LỜI MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, xi măng được xem là vật liệu xây
dựng chính yếu. Hàng loạt các công trình xây dựng: thuỷ điện, cầu cống, đường xá, các công
trình thuỷ lợi, nhà ở. ., sẽ tiêu thụ một lượng xi măng rất lớn. Mặc dù, sản lượng xi măng sản
xuất trong nước ngày càng tăng nhanh nhưng vẫn không đủ nhu cầu sử dụng trong nước. Vì vậy,
việc tăng sản lượng xi măng nhằm cân đối giữa cung - cầu trong nước, một phần tham gia xuất
khẩu đang là mục tiêu của ngành công nghiệp xi măng Việt Nam. Để góp phần thúc đẩy sự tăng
trưởng kinh tế của đất nước đồng thời thực hiện được mục tiêu trên thì việc xây dựng các nhà
máy xi măng là rất cần thiết.
Lò quay được xem trái tim của toàn nhà máy sản xuất xi măng portland. Tìm hiểu về tổng
quan cũng như tính toán những thông số cơ bản về lò quay giúp cho sinh viên nắm vững và củng
cố kiến thức đã học.
Được sự tận tình giúp đỡ của cô Lê Thị Duy Hạnh đã giúp tôi hoàn thành đồ án này. Đồ án
này thật sự giúp ích cho sinh viên năm cuối trước khi ra trường làm việc thực tế tại các nhà máy.
Do sự hiểu biết còn hạn chế, thời gian hạn hẹp và một số điều kiện nhất định không cho phép
nên đồ án này còn thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô cùng các
bạn đọc.
Chân thành cảm ơn.

Đồ án lò quay

1


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VÀ PHÂN LOẠI CÁC LOẠI LÒ
1.1. Lò đứng:
Lò đứng nung clinker XMP có dạng là ống thép hình trụ
thẳng đứng, trong lót gạch chịu lửa. Chiều cao lò thường L =
8-12m , đường kính D = 2.4-3m, nhiệt tiêu phí 3.78-5.46 kJ/kg
clinker (năng suất 5-12 tấn/giờ). Với những lò kích thước lớn,
có thể lắp đặt thêm các bộ phận thông khí. Các lò đứng nung

XMP được cơ khí hóa phần nạp và tháo liệu.
Phối liệu nung trong lò đứng được tạo hình bằng phương
pháp bán khô thành những viên sỏi hoặc hình trụ nhỏ. Nhiên
liệu được phân bố đều trong phối liệu hoặc trộn nghiền cùng
phối liệu hoặc tạo viên riêng với kích thước không quá 5mm
rồi trộn với viên phối liệu. Nhờ vậy, khi nhiên liệu cháy trực
tiếp truyền nhiệt cho phối liệu, tạo hiệu quả nhiệt tương đối
cao. Nếu tính năng lượng tiêu tốn cho một đơn vị khối lượng
clinker (kcal/kg clinker) các lò đứng tốn ít nhiên liệu hơn lò
quay.
Các quá trình biến đổi tạo clinker xảy ra ngay trong cục
phối liệu ban đầu. Nhiệt khí thải và lượng nhiệt tổn thất qua thân lò không lớn. Trong quá trình
nhiên liệu cháy, trong phối liệu xảy ra phản ứng phân hủy, bay hơi khí, kích thước cục nhiên liệu
giảm dần, tạo những lỗ trống thuận lợi cho sự thông khí của lò.
Nhiên liệu cho lò đứng nung xi măng là than cốc hoặc than gay. Các loại than mỡ, than nâu
ngọn lửa dài (dùng rất tốt cho lò quay) lại không thích hợp do nhiều chất bốc, dễ thoát khỏi nhiên
liệu trước khi bắt đầu phản ứng cháy, gây tổn thất nhiên liệu nhiều hơn.
Quá trình hóa lý biến đổi phối liệu thành clinker trong lò quay và lò đứng là tương tự nhau.
Phối liệu (gồm cả nhiên liệu rắn) được tiếp vào lò từ trên cao, sao cho phân bố đều tiết diện
ngang. Trong quá trình dịch chuyển từ trên cao xuống, phối liệu đều trải qua các giai đoạn: sấy,
đốt nóng, phân hủy cácbonat, tạo các silicat, aluminat, pha lỏng và kết khối, làm nguội. Tương
xứng với quá trình phản ứng là các “zone” cùng tên gọi phân bố theo chiều dọc lò đồng thời
trong từng cục vật liệu trong quá trình chuyển dịch từ trên xuống.
Sau khi nung, clinker cũng được nghiền với những phụ gia thích hợp thành XMP. Do chất
lượng clinker không cao, nghiền clinker lò đứng dễ hơn nghiền clinker lò quay.
XMP lò đứng chất lượng kém hơn XMP lò quay, không đảm bảo vệ sinh môi trường.Ở
những nước công nghiệp phát triển, lò đứng có thể dùng nung những loại xi măng đặc biệt, lò
đứng nung clinker nói chung không tồn tại.
Đồ án lò quay


