Công nghệ sản xuất

So sánh máy nghiền bi và máy nghiền con lăn đứng để nghiền xi măng(Phần 2)

17/05/2011 - 10:34 SA

Để nghiền xi măng OPC bằng máy nghiền bi tới độ mịn cần thiết khoảng 3600cm2/g (Blaine) th¬ường không cần chất trợ nghiền. Tuy nhiên một máy nghiền con lăn đứng để nghiền xi măng nói chung cần chất trợ nghiền nhằm đạt đ¬ợc vận hành hiệu quả cao nhất với một lớp đệm nghiền ổn định và độ rung thấp

4. Chi phí vận hành

4.1. Tiêu thụ năng lượng cụ thể

Ưu điểm đáng kể nhất của máy nghiền con lăn so với máy nghiền bi là tiêu thụ điện năng được thể hiện ở bảng 2 cho thấy số liệu thực hiện từ các nhà máy nghiền bằng máy nghiền OK cũng như máy nghiền bi.

Các bảng này thể hiện tiêu thụ điện năng của hệ thống máy nghiên OK là thấp hơn 25-40% so với một hệ thống máy nghiền bi. Lợi ích của máy nghiền OK đặc biệt khi nghiền tới độ mịn cao và/hoặc khi nghiền xi măng xỉ.

Bảng 2: So sánh tiêu thụ năng lượng

Trạm nghiền	AA		BB		CC		DD
Loại xi măng	OPC		OPC		OPC		xi măng xi
Kiểu máy nghiền	Bi	OK	Bi	OK	Bi	OK	Bi	OK
Độ mịn theo Blain(cm2/g)	3200	3200	3700	3700	3880	3900	3640	3640
Tiêu thụ điện năng kwh/t
Máy nghiền	32,5	22,5	39,2	21,1	35,2	18,3	34,4	17,2
Tổng	38,5	28,9	42,3	32,2	42,4	25,7	40,0	27,7

4.2. Chất trợ nghiền

Để nghiền xi măng OPC bằng máy nghiền bi tới độ mịn cần thiết khoảng 3600cm2/g (Blaine) thường không cần chất trợ nghiền. Tuy nhiên một máy nghiền con lăn đứng để nghiền xi măng nói chung cần chất trợ nghiền nhằm đạt đợc vận hành hiệu quả cao nhất với một lớp đệm nghiền ổn định và độ rung thấp. Các máy nghiền con lăn đứng nghiền xi măng OPC có độ mịn thấp ví dụ khoảng 3000cm2/g có thể nghiền không cần trợ nghiền, nhưng thậm chí khi nghiền tới độ mịn thấp, chất trợ nghiền cải thiện năng suất cũng như tiêu thụ điện năng. Kinh nghiệm đã chỉ ra rằng nước có tác dụng tương tự như một chất trợ nghiền. Nếu các điều kiện ví dụ như kết hợp về nhiệt độ của clinker, tiêu thụ năng lượng, nhiệt độ môi trường, cho phép hoặc cần thiết phun nước vào máy nghiền thì chất trợ nghiền có thể được thay thế bằng nước. Lượng chất trợ nghiền có thể thay thế bằng nước phụ thuộc vào cỡ hạt, độ ẩm của nguyên liệu cấp vào máy nghiền và độ mịn của sản phẩm. Tiêu thụ chất trợ nghiền khi nghiền xi măng OPC bằng máy nghiền đứng nằm trong phạm vi từ 100-300g /tấn xi măng. Vì vậy hệ thống máy nghiền bi có ưu điểm so với máy nghiền con lăn về khía cạnh sử dụng nghiền có trợ nghiền để nghiền xi măng OPC.

Nhìn chung không cần chất trợ nghiền để nghiền xỉ hoặc xi măng xỉ trong máy nghiền đứng

4.3 Nhiên liệu để kiểm soát nhiệt độ đầu ra máy nghiền

Để đảm bảo thạch cao mất nước phù hợp khi nghiền xi măng OPC từ clinker nguội trong một máy nghiền đứng cần có lò đốt phụ để cấp đủ khí nóng cho chu trình nghiền. Điều này không luôn cần thiết với máy nghiền bi vì tiêu thụ năng lượng cao hơn của nó dẫn đến nhiệt độ dủ cao trong máy nghiền.

