Nhiệt độ cao gặp phải trong khi vận chuyển clinker ở các nhà máy xi măng đặt ra nhu cầu đặc biệt đối với các băng tải và khung băng tải. Trong số các nhu cầu đặt ra đối với việc vận hành các băng tải trong ngành xi măng, thì nhiệt được cho là nguyên nhân chính gây ra hỏng hóc và không thể bỏ qua được. Các nguyên vật liệu và điều kiện môi trường làm việc có nhiệt độ cao làm gia tăng quá trình già hóa mà dẫn đến hiện tượng cứng hóa và gây nứt các nắp đậy cao su. Nhiệt cũng có ảnh hưởng phá vỡ rất cao tới kết cấu khung băng vì nó gây hư hại độ kết dính giữa các nắp đậy trên đỉnh và ở đáy kết cấu khung, và cũng vậy ở giữa các lớp bên trong của kết cấu khung. Điều này thường được xem như là “sự phân tách lớp.
Khi cao su trở nên cứng hơn và ít dẻo hơn, độ bền kéo và khả năng giãn dài (sức căng) có thể giảm đi tới 80%, phá hủy mạnh độ bền và độ linh hoạt vận hành nói chung của nó cũng như làm suy yếu nghiêm trọng các mối nối ghép chồng. Đồng thời, độ bền chịu mài mòn (ăn mòn) có thể giảm đi 40% hoặc hơn nữa.
Với quá nhiều vấn đề tiềm ẩn, thậm chí đáng ngạc nhiên hơn khi được biết rằng các quyết định đối với việc mua các băng chịu được nhiệt vẫn thường được dựa trên cơ sở giá bán thấp nhất. Điều này là bình thường nhưng sai lầm ở đây chính là sự tin tưởng cho rằng toàn bộ các băng tải chịu nhiệt có một chỉ tiêu kỹ thuật chung đã nêu sẽ mang lại hiệu quả và tuổi thọ vận hành tương tự.
Các băng tải chịu nhiệt “có giá bán thấp” được định giá khi các nguyên liệu và các quá trình được sử dụng để chế tạo chúng thường là các lựa chọn chi phí thấp nhất (và do đó, là các lựa chọn chất lượng thấp nhất).
Khoảng 80% chi phí chế tạo một băng tải là chi phí các nguyên vật liệu. Một băng tải chịu nhiệt chất lượng tốt được chế tạo đảm bảo sẽ dễ dàng vận hành hiệu quả và đã tồn tại qua các điều kiện “kinh tế” khác nhau. Giá ban đầu cho mỗi mét có thể cao hơn, nhưng chi phí thực cuối cùng sẽ thấp hơn nhiều lần.
Các lớp phủ băng bằng cao su trên bề mặt và đáy băng hoạt động như là vật chắn giữa nguồn nhiệt và kết cấu khung. Kết cấu khung gồm các lớp vải sợi (thường là polyester và nylon), được liên kết với nhau bằng các lớp cao su mỏng. Hiệu quả của các lớp phủ băng bằng cao su chịu nhiệt là yếu tố quan trọng nhất để xác định độ dài tuổi thọ làm việc của băng.
Nếu như nhiệt độ lõi của kết cấu khung tăng lên quá cao thì khi đó băng tải sẽ bắt đầu phân tách ra. Quá trình “phân tách” này cũng xảy ra giữa các lớp phủ băng và kết cấu khung. Chỉ cần tăng lên 10
oC nhiệt độ lõi của kết cấu khung băng có thể làm giảm tuổi thọ của băng đi tới 50%. Cách duy nhất để ngăn ngừa điều này là sử dụng cao su chất lượng cao, được phát triển đặc biệt gồm một hỗn hợp các polymer và các chấthóa học mà có thể chịu được nhiệt. Để đạt được kết quả đo lường chính xác nhất độ bền chịu nhiệt (và theo đó, là tuổi thọ làm việc dự kiến), các thử nghiệm độ già hóa gia tăng được tiến hành bằng cách đặt các mẫu cao su vào trong các lò nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian là 7 ngày. Sau đó, tiến hành đo độ suy giảm các đặc tính cơ học. Ba loại già hóa nêu trong ISO 4195 là:
• Loại 1 (100
oC)
• Loại 2 (125
oC)
• Loại 3 (150
oC)
Có ba yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn băng tải chịu nhiệt.
a. Dải nhiệt độ của nguyên liệu được vận chuyển
Cân nhắc trước tiên và quan trọng nhất là dải nhiệt độ thực của các nguyên liệu đang được vận chuyển trên băng. Các giới hạn nhiệt độ mà một băng tải có thể chịu được được xem xét theo hai cách: nhiệt độ tối đa liên tục của liệu được vận chuyển và nhiệt độ đỉnh cao nhất tạm thời. Hai loại khả năng chịu nhiệt chính được ghi nhận trên thị trường là T150, có nhiệt độ tối đa liên tục 150
oC và T200, được dùng cho các điều nhiệt nhiệt cao hơn nhiều tới 200
oC. Thành công hay thất bại sẽ phụ thuộc vào việc có được các số liệunhiệt độ chính xác để cung cấp cho các nhà cung cấp băng tải tiềm năng.