2


1.2. Lò quay:
1.2.1. Phương pháp ướt:
a. Giới thiệu chung:
Lò quay là ống thép hình trụ, trong lót gạch chịu lửa (samốt hoặc cao nhôm vùng làm
nguội, phần nung lót loại GCL kiềm tính manhêzi, manhêzi-crôm). Để tăng tuổi thọ lò, người ta
có thể dùng thêm các loại gạch cách nhiệt.
Thông thường, với phương pháp ướt, lò có chiều dài L = 80-120m, đường kính D = 3-6m.
Tỷ lệ L/D = 30-40, hình dạng lò cũng không đơn điệu. Nhiều loại lò quay có kích thước đốt nóng
phình to. Lò đặt với tang góc nghiêng 2-6% so với mặt đất trên bệ đỡ con lăn và quay với tốc độ
0.5-0.75 vòng/phút.
Chuyển vận của nguyên liệu và khí nóng trong lò quay theo nguyên tắc ngược chiều.
Nguyên liệu ướt vào lò từ đầu cao, theo độ nghiêng và lực quay của lò, chuyển động dần tới
phần thấp, cuối lò vớii vận tốc 35-45cm/phút. Trong quá trình chuyển vận, phối liệu luôn thay
đổi bề mặt nhận nhiệt đốt nóng khí cháy,biến đổi hoá lý thành cục clinker. Nhiên liệu được phun
từ đầu thấp, cháy và truyền nhiệt cho phối liệu, hạ nhiệt độ rồi đi ra ngoài ở phía cao của lò.
Nhiệt độ khí thải khoảng 200-3000C.

Đồ án lò quay

3


b. Các quá trình hóa lý xảy ra:
 Zone sấy:
Phối liệu vào dạng bùn sệt, nhận nhiệt khí thải, đạt nhiệt độ khoảng 1200C – 2000C, xảy ra
quá trình mất nước lý học. Để tăng hiệu quả truyền nhiệt, ở zone này, người ta thường mắc thêm
các mắc xích kim loại. Vì vậy, còn gọi là zone xích. Ngoài ra các xích sắt còn có tác dụng ngăn

bụi thoát khỏi lò. Chiều dài zone sấy khoảng 35% chiều dài lò.
 Zone đốt nóng:
Trong zone này, nhiệt độ phối liệu tăng từ 120-6500C. quá trình chủ yếu là cháy tạp chất
hữu cơ và mất nước hóa học của các khoáng sét. Đất sét bị phân hủy tạo mêta caolinhit hoặc các
dạng oxit tự do hoạt tính rất cao. Bắt đầu phân hủy một phần cácbonát. Zone đốt nóng chiếm
khoảng 14% chiều dài của lò.
Al2O3.2SiO2.2H2O

→

3Al2O3.2SiO2 + H2O

 Zone phân hủy cácbonat:
Nhiệt độ lên tới 10000C. Đây là giai đoạn cuối cùng của các phản ứng pha rắn.
CaCO3

→

CaO + CO2

 Zone kết khối:
Nhiệt độ phối liệu từ 1000 tới 14500C. Đây là zone có nhiệt độ cao nhất trong lò, pha lỏng
hình thành nhiều 15-25%. Các phản ứng tạo khoáng, kết tinh các khoáng xảy ra nhanh hơn nhờ
pha lỏng. Với sự có mặt pha lỏng có độ nhớt rất cao, cùng tác dụng chuyển động quay theo lò rồi
trượt xuống do trọng lượng, các viên clinker dạng sỏi được hình thành.
Tạo pha lỏng và kết tinh
12CaO + 2SiO2 + 2Al2O3 + Fe2O3
4CaO.Al2O3.Fe2O3

