>> Các vấn đề cần lưu ý trong sản xuất tại các nhà máy xi măng (P1)
>> Các vấn đề cần lưu ý trong sản xuất tại các nhà máy xi măng (P2)
>> Các vấn đề cần lưu ý trong sản xuất tại các nhà máy xi măng (P3)
4. Các vấn đề về nhiên liệu
Trong bối cảnh hiện nay, các nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng trở nên cạn kiệt và việc tìm ra những nguồn nhiên liệu thay thế từ các ngành công nghiệp khác để đốt trong các lò clinker là một yêu cầu cấp thiết đối với bất kỳ nhà sản xuất xi măng nào trên thế giới vừa là để đảm bảo duy trì hoạt động thường xuyên của thiết bị và nhà máy, vừa để giảm bớt được các chi phí tốn kém chi trả cho các nhiên liệu hóa thạch mà đang trở nên khó kiếm trên hầu hết các thị trường trên toàn cầu.
Từ kinh nghiệm thực tế cho thấy, các nhiên liệu thay thế có thể mang lại những lợi ích đáng kể về chi phí cho một nhà máy xi măng. Tuy nhiên, chúng cũng tạo ra những thách thức đáng chú ý như: Việc xử lý các nhiên liệu thay thế dạng rắn gây áp lực cho việc thiết kế hệ thống và các hoạt động vận hành nhà máy để lựa chọn và bảo trì bảo dưỡng đúng các thiết bị. Các lợi ích đạt được từ nhiên liệu mới có thể nhanh chóng bị tác động bởi sự thất thoát hiệu suất do sự mất ổn định của các hệ thống xử lý nhiên liệu gây ra.
Rất nhiều nhiên liệu thay thế (AF) được chiết xuất từ các phế thải, mà theo đặc tính của các nguồn khác nhau thì chúng không được sản xuất theo một đặc tính kỹ thuật xác định. Chúng thường rất nhẹ và do đó, đưa ra thách thức về thể tích. Các nhiên liệu thay thế khác có dòng chảy chậm, đặc biệt khi so sánh với các nhiên liệu hóa thạch đậm đặc hơn như than
(xem Bảng 1).
Ngoài ra, chúng có thể không đều về hình dạng, độ quánh và có chứa các tạp chất như kim loại hoặc gỗ, mà tất cả đều ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý các nhiên liệu như vậy. Để các hệ thống xử lý nhiên liệu hiệu quả, thì phải quản lý được sự thay đổi về kích thước hạt và độ đặc, sự kết hợp giữa các nguyên liệu và các mức độ ẩm trong phế thải. Do đó, trong khi mức lưu lượng nhiên liệu yêu cầu, dung tích chứa và các phương án vận chuyển là những điểm dữ liệu quan trọng cần thiết cho thiết kế và lựa chọn phương pháp xử lý và tổ hợp thiết bị phù hợp, thì thông số quan trọng nhất trong quá trình xử lý nhiên liệu này lại liên quan tới đặc tính kỹ thuật của nhiên liệu.
Để thiết kế một hệ thống tiếp nhận AF hiệu quả, cần lưu ý một số vấn đề sau:
• Dung tích yêu cầu cho tiếp nhận và tồn trữ là bao nhiêu?
• Nguyên liệu sạch ra sao – có cần tách bỏ các kim loại hoặc các tạp chất khác không?
• Có cần phân loại thêm hoặc giảm thêm kích thước không?
• Đặc tính cơ bản của nguyên liệu là gì – mật độ khối, độ ẩm, kích thước hạt?
• Phương thức vận chuyển sẽ được sử dụng là gì – xe tải, xe tải lật, thiết bị di chuyển trên sàn, toa đường sắt?
Hệ thống nạp phải có khả năng xử lý được các thay đổi, các tạp chất và các trường hợp ngoại lệ khác. Cần lưu ý các trường hợp mà thiết bị có bề mặt tiếp xúc vật liệu máy đan xen nhau như các xích kéo hoặc các phễu nạp lớn cũng như các vít tấm vì có thể dẫn đến sự lựa chọn thiết kế khác khi tiến hành nâng cấp cải tạo trong tương lai.
