Các phương án lựa chọn - So sánh clinker cooler (máy làm nguội clinker)

Giới thiệu

Hãy thử hỏi bất kỳ quản lý nhà máy xi măng nào về hệ thống làm nguội clinker trong nhà máy của mình xem, anh ta sẽ lập tức khẳng định rằng: nó là một phần không thiếu trong dây chuyền lò nung. Kết quả của hoạt động vận hành gió ngược chiều trong quá trình nung khiến hiệu quả làm nguội có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất vận hành, đặc biệt là trong việc tiêu thụ năng lượng, chất lượng clinker và năng suất của toàn bộ dây chuyền sản xuất clinker.

Clinker phải được làm nguội nhanh chóng để đảm bảo các thành phần khoáng sẽ tạo ra được các đặc tính xi măng thích hợp. Sự trao đổi nhiệt giữa clinker và gió cũng phải hiệu quả nhằm đảm bảo quá trình làm nguội đúng quy cách, đồng thời tối đa hóa khả năng thu hồi nhiệt cho gió 2 và gió 3 cùng các quá trình liên quan. Do đó, một máy làm nguội clinker hiện đại phải cùng lúc đáp ứng được tất cả các tiêu chí này một cách hiệu quả.

Do đòi hỏi nhiều yêu cầu vượt trội như thế mà sự phát triển của máy làm nguội clinker trong những năm gần đây đã được thúc đẩy để giảm mức tiêu thụ năng lượng, tăng tốc độ làm nguội tối ưu nhằm cho ra clinker có chất lượng tốt và giảm thiểu tác động đến môi trường. Ngoài ra còn có các yêu cầu khác như độ tin cậy, chi phí bảo trì thấp và giảm thời gian máy ngừng hoạt động xuống mức tối thiểu.

Cập nhật các dự án

Một máy làm nguội clinker kiểu ghi PSP hiện nay ở nhà máy xi măng CEMMAC thuộc Hornié Srinie (Slovakia) đang được thay thế bằng máy làm nguội FTI mới từ công ty Đan Mạch - Fons Technology International (Công ty Công nghệ Quốc tế Fons). Việc nâng cấp sẽ mang đến việc cải thiện hiệu quả sản xuất clinker và đồng thời giảm chi phí vận hành. Máy làm nguội clinker FTI là một giải pháp mang tính cách mạng giúp giảm chi phí bảo trì, tự điều chỉnh sục khí và không tạo snowman. Những ưu điểm chính của máy là:

• Cải thiện hiệu quả vận chuyển.
• Tăng khả năng thu hồi nhiệt trong quá trình hoạt động.
• Giảm chi phí phụ tùng.
• Giảm tiêu thụ năng lượng (điện và nhiên liệu).
• Dễ bảo trì

FTI cũng cam đoan các hiệu quả như sau:

• Cụ thể là, lượng tiêu thụ calo giảm 15 kcal/kg cl.
• Nhiệt độ của gió 3 sẽ được tăng từ 688°C lên đến ít nhất là 820°C.
• Nhiệt độ clinker: đạt 70°C so với nhiệt độ môi trường.
• Lượng tiêu thụ điện giảm 2,82 kwh/t cl.

CEMMAC tự tin rằng các thông số bảo hành sẽ đảm bảo thời gian thu hồi vốn rất ngắn (dưới 4 năm) cho các khoản đầu tư. Khái niệm lắp ráp tân tiến như tận dụng thiết kế mô-đun và giảm thời gian lắp đặt sẽ cho phép CEMMAC lắp đặt hệ thống làm nguội clinker mới trong kỳ bảo trì bình thường, tức là trong đợt đại tu mùa đông vào tháng 1/2012.

Người sáng lập và phát triển chính của FTI - ông Mogens Fons, sau khi rời khỏi FLSmidth vài năm trước đã tham gia vào việc phát triển máy làm nguội mà ông gọi là ‘máy làm nguội clinker thế hệ thứ 4’. Công ty của ông hiện đang có thỏa thuận nhượng quyền sử dụng với TCDRI ở Trung Quốc và với một công ty khác ở Ấn Độ.

