29590 ban_at_semiconductor_540x150

Những giải pháp hiện đại hóa nhà máy xi măng của hãng KHD Humboldt Wedag GmbH tại LB Nga

Email In PDF.

Cầu được quyết định chủ yếu bởi các yếu tố kinh tế - xã hội, mà sự tiêu thụ xi măng phụ thuộc vào chúng. Nhu cầu cung cấp xi măng phụ thuộc vào các yếu tố nguồn lực và công nghệ. Có ý nghĩa quyết định đối với các nhà sản xuất xi măng là sự phân tích các yếu tố trên. Trong khi đó, đối với các nhà cung cấp công nghệ và thiết bị thì hợp lý hơn cả là đánh giá các khía cạnh trên theo quan điểm của mình, nhằm cung cấp cho các khách hàng thiết bị hiệu quả cao nhất. 

 

Các yếu tố kinh tế - xã hội và công nghệ

Những yếu tố mang tính truyền thống liên quan tới vấn đề này là Tổng thu nhập quốc dân (GDP) và suất tiêu thụ xi măng trên đầu người của đất nước. Trong khi GDP có ý nghĩa đối với lợi ích về kinh tế, thì sự tiêu thụ xi măng lại phản ánh sự tích cực trong công nghiệp và xây dựng cơ sở hạ tầng trong giai đoạn đầu. Những thông số quan trọng khác đối với công nghiệp xi măng phụ thuộc vào công dụng riêng của nó, phụ thuộc vào sự tham gia của chúng làm thỏa mãn các nhu cầu cơ bản của xã hội. Từ đó, thấy rằng có thể lấy sự phát triển dân số của xã hội làm ví dụ là quan trọng hơn đối với sản xuất xi măng, so với công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng. Có thể rút ra một kết luận chung là: Các thị trường sẽ đặc biệt khởi sắc ở những nơi, mà mức GDP còn thấp, nhưng đã nằm trong giai đoạn tăng trưởng. Nhu cầu xi măng trên đầu người có liên quan chặt chẽ với sự tăng trưởng của công nghiệp. Sự tăng trưởng này bị gián đoạn chỉ khi có sự trì trệ lớn và là sự biểu hiện sẵn sàng phát triển đầu tư bên trong xã hội.

Tất nhiên, sự khởi sắc của nền công nghiệp chỉ có thể xảy ra khi các thông số này trùng với một số thông số khác, mà cùng với chúng tạo ra được bầu không khí kinh tế thuận lợi.

Bởi vậy, quyết định vấn đề này chủ yếu nhờ vào các yếu tố công nghệ, mà nhờ công nghệ này có thể sản xuất được lượng xi măng cần thiết, chúng đặc biệt quan trọng đối với các nhà cung cấp thiết bị công nghệ. Mặc dù thành phần của tất cả các dạng xi măng, nói chung tới một mức nào đó là giống nhau, thì sự đa dạng của các vật liệu được dùng và một loạt những điều kiện biên khác đều có ảnh hưởng tới thiết bị. Những điều kiện tiên quyết thuần túy đối với sự phát triển công nghiệp xi măng, thí dụ như có nguyên liệu và nhiên liệu, theo khả năng cần phải tương ứng với các yếu tố, thí dụ như di sản về công nghệ và trình độ đào tạo đội ngũ chuyên môn. Công nghiệp xi măng có ở trên toàn thế giới, và khi mở rông năng lực sản xuất của các khu vực hầu như bao giờ cũng sử dụng thiết bị sản xuất hiện có, đặc biệt là khi sự tăng nhu cầu xi măng không quá lớn. Liên quan tới vấn đề này thì kiểu, trạng thái và mức độ sử dụng thiết bị sẽ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Rõ ràng là, công suất của một dây chuyền sản xuất trung bình là điểm xuất phát của một công nghệ cần thiết, điều này thể hiện rõ trong ví dụ thị trường Trung Quốc: đối với trên 1000 dây chuyền, công suất chỉ có mấy trăm tấn/ngày. Bởi vậy mà việc tăng công suất của các dây chuyền sản lượng thấp này là không kinh tế. Trung Quốc đã buộc phải xây dựng các nhà máy mới hoàn toàn, thay cho việc có thể cải tạo và hiện đại hóa thiết bị hiện có. Tại Nga một bức tranh hoàn toàn khác: trong nhiều nhà máy có công suất tương đối lớn, thường tăng sản lượng của thiết bị hiện có một cách hợp lý hơn. Nghị định thư Kiotô mới có hiệu lực là một nền tảng quan trọng, nhằm cân nhắc thận trọng khi đưa ra dạng đầu tư đối với thiết bị công nghiệp. Để thỏa mãn nhu cầu về xi măng, thì việc tăng công suất là rất hiệu quả, mặt khác vượt quá mức thiết kế lại không kinh tế. Nghị định thư chính trị này có thể gây ảnh hưởng quyết định đối với các giải pháp trong tương lai.