Nghiền xi măng hỗn hợp có phụ gia ẩm ướt cần nhiệt phụ cung cấp từ lò đốt phụ mà không cần quan tâm đén máy nghiền bi hay máy nghiền con lăn đứng. Rõ ràng là, trong trường hợp này máy nghiền con lăn đứng sẽ cần cung cấp nhiều nhiệt hơn so với máy nghiền bi từ lò đốt phụ. Ví dụ thể hiện ở bảng 3 cho thấy tiêu thụ nhiên liệu để kiểm soát nhiệt độ cho hai hệ thống nghiền này khi nghiền xi măng OPC và xi măng hỗn hợp

Bảng 3: So sánh tiêu thụ nhiên liệu chi tiết để kiểm soát nhiệt độ trong máy nghiền OK và máy nghiền bi

Nhiệt độ Clinker(độ c)	Kiểu máy nghiền	Tiêu thụ nhiên liệu	Cho lò đốt phụ(kg/txm)
		OPC 95% clinker 5% thạch cao 3200cm2/g	Xi măng hỗn hợp 75% Clinker 5% thạch cao 8% độ ẩm 20% phụ gia 4000 cm2/g
30	Bi	0	1,3
	OK	0,9	2,5
100	Bi	0	0,5
	OK	0	1,4

4.4 Phun nước để kiểm soát nhiệt độ máy nghiền

Với máy nghiền con lăn đứng không phải lúc nào cũng cần phun nước để kiểm soát nhiệt độ máy nghiền. Nhiệt độ tích tụ do quá trình nghiền là thấp vì nghiền có hiệu quả cao, tất cả khí đưa tới đầu vào máy nghiền có thể là không khí của môi trường và lượng khí qua máy nghiền đứng sẽ phải cao hơn qua máy nghiền bi.

Với một máy nghiền bi, nhiệt tích tụ do quá trình nghiền cao và lượng khí qua máy nghiền thấp tương ứng. Hầu hết máy nghiền bi nghiền xi măng OPC vì vậy có bộ phận làm mát bằng nước bên trong máy nghiền. Lượng nước cần thiết không những phụ thuộc vào nhiệt độ clinker mà còn phụ thuộc và hoạt động của phân ly. Chu trình phân ly có thể được thiết kế có thể làm mát không khi từ 0-100% khí môi trường đối với qúa trình nghiền này. Khí hoàn toàn làm mát trong phân ly của máy nghiền bi, ví dụ: 100% khí môi trường tới phân ly không chỉ giảm nhu cầu làm mát bằng nước mà còn làm mát cho các sản phẩm thừa.

5. Máy nghiền đa tác dụng

Máy nghiền con lăn đứng có nhiều tác dụng với phạm vi nghiền các sản phẩm rộng lớn. Máy nghiền OK đã chứng tỏ phù hợp không những xi măng xỉ, xi măng Portland thông thường mà còn nghiền xi măng hỗn hợp với lượng phụ gia lớn như xỉ, phụ gia Pozzolan, đá vôi và tro bay. Một vài loại máy nghiền OK nghiền hai loại sản phẩm hoặc hơn. Sự thay đổi từ một loại sản phẩm tới loại sản phẩm khác là dễ dàng chỉ với thời gian chuyển đổi rất ngắn. Ưu điểm có tính quyết định của máy nghiền con lăn so với máy nghiền bi là khả năng sấy khô như sấy khô nguyên liệu, xỉ có hàm lượng nước cao. Ngoài ra, các thông số vận hành của máy nghiền con lăn đáp ứng dễ dàng phù hợp với nhiều loại sản phẩm. Thậm chí điều chỉnh vành chặn khi cần sẽ dễ dàng so với điều chỉnh vách ngăn của máy nghiền bi. Về mặt đa tác dụng, máy nghiền con lăn ưu việt hơn so với máy nghiền bi.