Trong lúc còn làm việc tại FLSmidth, ông Fons đã tham gia vào việc phát triển công nghệ làm nguội kiểu Cross-Bar, công nghệ này được giới thiệu lần đầu tiên vào cuối những năm 1990. Máy làm nguội clinker kiểu Cross-Bar được thiết kế không chỉ cho ra một máy làm nguội hoàn toàn mới mà còn là bản nâng cấp cho hầu hết các máy làm nguội hiện có. Phát triển mới nhất của FLSmidth chính là máy làm nguội FLSmidth kiểu Cross Bar. Máy đầu tiên đã được lắp đặt tại Capitol US và đi vào hoạt động tháng 3/2010, sau đó được cho ra mắt thị trường tháng 9/2010.

Tháng 5/2011, eHighlights đã cho phát hành các nội dung của dự án bao gồm: việc thay thế các bộ phận quan trọng của thiết bị hiện có cho lò nung số 6 tại Sebryakovutions, Nga và việc tái thiết một máy làm nguội clinker cũ đã ngừng hoạt động tại nhà máy xi măng Volyn, Ukraine. Lò nung tại nhà máy của Nga đã ngừng hoạt động 37 ngày, trong khoảng thời gian đó, tất cả các bộ phận bên trong máy làm nguội clinker East German cũ đã bị tháo dỡ và được thay thế bằng máy làm nguội công nghệ Cross-Bar. Hệ thống được lắp thêm năm quạt làm mát mới và một bộ con lăn trục cán HRB. Việc lắp đặt mới đã ngăn được vấn đề ngừng hoạt động thường xuyên do công suất chung của lò bị giới hạn. Sau khi vận hành, hiệu suất làm nguội clinker đã vượt qua hiệu suất đề ra, clinker được làm nguội còn 24°C so với nhiệt độ môi trường cùng mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn tới 4,7kwh/t.

Nhà máy Volyn vốn đặt ra kế hoạch là tăng 20% sản lượng lò nung, nhưng máy làm nguội clinker do quá cũ mà ngừng hoạt động khiến cho sản xuất bị đình trệ. Không gian bên dưới lò nung rất hạn chế dẫn đến việc thay một máy làm nguội clinker mới không phải là lựa chọn thích hợp, bởi sẽ đòi hỏi phải xây dựng thêm nhiều công trình đáng kể. FLSmidth đã đưa ra một giải pháp tùy chỉnh: trong đó chỉ có phần đầu tiên của máy làm nguội được thay bằng công nghệ Cross-Bar và thực hiện thêm vài điều chỉnh nhỏ với vật liệu chịu nhiệt và buồng đuôi lò. Mức cải biến tối thiểu đối với các thiết bị hiện có cũng đủ để đảm bảo máy làm nguội clinker sẽ hoạt động tốt hơn như yêu cầu.

ThyssenKrupp Polysius sau khi từ một kỹ sư Đan Mạch chuyển sang làm chuyên gia cho Đức, đã giới thiệu máy làm nguội clinker POLYTRACK® vào năm 2002. Kể từ đó loại máy này đã bán được hơn 60 máy trên toàn thế giới. 10 máy trong số đó được bán cho Trung Quốc và vào tháng 7/2010, hai máy POLYTRACK® đầu tiên đã được đưa vào hoạt động tại đây. Các máy được lắp đặt ở Trung Quốc có năng suất từ 5000 đến 5500 tấn/ngày. Vào tháng 8, Xi măng Podilsky (thuộc Tập đoàn CRH) tuyên bố họ đã thành công đưa máy vào hoạt động và đạt được sản lượng clinker 7500 tấn/ngày tại Kamenets-Podilsky, Ukraine. Ngoài ra, ông ThyssenKrupp còn cung cấp phần lớn các thiết bị cho dây chuyền sản xuất clinker lớn nhất trong nước, bao gồm cả POLYTRACK®. Tháng sau đó, Polysius tuyên bố họ đã giành được đơn đặt hàng từ Les Ciment de Bizerte ở Tunisia để hiện đại hóa và tăng sản lượng dây chuyền lò nung ở Bizerte từ 2000 lên 4000 tấn/ngày. Dự án chìa khóa trao tay sẽ bao gồm việc thay thế máy làm nguội kiểu hành tinh hiện tại bằng máy POLYTRACK®.