Một bức tranh chung về các thông số ảnh hưởng cho biết khá chính xác về tình hình của thị trường hiện tại, ngay cả khi việc xác định một cách chủ quan các yếu tố khác nhau có thể dẫn đến những đánh giá khác nhau về tình hình ngắn hạn. Phần lớn vốn đầu tư trong công nghiệp xi măng và cũng như phần đã được định hướng dài hạn, và việc đưa ra quyết định được đa số chấp nhận, đang hướng tới mục tiêu là có thể tạo ra được năng lực (công suất) cần thiết, mà không nhằm vào việc có cần phải tạo ra chúng hay không nói chung. Điều này liên quan đến tình trạng của các năng lực (công suất) sản xuất hiện có, bởi vậy mà (ở mức độ lớn) có liên quan đến sự định hướng có tính chiến lược của các doanh nghiệp. 

Thị trường xi măng nước Nga

Tình hình kinh tế của khu vực có thể đánh giá trên cơ sở các chỉ tiêu như mức tăng trưởng công nghiệp hàng năm, hoặc giá trị GDP tương đối/tuyệt đối trên đầu người. Tại Nga, các chỉ tiêu này đang tạo ra một bức tranh toàn cảnh lạc quan và một hình ảnh khá chính xác của giai đoạn phát triển ngành này của nền kinh tế. Sau thời kỳ khủng hoảng tài chính năm 1998, nước Nga đã 6 năm (kể cả năm 2004) có tăng trưởng kinh tế, trung bình hàng năm đạt 6%. Mặc dù giá dầu cao và đồng rúp tương đối yếu là động lực đáng kể của bước ngoặt kinh tế này, nhưng đầu tư và nhu cầu tiêu thụ từ năm 2000 cũng đóng vai trò quan trọng. Trong 4-5 năm gần đây, mức tăng của các đầu tư dài hạn trong lĩnh vực bất động sản lên tới gần 10%.

Sau những gì mà nhiều năm nền kinh tế thế giới phát triển với nhịp độ yếu, thì các số liệu hiện nay là sự khẳng định sự khởi sắc chung của nền kinh tế. Nhiều dự án xây dựng đã đưa đến tăng GDP và sự tăng liên tục nhu cầu. Chỉ xem xét tách biệt các số liệu thống kê thì không thể thu được một bức tranh toàn cảnh sự thu hút của nước Nga trong mối quan hệ thị trường. Tuy nhiên, nếu tổng hợp 2 chỉ số (sự tăng nhu cầu về xi măng và sự tăng GDP), thì có thể tạo ra được một chỉ số chủ yếu có liên quan tới sự tăng trưởng, đặc biệt là trong lĩnh vực xi măng. Sự phân tích đã làm rõ mối quan hệ giữa sự tăng không ngừng của công nghiệp và sự tăng nhu cầu gấp 1,5-1,8 lần so với sự tăng GDP, mà không phụ thuộc vào các chỉ tiêu tuyệt đối. Nếu khu vực được khảo sát có giá trị này bằng 1,5-1,8 lần, thì có cơ sở để phát triển sản xuất xi măng.

Yếu tố thứ hai khi xác định sự hấp dẫn của thị trường có liên quan tới sự vận động tổng hợp ngoài lề (lobby) công nghiệp. Ngành xi măng ở Nga có lịch sử lâu dài, nước Nga giầu các nguồn tài nguyên lớn, nhưng cho đến nay, các công suất được lắp đặt còn chưa hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu. Hệ số sử dụng trung bình năng lực sản xuất (công suất) dao động từ gần 50% tới gần 60%.