→


3CaO.SiO2 + 2CaO.SiO2 + 3CaO.Al2O3 +

Zone kết khối chiếm khoảng 20% chiều dài của lò.
 Zone làm nguội:
Sau zone kết khối, phối liệu đã kết khối tạo thành clinker với thành phần khoáng cần thiết.
Không khí lạnh lấy nhiệt từ khối clinker nóng làm nhiệt độ clinker giảm dần từ 1450-1300 0C.
Zone làm nguội chiếm 8% chiều dài của lò. Ơ đây chưa kể tới thiết bị làm nguội clinker với tốc
độ nhanh để ổn định thành phần pha có trong clinker XMP. Các thiết bị này làm nguội clinker
với tốc độ rất nhanh từ 1300 xuống còn 100-1500C và thường đặt riêng. Phổ biến nhất là thiết bị
làm nguội kiểu ghi và kiểu hành tinh. Clinker ra khỏi thiết bị làm nguội nhiệt độ còn khoảng
100-1500C và được chứa trong các xilo đặc biệt làm nguội tiếp trước khi đem nghiền với phụ gia.
- 1450-1380 clinker nguội tới nhiệt độ để nghiền
Đồ án lò quay

4


- 1380-100 tạo pha thủy tinh, các tinh thể nhỏ mịn. Ngăn cản biến đổi thù hình:
0

C3S  1250
 C → C2S +CaO
0

β − C 2 S  670
C → γ − C 2 S
1.2.2. Phương pháp khô:
a. Giới thiệu chung:
Sự khác biệt nung clinker theo phương pháp khô ở trong thiết bị lò quay là không có vùng

bay hơi ẩm phối liệu, bởi vì phối liệu đưa vào lò ở dạng bột khô hoặc có độ ẩm rất thấp. Vì vậy
mà chi phí nhiệt cho khâu nung clinker giảm tới 40%.
Lò quay theo phương pháp khô khác nhau về kích thước, dạng hệ thống trao đổi nhiệt
ngoài lò. Vật liệu được đưa vào hệ thống dạng bột khô.
Hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo đóng vai trò quyết định trong việc tiết kiệm năng lượng
nhiệt của lò nung clinker XMP phương pháp khô.
b. Hệ thống trao đổi nhiệt:
Hệ thống tháp trao đổi nhiệt kiểu treo gồm hệ thống xyclon nhiều tầng (hoặc bậc) mắc nối
tiếp. Mỗi tầng có một hoặc nhiều xyclon (ban đầu chỉ một hoặc hai tầng, nay thường bốn hoặc
năm, sáu tầng) phía trong các xyclon thường được lắp gạch chịu lửa cao nhôm. Bột phối liệu đã
nghiền mịn đi vào các xyclon ở trạng thái lơ lửng có khả năng trao đổi nhiệt rất mạnh với khí
nóng do hầu như toàn bộ bề mặt hạt tham gia trao đổi nhiệt. Hạt phối liệu rắn theo dòng khí nóng
đi vào xyclon theo hướng tiếp tuyến, chuyển động xoáy vòng theo hướng từ trên xuống dưới, đi
từ xyclon này vào xyclon khác có nhiệt độ cao hơn.
Chuyển vận phối liệu và khí nóng trong hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo SP
Sau đây chúng ta sẽ phân tích chuyển vận hệ phối liệu _ khí nóng và những biến đổi hoá lý
cơ bản trong các xyclon hệ bốn bậc.
 Xyclon bậc I:
Phối liệu (nhiệt độ khoảng 500C_ 600 C) chuyển tới đổ vào ống giữa xyclon bậc I và
xyclon bậc II. Khí nóng từ xyclon bậc II ( nhiệt độ khoảng 500 C ) thổi từ dưới lên cuốn bột
phối liệu vào theo phương tiếp tuyến với các xyclon bậc I. Bột phối liệu ở trạng thái lơ lửng nhận
nhiệt từ khí nóng tăng nhiệt độ rất nhanh, các phản ứng hoá lý (sấy, mất nước hoá học của đất
sét) xảy ra tương ứng với nhiệt độ của bột phối liệu làm khối lượng riêng hạt bột phối liệu thay
đổi. Đồng thời, hạt bột phối liệu chuyển động xoáy trong xyclon, liên tục va chạm với thành
xyclon, va chạm với nhau mất dần động năng, rơi xuống đáy xyclon, theo ống dẫn rơi xuống
xyclon tầng dưới (xyclon bậc II), lúc này nhiệt độ phối liệu khoảng 2500C, nhiệt độ giảm dần,
theo ống dẫn khí thoát ra ngoài (nhiệt độ khí thải ra khỏi xyclon khoảng 3000C )

