Giải pháp cải tạo, nâng cấp hệ thống thiết bị trong nhà máy xi măng (P1)

>> Giải pháp cải tạo, nâng cấp hệ thống thiết bị trong nhà máy xi măng (P2)

Các dự án hiện đại hóa dây chuyền sản xuất từ nâng cấp, cải tạo hệ thống trao đổi nhiệt, giảm lượng phát thải đã được FLSmidth Inc thực hiện tại nhiều nhà máy xi măng trên toàn thế giới. Bài viết xin được giới thiệu một số dự án đã được FLSmidth thực hiện thành công, đem lại những hiệu quả đáng ghi nhận: Từ việc nâng cấp cải tạo quá trình nung luyện clinker đến các công nghệ nhằm giảm thiểu lượng phát thải. Các dự án như vậy luôn đi kèm với mục tiêu giảm thiểu chi phí, tăng hiệu quả kinh tế. Vì vậy, thời gian lắp đặt luôn được bố trí kết hợp cùng với thời gian dừng sửa chữa định kỳ hàng năm.

1. Nâng cấp cải tạo hệ thống trao đổi nhiệt

Để đáp ứng nhu cầu gia tăng trên thị trường và nâng cao hiệu suất sử dụng nhiên liệu trong quá trình vận hành, một nhà máy xi măng tại Brazil đã kết hợp với FLSmidth để tiến hành cải tạo nâng sản lượng clinker sản xuất lên 20% với chi phí đầu tư thấp.
 

Hình 1: Thể hiện hệ thống tháp trao đổi nhiệt được cải tạo.
 

Các hình màu xanh da trời thể hiện thiết bị đã được cải tạo thay mới, cụ thể như sau:

- Cyclone tầng 1 được thay thế bằng cyclone hiệu suất cao, độ sụt áp thấp.

- Điều chỉnh kéo dài calciner để tăng thời gian lưu của bột liệu trong calciner, nhằm nâng cao hiệu quả đốt cháy nhiên liệu và tăng mức độ canxi hóa bột liệu trước khi đi vào lò.

- Bổ sung thêm một giàn ghi tĩnh ABCTM ở đầu vào máy làm nguội clinker. (hình 2,3)

- Cải tạo cánh quạt ID bằng một roto mới, hiệu quả hơn trong khi vẫn giữ nguyên phần thân vỏ, động cơ và VFD.

Quạt ID được nâng cấp cải tạo đã hoạt động như mong đợi, giảm được mức tiêu hao điện năng riêng của quạt và tăng được hiệu quả sử dụng. Các kết quả của dự án được chỉ ra ở Bảng 1.

Phương án cải tạo hệ thống trao đổi nhiệt của mỗi nhà máy sẽ khác nhau, phụ thuộc vào hiện trạng thiết bị. Căn cứ vào kinh nghiệm của mình, FLSmidth có thể đưa ra đánh giá đầy đủ về hệ thống và cùng với nhà sản xuất xi măng để xác định giải pháp tổng thể tốt nhất, cả về kỹ thuật cũng như hiệu quả kinh tế của dự án.

2. Nâng cấp cải tạo máy làm nguội clinker

Đối với nhiều máy làm nguội, hiệu suất làm nguội chỉ mang tính ước định do hiệu suất đầu vào máy làm nguội kém hoặc có sự xuất hiện của hiện tượng người tuyết. Thiết bị ghi tĩnh ABC của FLSmidth (xem hình 2) có hiệu quả trong việc chống lại sự hình thành người tuyết và mang lại hiệu suất làm nguội clinker tối ưu, đồng thời đạt được sự phân bố clinker đều trên khắp bề mặt theo phương ngang của máy làm nguội. Thiết kế của nó cho phép thổi khí và gió làm nguội đi qua toàn bộ tiết diện tấm ghi (xem hình 3). Tấm ghi tĩnh ABC gồm có 5 - 7 hàng cố định cùng với hai tấm ghi, các bộ điều chỉnh dòng cơ học kiểm soát dòng khí trên toàn bộ tiết diện đầu vào và các bộ thổi khí cùng đường ống dẫn khí.
 

Bất kỳ thiết kế đầu vào ghi tĩnh hiện có đều có thể được nâng cấp, cải tạo sang đầu ghi tĩnh ABC trong khoảng thời gian dừng sản xuất 10 ngày, bao gồm cả việc sử dụng lại (các) quạt bên dưới ghi hiện có. Dàn ghi tĩnh ABC cũng có thể được tích hợp vào máy làm nguội kiểu ghi mà không cần đầu vào cố định và đạt được mức tiết kiệm nhiệt lượng khoảng 15kcal/kg. Hơn 80 đầu ghi tĩnh ABC đã được bán ra trên toàn cầu kể từ khi mới ra đời vào năm 2007, trong đó có 24 chiếc được bán ở Mỹ.
 