Sau khi bốc dỡ, các nhiên liệu sẽ được tồn trữ. Khối lượng tồn trữ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, gồm mức độ sử dụng, tính sẵn có của nhiên liệu và tài sản sẵn có. Tuy nhiên, yếu tố chính trong việc xác định các giải pháp tồn trữ tiềm tàng chính là các đặc tính của nhiên liệu.
Việc tồn trữ AF đi liền với các rủi ro và các thách thức cố hữu như mùi, phát thải bụi, các nguy cơ cháy và suy giảm vật liệu do thời tiết khắc nghiệt. Các kho tồn trữ được bao che kín hoặc các silo chứa cùng với các hệ thống khử bụi và phòng chống cháy là cần thiết và thiết kế hiệu quả có thể giảm được, nếu không loại bỏ được, rất nhiều nguy cơ này.
Ví dụ, các viên gỗ sạch có thể được tồn trữ trong kho chứa với thiết bị bảo vệ chống cháy. Các đống phế thải lộ thiên có thể cần trang bị hàng rào và hoàn toàn có thể khử giảm bụi thông qua các hệ thống phun mù. Đối với các nhiên liệu phế thải nhạy cảm với thời tiết, thì cần được bảo vệ chịu được mọi thời tiết.
Yếu tố quan trọng khác về hiệu suất xử lý AF chính là phương pháp rút hoặc tháo nhiên liệu ra khỏi kho chứa. Việc sử dụng các băng tải trong quá trình này cho thấy những thách thức cụ thể. Nguy cơ bị hư hỏng được giảm đi đáng kể nếu băng tải có tính đến các đặc tính của AF. Ví dụ, xích kéo là một lựa chọn tốt cho vận chuyển nhiên liệu thông thường nhưng dễ vỡ, trong đó một lượng nhỏ liệu kém phẩm cấp có thể chấp nhận được.
Tuy nhiên, một xích kéo sẽ không vận chuyển hiệu quả các nhiên liệu dạng bụi xơ hoặc đặc quánh có dòng chảy kém. Các nhiên liệu này có thể bao quanh các xích và khay nâng máy cấp liệu, và bám chắc hoặc tích tụ trên băng tải mà không tháo rút ra được. Đối với các nhiên liệu như vậy, thì một băng chuyền, băng tải bao hoặc thậm chí một thiết bị nâng liên tục có thể là một sự lựa chọn tốt hơn. Việc không có giao diện tiếp xúc thiết bị - nguyên liệu và việc bốc/dỡ đơn giản sẽ góp phần xử lý liệu không bị tắc nghẽn hoặc bị ngưng đọng.
Do đó, việc sử dụng các băng tải (đặc biệt là băng tải khí nén) là rất có ý nghĩa. Phạm vi ứng dụng càng rộng, thì các băng tải xử lý độ sai lệch và các trường hợp ngoại lệ khác càng tốt hơn. Băng tải khí nén sử dụng một lớp khí mỏng để chạy băng thay vì các con lăn dẫn hướng cơ học. Công nghệ này phù hợp với các nhiên liệu có độ đặc quánh ít hơn và không có các chi tiết cơ khí bảo trì dọc theo toàn bộ chiều dài tuyến vận chuyển. Băng tải khí nén vừa linh hoạt vừa đơn giản, đáp ứng hai tiêu chí quan trọng trong xử lý AF.
Cũng có thể sử dụng băng tải ống, đặc biệt ở nơi mà địa hình hoặc mặt bằng khó khăn hoặc tuyến vận chuyển nằm dốc mà các băng tải thông thường không thể đáp ứng được. Băng tải ống được làm kín dọc theo toàn bộ chiều dài tuyến. Liệu được bao kín trong một đường ống do băng tải tạo thành. Điều này khiến cho khả năng vận chuyển nhiên liệu lên tháp sấy sơ bộ được hiệu quả hơn do liệu không thể tiếp xúc với không khí.
Trong quá trình xử lý, nhiên liệu thường sản sinh ra bụi và các rủi ro nổ hoặc cháy do bụi. Bụi khi bị đánh lửa sẽ tạo ra một cầu lửa mà có thể lớn gấp 10 lần so với lớp bụi ban đầu. Hiện tượng này tương đối hiếm khi xảy ra, nhưng khi xảy ra, các hiện tượng nổ do bụi cũng có thể gây chết người. Các thiết bị có thể xử lý nhiên liệu này bao gồm các thiết bị nâng liên tục tạo ra các kết cấu liền mạch được làm kín hoàn toàn, không gây phát tán bụi và có thể được làm sạch bằng khí ni-tơ hiệu quả. Để đánh giá Bụi Nguy hại (DHA) và thực hiện các biện pháp giảm bớt rủi ro, nhân viên vận hành và các nhà quản lý có thể thực hiện theo các tiêu chí cơ bản của NFPA 652, cụ thể như sau:
• Liệu xử lý – nó có tạo ra ngọn lửa cháy bùng ở phía trước không? Đánh giá giá trị Kst và phân loại các rủi ro?