Đồ án lò quay


5


Quá trình chủ yếu trong xyclon bậc I là sấy ( bay hơi ẩm ), bắt đầu đốt nóng bột phối liệu.
Khí thải nhiều hơi ẩm H2O đi vào các hệ thống lọc bụi và thoát ra ngoài.
 Xyclon bậc II:
Bột phối liệu từ xyclon bậc I (nhiệt độ 2500C) rơi xuống ống nối giữa xyclon bậc II và
xyclon bậc II. Gặp dòng khí nóng từ xyclon bậc III (nhiệt độ khoảng 650 0C) thổi từ dưới lên,
phối liệu bị cuốn theo vào xyclon bậc II theo phương tiếp tuyến. Tương tự như trên, hạt phối liệu
có nhiệt độ tăng từ 2500C lên tới 5000C và rơi xuống ống dẫn khí thải giữa xyclon bậc III và
xyclon bậc IV. Khí nóng giảm nhiệt độ tự 650oC xuống còn 5000C đi vào xyclon bậc I.
Quá trình hoá lý chủ yếu trong xyclon bậc II là mất nước hoá học của đất sét, cháy các tạp
chất hữu cơ lẫn trong phối liệu, phân hủy MgCO3 và bắt đầu phân hủy CaCO3.
 Xyclon bậc III:
Bột phối liệu từ xyclon bậc II rơi xuống ống nôí giữa hai xyclon bậc III và IV, gặp khí
nóng từ xyclon bậc IV thoát ra (nhiệt độ khoảng 800 0C), bị cuốn theo khí nóng đi vào xyclon bậc
III theo phương tiếp tuyến. Trong xyclon bậc III, nhiệt độ bột phối liệu tăng từ 500 0C lên tới
6500C và rơi vào ống nối giữa xyclon bậc IV và lò quay nung clinker, gặp khí thải từ lò nung
hoặc từ máy làm nguội clinker (nhiệt độ khoảng 1100 0C) cuốn vào xyclon bậc IV theo phương
tiếp tuyến.
Quá trình chính trong xyclon bậc III là đất sét mất nước hoá học, phân hủy hầu hết MgCO 3
và tăng cường sự phân huỷ CaCO3. Xyclon bậc IV:
Bột phối liệu từ xyclon bậc III rơi vào ống nối giữa xyclon bậc IV và khí thải từ lò quay.
Nhiệt độ khí đầu vào của xyclon bậc IV khoảng 1100 0C (là nhiệt độ khí thải từ lò quay, hoặc
nhiệt độ khí làm nguội clinker từ thiết bị làm nguội (còn gọi là gió ba); và ra khoảng 800 0C đi
vào xyclon bậc III. Nhiệt độ bột phối liệu tương ứng đầu vào 650 0C và đầu ra khoảng 8000C đi
vào lò quay nung clinker.
Quá trình chủ yếu trong các xyclon này là tận dụng nhiệt khí thải từ lò nung đốt nóng bột
phối liệu. Mặc dù nhiệt độ khí thải cao:1000 – 1100 0C, nhưng quá trình cácbônát hoá trong
xyclon bậc IV rất nhỏ (khoảng 10 – 15%). Như vậy, để tăng hiệu quả quá trình phân hủy

cácbônát phải thiết kế thiết bị riêng (calciner) .
 Xyclon bậc VI:
Điều này được giải thích do lượng nhiệt trao đổi với bột phối liệu bị giới hạn bởi thời gian
lưu trong thiết bị. Như vậy, để tăng hiệu quả cácbonát hóa, phải thiết kế thiết bị riêng (calciner).
Các xyclon bậc II, III và IV thường có cùng kích thước.
Khi vận hành thiết bị trao đổi nhiệt, nếu áp lực khí cân bằng với trọng lực khối hạt từ trên
xuống sẽ làm tắc nghẽn ống dẫn, phải kiểm tra sự thông bột phối liệu thường xuyên
 Buồng phân hủy cacbonat:
Đồ án lò quay