Tình hình này đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật phi tiêu chuẩn có tính đến các tiềm năng đầu tư và mọi khả năng của các khu vực. Cần phải làm tất cả những gì để sử dụng hiệu quả hơn và nâng cao năng suất của các thiết bị hiện có, cũng như nghiên cứu các chương trình đổi mới cải tạo và hiện đại hóa. Sự kết hợp thiết bị cồng kềnh hiện có và công nghệ hiệu quả cao sẽ dẫn đến giảm được các chi phí và mở ra những khả năng đầu tư các nguồn vốn nhàn rỗi, dựa vào những điều kiện tiêu thụ ổn định.

Tất nhiên, giải pháp kỹ thuật cần phải mang đặc thù riêng đối với mỗi dự án. Đồng thời, một mặt cần phải chú ý tới tình trạng kinh tế mà ở đó cung có tính hệ thống dường như thấp hơn cầu, còn mặt khác là ngân sách phân bổ vốn đầu tư hiện có. Ảnh hưởng của Nghị định thư Kiôtô cần thúc đẩy sự sẵn sàng thực hiện việc cải tạo và hiện đại hóa, mà không gây ảnh hưởng xấu tới môi trường xung quanh.

Đặc biệt là, nước Nga đang tiến tới giảm bớt sự phát thải CO2, đang trở thành vấn đề then chốt đối với Ngành là do những tiềm năng đáng kể của nền kinh tế trong mối quan hệ của hiệu quả sản xuất với lượng các chất phát thải. Về nguyên nhân này, thì sự tham gia tích cực của nước Nga trong việc giải quyết vấn đề giảm phát thải CO2, sẽ là định hướng đối với các nước phương Đông. Liên quan tới vấn đề này có thể nêu các ví dụ điển hình như chuyển từ phương pháp ướt sang khô, thay thế các vòi đốt và nhiên liệu, tăng hiệu suất của các buồng làm mát nhờ hiện đại hóa chúng, cũng như sử dụng các máy phân ly hiệu suất cao hiện đại nhất khi nghiền xi măng. Dưới đây trình bày 2 giải pháp đặc biệt phù hợp với thị trường nước Nga về hiện đại hóa các máy phân ly và buồng làm mát, để thực hiện chúng không đòi hỏi đầu tư đáng kể, mà thời hạn hoàn vốn không lâu. 

I. Hiện đại hóa thiết bị nghiền sử dụng các máy phân ly hiện đại

1. Tình hình hiện nay

Phần lớn thiết bị nghiền trong sản xuất xi măng ở Nga hiện nay là các máy nghiền bi, làm việc theo chu trình mở, trong đó xi măng được sản xuất đạt độ mịn tiêu chuẩn gần bằng 3000 cm2/g (theo Blaine). Trên thị trường hiện nay quan sát thấy có nhu cầu đang tăng lên đối với sản phẩm xi măng chất lượng tốt với độ mịn cao. Đồng thời, cũng có nhu cầu về xi măng hỗn hợp, thí dụ như xi măng xỉ. Điều kiện để sử dụng các phụ gia là không làm giảm chất lượng của sản phẩm cuối cùng, tất nhiên công nghệ kết hợp tốt với phương pháp và thiết bị sản xuất. Biết rằng, công suất của các máy nghiền bi chu trình mở không được tính cho sản xuất một khối lượng lớn sản phẩm nghiền mịn. Tỷ lệ phần trăm cao của vật liệu nghiền mịn trong máy nghiền sẽ làm giảm năng suất và có thể làm dính vật liệu vào các vật nghiền (bi, đạn), do đó làm giảm hiệu suất nghiền.

2. Những ưu điểm của chu trình nghiền kín với máy phân ly

Sau khi tách các hạt mịn bằng máy phân ly, thì máy nghiền hoạt động hiệu quả hơn khi nghiền các hạt thô. Có thể tăng năng suất nghiền khi tăng độ mịn của vật liệu (hình 1).

ximang2212061

Hình 1: Chuyển sang làm việc theo chu trình khép kín với máy ly tâm. Tăng năng suất với sự tăng độ mịn.