Các máy làm nguội kiểu ghi dễ bị ảnh hưởng bởi các vấn đề về độ bền và làm tăng chi phí bảo trì bảo dưỡng. Một nhà sản xuất xi măng ở Colombia đã lựa chọn FLSmidth để nâng cấp cải tạo máy làm nguội clinker hiện có tại nhà máy có trụ sở ở Nobsa. Máy làm nguội kiểu ghi bằng chùm tia khí hiện tại đang phải gánh chịu các khoản chi phí bảo trì bảo dưỡng cao và hiệu quả làm lạnh kém. Một số giải pháp đã được xem xét, đánh giá và sau khi phân tích chi tiết, nhà sản xuất xi măng này đã chọn một giải pháp lựa chọn để nâng cấp. Cải tạo các chi tiết chính của máy làm nguội để giải quyết các vấn đề về bảo trì bảo dưỡng và độ bền thiết bị. Giải pháp này bao gồm:

- Thay mới tấm ghi tĩnh ABC của FLSmidth cùng với hai quạt mới bên dưới ghi.

- Phân khoang lại máy làm nguội hiện có, gồm các khoang mới, các tấm sàn và các vành làm kín giữa các khoang.

- Băng tải ống kín mới thay cho băng tải xích cào hở hiện có.

- Các tấm ghi mới hình ống cho toàn bộ máy làm nguội.

Ngoại trừ việc đầu tư hai quạt mới cho các tấm ghi tĩnh đầu máy làm lạnh, toàn bộ các quạt cho máy làm nguội hiện có vẫn được sử dụng lại và điều chỉnh lại phù hợp với hiện trạng.

Sau đây là các kết quả đạt được sau khi cải tạo máy làm nguội:

Dự án đã mang lại kết quả là công suất máy làm lạnh clinker tăng lên và giảm được tiêu hao nhiệt với chi phí lắp đặt tương đối thấp. Ngoài ra, nhà máy đã giảm được chi phí bảo trì bảo dưỡng của mình và đã tăng được độ bền của máy làm nguội.

Việc nâng cấp cải tạo hoàn toàn máy làm nguội Cross-Bar^® FLSmidth^® có thể là một giải pháp hiệu quả, giữ lại phần thân vỏ hiện có cùng với phần lớn vật liệu chịu lửa làm giảm đáng kể chi phí lắp đặt của dự án hoặc một máy làm nguội mới với mục tiêu tăng sản lượng. Các tấm ghi tĩnh ABC là đầu vào tiêu chuẩn cho tất cả các máy làm nguội Cross-Bar của FLSmidth. Nó đã chứng tỏ được độ bền cơ học và chi phí vận hành thấp. Việc giảm tiêu hao nhiệt nằm trong khoảng từ 35 – 60 kcal/ kg clinker với hiệu suất làm lạnh cao, ổn định trong thời gian dài góp phần làm tăng hiệu quả kinh tế cho nhà máy.
 

Hàng ghi ABC là ghi tĩnh hoàn toàn trong quá trình vận hành. Clinker được vận chuyển đi nhờ các thanh dịch chuyển qua lại phía trên hàng ghi tĩnh nằm ngang. Với chiều dài hành trình kéo dài và các hành trình chạy lùi luân phiên, máy làm nguội này đạt được hiệu suất vận chuyển tốt, tạo ra các khoảng chạy ngắn hơn mỗi phút so với các thiết kế máy làm nguội khác. Mỗi tấm được trang bị một bộ điều chỉnh lưu lượng (MFR) (xem hình 4) điều chỉnh dòng lưu lượng khí tùy thuộc vào độ cản lớp đáy phía trên để mang lại khả năng thu hồi nhiệt tối ưu. (xem hình 5)

 

Giải pháp thiết kế theo từng mô-đun tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đặt dễ dàng và nhanh hơn. Xấp xỉ 70 máy làm nguội Cross-Bar của FLSmidth đã được bán ra trên toàn cầu kể từ năm 2010, gồm cả 11 chiếc ở Mỹ. Chiếc đầu tiên đã được lắp đặt tại Capitol Aggregates ở Texas và đã đi vào vận hành tháng 4/2010.