6


Với thiết bị trao đỏi nhiệt kiểu treo thông thường SP, phối liệu khi đi vào lò quay có nhiệt
độ khoảng 800oC và mức phân hủy cacbonat 10 – 15%. Quá trình phân hủy còn lại thực hiện
trong lò quay, hiệu quả trao đổi nhiệt của quá trình này trong lò quay không cao. Vì vậy, để tăng
hiệu quả trao đổi nhiệt của lò quá trình canxi hóa cần thực hiện triệt để hơn trong hệ thống trao
đổi nhiệt kiểu treo. Quá trình thực hiện trong một xyclon đặc biệt gọi là xyclon phân hủy
cacbonat hoặc thiết bị canxi hóa (calciner).
Nhờ thiết bị phân hủy cacbonat thời gian lưu hạt ở vùng nhiệt độ cần xảy ra phản ứng
CaCO3 → CaO + CO2 lâu hơn (thời gian lưu là 60s thay vì 5s) hiệu suất phân hủy CaCO 3 rất cao
90 – 95%. Thiết bị thường được lắp riêng biệt hoặc lắp vào vùng giữa lò quay và các xyclon đốt
nóng bậc cuối (bậc VI).
 Phân bố nhiệt trong hệ thống xyclon

 Các hệ thống trao đỗi nhiệt:
• ILC - Dạng buồng calciner tận dụng gió 3

Đồ án lò quay


7


• SLC - D Dạng buồng calciner lắp độc lập có dòng gió 3 từ trên xuống:

• SLC – Dạng buồng calciner lắp độc lập

Đồ án lò quay

8


• SLC – I Dạng buồng calciner kết hợp:

Đồ án lò quay

9


1.3. Gạch chịu lửa trong lò quay:
Trong lò quay nung clinker xi măng, gạch chịu lửa được sử dụng để lót phía trong lò để
bảo vệ vỏ lò, giảm mất mát nhiệt ra môi trường xung quanh. Ngoài ra vật liệu chịu lửa cũng
được sử dụng để lót các đường ống dẫn. Tùy theo nhiệt độ làm việc của các vùng trong lò và các
bộ phận phụ trợ mà sử dụng gạch chịu lửa phù hợp, vừa đảm bảo tuổi thọ của vỏ lò, vừa đạt hiệu
quả kinh tế.

− Gạch chịu lửa Magnesia-Spinel cho zôn chuyển tiếp trên và zôn chuyển tiếp dưới với
hàm lượng spinel cao, bền sốc nhiệt tốt và dễ tạo côla
Đồ án lò quay