Nhờ cho thêm các phụ gia dễ nghiền và thay đổi chế độ khai thác sử dụng nên có thể chắc chắn đạt được chất lượng sản phẩm theo ý muốn. Để làm việc này, phải tính toán khối lượng bi đạn trong máy nghiền và sự chuyển động tuần hoàn của vật liệu sao cho phù hợp với phương pháp lựa chọn.

Việc trang bị lại cho các máy phân ly kiểu cũ như ZUB (thế hệ thứ 2 các máy phân ly xyclôn), có thể dẫn đến rất kinh tế, nếu trong đó thay thế các bản nằm ngang bằng rôto kiểu treo hiện đại, mà không làm thay đổi đáng kể kết cấu cuả hộp máy và độ lèn chặt (hình 2).

ximang2212062

Hình 2: Sự cải tạo máy phân ly kiểu cũ ZUB: 1) Rô to treo thay cho tầm nằm ngang; 2) Ống trung tâm; 3) Thay các xyclôn bằng các phin lọc kiểu ống tay áo; 4) Tăng năng suất dẫn động rôto treo.

 KHD Humboldt Wedag giới thiệu máy phân ly động lực đã được thử nghiệm (độ an toàn và tin cậy) kiểu SEPMASTER SKS (hình 3). Máy nghiền này có những ưu điểm sau:

- Kết cấu bền vững với trục có bệ đỡ từ 2 phía; 
- Kết cấu ổn định với các ổ bi ở bên ngoài vùng bụi; 
- Dễ tiếp cận với hệ dẫn động; 
- Dịch vụ kỹ thuật nhanh và đơn giản; 
- Năng suất cao.

ximang2212063

Hình 3: Máy phân ly Sepmaster SKS: Năng suất 4 - 1400 tấn/giờ; thiết kế chặt chẽ;không bị rung ngay cả khi tốc độ cao của rôto treo; dễ dàng phục vụ và sửa chữa.

Việc đầu tư cho các thiết bị nghiền với máy phân ly là đầu tư an toàn cho tương lai, bởi vì thiết bị này khi nhu cầu xi măng tăng lên có thể dễ dàng nâng cấp. Trong trường hợp này có thể tăng năng suất bằng cách bố trí hệ thống nghiền sơ bộ vật liệu cho hệ thống hiện có (hình 4).

ximang2212064

Hình 4: Hiện đại hóa bằng thiết bị nghiền sơ bộ bên ngoài.

 Nghiền trung gian vật liệu bằng máy nghiền trục (hình 5) khi áp suất rất cao khiến cho máy này có năng suất cao trong công nghệ nghiền sơ bộ.

ximang2212065

Hình 5: Máy nghiền trục KHD Humboldt Wedag: Đường kính các trục từ 1,2 đến 2,6m; công suất động cơ từ 280 đến 5000 KW; các ổ bi trục với hệ bôi trơn dầu mỡ; bề mặt các trục tự bảo vệ khỏi sự cọ mòn.

Khi hiện đại hóa lần lượt theo trình tự: với sử dụng máy phân ly có rôto treo (SKS) - Máy nghiền trục - Đầu tư máy phân ly V trong các bước riêng rẽ, có thể duy trì được ở mức thấp, trong đó chất lượng sản phẩm sẽ được duy trì nhờ nghiền trong máy nghiền ống.

KHD Humboldt Wedag đã bán trên 190 máy phân ly động lực kiểu SKS và đưa chúng vào vận hành thành công. Nhiều kiểu máy phân ly cũ đã được trang bị lại, máy nghiền trục trong công nghiệp xi măng đã trở thành thiết bị nghiền quan trong, và từ đó tới nay KHD Humboldt Wedag đã cung cấp trên 200 máy. Ưu điểm của nghiền dưới áp suất cao, đặc biệt kết hợp với máy phân ly-V (hình 6 và 7), đã được chứng minh trong nhiều dây chuyền nghiền.

ximang2212066

Hình 6: Máy nghiền -V: Thiết kế chặt chẽ; không có các bộ phận quay; hầu như không bị mòn;lý tưởng để tách vật liệu nghiền sơ bộ; lý tưởng để làm việc kết hợp với máy nghiền trục; có khả năng sẩy hoặc làm nguội vật liệu.

ximang2212067

Hình 7: Hiện đại hóa thiết bị nghiền có sử dụng máy nghiền trục, máy phân ly -V và SKS. Nghiền tới bán thành phẩm "S".

