Đồ án tốt nghiệp thiết kế phân xưởng sản xuất xi măng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1 : Tổng quát chung về sản xuất xi

măng

§1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG POOLĂNG

1.1. CÁC KHÁI NIỆM VỀ SẢN PHẨM XI MĂNG POOCLĂNG :

Xi măng là chất kết dính thuỷ lực cứng trong nƣớc và không khí, đƣợc

tạo ra bởi việc nghiền chung clinke với thạch cao và một số phụ gia khác.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Clinke là thành phần quan trọng nhất của xi măng, quyết định tính chất của xi

măng.

Nguyên liệu chính để sản xuất clinke là đá vôi (CaO) và đá sét (SiO2,

Fe2O3, Al2O3). Chất lƣợng của clinke phụ thuộc vào thành phần hoá học và

thành phần khoáng của nó.

Thành phần hoá học của clinke đƣợc biểu diễn bằng tỉ lệ thành phần các

ôxít trong phối liệu và là chỉ tiêu quan trọng để kiểm tra chất lƣợng clinke.

Tổng hàm lƣợng 4 ôxít cơ bản: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 trong clinke chiếm tỉ

lệ từ 95 – 98%, tính chất của clinke và xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ

của các ôxít cơ bản này. Tỉ lệ hàm lƣợng các ôxít trong clinke thông thƣờng

nhƣ sau:

CaO 63 - 67% SiO2 21 - 24%

Fe2O3 2 - 4 % Al2O3 4 - 7%

Bằng việc thay đổi tỷ lệ hàm lƣợng các ôxít cơ bản này khi cấp vào máy

nghiền ta có thể thay đổi tính chất của xi măng. Ngoài các ôxít cơ bản đó

trong clinke còn có các ôxít khác nhƣ : MgO, Na2O, P2O5,MnO2…

Trong quá trình nung luyện clinke bốn ôxít cơ bản trên sẽ tác dụng với nhau

để tạo thành các khoáng xác định tính chất của xi măng. Trong xi măng có

các khoáng chính nhƣ sau :

Silicat 2 Canxi (Bezit) 2 CaO.SiO2

Silicat 3 Canxi (Alit) 3 CaO.SiO2

Aluminat 3 Canxi 3 CaO.Al2O3

Alumoferit 4 Canxi 4 CaO.Al2O3.Fe2O3

Hàm lƣợng các khoáng cơ bản trong clinke nằm trong các khoảng sau :

Silicat 2 Canxi (Bezit) (15 - 50)%

Silicat 3 Canxi (Alit) (42 - 60)%

Aluminat 3 Canxi (2 - 15)%

Alumoferit 4 Canxi (10 - 25)%

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngoài các phối liệu cơ bản trên còn có các phụ gia đƣợc đƣa vào phối liệu

nung hoặc nghiền cùng clinke nhằm tăng cƣờng hoặc hạn chế một số tính chất

nào đó của xi măng:

- Phụ gia khoáng làm xúc tác cho những phản ứng hóa học, sau khi hoàn

thành sẽ nằm lại luôn trong sản phẩm.

- Phụ gia điều chỉnh dùng để điều chỉnh sự kết dính và độ đóng rắn của xi

măng, thƣờng dùng thạch cao.

- Phụ gia thủy làm tăng tính bền nƣớc của xi măng. Có 2 loại:

+ Dạng tự nhiên: tro núi lửa, đá bọt.

+ Dạng nhân tạo: xỉ của nhà máy luyện kim, xỉ lò cao…vv

- Phụ gia điền đầy: nhằm tăng sản lƣợng xi măng, giảm gía thành sản

phẩm.

- Phụ gia bảo quản: có tác dụng tạo màng ngăn ẩm bao bọc các hạt xi

măng, ngăn không cho chúng hút ẩm, thƣờng dùng dầu thực vật dầu lạc

có độ phân tán cao.

Xi măng là chất kết dính xây dựng, các thành phần hoá học của nó gồm các

hợp chất có độ bazơ cao.

Trên quan điểm hoá học ngƣời ta phân chia nhƣ sau :

- Nhóm xi măng Silíc – Môi trƣờng nƣớc.

- Nhóm xi măng Alumin – Môi trƣờng nhiệt độ cao.

- Nhóm xi măng khác – Môi trƣờng đặc biệt.