10


− Gạch chịu lửa Magnesia-Spinel và Magnesia-Chrome cho zôn nung
− Gạch chịu lửa cao nhôm chống bong tróc (Anti-Spalling) có tính bền nhiệt cao sử dụng
cho đoạn trước zôn chuyển tiếp trên
− Gạch chịu lửa Mulit-SiC có tính chịu mài mòn rất cao - dùng cho đoạn sau zôn chuyển
tiếp dưới, chống sự mài mòn của clanhke trước khi ra khỏi lò quay
− Gạch chịu lửa samốt bền kiềm: Sử dụng cho tháp trao đổi nhiệt và các vùng phù hợp khác
trong lò, chống xâm thực của hơi kiềm gây bám dính liệu
− Các loại gạch chịu lửa cách nhiệt (Insulating Fire Brick) để xây lót lớp phía sau gạch chịu
lửa hoặc bê tông chịu lửa.
1.4. Thiết bị làm nguội:
Có 4 loại thiết bị làm nguội clinker cơ bản :
− Dạng thùng quay : là một thùng quay nhỏ đặt ngay dưới lòquay
− Thiết bị làm nguội kiểu hành tinh : làm nguội theo nguyên lý thu hối nhiệt khí thải.
Gồm nhiều thùng nhỏ gắn xung quanh lò quay và quay cùng lò quay ( hành tinh )
− Thiết bị làm nguội kiểu buồng : là 1 buồng lớn, trong đó clinker nóng rơi từ trên
xuống, không khí lạnh thổi ngược từ dưới lên làm nguội clinker
− Thiết bị làm nguội kiểu ghi : clinker được truyền động nhờ hệ thống ghi kim loại theo
phương nằm ngang, không khí nén thổi vuông góc trong suốt quá trình clinker chuyển
động.
1.4.1 Thiết bị làm nguội kiểu thùng quay:
Là ống thép hình trụ đượng kính 2-5m, chiều dài 60-90m, lắp nghiêng 4-7%, ngay sau lò
quay. Trong lò có lắp thêm những cánh thép để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt. Lò chuyển
động quay độc lập với lò nung. Nhiệt độ clinker đầu vào là 1300-1350 oC, nhiệt độ clinker đầu ra
là 150-300oC. Năng suất riêng khoảng 2.5-3.5 tấn clinker/ngày đêm. Nhiệt tổn thất ra môi trường
xung quanh50-80 kcal/kg. Để đạt mức trao đổi nhiệt cao nhất, tốc độ gió đầu vào khoảng 3.8-4.3
m/s, hệ số không khí dư 1.1
Thiết bị làm nguội kiểu thùng quay chỉ tồn tại ở các nhà máy cũ.


1.4.2 Thiết bị làm nguội kiểu ghi :
Hiện nay, phổ biến là các thiết bị làm nguội độc lập kiểu ghi đo có tốc độ làm nguội nhanh
hơn, nhờ vậy, chất lượng clinker được cải thiện rất nhiều. So với các thiết bị làm nguội các kiểu
khác, thiết bị làm nguội kiểu ghi kín, dễ đảm bảo vệ sinh môi trường hơn. Trong đó, không khí
Đồ án lò quay

11


chuyển động vuông góc với chiều chuyển động của clinker, dòng khí chuyển động ngang rất ít,
tránh được hiện tượng truyền nhiệt lẫn nhau trong khối clinker, nhờ vậy tốc độ làm nguội rất cao
và nhiệt độ của clinker có thể từ nhiệt độ khá cao( 13000C ) xuống còn rất thấp ( 65- 1000C)
Clinker di chuyển trên các tấm ghi,truyền nhiệt cho không khí, hạ nhiệt độ rất nhanh xuống
còn 100 _ 1500C, thậm chí chỉ còn 650C. Nhiệt độ clinker thấp rất thuận lợi cho những công đoạn
sau (ủ và nghiền). Năng suất các thiết bị làm nguội kiểu ghi cũng rất cao, có thể tới 10000 tấn
clinker / ngày đêm.

1.4.3 Thiết bị làm nguội kiểu buồng :
Buồng làm nguội là thiết bị đơn giản về nguyên tắc nhưng có thể đáp ứng tốt những yêu
cầu kỹ thuật làm nguội clinker, năng suất có thể 3000 tấn/ ngày đêm. Buồng được lắp ngay cuối
lò nung. Phía trong buồng lót gạch chịu lửa, thành buồng có những lỗ thông hút khí từ ngoài vào.
Clinker nóng từ lò nung rơi trong không gian buồng được làm nguội bởi không khí nén thổi
ngược từ dưới lên. Thời gian lưu clinker trong buồng được điều chỉnh nhờ hệ thống ghi ống trụ.
Gió vào buồng được phân phối theo tỷ lệ: 35% thổi từ dưới lên qua hệ thống ghi hình trụ, 45%
cấp từ phần giữa lò và 20% từ các khe hở tường buồng.
Tốc độ làm nguội clinker trong thiết bị kiểu này tương đương với thiết bị làm nguội kiểu
ghi, vì vậy, chất lượng clinker tốt. Nhiệt độ clinker qua ghi trụ khoảng 250- 280 oC, tiếp tục được
làm nguội trên băng tải. Nhiệt độ khí nóng (làm gió 2) khoảng 900 _ 1000 0C. Hệ số tác dụng
nhiệt hữu ích của buồng làm nguội tới 83%, kín không gây bụi. Chi phí xây dựng cao hơn thiết

bị kiểu ghi (hơn khoảng 10%) và chi phí năng lượng cao hơn.
1.4.4 Thiết bị làm nguội kiểu hành tinh :
Thiết bị làm nguội kiểu hành tinh là một hệ thống nhiều ống thép hình trụ gắn liền với lò
nung (lò con). Khi lò nung quay, những ống này quay theo lò nung như các hành tinh. Để tăng
hiệu quả làm nguội, phía trong các lò con cũng lắp những cánh nâng clinker hoặc xích sắt.