• Các điều kiện – Các điều kiện này có tạo ra dung dịch huyền phù hoặc phân tán liệu trong không khí không?
• Nồng độ - Nồng độ gây nổ có tồn tại không?
• Đánh lửa – Có thể tìm thấy một nguồn đánh lửa riêng hoặc thông qua một chuỗi phản ứng không?
Nhu cầu thực hiện phân tích tính nguy hại của quá trình và xác định các rủi ro dựa vào tiêu chí NFPA là một nhu cầu cần thiết cho quản lý nhà máy xi măng. Quá trình này sẽ nhận biết vị trí các rủi ro và tập trung vào hành động sẽ được thực hiện, nhưng chưa phải là một phương tiện chính xác để xác định được mức độ thay đổi sẽ ra sao. Mục đích không chỉ để đáp ứng các yêu cầu của NFPA 625, mà còn áp dụng công nghệ đảm bảo môi trường làm việc không bị rủi ro thông qua việc đảm bảo độ tin cậy và tính bền vững.
Việc sử dụng các hệ thống vận chuyển mới và hiện đại là một cách để hỗ trợ vận hành với cách thức phù hợp, hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn. Các hệ thống quản lý bụi hiện đại có thể giúp những người sử dụng băng tải lấy được bụi trực tiếp ra khỏi các bề mặt băng, loại bỏ các rủi ro bị quá tải và bụi dễ cháy trong khi vẫn đảm bảo nhà máy sạch sẽ.
Khi đề cập tới việc sử dụng AF tại các nhà máy xi măng, chúng ta sẽ liên tưởng tới việc sử dụng các hệ thống băng tải hiện đại để vận chuyển chúng vì các hệ thống băng tải này có thể làm cho việc sử dụng AF được hiệu quả và thuận lợi hơn trong quá trình sản xuất xi măng. Nhu cầu đối với các hệ thống vận chuyển hiệu quả cũng như thân thiện với môi trường là không thể tách rời nhau và trong nhiều trường hợp, đầu tư đơn giản ở dạng thu gom bụi hoặc vận chuyển có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể đối với hiệu suất của nhà máy và môi trường xung quanh.
Các biện pháp và công nghệ hiện đại hiện có sẵn cho sử dụng trong ngành xi măng để cải thiện việc vận chuyển AF, khử giảm phát thải bụi cũng như loại bỏ các rủi ro như cháy, nổ. Mục đích cuối cùng là để sản xuất xi măng theo cách thức sạch, có trách nhiệm và bền vững. Nhiên liệu được sử dụng không được kém chất lượng và việc quản lý cẩn thận một số rủi ro bằng cách tối ưu hóa chuẩn xác các hệ thống có thể tạo ra sự khác biệt lớn cho sản xuất xi măng.
Kết luận
Nhìn chung, trong quá trình sản xuất xi măng, ngoài những vấn đề nêu trên còn có rất, rất nhiều vấn đề khác nữa (như: làm thế nào để tăng được hiệu suất thu gom bụi phát sinh dạng hạt, hay làm thế nào để gia tăng được hiệu suất zôn nung trong lò clinker, hay làm thế nào để cải thiện được khả năng nung luyện các hỗn hợp nguyên liệu một cách hiệu quả…) vẫn đang rất cần được các chuyên gia, nhà máy xi măng trên toàn thế giới quan tâm, nghiên cứu và phân tích để đạt được những kết quả tối ưu về năng suất, chất lượng sản phẩm cũng như kéo dài được tuổi thọ và vận hành an toàn các trang thiết bị, mang lại doanh thu và khả năng cạnh tranh cao trên thị trường, khẳng định được thương hiệu cũng như vị thế tại các thị trường nội địa cũng như trong vùng và trên toàn cầu.
Quỳnh Trang (Theo TTKHKT Xi măng)