 

 

 

 

II. Nâng cao hiệu quả và năng suất với sự trợ giúp của các bộ ghi tĩnh kiểu bậc thang trong buồng làm mát clinke

Ngoài các buồng làm mát kiểu hành tinh, ở Nga phần lớn các buồng làm mát clinke đều có kiểu ghi chuyển động tịnh tiến. Trong 15 năm vừa qua, kiểu buồng làm mát này đã có một loạt thay đổi. Việc đưa vào sử dụng bộ phân nạp liệu cố định đã tăng đáng kể thời hạn phục vụ của các ghi, mức độ tái sử dụng nhiệt, và cuối cùng là độ ổn định làm việc của toàn bộ máy. Nhiều nhà cung cấp đã chào hàng nhiều công trình nghiên cứu thiết kế khác nhau, nhưng chúng không khác nhau đặc biệt. Về nguyên lý, tất cả chúng đều có 6 hàng ghi bất động trực tiếp được thổi không khí, nằm nghiêng góc 15O. Mặc dù có sự giống nhau rõ ràng, nhưng chúng vẫn khác nhau về kết cấu thiết bị thông khí và hình dạng của song ghi. Chỉ mới gần đây đã nghiên cứu chế tạo thành công thế hệ mới các buồng làm mát mà trong đó clinke chuyển động không nhờ vào ghi mà gián tiếp bởi các cơ cấu đặc biệt, được lắp đặt bên trên các song ghi. Tuy nhiên, nếu muốn trang bị lại buồng làm mát hiện có theo hướng này, thì cần phải thay thế một khối lượng lớn các bộ phận song ghi chuyển động tịnh tiến hiện có, tức là phải đầu tư kinh phí đáng kể. Bởi vậy, theo tính toán thì kinh tế hơn cả là lắp đặt thêm bộ phận nạp liệu cố định vào buồng làm mát.

Một khiếm khuyết chính của buồng làm mát có các song ghi không có bộ phận nạp liệu cố định đó là có mức thu hồi nhiệt thấp, cũng như độ hao mòn ghi cao, dẫn đến không tránh được trục trặc khi tích tụ một lớp clinke trong đầu nạp liệu vào buồng làm mát. Clinke rơi trực tiếp từ lò quay thẳng góc lên song ghi vào 1 điểm. Bởi vậy, tải trọng lên song ghi rất không đều (hình 8). Nếu “cục” này được không khí thổi qua, thì với độ kháng nhỏ nhất dẫn đến tạo thành luồng xuyên qua và bụi không khí lưu thông. Còn tồi tệ hơn nếu trên song ghi xuất hiện các vùng nhiệt độ cao, tại đó không có clinke hoặc lớp clinke mỏng không đáng kể. Các ghi không được bọc bởi lớp clinke và không được bảo vệ khỏi tác động của clinke nóng chảy ra từ lò nung, sẽ dẫn đến làm cháy ghi nhanh.

ximang2212068

Hình 8: Nhược điểm chính:Phân bố clinke không đều trên ghi truyền thống chuyển động tịnh tiến.

 

 

 

 

Những ưu điểm của bộ phận nạp cố định vào buồng làm mát clinke

Trên hình 9 nêu ra ưu điểm của bộ phận nạp cố định đối với quá trình chuyển động của buồng làm mát.

ximang2212069

Hình 9: Cải tạo sự phân bổ clinke nhờ bộ song ghi nạp tĩnh.

Clinke rơi từ lò nung xuống song ghi tĩnh. Bởi vậy trên mặt ghi tạo thành một lớp clinke, mà tiếp theo là một lớp vật liệu mới lại rơi xuống lớp này. Dưới tác dụng của lực hút, xuất hiện chuyển động thẳng góc mà nhờ đó vật liệu di chuyển tới các phía của song ghi. Điều đó dẫn đến phân bố đều clinke trên toàn bộ chiều rộng của ghi, tạo ra lưu thông không khí trong clinke hiệu quả hơn.