Đồ án lò quay

12


Clinker từ lò nung đi vào các lò con và được làm nguội bởi không khí lạnh thổi ngược
chiều. Các lò kiểu hành tinh được ứng dụng trong công nghiệp lần đầu tiên vào name 1910, liên
tục cải tiến cho tới ngày nay. Số lượng lò con xung quanh lò lớn là 10 hoặc 11 lò. Đường kính
2.6m, năng lượng tiêu tốn riêng 0.6-1.3kWh/tấn clinker, năng suất tối đa 500-700 tấn/ngày đêm.
Đây là thiết bị tương đối phổ biến trong công nghệ sản xuất clinker theo phương pháp ướt, và
giai đoạn đầu của những lò nung phương pháp khô.
Việc lắp đặt thiết bị làm nguội kiểu hành tinh làm xuất hiện một số vấn đề nan giải như:
tính toán tải trọng cơ học, ứng suất cơ vùng tiếp giáp có thể dẫn tới nứt lò, một phần clinker dính
vào lò con rơi xuống ống phun, chế độ khí động của dòng khí qua các lò con không ổn định, khó
điều chỉnh lửa, ồn ào khi làm việc…kinh phí đầu tư cho thiết bị làm nguội kiểu hành tinh và kiểu
ghi được xem là tương đương.

1.5. Sự cháy nhiên liệu trong lò nung:
Quá trình cháy là quá trình oxy hoá kèm theo sự phát lửa và toả nhiệt nói cách khác, cháy
là quá trình phản ứng hoá học giữa oxy và nhiên liệu (oxy hoá), kết quả quá trình là sự phát lửa
và toả nhiệt.
Quá trình cháy bao gồm những giai đoạn chính như sau:
- Hoà trộn là quá trình hoà trộn nhiên liệu với không khí.
- Phản ứng cháy: phản ứng hoá học giữa oxy và các thành phần cháy được của nhiên

liệu ( C, P, S) . quá trình toả nhiệt và phát sáng ( lửa).
- Phát tán sản phẩm cháy: sản phẩm sau khi cháy là hỗn hợp các oxít CO, CO 2, H2O,
SO2, NOx….Không khí nóng và phần nhiên liệu chưa phản ứng hết. Hỗn hợp có nhiệt
độ cao phát tán trong không gian lò, hoàn tất
quá trình cháy, truyền nhiệt cho phối liệu, hạ
nhiệt liệu rồi thoát ra khỏi lò.
Tốc độ quá trình cháy phụ thuộc vào giai đoạn
chậm nhất trong các giai đoạn nói trên. Trong các hệ thống
lò đốt công nghiệp thông thường, giai đoạn chậm nhất
thường là giai đoạn hoà trộn. Vòi phun nhiên liệu được
thiết kế sao cho hoà trộn nhiên liệu _không khí tốt nhất để

Đồ án lò quay

13


Vùng cháy
Vùng phân hủy

khí

Gió hai
Đốt nóng

Gió một+nhiên liệu

quá trình cháy được xảy ra hoàn toàn.Không khí trong quá trình cháy thường chia làm ba loại,
tương ứng với ba giai đoạn cháy gió 1, gió 2, gió 3.
Gió 1 ( hoặc lượng khí sơ cấp ): Lượng không khí hoà trộn với nhiên liệu trước khi xảy ra