b. Loại và bản chất của nguyên liệu được vận chuyển
Yếu tố thứ hai liên quan tới loại và bản chất của nguyên liệu được vận chuyển. Các nguyên liệu mịn như xi măng thường gây ra hàm lượng nhiệt cao hơn trên bề mặt băng do thiếu không khí đối lưu giữa các hạt. Trong trường hợp các nguyên liệu thô như clinker, cho dù nhiệt độ của nguyên liệu có thể là cực cao, các hạt có kích thước lớn hơn cho phép đối lưu khí tốt hơn. Việc chất tải thực tế lên băng cần được xem xét đối với loại nguyên liệu vì nếu quá nhiều bề mặt băng bị phủ lấp bởi nguyên liệu thì bề mặt băng có khả năng chưa được phủ đầy hiệu quả để cho phép nhiệt trên kết cấu khung băng được tiêu tán.
c. Chiều dài và tốc độ chạy của băng tải
Yếu tố thứ ba là chiều dài (và tốc độ chạy) của băng tải. Băng tải càng ngắn, thì càng ít thời gian cho băng tải nguội đi trên phần cao su được sử dụng ở lớp phủ băng. Điều quan trọng là các đặc tính bền nhiệt của các vật liệu nối phải tốt như các lớp phủ băng thực tế.
Khi tiến hành kiểm tra băng tải chịu nhiệt thường thấy, như trong các thang nâng, nhiệt tích tụ trong các môi trường khép kín cao hơn nhiều so với ở các hệ thống băng tải thông thường. Các đai băng thang nâng cần vận hành dưới các tải trọng kéo căng cao và có thể chịu được các nhiệt độ nguyên vật liệu cao tới 130
oC. Các băng được gia cường công nghiệp thông thường không thể chịu được loại xử lý này và sẽ kéo căng lâu dài. Để đạt được hiệu suất vận hành và kéo dài tuổi thọ thì điều lý tưởng là, các đai băng thang nâng phải được làm bằng thép gia cường vì sự cố đai băng thang nâng có thể là rất thảm khốc, có thể gây ra các rủi ro cả về vật chất lẫn dừng sản xuất.
Ngoài độ bền chịu nhiệt không đủ, nguyên nhân gây hư hỏng phổ biến nhất trong các băng chịu nhiệt là khi băng được chất tải liệu nóng ở nhiệt độ cho phép sẽ ở trạng thái tĩnh. Điều này khiến cho nhiệt xuyên thấu qua kết cấu khung. Thậm chí các băng chịu nhiệt tốt nhất cũng có thể dễ dàng bị hư hỏng không thể sửa chữa được nếu như băng được chất tải được phép dừng vận hành. Trừ khi vì những lý do an toàn khẩn cấp, việc chất tải lên băng tải cần phải dừng lại trước tiên và băng cần được xả hoàn toàn liệu chất trên băng trước khi dừng lại. Điều quan trọng là phải đảm bảo rằng các băng không được chất quá tải để có khoảng không “chưa chất tải” đủ ở một trong hai phía của bề mặt băng cho nhiệt thoát ra qua các mép ngoài của máy làm nguội.
Để đáp ứng những yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng, độ bền chịu nhiệt và tuổi thọ của các băng tải vận chuyển clinker nóng, các công ty sản xuất và cung ứng băng tải chịu nhiệt trên thế giới đã liên tục nghiên cứu và không ngừng cải tiến, giới thiệu và bán các sản phẩm băng tải chịu nhiệt của mình cho ngành xi măng. Ví dụ, công ty Dunlop Conveyor Belting của Hà Lan đã phát triển thành công các hợp chất cao su mà có thể xử lý được kể cả trong những điều kiện khắc nghiệt nhất. Ví dụ, lớp phủ chịu nhiệt ‘cơ bản’ của công ty, Betahete, luôn vượt qua các yêu cầu đặt ra đối với loại T150 theo tiêu chuẩn ISO 4195. Betahete là một loại lớp phủ chịu nhiệt và chịu mài mòn hiệu suất cao được dành riêng cho các nguyên vật liệu ở nhiệt độ tăng liên tục tới 160oC và nhiệt độ cao nhất 180
oC. Betahete có độ bền chịu mài mòn cao với độ bền chịu mài mòn trung bình là 96mm
3, cao hơn so với mức ‘D’ của ISO 14890, tiêu chuẩn mài mòn cao nhất trong ISO.
Đối với các băng mà cần phải chịu được dầu cũng như nhiệt, thì sản phẩm BVGT của Dunlop là loại chịu nhiệt (lên tới 150
oC liên tục với mức đỉnh cao nhất lên tới 170
oC) cùng với mức bền chịu dầu cao nhất. Sản phẩm này còn chịu được cả lửa (ISO 340), độ mài mòn và khí ô-zôn.
Đối với nhiệt độ và các điều kiện dịch vụ đòi hỏi hiệu suất cao hơn nhiều như các nhà máy xi măng nơi mà nguyên liệu rất nóng và có tính mài mòn được vận chuyển, Dunlop Deltahete được thiết kế để chịu được nhiệt độ tối đa liên tục của liệu được vận chuyển cao tới 200
oC và nhiệt độ cực cao tới 400
oC. Nó vượt qua các yêu cầu cao nhất của loại 3 và do đó là loại 4 có hiệu lực, cho dù loại này chưa tồn tại trong phân loại ISO 4195 về độ bền chịu nhiệt.
Ngoài ra, băng tải tấm thép SZB 250
® của Công ty Kleineruschkamp, Đức, cũng là một loại băng tải mà các công ty sản xuất xi măng cần quan tâm đến vì nó làm gia tăng hiệu suất vận chuyển clinker do đảm bảo được độ dầy lớp ổn định và độ nghiêng phù hợp cho vận chuyển sản phẩm mịn. Hiệu suất của băng tải tấm thép này chủ yếu là ở tính sẵn sàng, độ bền và ít yêu cầu bảo trì bảo dưỡng cho hệ thống. Thiết kế kiểu mô-đun của nó bao gồm hai mô-đun riêng biệt cùng với các đường dẫn chạy mà có thể vận chuyển liệu thuận lợi, với một điểm đi kèm thông thường cho mỗi mô-đun. Các mô-đun này dễ dàng tiếp cận để bảo trì bảo dưỡng và thực hiện các dịch vụ cần thiết.
Chiều cao ổn định và sự phân bổ trọng lượng không đổi đạt được thông qua các giải pháp làm giảm bớt tải trọng mức của băng tải thép, bao gồm: các tay đòn ngắn, các hệ thống băng tải tấm tự đỡ, một giao diện bề mặt thông thường và kết cấu khung chắc chắn. Kết cấu của SZB 250
® được dựa trên một kết cấu khung có thiết bị dẫn hướng đường lăn chắc chắn có tấm liên kết bên đặt trên nền sàn. Việc treo tấm thép
(xem Hình 1) được thực hiện hiệu quả qua cả hai phía của tiết diện sàn. Cuối cùng là, trục của đường dẫn chạy chịu được rất tốt độ uốn võng vì tay đòn ngắn từ đường dẫn chạy tới thiết bị dẫn hướng đường lăn. Điều này giúp cho nó có thể khôi phục trở lại vị trí, nhờ đó tạo ra sự ổn định lớn hơn cho toàn hệ thống.
Phần liên kết bằng bu lông giữa sàn, đường dẫn chạy và các đoạn băng tải không tiếp xúc với clinker nóng đang được vận chuyển và do vậy không chịu bất kỳ ứng suất nhiệt đặc biệt nào.
Vì một băng tải kiểu khoang thép không thể thi công giống như băng tải quay khép kín được nhưng lại có khá nhiều chi tiết tự dịch chuyển, nên các chi tiết thép cụ thể phải chịu những liên kết trong dịch chuyển của chúng. Các chi tiết này có thể sẽ xoay ở các góc 24, 29, 34 và 48
o, trong khi vẫn duy trì được độ kín khít trên mặt chứa sản phẩm. Sự dịch chuyển của bản lề không tiếp xúc đạt được với bánh răng và kết cấu hình học của bản lề có thể được áp dụng trên tất cả các kích thước xích (trục xoay giữ được tất cả các loại kích thước xích). Độ kín khít cũng có thể điều chỉnh được để phù hợp với tất cả các kích thước bánh xích. Băng tải tấm là loại băng tự làm sạch, loại bỏ các nguy cơ hỏng hóc tiềm ẩn do việc liệu kết lắng bị mắc kẹt.
Việc vận chuyển kiểu nghiêng,vát clinker nóng đòi hỏi các tiêu chuẩn an toàn cao được kiểm soát bởi độ kín khít của băng tải, chống mài mòn và tải trọng tĩnh của clinker đang được băng tải tấm vận chuyển.
Việc thay một đường dẫn chạy tiến hành đơn giản nhờ tiếp cận dễ dàng nên giảm được chi phí bảo trì bảo dưỡng và sửa chữa.
Với một dòng lưu lượng liệu ổn định và sự phân bố tải trọng clinker đều, SZB 250
® có thể vận chuyển hiệu quả liệu. Nó cũng có chức năng tự bảo vệ vì các đơn vị mô-đun không bị biến dạng như các hệ thống thông thường có sử dụng các chốt liên kết. Cách bố trí của nó góp phần đáng kể vào độ bền của băng tải.