6. Nâng cấp

Hơn hai thập kỷ qua, khá nhiều máy nghiền bi lắp đặt để nghiền xi măng đã được nâng cấp qua việc lắp đặt máy nghiền sơ bộ, hầu hết là lắp đặt máy cán con lăn. Phụ thuộc độ phức tạp, việc nâng cấp công suất hệ thống nghiền có thể tăng khoảng từ 30-100%. Lựa chọn này không chỉ quan tâm đến lắp đặt máy nghiền bi hiện hành mà còn được xem xét quan tâm đến các lắp đặt mới bao gồm một chương trình đầu tư hai giai đoạn, ví dụ: Xây dựng giai đoạn một công suất thấp sau đó tới giai đoạn hai là nâng cấp hệ thống.

7. Duy tu bảo dưỡng

Các bộ phận bị mòn trong quá trình nghiền đối với máy nghiền bi, ví dụ như bi nghiền, tấm lót hoặc những bộ phận khác bên trong máy nghiền cũng rất dễ dàng bảo dưỡng hoặc chúng có tuổi thọ lâu dài. Khi tiêu thụ điện năng tăng và công suất máy nghiền giảm chỉ cần nạp thêm bi đạn vào máy nghiền nên có thể tiếp tục quá trình nghiền một cách đơn giản. Các tấm lót và các bộ phận bên trong ở khoang đầu tiên có tuổi thọ điển hình ít nhất 2 năm ( tấm lót ghi) tới khoảng 5 năm ( tấm lót vỏ). Các bộ phận của khoang thứ 2 tồn tại thậm chí lâu hơn khoảng 5 năm đối với ghi đầu ra và khoảng 9 năm đối với tấm lót vỏ.

Hiệu quả các máy nghiền con lăn cũng sẽ bị ảnh hưởng khi các bộ phận nghiền bị mòn. Điều này không chỉ được phản ánh bởi công suất giảm, mà con tiêu thụ năng lượng cao hơn và độ rung cao hơn. Việc xử lý các chi tiết bị mòn trong máy nghiền OK có thể được thực hiện bằng cách đảo đầu các tấm lót con lăn, gia cứng bề mặt tấm lót con lăn và tấm lót bàn nghiền hoăc thậm chí thay thế các bộ phận bị mòn. Công việc này rõ ràng phức tạp hơn công việc chỉ bổ sung thêm bi đạn vào máy nghiền bi.

Hình 8: Quang cảnh một trạm nghiền có trang bị máy nghiền bi được xây tường bao trong nhà nghiền để giảm chất thải

Tuy nhiên tỉ lệ mòn của các bộ phận trong máy nghiền OK rõ ràng là thấp và công việc duy tu bảo dưỡng cũng thấp, ví dụ đảo đầu, làm cứng bề mặt hoặc thay thế tấm lót con lăn và tấm lót bàn nghiền luôn được thực hiện theo kế hoạch một lần trong năm và theo chương trình duy tu bảo dưỡng lò. Tỉ lệ mòn đo được trên một tấn xi măng của máy nghiền bi cao hơn nhiều so với máy nghiền con lăn. Tuy nhiên đơn giá đối với các bộ phận mòn của máy nghiền bi là thấp hơn nhiều so với máy nghiền con lăn.

Với máy nghiền bi nghiền xi măng OPC tới độ mịn khoảng từ 3200-3600cm2/g chi phí của các bộ phận bị mòn (bi, tấm lót, các bộ phận bên trong máy nghiền khác) khoảng 0,15-0,20 g/tấn xi măng

Với máy nghiền OK nghiền sản phẩm tương tự chi phí cho những phụ tùng bị mòn phụ thuộc vào phơng thức duy tu bảo dưỡng, ví dụ xem áp dụng phương pháp làm cứng bề mặt. Nếu không áp dụng phương pháp làm cứng bề mặt chi phí tương tự như đối với một máy nghiền bi, ví dụ như khoảng từ 0,15-0,20 g/tấn xi măng. Nếu áp dụng phương pháp làm cứng bề mặt chi phí sẽ khoảng từ 0,1 – 0,15 g/tấn xi măng.