Xi măng Pooclăng là chất kết dính thuỷ lực đƣợc sản xuất bằng cách nghiền

mịn clinke xi măng với thạch cao (3 – 5%) và phụ gia (nếu có).

Xi măng Pooclăng hỗn hợp là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp clinke,

thạch cao (3 – 5%) với phụ gia hỗn hợp (tổng lƣợng không lớn hơn 40%,

trong đó phụ gia đầy không lớn hơn 20%).

Khi thành phần trọng lƣợng phụ gia thêm vào > 15% thì xi măng đƣợc gọi

theo tên gốc cùng với tên phụ gia nhƣ xi măng Pooclăng xỉ, xi măng

Pooclăng pudơlan…

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Clinke xi măng là sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu đá

vôi, đất sét theo các môđul hệ số phù hợp để tạo đƣợc các thành phần

khoáng theo mong muốn.

Hệ số bão hoà vôi :

LSF =

Đối với xi măng Pooclăng thƣờng (LSF = 95 – 100%).

Môđul Silíc :

SIM =

Đối với xi măng Pooclăng (MS = 1,7 – 3,5).

Môđul nhôm :

ALM =

Đối với xi măng Pooclăng (MA = 1 – 3).

Trong đó : (C, S, A, F) là % các ôxít CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 trong

clinke.

Thành phần khoáng (% khối lƣợng) xi măng Pooclăng thƣờng :

Khoáng Alit C3S hàm lƣợng 45 – 60%.

Khoáng Bêlit C2S hàm lƣợng 20 – 30%.

Khoáng Alumin canxi C3A hàm lƣợng 5 – 15%.

Khoáng Alumôferit canxi C4AF hàm lƣợng 10 – 18%.

Pha thuỷ tinh, hàm lƣợng từ 15 – 30%.

Thành phần hoá học :

Các ôxít chính gồm : CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 chiếm từ 95 – 97%, còn

lại từ 3 – 5% là các ôxít khác (Na2O, K2O, MgO, Mn2O3, SO3, TiO2).

Xi măng Pooclăng thƣờng các ôxít nằm trong giới hạn :

- CaO = 63 – 67%.

- SiO2 = 21 – 24%.

- Al2O3 = 4 – 7%.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Fe2O3 = 2,5 – 4%

- R2O < 1,5%.

- TiO2 < 5%.

- MnO2 < 1,5%.

- MgO ≤ 5%.

1.2 . NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG :

Thành phần phối liệu sản xuất ra clinke gồm bốn ôxít chính là CaO,

SiO2, Al2O3, Fe2O3.

+ Ôxít canxi do nhóm nguyên liệu cacbonat canxi cung cấp.

+ Ôxít SiO2, Al2O3, Fe2O3 nằm trong các khoáng sét do đất sét cung

cấp.

+ Để điều chỉnh các môđul cho hợp lý ta phải thêm vào một số phụ gia

điều chỉnh nhƣ Diantomit, quặng sắt, bôxít.

a. Nhóm nguyên liệu chứa CaO :

Để tạo ra CaO :

CaCO3 CaO + CO2

Ca(OH)2 → CaO + H2O

Trong đó Ca(OH)2 là tốt nhất vì có độ phân tán cao, hoạt tính.

Khi chọn nguyên liệu nếu có đá vôi sét mà hàm lƣợng sét > 20% là tốt

nhất . Cho clinke tốt, công nghệ đơn giản, ít tốn năng lƣợng.

b. Nhóm nguyên liệu chứa SiO2, Al2O3, Fe2O3 :

Đất sét chứa các thành phần sau :

- Khoáng sét.

- Muối khoáng.

- Tạp chất hữu cơ.

- Đá, sỏi, cát, trƣờng thạch.

Trong đó khoáng sét là chủ yếu.

Để sản xuất xi măng thì đất sét phải có hàm lƣợng khoáng sét > 70 –

75%. Trong đó khoáng caolinit là chủ yếu.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khi tỉ lệ môđul, hệ số chƣa hợp lý ta phải dùng các cấu tử phụ gia

giầu SiO2, Al2O3, Fe2O3 để điều chỉnh.