Cuối tháng 9, Claudius Peters đã nhận được đơn hàng cung cấp máy làm nguội clinker ETA để thay thế máy hiện có tại nhà máy Holcim La Union ở Philippines. Công suất của máy sẽ là 2800 tấn/ngày. Vào đầu năm 2011, Claudius Peters lại nhận được yêu cầu thay máy làm nguội kiểu hành tinh đã cũ tại nhà máy Untervaz của Holcim ở Thụy Sĩ với máy làm nguội ETA công suất 2100 tấn/ngày. Đơn hàng này còn yêu cầu lắp đặt bộ làm nguội tương tự tại nhà máy Eclepens của Holcim, cũng đặt ở Thụy Sĩ.

Năm 2005, KHD Humboldt Wedag đã cho ra mắt thành công máy làm nguội clinker PYROFLOOR®. Máy được giới thiệu như sự kết hợp của các công nghệ đã có, chẳng hạn như sàn trượt và làm nguội theo dòng gió vuông góc được tăng cường bằng các van sục khí tự điều chỉnh. Vào cuối năm 2008, Askale Cimento đã đặt mua máy làm nguội PYROFLOOR® cho nhà máy lò nung Erzurum II và tháng 7/2011 KHD đã nhận được đơn đặt hàng từ cùng một công ty cho một dây chuyền lò nung hoàn chỉnh 4000 tấn/ngày, bao gồm cả việc lắp đặt máy PYROFLOOR® cùng một máy nghiền clinker loại búa và điều khiển bằng hệ thống điều khiển PFC được xây dựng gần thị trấn Gümüshane ở khu vực Biển Đông Bắc, Thổ Nhĩ Kỳ.

Năm 2010, IKN đã tham gia vào một dự án chuyển đổi công nghệ thú vị tại nhà máy Matera của Italcedi ở Ý. Việc chuyển đổi từ công nghệ lò bán khô sang công nghệ khô liên quan đến việc lắp đặt tháp tiền nung 5 tầng mới với buồng canxi hóa để thay thế bộ làm nguội kiểu ghi hiện có và máy làm nguội clinker mới. Lò nung hiện tại được giữ nguyên nhưng có một số điều chỉnh nhỏ. Quá trình nung mới sẽ kết hợp thành một hệ thống nhất, quá trình sấy và nghiền nguyên liệu thô, hệ thống nung clinker, từ đó cho phép giảm tiêu hao nhiệt và điện năng cần thiết. IKN đã chịu trách nhiệm cho toàn bộ quá trình chuyển đổi này. Công ty đã cung cấp tháp tiền nung kiểu cyclone mới, buồng canxi hóa với buồng đốt riêng biệt cùng công nghệ SNCR (selective non catalytic reduction) tiên tiến nhất. Bên cạnh đó, IKN còn tiến hành phần thiết kế kỹ thuật và thầu phụ cho các silo bột sống, lò nung và lọc bụi cooler, cộng với thiết kế kỹ thuật chi tiết cho máy nghiền bột sống Pfeiffer, ví dụ như: các đường ống, vận chuyển nguyên liệu và kết cấu thép. Máy nghiền là hợp đồng trực tiếp giữa Italcedi và hãng Pfeiffer. Italcementi còn đưa ra báo cáo về những lợi ích đáng kể đã đạt được đối với môi trường bằng việc giới thiệu các công nghệ phát triển mới. Điều này đã giúp giảm 98,7% lượng lưu huỳnh điôxit, giảm 72% lượng bụi, giảm 42,8% lượng ôxit lưu huỳnh và giảm 21% mức tiêu thụ nhiệt. Năng suất sản xuất clinker đã tăng được 2200 tấn/ngày.

Được viết bởi World Cement, 31/10/2011

Dịch: Cost Solutions