Sự phân bố tốt hơn clinke như vậy là đặc điểm của tất cả các dạng song ghi tiếp liệu cố định. Tuy nhiên, còn có 2 chi tiết cấu tạo quan trọng, khiến cho sự làm mát được tối ưu. Bởi vì không thể tránh được sự dồn đống clinke trên song ghi cố định, cần phải tránh thổi không khí lạnh theo các phía của song ghi. Việc thổi không khí vào lớp clinke bị dồn thành đống cần phải được tiến hành phù hợp với sự nạp clinke vào từng phần của song ghi. Tức là, sự phân bố không khí lưu thông sang bên phải hoặc trái hoặc đơn giản là theo từng ngăn sẽ không dẫn đến kết quả thỏa mãn, bởi vậy mà không khí vẫn tiếp tục tránh các đống clinke mà thoát về các phía. Buồng làm mát PYROSTEP có đặc điểm là phân bố rất tốt thành các vùng (zôn) lưu thông không khí (hình 10). Ngoài ra, theo các phía clinke được tạo thành lớp đệm, không gây chướng ngại cho chuyển động theo phương thẳng đứng, khiến cho clinke lăn ra khỏi đống sang các phía. Đây là 2 đặc điểm cấu tạo quan trọng của buồng làm mát PYROSTEP của KHD Humboldt Wedag.

ximang22120610

Hình 10: Hiệu ứng "lớp đệm" điều chỉnh sự lưu thông không khí, phù hợp với lớp clinke trong đầu và buồng làm mát.

 Nếu tính đến các đặc điểm phân bố này của clinke và không khí, thì nhờ lắp đặt bộ phận nạp cố định mà buồng làm mát kiểu ghi hiện có có thể đạt được mức thu hồi nhiệt tăng đáng kể, các tấm ghi không còn lo bị cháy. Trong bảng dưới đây là các số liệu của 2 nhà máy có các buồng làm mát kiểu ghi ZAB, đã được trang bị song ghi bậc thang cố định và một quạt thông gió áp suất cao. Những ưu điểm của việc hiện đại hóa này là không đòi hỏi đầu tư lớn, chóng thu hồi vốn đầu tư. Lợi ích của việc hiện đại hóa đem lại là nâng cao khả năng hoạt động của buồng làm mát, cũng như giảm được tiêu hao nhiệt của lò nung, và tương ứng làm tăng năng suất, cũng như có thể tiết kiệm được nhiệt 16-20 kJ/kg clinke cho 1% tăng hiệu suất của buồng làm mát.

ximang22120611

III. Kết luận

Cùng với không nhiều dự án chi phí cao, các dự án như xây dựng các dây chuyền công nghệ mới hoặc chuyển đổi từ phương pháp ướt sang khô, thì vốn đầu tư cho các công suất sản xuất của công nghiệp xi măng ở nước Nga cần phải được khống chế bởi ngân sách có hạn. Các dự án về cải tạo được lập ra tốt sẽ dẫn đến thu hồi nhanh vốn đầu tư. Với quan điểm này, có 2 giải pháp hiện đại hóa đã được coi là tối ưu đối với ngành công nghiệp xi măng của nước Nga.

Việc chuyển các thiết bị nghiền từ chu trình mở sang khép kín với các máy phân ly hiệu suất cao đã mang lại cho ngành tiềm năng tăng năng suất lên 25%, đồng thời đảm bảo cung cấp xi măng độ mịn cao hơn cho thị trường. Những giải pháp cải tạo cũng sẽ có hiệu quả hơn, nếu sử dụng các phụ gia ở dạng xỉ hay opoka.

Để tránh được đầu tư lớn cần thiết cho việc xây dựng toàn bộ buồng làm mát mới, người ta lắp đặt thêm bộ phận nạp cố định vào buồng làm mát chuyển động tịnh tiến hiện có, trong nhiều trường hợp là giải pháp kinh tế, đảm bảo tiết kiệm nhiệt tới 8% với năng suất tăng lên. 

Dịch giả: Đinh Bá Lô
(Nguồn tin: T/C “Xi măng” Nga, N5-6/2005) 


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: