 Dễ thay thế các chi tiết hỏng và bị mòn trong máy

9 Quá trình đập nghiền phải sinh ra ít bụi, đảm bảo điều kiện là việc an toàn vàtốt cho người vận hành

10 Phải chú ý đến các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật

CHƯƠNG 3 MÁY VÀ THIẾT BỊ ĐẬP NGHIỀN

3.1 Tổng quan máy nghiền

Tùy thuộc vào từng ngành công nghiệp, tính chất của vật liệu nghiền cũng như kíchthước mong muốn mà trên thực tế có rất nhiều chủng loại máy đập nghiền Các dạngmáy thông thường được chia làm hai nhóm lớn:

1/ Máy đập là loại máy để nghiền vật liệu có kích thước tương đối lớn (có kích

thước khoảng 100 – 1500mm) và có hệ số nghiền trong khoảng i = 3 ÷ 20

Máy đập theo kết cấu và nguyên lý làm việc có thể phân loại như sau:

- Máy đập hàm: quá trình nghiền được thực hiện bằng việc nén và mài vật liệugiữa má tĩnh và má động qua chuyển động chu kỳ của má động về phía mátĩnh

- Máy đập côn: quá trình nghiền được thực hiện bằng việc nén và một phầnuốn vật liệu giữa hai vành côn, qua chuyển động lệch tâm của côn trong theocung tròn của côn ngoài cố định

- Máy đập trục: quá trình nghiền được thực hiện bằng cách ép vật liệu giữa haiquả cán quay ngược chiều nhau Trong một vài kết cấu của loại máy này quátrình nghiền đi đôi với sự mài vật liệu do số vòng quay của hai trục khácnhau

- Máy đập búa và máy đập roto: quá trình nghiền được thực hiện bằng việc cácbúa nghiền quay nhanh đập vào vật liệu cũng như bản thân vật liệu va vàonhau và va vào thành máy nghiền

- Máy nghiền con lăn: quá trình nghiền xảy ra giữa con lăn quay và bàn nghiền(bàn nghiền có thể quay hoặc đứng yên) Tùy thuộc vào kích thước sản phẩmcủa máy nghiền con lăn có thể là máy đập mịn hoặc máy nghiền

2/ Máy nghiền là loại máy cho vật liệu đầu ra dạng bột, kích thước vật liệu đầu vào

phổ biến 5 – 30mm, kích thước đầu ra có thể là 0,1mm cho tới một vài micromet, hệ

- Máy nghiền quả lắc: quá trình nghiền xảy ra giữa vành cố định và con lăntreo trên giá, dưới tác động của lực ly tâm do con lăn quay nhanh xung quanhtrục đứng

- Máy nghiền va đập: vật liệu được nghiền bằng va đập giữa búa nghiền và vậtliệu, một phần bằng mài và vật liệu va chạm với nhau Ở đây quá trình nghiền

đi đôi với sấy

- Máy nghiền rung: Thường dùng để nghiền khi có yêu cầu độ mịn cao Quátrình nghiền xảy ra bởi dao động tròn của thùng nghiền, vật liệu nghiền bị tácđộng nhiều lần trong thùng nghiền bởi bi nghiền và chính bản thân vật liệunghiền

- Máy nghiền khí động: quá trình nghiền xảy ra bởi sự va đập bản thân vật liệuvới nhau khi chuyển động trong dòng khí rối và một phần do va đập với thânthùng nghiền

Sự phân loại trên chỉ mang tính tương đối Hiện tại các máy nghiền có thể có cơ cấutương tự máy đập, ở đầu vào và đầu ra không có sự phân định rõ rệt kích thước vậtliệu

Trong ngành công nghiệp xi măng, các dây chuyền nghiền liệu và nghiền xi măngthường phối hợp với nghiền sơ bộ thông qua sử dụng các máy đập mịn như máy kẹp

hàm, máy đập búa,… Việc sử dụng những thiết bị này nhằm giảm kích thước vậtliệu đầu vào, tăng hiệu quả và năng suất của thiết bị nghiền.