phản ứng cháy gọi là gió 1. đây là lượng khí cần cho quá trình cháy, thổi cưỡng bức, hoà trộn rất
nhanh cùng nhiên liệu qua vòi phun. Nếu hoà trộn tốt, gió 1 sẽ cháy hết. Gió 1 có tác dụng kiểm
soát tốc độ hoà trộn khí + nhiên liệu, tốc độ dòng và ổn định hình dạng ngọn lửa trong quá trình
cháy.
Gió 2 ( hoặc khí thứ cấp): Lượng không khí bị cuốn tự nhiên theo dòng phun nhiên liệu cháy
thành ngọn lửa do chênh lệch áp suất. Lượng khí này phụ thuộc tỉ lệ hoà trộn của gió 1 và tốc độ
dòng khí. Gió 2 là dòng khí đối lưu bên cạnh dòng lửa khí ảnh hưởng nhiều tới hình dạng, kích
thước và nhiệt độ ngọn lửa. Trong công nghệ sản xuất XM, gió 2 đóng vai trò quan trọng tăng
nhiệt độ cháy của ngọn lửa, do không thể tăng nhiệt độ, gió 1 ( không khí nóng không thuận lợi
cho quá trình chuyển vận và hoà trộn với than trong đường ống.)
Gió 3: Lượng khí tự nhiên hoặc cưỡng bức thêm vào hỗn hợp sản phẩm cháy sau khi quá
trình cháy đã hoàn tất về cơ bản. Gió 3 có tác dụng điều chỉnh nhiệt độ hỗn hợp khi cháy.

Đồ án lò quay

14


Trong công nghệ sản xuất clinker, XMP, lượng khí hồi lưu từ các thiết bị làm nguội thường là
gió 3, nếu thiết bị ổn định, tăng dần khí trong thiết bị làm nguội làm giảm nhiệt độ gió 2 và do đó
giảm nhiệt độ lửa, và do đó, thậm chí còn tốn nhiên liệu thêm chứ không tiết kiệm được nhiên
liệu như mong chờ. Lượng nhiên liệu tiêu tốn thêm lớn hơn lượng nhiên liệu dùng nâng nhiệt độ
khí thải

 So sánh các loại lò :

Ưu điểm

Đồ án lò quay


Lò đứng

Lò quay ướt

Lò quay khô

- Do trộn than với phối
liệu nên khi nhiên liệu
cháy trực tiếp truyền
nhiệt cho phối liệu.Vì
vậy năng lượng tiêu tốn
cho 1 đơn vị khối
lượng clinker ít hơn so
với lò quay phương
pháp ướt.
- Chi phí xây dựng và
bảo trì thấp thích hợp
cho những nơi có nhu
cầu XM thấp.

- Phối liệu được nghiền
ướt, có độ đồng nhất
cao nên chất lượng
clinker rất đồng đều do
đó xi măng có chất
lượng cao.
- Có dạng ống trụ
dài,đường kính lớn.
Do đó,lò quay có diện
tích làm việc lớn, cho

năng suất cao.
- Tự động hóa sản
xuất,hoạt động liên
tục(so với lò đứng).

- Tiết kiệm nhiệt hơn
phương pháp ướt nhờ
hệ thống TĐN
- Nhờ thiết bị trao đổi
nhiệt nên giảm đáng kể
chiều dài lò,tiết kiệm
vật liệu,diện tích xây
dựng.
- Giảm ô nhiễm.

15


Nhược
điểm:

- Chất lượng clinker
thấp do nhiệt sẽ làm
lớp phối liệu bên ngoài
kết khối trước trong khi
lớp bên trong mới ở
giai đoạn sấy hay phân
hủy.
- Năng suất thấp do cần
thời gian để kết khối

hoàn toàn phối liệu.
- Ô nhiễm môi trường.

- Tiêu tốn nhiều nhiệt
lượng để làm bay hơi
toàn bộ lượng nước có
trong hỗn hợp bùn
(1300 – 1450 kcal/kg
clinker).Chi phí năng
lượng này chiếm tỷ lệ
cao nhất trong tổng chi
phí năng lượng để nung
clinker
- Kích thước lò
quay quá lớn, tiêu hao
điện năng, tiêu hao
gạch chịu lửa cao, rủi
ro khi vận hành lò cao,
đồng thời đòi hỏi mặt
bằng nhà máy rất lớn.
- Vấn đề môi trường
chưa được giải quyết.

Đồ án lò quay

16

- Độ đồng nhất không
cao bằng phương pháp
ướt nhưng được cải tiến

bằng hệ thống đồng
nhất.