1.3. NHIÊN LIỆU ĐỂ NUNG CLINKE XI MĂNG :

Quá trình tạo khoáng clinke xi măng thu nhiệt và chỉ xảy ra hoàn toàn ở nhiệt độ cao 1400 – 15000C trong thời gian nhất định. Vì

vậy, phải cung cấp nhiên liệu để nung chín đƣợc clinke.

Trong công nghệ sản xuất xi măng hiện đang sử dụng 3 loại nhiên

liệu chính sau :

- Nhiên liệu rắn (Than)

- Nhiên liệu lỏng (Dầu MFO)

- Nhiên liệu khí (Khí thiên nhiên)

a. Nhiên liệu rắn :

Hiện nay các nhà máy xi măng chủ yếu dùng loại than đá lửa dài,

nhiều chất bốc để pha hỗn hợp than bụi hoặc than Atraxit phân loại

theo số cám 1, 2, 3 ,4, 5 làm nhiên liệu.

Yêu cầu của than dùng trong lò quay :

- Nhiệt trị : QH ≥ 5500 Kcal/kg than.

- Chất bốc : V = 15 – 30%.

Yêu cầu kỹ thuật của than dùng trong lò đứng :

- Nhiệt trị : QH ≥ 5500 Kcal/kg than.

- Chất bốc : V < 20%.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b. Nhiên liệu lỏng :

Dầu MFO nhiệt năng cao, ít tro, dễ điều chỉnh khi nung nhƣng giá thành

cao gấp 2 – 3 lần than và phải gia nhiệt trƣớc khi phun vào lò (90 – 1000C).

Dầu MFO sử dụng làm nhiên liệu cho sản xuất xi măng phải thoả

mãn những yêu cầu kỹ thuật sau :

- Nhiệt lƣợng ≥ 9200 Kcal/Kg dầu.

- Lƣợng nƣớc lẫn ≤ 1%. - Tỷ trọng ở 200C ≤ 0,98 Tấn/m3.

- Hàm lƣợng lƣu huỳnh ≤ 2,1%.

c. Nhiên liệu khí :

Dùng khí thiên nhiên rất sạch, dễ điều chỉnh, không có tro, dùng

để sản xuất xi măng trắng rất tốt. Sử dụng không phải gia công.

1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT XI MĂNG :

Các yêu cầu kỹ thuật của phối liệu :

- Đảm bảo thành phần hoá.

- Đảm bảo độ mịn (≤ 15% trên sàng R 008).

- Đảm bảo độ ẩm .

- Đảm bảo độ đồng nhất.

Phân loại các phƣơng pháp sản xuất xi măng :

 Theo chuẩn bị phối liệu :

1- Phương pháp ướt :

phối liệu vào lò dạng bùn có độ ẩm W = 36 – 42%

2- Phương pháp khô :

phối liệu vào lò dạng bột có độ ẩm W = 1 – 2%

3- Phương pháp bán khô :

phối liệu vào lò dạng viên có độ ẩm W = 12 – 14%.

Ba phƣơng pháp này chỉ khác nhau cơ bản ở khâu gia công và

chuẩn bị phối liệu nung.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 Theo hệ thống lò :

1. Hệ thống lò đứng.

2. Hệ thống lò quay (lò quay phương pháp ướt hoặc lò quay

phương pháp khô).

Để lựa chọn phƣơng pháp sản xuất hợp lý, nhà sản xuất phải dựa

vào một số điều kiện sau :

- Vốn đầu tƣ.

- Quy mô sản xuất.

- Mặt bằng sản xuất.

- Nguồn nguyên, nhiên liệu.

- Trình độ trang thiết bị sản xuất.

Từ những điều kiện thực tế mà ngƣời ta lựa chọn phƣơng pháp

sản xuất hợp lý.

Hiện nay, các nhà máy xi măng hiện đại chủ yếu sử dụng lò quay

phương pháp khô.

1.5. QUÁ TRÌNH HOÁ LÝ XẢY RA KHI NUNG CLINKE TRONG LÒ

QUAY :

Quá trình diễn biến khi nung trải qua 8 giai đoạn diễn biến theo sơ đồ

sau. Theo chiều mũi tên thì quá trình xảy ra đi từ đầu lò, nơi nguyên vật liệu

vào đến cuối lò clinke ra lò.

(Giai đoạn viết tắt là GĐ) GĐ1 – Mất nƣớc lý học, t0 ≈ 1000C. GĐ2 – Mất nƣớc hoá học phân huỷ khoáng caolinit (khoáng sét), t0 = 600 – 9000C. GĐ3 – Phân huỷ magiê cacbonat (MgCO3) , t0 = 7000C. GĐ4 – Phân huỷ canxi cacbonat (CaCO3), t0 = (9000C – 10000C).

GĐ5 – Phản ứng pha rắn xảy ra quá trình khuyếch tán bề mặt, khuyếch tán thể tích. Tạo các khoáng clinke ở nhiệt độ thấp và các khoáng trung gian, t0 > 6000C.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GĐ6 – Xuất hiện pha lỏng do các khoáng dễ nóng chảy. Quá trình khuyếch

tán hoà tan CaOtd, C2S quá bão hoà kết tinh ra C3S do tƣơng tác của CaOtd và

C2S. GĐ7 – Làm lạnh clinke từ 14500C xuống 11000C. GĐ8 – Clinke ra khỏi giàn làm lạnh nhiệt độ từ 11000C xuống 800C.

Các giai đoạn này đƣợc tách ra chỉ là tƣơng đối nhằm phản ánh quá

trình cơ bản nhất mà ở khoảng nhiệt độ đó tạo ra. Giữa các giai đoạn có tính

chất liên tục, phản ứng hay quá trình diễn ra ở cuối giai đoạn này thì là đầu

của giai đoạn tiếp theo.

Diễn biến của các giai đoạn được trình bày như sau : GĐ1 – Mất nƣớc lý học, khoảng nhiệt độ khoảng 1000C. GĐ2 – Mất nƣớc hoá học phân huỷ khoáng caolinit (khoáng sét), t0 ≈ 600 – 9000C.

liên kết trong cấu trúc khoáng Tách nƣớc hoá học, nƣớc

Al2(OH)4.[SiO5]. Từ 600 – 9500C Al2O3.2SiO2.2H2O → Al2O3 vdh + SiO2 vdh

Al2O3 vdh , SiO2 vdh tồn tại ở dạng tự do. GĐ3 – Phân huỷ magiê cacbonat (MgCO3), t0 = 7000C.

MgCO3 MgO + CO2

GĐ4 – Phân huỷ canxi cacbonat (CaCO3), t0 = (700 – 10000C).

CaCO3 CaO + CO2

GĐ5 – Xảy ra phản ứng pha rắn (t0 > 6000C). Hình thành các khoáng C2S,

C3A, C4AF.

Phƣơng trình phản ứng :

C + F CF

C + A CA

3CA + 2C C5A3

2C + S C2S

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

C + CF C2F

C5A3 + 4C 3C3A

C3A + CF C4AF

GĐ6 – Xuất hiện pha lỏng ở 12500C – 14500C.

Các khoáng C3A, C4AF, muối kim loại kiềm nếu có nóng chảy tạo ra

pha lỏng và đồng thời là quá trình hoà tan C2S, CaOtd hoạt tính, tinh thể

không hoàn chỉnh hoà tan khuyếch tán. Khi nồng độ vƣợt quá nồng độ bão

hoà thì tƣơng tác nhanh giữa C2S và CaO tạo mầm và kết tinh ra C3S.

Vùng phản ứng kết khối, pha lỏng xuất hiện do các khoáng dễ chảy nhƣ

C3A, C4AF và một số muối của họ chất kiềm nóng chảy.

Các khoáng C2S, CaOtd khuyếch tán vào pha lỏng. Các hạt này hoà tan

dần vào pha lỏng, khi vƣợt quá nồng độ bão hoà thì có xu hƣớng kết tinh tạo

ra C3S. Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ, độ nhớt của pha lỏng, nồng độ

của chất khuyếch tán trong pha lỏng, hoạt tính hoá học của C2S và CaOtd.

Quá trình kết tinh đồng nghĩa với quá trình làm mất trạng thái bão hoà

nồng độ C2S và CaOtd hoà tan trong lỏng giảm. Do đó quá trình hoà tan lại

tiếp tục.

Ở mỗi nhiệt độ có một nồng độ bão hoà nhất định. Khi làm lạnh nhiệt

độ giảm thì quá trình kết tinh tinh thể C3S tăng lên, tinh thể C3S lớn lên. Khi giảm nhiệt độ tới < 13000C thì C3A, C4AF, C2S tái kết tinh. Tuy nhiên pha

lỏng vẫn tồn tại và tồn tại chất hoà tan. Do vậy kết tinh tinh thể C3S vẫn

đƣợc tiếp tục đồng thời với quá trình lớn lên của tinh thể.

Tốc độ khuyếch tán phụ thuộc đặc biệt vào nhiệt độ, bản chất của C2S

và CaOht. GĐ7 – Làm lạnh clinke, giảm nhiệt độ từ 14500C xuống 11000C.

Các quá trình ở giai đoạn này xảy ra :

a. Có khả năng phân huỷ một phần C3S ở nhiệt độ < 12000C.

C3S → C2S + CaOtd

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nhƣng do làm lạnh nhanh trong khoảng nhiệt độ 12500C và do

C3S tạo dung dịch rắn với các ôxít khác lên bền và ít bị phân huỷ.

b. Pha thuỷ tinh hình thành có các ôxít tự do MgO, CaO phân tán

trong pha thuỷ tinh.

c. Kết tinh và phát triển C3S, tái kết tinh C2S, C4AF kết tinh từ

C3S từ pha lỏng thuỷ tinh. GĐ8 – Làm lạnh từ 11000C xuống 800C.

Có các quá trình chủ yếu sau xảy ra :

- Kết tinh C3S và tái kết tinh C2S.

- Biến đổi thù hình của C2S đặc biệt phải làm lạnh nhanh trong khoảng

nhiệt độ 6750C vì : βC2S ↔ γC2S

Tránh hiện tƣợng biến đổi βC2S sang γC2S. Duy trì đƣợc hàm lƣợng

βC2S có tính kết dính và đóng rắn tạo cƣờng độ cho đá xi măng.

1.6. QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ BẢO QUẢN CLINKE XI MĂNG :

a. Gia công clinke xi măng :

* Ủ clinke : Nhiệt độ clinke ra khỏi máy làm lạnh khoảng 100 – 1500C không thể

đƣa vào máy nghiền ngay đƣợc vì :

Nhiệt độ cao thạch cao sẽ bị mất nƣớc biến thành thạch cao khan

CaSO4.2H2O CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O

gây nên hiện tƣợng ninh kết giả. Trong clinke còn có hiện tƣợng CaO tự do

và MgO tự do sẽ gây ra tác hại không ổn định thể tích xi măng, hay sinh nứt

nở cấu kiện xây dựng. Hơn nữa, lúc nghiền sự va đập cơ năng biến thành

nhiệt năng làm cho máy nóng, giảm tuổi thọ máy nghiền. Do đó, clinke ra

lò bắt buộc phải ủ trong silô từ 7 – 15 ngày nhằm mục đích :

+ Để clinke hút ẩm không khí làm cho CaO → Ca(OH)2 nở thể tích

phát sinh vết nứt rạn trong clinke. Vết nứt càng sâu, ứng suất nội trong viên

clinke càng lớn dẫn đến clinke dòn dễ nghiền đập. Năng suất máy nghiền

tăng, hao mòn tấm lót, bi đạn ít.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Tiếp tục làm lạnh clinke xuống gần nhiệt độ thƣờng trƣớc khi nghiền.

+ Clinke dòn, dễ nghiền hơn.

* Nghiền clinke xi măng :

Để nghiền xi măng các loại ngƣời ta thƣờng dùng máy nghiền bi

nhiều ngăn hoặc nghiền đứng chu trình kín có hệ thống phân ly trung

gian thu hồi sản phẩm nghiền mịn, tránh hiện tƣợng bột xi măng đã

đạt độ mịn yêu cầu còn bị nghiền lại làm giảm làm giảm khả năng

nghiền của bi đạn.

Trong quá trình nghiền đập, cơ năng biến thành nhiệt năng. Nhiệt độ xi măng thành phẩm phải đƣợc khống chế trong khoảng 1100 – 1250C đảm bảo không làm mất tác dụng của thạch cao, không xảy ra

sự vón két khô trong máy nghiền, ảnh hƣởng đến năng suất máy

nghiền. Một trong những biện pháp tích cực là bơm làm mát bên trong

máy nghiền. Việc bơm nƣớc có thể thực hiện ở 2 đầu máy nghiền.

Bản chất các khoáng clinke ảnh hƣởng tới năng suất nghiền :

+ Độ cứng lớn nhất khả năng nghiền kém nhất là C2S sau đó là

C4AF. Dễ nghiền nhất là khoáng C3S độ nghiền trung bình là khoáng

C3A. Tuỳ loại nguyên liệu, chế độ nung, phụ gia khoáng hoá, sự biến

đổi thù hình của khoáng C2S trong clinke làm độ giòn, độ cứng clinke

hoàn toàn khác nhau. Clinke nhiều khoáng Alít nghiền dễ hơn khoáng

Bêlít có nghĩa hệ số bão hoà vôi LSF tăng thì clinke dễ nghiền.

+ Nếu môđul nhôm cao hơn 1,5 tạo nên clinke rất xít đặc và có

độ cứng rất lớn do đó rất khó nghiền.

b. Bảo quản clinke xi măng :

Clinke ra lò phải đƣợc đƣa vào silô chứa để ủ và bảo quản. Việc

bảo quản này có ảnh hƣởng tốt đến chất lƣợng xi măng và năng suất

máy nghiền xi măng.

Clinke để lâu ngoài trời, chất lƣợng sẽ bị suy giảm đáng kể vì

nƣớc mƣa rửa trôi các khoáng của clinke theo nƣớc, các hạt clinke nhỏ

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

và bề mặt các viên clinke lớn tiếp xúc với nƣớc và không khí ẩm đóng

rắn sơ bộ. Khi đóng rắn sơ bộ thành những tảng khối rắn chắc sẽ gây

khó khăn lớn cho công việc vận chuyển và bốc xúc. Do đó, khi lƣu

clinke ngoài trời cần che đậy cẩn thận. Trƣớc khi đƣa vào nghiền phải

kiểm tra chất lƣợng.

Khi nghiền clinke để lâu ngoài trời, năng suất máy nghiền thấp vì:

- Kích thƣớc hạt vào nghiền lớn

- Độ ẩm clinke cao, độ linh động của vật liệu kém dẫn đến bết

ƣớt. Sản phẩm nghiền mịn bị lỏi Blaine cao và độ sót sàng cao.

1.7. QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN VÀ HYĐRÁT HOÁ CỦA XI MĂNG :

Quá trình hoá học gồm hai giai đoạn :

GĐ1 – Xi măng tác dụng với nƣớc cho các sản phẩm của phản ứng

thuỷ phân hoặc hyđrát hoá.

GĐ2 – Gồm các phản ứng thứ cấp, các sản phẩm của phản ứng sơ cấp

tác dụng tƣơng hỗ nhau hoặc tác dụng với các phần hoạt tính của phụ gia tạo

các khoáng mới, làm tăng cƣờng độ đá của xi măng.

* Xét khoáng C3S (Alít):

Cho phản ứng thuỷ phân tuỳ hàm lƣợng vôi trong pha lỏng :

Nồng độ vôi CaO < 0,08g/l.

C3S + H2O → 3Ca(OH)2 + SiO2.nH2O

Nồng độ vôi CaO = 0,08g/l.

2C3S + H2O → 2CSH(B) + Ca(OH)2

Nồng độ vôi CaO = 1,1g/l.

2C3S + H2O → C2SH2 + Ca(OH)2

Trong điều kiện thực tế thì C3S phản ứng qua các giai đoạn sau:

C3S → C2SH2 + Ca(OH)2

↓

CSH(B)

Trong đó : C2SH2 là viết tắt của công thức sau :

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

xCa(OH)2.SiO2.yH2O với x = 1,7 – 2,0

y = 2,0 – 4,0

CSH(B) là viết tắt của công thức sau :

xCa(OH)2.SiO2.yH2O với x = 0,8 – 1,5

y = 0,5 – 2,5

* Xét khoáng C2S (Bêlít):

Bêlít là khoáng chủ yếu thuỷ hoá khi hyđrát hoá C2S sẽ thuỷ

phân nếu nhiều nƣớc và lắc liên tục để phƣơng trình phản ứng

C2S + nH2O → 2Ca(OH)2 + SiO2.(n - 2)H2O

Nhƣng trong điều kiện thực tế thì C2S không thuỷ phân mà chỉ

tạo ra các gen C2SH2, CSH(B), không tạo ra Ca(OH)2.