Trước đây máy nghiền bi được sử dụng phổ biến nhất trong các dây chuyền nghiềnliệu, clinker của các nhà máy xi măng cho cả hệ lò đứng lẫn hệ lò quay, với phươngpháp ướt hoặc khô do kết cấu máy tương đối đơn giản, dễ vận hành và độ ổn địnhkhá cao

Càng về sau các dây chuyền sản xuất xi măng với các thiết bị nghiền con lăn đứng(NCLĐ) được đưa vào hoạt động, đầu tiên là trong công đoạn nghiền liệu, nghiềnthan, tiếp đó là các công đoạn nghiền sơ bộ clinker Thiết bị NCLĐ gần như được ápdụng ở hầu hết các công đoạn của dây chuyền sản xuất xi măng (công đoạn nghiềnthô và nghiền liệu)

Ngày nay, ở các nhà máy xi măng hiện đang được xây dựng, máy NCLĐ được sửdụng cho cả hai công đoạn nghiền liệu và nghiền clinker, cho ra ngay xi măngkhông qua công đoạn nghiền bi

Các nhà máy xi măng hiện đại thường được thiết kế với công suất khoảng từ 3000 –

6000 tấn/ngày Trạm nghiền vật liệu thô cho loại lò cỡ như vậy có công suất khoảng

250 – 500 tấn/giờ Để sử dụng tối đa nguồn vật liệu thô sẵn có và để không phải vậnhành mỏ khai thác quá phức tạp, hệ thống nghiền thô phải chịu được những loại vậtliệu thô có các đặc tính riêng như độ ẩm cao, dính và có tính mài mòn Một hệ thốngnghiền thô hiện đại cần có các đặc tính:

- Công suất nghiền cao

- Công suất sấy khô cao

- Chịu được các vật liệu thô có tính dính và tính mài mòn

- Tiêu thụ ít năng lượng

- Có độ tin cậy

Theo truyền thống, nghiền vật liệu thô được thực hiện dưới dạng nghiền bi và

kiểu con lăn áp lực cao cũng được xem xét như là một sự lựa chọn cho nghiền vậtliệu thô.

3.2 Các hệ thống nghiền vật liệu phổ biến.

Đối với một máy nghiền bi, khi đường kính D của thân thùng càng lớn năng suấttăng nhưng độ ẩm lớn nhất có thể chấp nhận trong cấp liệu máy nghiền sẽ giảm doảnh hưởng bởi công suất sấy khô Đây là lí do tại sao các máy nghiền bi ít phù hợpkhi cần một sản lượng lớn

Các thông số cũng chỉ ra rằng việc sử dụng máy nghiền kiểu con lăn đứng có chi phítrên đơn vị sản phẩm thấp hơn so với máy nghiền bi

Bảng 3.1 So sánh tiêu thụ năng lượng máy nghiền bi và NCLĐ

3.2.2 Máy nghiền kiểu con lăn đứng

Hình 3.2 Máy nghiền con lăn đứng

Máy nghiền kiểu con lăn đứng (NCLĐ) là loại phổ biến nhất được dùng nghiền vậtliệu thô trong các nhà máy xi măng hiện nay Các máy này được thiết kế với lượngđiện tiêu thụ lên tới hơn 4000 kW tương ứng với sản lượng 500 ÷ 600 tấn vật liệuthô/giờ, công suất sấy khá cao, độ ẩm cấp liệu từ 15 ÷ 20% là có thể chấp nhận(không phụ thuộc vào kích cỡ máy nghiền)

Nguyên tắc hoạt động cơ bản của một máy NCLĐ là sự nghiền giữa bàn quay dẫnđộng và các con lăn tạo một áp lực thủy khí, không thay đổi theo thời gian Mặc dù

Một hạn chế của máy NCLĐ là thời gian chết của máy và chi phí liên quan tới việcthay thế các bộ phận bị mài mòn mặc dù các bộ phận mài mòn vật liệu có hàm lượngcrôm cao và được bảo hành dài hạn.

Cải tiến quan trọng nhất cho quá trình hoạt động của máy nghiền kiểu con lăn đứnglà sự đưa thiết bị phân ly hiệu suất cao vào kết cấu Kết quả là hiệu suất nghiền tốthơn, tiêu thụ năng lượng riêng thấp hơn

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nghiền đứng

1 – Động cơ, 2 – Hộp giảm tốc, 3 – Hệ xy lanh thủy lực, 4 – Bánh nghiền,

5 – Vỏ máy, 6 – Bộ phận phân ly, 7 – Mâm nghiền, 8 – Mặt tựa ổ đỡ chặn mâm

nghiền

A – Cấp liệu, F – Cửa ra sản phẩm, G – Cấp khí

Quá trình hoạt động của máy nghiền được cải thiện nhờ đặc tính tiên tiến của thiết bịphân ly động so với thiết bị phân ly tĩnh Sự khác biệt có thể được so sánh trongbảng:

Bảng 3.2 Hiệu quả phân ly thiết bị loại động và tĩnh

Thiết bị phân ly Hiệu suất phân ly % Phần loại bỏ của thiết bị

phân ly %

3.2.3 Máy cán ép con lăn

Hình 3.4 Máy cán ép con lăn

Các nhà máy xi măng hiện nay sử dụng một lượng lớn thiết bị này Phần lớn cácmáy cán ép này được dùng nghiền sơ bộ clinke, một phần ít hơn được dùng chonghiền vật liệu thô, vài chiếc hoạt động ở công đoạn nghiền tinh

Tại áp lực nghiền thấp, lượng năng lượng tiêu thụ của máy cán ép thấp, nhưng nănglượng cho vận chuyển và phân ly vật liệu là cao

Trường hợp áp lực nghiền của máy cao, việc sử dụng năng lượng đạt hiệu suất caonhất là khi có áp lực nghiền trung bình khoảng 6000kN/m2

Vì một vài lý do (hình dạng vật liệu sau nghiền, sấy, phân ly) máy cán ép con lăn sửdụng trong công đoạn nghiền tinh dường như không phải là đối thủ cạnh tranh củamáy nghiền con lăn đứng và máy nghiền bi tại thời điểm này

Tuy nhiên, trong một số trường hợp, máy cán ép con lăn là một thiết bị nghiền sơ bộthích hợp cho máy nghiền bi Nhất là trong trường hợp yêu cầu gia tăng sản lượng ở

400 tấn/giờ, tuy nhiên việc này tương đương với công suất sấy khô của máy cũngtăng tương ứng.

Với các máy cán ép con lăn, năng suất có thể lên tới 250 tấn/giờ khi hoạt động trongđiều kiện hiệu suất năng lượng tốt nhất Tuy nhiên, hiệu quả cán của máy sẽ giảmkhi vật liệu có độ ẩm tương đối cao do đó làm giảm sản lượng đầu ra

3.3.2 Tiêu thụ năng lượng.

Các hệ thống có hiệu suất năng lượng cao nhất là hệ thống máy cán ép con lăn côngđoạn nghiền tinh và máy nghiền con lăn theo chiều thẳng đứng Tổng năng lượngriêng tiêu thụ của hai hệ thống này là tương đương Một hệ thống máy nghiền bithông thường có tổng năng lượng riêng tiêu thụ cao hơn hai hệ thống nghiền kiakhoảng 25%, phụ thuộc vào lượng nước trong cấp liệu nghiền

3.3.3 Kích thước cấp liệu.

Máy nghiền con lăn theo chiều thẳng đứng có thể chấp nhận kích thước cấp liệunghiền 100 – 150mm hoặc thậm chí lớn hơn, tùy thuộc vào kích thước máy nghiềnvà cấu hình thiết kế Con lăn càng lớn thì kích thước cấp liệu tối đa có thể chấp nhậnđược sẽ càng lớn

Một máy nghiền bi cũng như máy cán ép con lăn đòi hỏi phải nghiền sơ bộ mịn hơnnhiều Đối với máy nghiền bi, kích thước cấp liệu đặc trưng lớn nhất nằm trongkhoảng 30 – 35mm

Đối với máy cán ép con lăn, kích thước cấp liệu lớn nhất sẽ tùy thuộc vào đườngkính của con lăn vì độ rộng khoảng cách giữa các con lăn trong quá trình vận hành

tỷ lệ với đường kính con lăn, và kích thước cấp liệu không nên lớn hơn khoảng cáchnày Kích thước cấp liệu đặc trưng lớn nhất thường là 3 – 4% đường kính con lăn,hoặc 30 – 60mm tùy thuộc vào đường kính con lăn.

