Viglacera cải tạo tháp sấy phun để giảm bám tảng và tăng hiệu quả sấy

Hai tháp sấy phun của nhà máy gạch ceramic · Phạm vi: ống dẫn khí nóng và bộ phân phối khí · Công cụ: Simcenter STAR-CCM+

Xác định đúng nguyên nhân bám tảng và cháy cục bộ

Thiết kế mới được kiểm chứng trước khi chế tạo

Hạt lưu lâu hơn trong tháp, tổn thất áp thấp hơn

Việt Nam · Vật liệu xây dựng · Gạch ốp lát

Tổng công ty Viglacera – CTCP là một trong những nhà sản xuất vật liệu xây dựng hàng đầu Việt Nam, với các dòng sản phẩm kính, sứ vệ sinh, gạch ốp lát ceramic – granite và gạch ngói đất sét nung. Bên cạnh vật liệu xây dựng, Viglacera phát triển hạ tầng khu công nghiệp và đô thị.

viglacera.vn ↗

Thách thức

Vùng chết gây cháy cục bộ, khí nóng đẩy hạt còn ẩm ra vỏ tháp

Nhà máy vận hành hai cụm tháp sấy phun. Cụm B dùng khí hóa than ở 520–550 °C; cụm C nhận khói nóng trực tiếp từ lò than xích đốt vỏ hạt điều và gỗ băm, ở 670–690 °C. Mỗi giờ hai cụm sấy khoảng 28 tấn hồ thành bột ép.

Ống dẫn khí nóng và bộ phân phối khí có các vùng chết, nơi bụi than và dầu hạt điều tích tụ, dễ gây cháy và phá hủy thiết bị thép 304. Trong thân tháp, khí nóng cuốn hạt còn ẩm ra vỏ tháp; hồ bám vách rồi sập thành tảng tới 20 cm, có thể làm hỏng ống vòi voi và tắc cửa ra sản phẩm. Mục tiêu cải tạo: tăng độ bền thiết bị khi dùng nhiên liệu thay thế, giảm năng lượng tiêu thụ, tăng tận thu sản phẩm và giảm phát thải.

Trái: vết hồ bám trên vỏ tháp sấy gần bộ phân phối khí. Phải: nồng độ hạt sát vỏ tháp theo mô phỏng CFD, màu đỏ là nồng độ cao — Vết hồ bám trên vỏ tháp gần bộ phân phối khí (trái) và nồng độ hạt sát vỏ tháp theo mô phỏng (phải, đỏ: nồng độ cao).

Giải pháp

Tìm nguyên nhân bằng mô phỏng, rồi thiết kế riêng cho từng cụm tháp

CFDWAYS dựng mô hình CFD trên Simcenter STAR-CCM+ cho ống dẫn khí nóng, bộ phân phối khí và thân tháp, theo số liệu vận hành của nhà máy: nhiệt độ khí nóng, lưu lượng hồ, hướng và góc phun của 12–20 béc phun. Mô hình theo dõi dòng khí cùng các hạt hồ đang khô dần, cho thấy vùng chết, vùng vận tốc cao và nơi hạt ẩm chạm vỏ tháp.

Mỗi phương án được so với thiết kế gốc theo cùng bộ tiêu chí: tổn thất áp, vận tốc cục bộ, độ đồng đều dòng khí, thời gian lưu và nồng độ hạt sát vỏ tháp. Cụm B thêm cánh hướng dòng trước và sau cút ống dẫn khí nóng. Cụm C đổi sang bộ phân phối khí kiểu cyclone: 4 cửa chính tạo xoáy ở tâm, 11 cửa phụ có mũ hứng gió tạo lớp khí xoáy sát vỏ tháp. Cả hai bộ phận chế tạo bằng thép chịu nhiệt 310S thay cho 304.

Bộ phân phối khí nóng: 0 nón chia gốc, 1 kiểu cyclone — đường dòng trong tháp; thời gian lưu 7,7 → 9,9 s, nồng độ hạt sát vỏ 0,078 → 0,053 kg/m³, độ đồng đều 0,78 → 0,90, tổn thất áp 735 → 418 Pa — Đường dòng trong tháp cụm C: bộ phân phối khí gốc (0) và kiểu cyclone (1).

Kết quả

Thiết kế đã kiểm chứng, chế tạo và nghiệm thu theo thông số cam kết

So với thiết kế gốc, mô phỏng cho thấy:

Cụm C, bộ phân phối khí kiểu cyclone: thời gian lưu của hạt 7,7 → 9,9 s (+28%), nồng độ hạt sát vỏ tháp −32%, độ đồng đều khí nóng 0,78 → 0,90, tổn thất áp 735 → 418 Pa (−43%).
Cụm B, ống dẫn khí nóng có cánh hướng dòng: hết vùng cuộn ngược nơi bụi than tích tụ, vận tốc cục bộ lớn nhất 55,8 → 38,5 m/s (−31%), độ đồng đều dòng ra 0,90 → 0,94.
Thông số cam kết khi nghiệm thu: thời gian lưu tăng hơn 20%, bám tảng thân tháp giảm 20–30%; tổn thất áp ống vòi voi giảm 17%, cụm cyclone 620 → 490 Pa.

Hạt lưu lâu hơn trong tháp nên khô đều hơn với cùng lượng khí nóng, tạo dư địa giảm nhiệt tiêu thụ. Công trình được trao giải Best Presentation tại hội nghị quốc tế ICERE 2025.

Ống dẫn khí nóng (con tôm), trường vận tốc: 0 thiết kế gốc, 1 thêm cánh hướng dòng trước và sau cút — vận tốc lớn nhất 55,8 → 38,5 m/s, tổn thất áp 47,6 → 44,7 Pa, độ đồng đều 0,90 → 0,94 — Vận tốc trong ống dẫn khí nóng cụm B: thiết kế gốc (0) và có cánh hướng dòng (1).

Đặt câu hỏi cho các chuyên gia CFDWAYS

Tháp sấy của bạn đang bám tảng hay chuẩn bị đổi nhiên liệu? Gửi thông số vận hành — chúng tôi phản hồi trong 24 giờ làm việc.

Liên hệ ngay