8. Chi phí trang thiết bị và xây dựng

Chi phí toàn bộ cho một hệ thống máy nghiền mới được phân chia thành các phần như sau:
Chi phí về trang thiết bị
Chi phí xây dựng
Chi phí lắp đặt
Chi phí tương đối về thiết bị của hai hệ thống nghiền phụ thuộc vào một số các yếu tố như xem xét xem có cần thiết bị sấy khô, phân ly đối với máy nghiền bi hay không, công suất của hệ thống, các nhu cầu về nguồn gốc, xuất xứ của thiết bị, và một số các yếu tố khác. So sánh giá thiết bị được tổng quan trên cơ sở máy nghiền nghiền xi măng OPC, ví dụ không có thiết bị sấy khô, phân ly đối với máy nghiền bi và hầu hết các thiết bị có nguồn gốc từ các nước thuộc EU. Giá thiết bị tương ứng được dự toán trên cơ sở này không đổi không quan tâm đến vị trí lắp đặt.

Hình 9: Quang cảnh một trạm nghiền có trang bị máy nghiền OK được lắp đặt ngoài trời

Tương phản với giá thiết bị, các chi phí cho công việc xây dựng và lắp đặt cho thấy có sự thay đổi lớn giữa các vùng miền. Ngoài ra, các chi tiết cụ thể của nhu cầu xây dựng thay đổi từ nhà máy này đến nhà máy khác. Điều kiện khí hậu thuận lợi cũng có tác động đến thiết kế xây dựng và móng cũng như các nhu cầu tổng quan khác giữa máy nghiền bi và máy nghiền con lăn khác nhau đáng kể.

Nhìn chung các hệ thống nghiền bi được xây dựng tường bao nằm trong một tòa nhà không quan tâm đến vị trí địa lý hoặc các điều kiện thời tiết. Tòa nhà phải quan tâm đến giảm bớt tiếng ồn. Độ ồn của máy nghiền bi thông thường khoảng 100 dBA. Với việc xây trong nhà có thể kiểm soát được tiếng ồn của máy nghiền phát ra môi trường xung quanh. Hình 8 cho thấy bên ngoài tòa nhà máy nghiền bi. Kích thước của tòa nhà cho hệ thống máy nghiền theo móng và độ cao thiết bị. Móng của hệ thống nghiền bao gồm các bệ đỡ máy nghiền, bộ truyền động, giảm tốc và quạt gió.

Các máy nghiền con lăn đứng không hoàn toàn xây dựng trong nhà (hình 9). Trong nhiều trường hợp máy nghiền có mái che để bảo vệ bộ truyền động của phân ly. Độ ồn của máy nghiền đứng thấp hơn độ ồn của máy nghiền bi đáng kể và nằm trong khoảng 80-85 dBA và vì vậy không cần phải bảo vệ tiếng ồn phát ra môi trường. Trong vùng có điều kiện khí hậu khắc nghiệt như băng giá cần xây tường bao quanh nhưng tùy từng trường hợp. Chân móng đối với máy nghiền con lăn đứng vững chắc hơn chân móng của máy nghiền bi. Chỉ cần một móng đơn cho máy nghiền và một móng đơn cho quạt gió máy nghiền.

8.1 So sánh tương đối về giá

So sánh về giá bao gồm

Một máy nghiền bi có bộ truyền động một phía chu trình kín và có phân ly hiệu suất cao xây dựng trong nhà có công suất động cơ máy nghiền bi 7430kw và công suất máy nghiền 220t/h.

Một máy nghiền con lăn đứng được lắp đặt có các công việc xây dựng tối thiểu như được thể hiện ở hình 9 có công suất động cơ máy nghiền 3570kw và công suất máy nghiền 204t/h.

So sánh này không tính đến bố trí cấp liệu máy nghiền, các silo bột liệu, vận chuyển xi măng và silo xi măng vì các hạng mục này là giống nhau đối với cả hai hệ thống. Trọng lượng và giá của máy nghiền bi và máy nghiền con lăn được liệt kê ở bảng 4.
Cần chú ý rằng các bộ phận để nghiền chiếm khoảng 40% trọng lượng của thiết bị mua và lắp đặt cho hệ thống máy nghiền bi, điều này giải thích tại sao đơn giá thiết bị và lắp đặt máy nghiền con lăn đứng cao hơn đáng kể so với máy nghiền bi.