3.3.4 Bảo trì và độ tin cậy máy móc.

Máy nghiền bi cũng như máy nghiền con lăn theo chiều thẳng đứng ngày nay có thểcoi là đáng tin cậy về mặt máy móc Tuy nhiên, máy nghiền con lăn theo chiềuthẳng đứng có cấu tạo phức tạp hơn máy nghiền bi, do đó cần bảo trì nhiều hơn.Một hạn chế của máy nghiền con lăn là thời gian thay thế bộ phận mài mòn Việcthay thế các bộ phận mài mòn cho cả con lăn và bàn có thể phải tốn một thời gianđáng kể lên tới vài ngày

Trái ngược với máy nghiền con lăn, việc thay thế nạp bi bù cho số bi bị mài mòn cóthể thực hiện trong vài tiếng

Đối với máy cán ép con lăn, một trong những hỏng hóc thường gặp là hư hại bề mặtcủa các con lăn Đây là nguyên nhân làm ngừng hoạt động của hệ thống để lắp đặtlại con lăn áp lực của máy cán Về thực tế thì độ tin cậy của máy cán ép con lănthường được coi là ít tin cậy hơn các loại máy khác

3.3.5 Đầu tư.

Đối với một nhà máy, có thể có nhiều phương án lựa chọn hệ thống nghiền và máynghiền khác nhau tùy thuộc vào loại vật liệu nghiền, năng suất dây chuyền Tuynhiên cũng cần phải cân nhắc chi phí đầu tư ban đầu, chi phí bảo dưỡng trong quátrình vận hành

Xét về khía cạnh đâu tư thì máy NCLĐ là một hệ thống khá hấp dẫn vì những lợi íchmà nó mang lại Các hệ thống máy cán ép con lăn hoặc máy nghiền bi có thể đắt hơn

20 – 30%, tùy thuộc vào chi phí xây dựng

3.3.6 Kết luận phương án lựa chọn máy nghiền

Với Nguyên liệu than sử dụng:

- Than cám 4a theo TCVN 8910:2015

- Chất lượng:

+ Nhiệt trị: Khô QK

gr ≥ 6100 kcal/kg+ Tro Ak%: 19,01 – 23,00%

+ Chất bốc: Vk %: 9,0 %, max: 12,00 %

+ Độ ẩm trung bình: 20,0%, max: 23,00 %

+ Cỡ hạt: 0 – 25 mm

Yêu cầu sản phẩm đầu ra:

- Độ mịn trên sàng 90 μm và 200μm Các hạt thanm, 4%

- Độ ẩm than đầu ra: 1%

- Nhiệt độ vào: môi trường

- Nhiệt độ sản phẩm ra: 76oC

Lựa chọn máy nghiền con lăn đứng, do có những ưu điểm vượt trội về:

- Chi phí năng lượng vận hành thấp

- Khả năng kết hợp nghiền và sấy

- Năng suất lớn, không yêu cầu nguyên liệu có độ chọn lọc cao

- Vận hành an toàn, dễ dàng duy tu bảo dưỡng

- Có mặt lợi thế về chi phí đầu tư và không gian lắp đặt máy

3.4 Kết cấu máy nghiền đứng

3.4.1 Kết cấu máy nghiền đứng thế hệ cũ

Những máy nghiền đứng ban đầu được chế tạo tại Liên Xô cũ thuộc họ này thườngchỉ có bộ phận nghiền Thiết bị phân ly được chế tạo, lắp đặt độc lập

Quá trình nghiền vật liệu được thực hiện bằng ép và một phần bằng mài vật liệugiữa bàn nghiền 1 và quả cán 2.

Hình 3.5 Máy nghiền đứng bánh lăn tạo lực ép bằng lò xo

Các quả cán được lắp trên các trục cố định và các cánh tay đòn 3 Quả cán được đèlên bàn nghiền bằng cơ cấu lò xo 4 Áp lực lò xo phụ thuộc vào kích cỡ của máynghiền

Khi bàn nghiền quay do ma sát quả cán sẽ quay theo đồng thời vật liệu cấp lên bànnghiền sẽ bị cuốn vào giữa quả cán và bàn nghiền khiến cho vật liệu bị nghiền nhỏ

Số lượng quả cán của loại này thông thường là 2 Vận tốc quay của bàn nghiền là 3m/s Đường kính quả cán khoảng 0,7 đường kính bàn nghiền, chiều rộng quả cánkhoảng 0,2 đường kính bàn nghiền

Khi không có vật liệu giữa quả cán và bàn nghiền có khe hở khoảng hơn 1mm Khi

có vật liệu nghiền giữa quả cán và bàn nghiền quả cán bị đẩy lên một chút tạo áp lựccần thiết để nghiền vật liệu Vật liệu nghiền được luồng khí nóng từ vòng khe ômxung quanh bàn nghiền 5 đưa tới thiết bị phân ly lắp trên máy nghiền, ở đó các hạtlớn được lắng và rơi trở lại máy nghiền

Máy nghiền loại này thường có kích thước, công suất nhỏ và không phổ biến trongcác ngành công nghiệp Việc áp dụng tiến bộ công nghệ và thiết kế cho phép chế

tạo, sử dụng các máy nghiền có công suất lớn hơn, hiệu suất phân ly cao hơn và điềunày dẫn đến các máy nghiền đứng thế hệ mới ra đời.

3.4.2 Kết cấu máy nghiền đứng thế hệ mới

Hiện nay các máy nghiền con lăn đứng đa phần có dạng như hình, gồm cả phầnnghiền và phần phân ly Tuy nhiên để phục vụ mục đích nghiền sơ bộ người ta cũngchế tạo các máy nghiền con lăn đứng không có bộ phận phân ly trong một thiết bị

Hình 3.6 Mô hình máy nghiền đứng thế hệ mới

Cơ cấu nghiền của các máy hiện đại thường được truyền động từ động cơ qua hộpgiảm tốc hành tinh, trên được lắp bàn nghiền Bề mặt bàn nghiền được lót bằng cáctấm chịu mài mòn

Để đảm bảo độ ổn định trong quá trình nghiền, quả cán các máy nghiền con lăn hiệnnay được thiết kế với hệ thống tạo áp lực nghiền lên quả cán bằng thủy khí Hệthống này cho phép quả cán có thể giao động khi nghiền vẫn giữ nguyên áp lực đồngthời cho phép khởi động không tải bằng cách nhấc quả cán lên khi khởi động Cơcấu tạo áp lực bằng hệ thống thủy khí này cũng cho phép điều chỉnh lớp vật liệu trênbàn nghiền một cách có hiệu quả và đảm bảo không có hiện tượng tiếp xúc trực tiếpgiữa quả cán và bàn nghiền

Để bảo dưỡng quả cán, một xi lanh khác lắp phía ngoài lật ra Xi lanh này chỉ đượclắp vào khi cần bảo dưỡng quả cán.

Các máy nghiền kiểu này có thể cho phép thay đổi công suất nghiền bằng cách làmviệc với số con lăn ít hơn số con lăn có thể lắp đặt trên cùng một máy, hoặc cho cáccon lăn cùng một lúc làm việc ở chế độ khác nhau

Phần bàn nghiền và cơ cấu dẫn động về nguyên lý các loại máy nghiền đứng hiệnđại đều giống nhau Bàn nghiền được lắp trực tiếp lên trên hộp giảm tốc bánh rănghành tinh nghiêng với gối đỡ thủy tĩnh đỡ đứng

Một trong những yếu tố quan trọng trong việc quyết định năng suất và sự ổn địnhquá trình nghiền của thiết bị là bề mặt làm việc của con lăn nghiền và bề mặt bànnghiền Thông thường hiện nay có ba dạng theo bề mặt con lăn, đó là dạng côn,dạng cầu và dạng cầu có đường lõm ở giữa Các con lăn có bề mặt côn, cầu đượcchế tạo và áp dụng từ lâu để nghiền các loại vật liệu trong đó có nghiền xi măng vànghiền than