Vì giá lắp đặt và giá xây dựng thay đổi lớn theo vùng nên không thể so sánh tổng giá áp dụng toàn cầu. Tuy nhiên (hình 10) đã thể hiện về cơ bản giá cho thiết bị và lắp đặt cũng như xây dựng thuộc châu âu nhằm đưa ra một ví dụ về tổng giá tương ứng. Giá cho công việc lắp đặt và xây dựng có thể thấp hơn đáng kể ở nhiều nước.

Bảng 4: So sánh về trọng lượng và giá của hệ thống máy nghiền bi và hệ thống máy nghiền con lăn đứng

Hệ thống nghiền	Trọng lượng thiết bị	Giá thiết bi	Giá xây dựng	Giá lắp đặt
Máy nghiền bi bao gồm cả bi và tấm lót	100	100	100	100
Máy nghiền con lăn đứng	93	135	73	126

Hình 10. So sánh tương đối về giá chi tiết của một trạm nghiền có một máy nghiền bi và một máy nghiền con lăn đứng

9. Kết luận

Máy nghiền con lăn và máy nghiền bi làm việc theo hai công nghệ khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết thuộc tính xi măng được nghiền bằng hai loại máy nghiền này giống nhau và đều thỏa mãn nhu cầu của người tiêu dùng nếu các thông số vận hành của máy nghiền con lăn đứng được điều chỉnh đúng. Mặc dù vậy, hai loại máy nghiền này đều có những phẩm chất đặc biệt riêng của chúng.

Hiệu quả nghiền của máy nghiền con lăn được kết hợp với khả năng nghiền, phân ly và sấy khô (nếu cần) trong cùng một máy nghiền. Khả năng này làm cho máy nghiền con lăn có ưu điểm có tính quyết định hơn một máy nghiền bi. Tuy nhiên, quá trình nghiền thực hiện trong một máy nghiền đứng dễ bị tác động hơn một máy nghiền bi do thay đổi chất lượng cấp liệu và tốc độ cấp liệu máy nghiền, làm cho máy nghiền bi dễ vận hành hơn. Tương tự như vậy, máy nghiền bi cũng`có một ưu điểm hơn một máy nghiền con lăn đứng về mặt dễ duy tu bảo dưỡng.

Ngoài khía cạnh tiêu thụ năng lượng thấp, máy nghiền con lăn đứng cao cấp hơn một máy nghiền bi, mặt khác, như chi phí về chất trợ nghiền, giá nhiên liệu cho lò đốt phụ cấp khí nóng, chi phí về nước làm mát, cũng ảnh hưởng đến chi phí vận hành mặc dù với một phạm vi nhỏ hơn. Chi phí về duy tu bảo dưỡng hoàn toàn tương tự như nhau đối với cả hai loại máy nghiền này và vì vậy chi phí về duy tu bảo dưỡng chỉ là một yếu tố nhỏ đánh giá tương đối về hai hệ thống nghiền này.

Khi so sánh với máy nghiền bi, máy nghiền con lăn đứng là một máy nghiền linh hoạt, phù hợp cho một phạm vi sản phẩm rộng và có thể chấp nhận một cách dễ dàng. Tuy nhiên, khi thực hiện để nâng cấp một máy nghiền bi tới công suất cao hơn thì máy nghiền con lăn đứng không phải là một lựa chọn. Măc dù chi phí cho các công việc lắp đặt và xây dựng cho thấy thay đổi lớn theo vùng nhưng tổng chi phí lắp đặt trong hầu hết các trường hợp thì một hệ thống máy nghiền con lăn đứng khá cao hơn so với một hệ thống máy nghiền bi.

Một số yếu tố được đưa vào xem xét khi thực hiện sự so sánh đánh giá một hệ thống máy nghiền con lăn đứng và một hệ thống máy nghiền bi để nghiền xi măng, tuy vậy, chi phí về tiêu thụ năng lượng điện và tổng chi phí lắp đặt có thể là những chi phí đáng kể nhất. Sự đáng kể của các yếu tố này thay đổi phụ thuộc vào vị trí lắp đặt, vì vậy không thể đánh giá, xếp hạng hai hệ thống nghiền này áp dụng chung trên toàn cầu. Việc đánh giá phải được thực hiện đối với dự án cụ thể khi xem xét thực tế các tác động của các yếu tố khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện về vị trí và các nhu cầu cụ thể.

Theo Trung tâm đào tạo xi măng dịch