C2S + nH2O → C2SH2 → CSH(B)

Các hyđrô silicatcanxi CSH(B) là chất chủ yếu tạo lên tính kết

dính đảm bảo cho đá xi măng phát triển cƣờng độ và bền vững.

* Xét khoáng C3A, C4AF(Alumilatcanxi, Alumoferitcanxi):

Khoáng C3A tác dụng rất nhanh với H2O tạo pha trung gian là

C4AHx với (x = 13 - 19). Sản phẩm cuối cùng là C3AH6.

Phương trình phản ứng hyđrat hoá của khoáng C3A, C4AF :

4C3A + 45/2H2O → 3C4AH14 + AH3

AH3 + 3CH C3AH6

C4AF C3AH6 + CaO.Fe2O3.H2O

CaO.Fe2O3.H2O + 2Ca(OH)2 + xH2O → C3FH6

Do cấu trúc của tinh thể C3A là xốp và rất hoạt tính nên khoáng

C3A tác dụng rất nhanh với nƣớc do đó hồ xi măng sẽ nhanh chóng liên kết và

đóng rắn và gây khó khăn cho việc thi công trong sản xuất thực tế. Để khắc

phục ngƣời ta dùng thạch cao để điều chỉnh thời gian của hyđrat hoá C3A.

Khi C3A hyđrat hoá xung quanh hạt C3A có nhiều iôn Al3+

Khi hoà tan vào nƣớc thì xung quanh hạt thạch cao có nhiều iôn

2- . SO4

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thạch cao sẽ tác dụng với C3A, H2O tạo ra các khoáng sau :

+ Hyđro trisunfo Aluminat Canxi : Công thức hoá học là

C3A.3CaSO4.3H2O

+ Hyđro monosunfo Aluminat Canxi : Công thức hoá học là

C3A.CaSO4.12H2O

Trên bề mặt xung quanh hạt C3A do bão hoà iôn Al3+ và ít iôn 2- khuyếch tán từ thạch cao sang và hình thành khoáng monosunfo SO4

Aluminat cấu trúc hình vẩy tấm, lớp cấu trúc này tạo màng sản phẩm. Màng sản phẩm này có chức năng hạn chế iôn Al3+ từ hạt C3A khuyếch tán ra bề

sang là ít do vậy nó bão hoà iôn SO4

mặt. Trên bề mặt xung quanh hạt thạch cao thì nồng độ Al3+ khuyếch tán từ C3A 2- tạo nên sản phẩm trisunfo Aluminat. 2- khuyếch Khoáng này cấu trúc hình kim rối nội và xốp do đó cho phép SO4

2- thì khoáng hyđro trisunfo Aluminat Khi xung quanh hạt C3A bão hoà SO4 Canxi lại hình thành và cho phép Al3+ khuyếch tán ra. Nhƣng do quá trình khuyếch tán Al3+ ra bề mặt qua cấu trúc xốp đó nhanh hơn quá trình khuyếch 2- từ hạt thạch cao sang do đó khoáng Hyđro trisunfo Aluminat Canxi

tán dễ dàng hơn và khuyếch tán qua bề mặt hạt C3A.

tán SO4

lại hình thành tạo màng sản phẩm bao bọc hạt C3A và hạn chế làm chậm sự

hyđrat hoá của C3A.

Nếu thiếu thạch cao thì không điều chỉnh đƣợc thời gian đông kết. Còn nếu

thừa thạch cao thì tác dụng ngƣợc lại. Do vậy, lƣợng thạch cao cho vào xi

măng phải vừa đủ và hợp lý, lƣợng từ (3 – 5%) là phù hợp.

* Xét sụ hyđrat hoá của pha thuỷ tinh :

Khi hyđrat hoá với nƣớc, kiềm tan và đi vào pha lỏng để lại các

gốc khoáng và chúng phản ứng, hyđrat hoá nhƣ các khoáng chính

C3A, C4AF, C3S.

1.8. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG :

1.8.1 - Độ mịn.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.8.2 - Khối lƣợng thể tích.

1.8.3 - Trọng lƣợng riêng (khối lƣợng riêng).

1.8.4 - Sự giảm cƣờng độ khi bảo quản (độ giảm mác lúc lƣu kho).

1.8.5 – Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn (độ dẻo tiêu chuẩn).

1.8.6 – Thời gian đông kết.

1.8.7 – Tính chịu lửa.

1.8.8 – Mác của xi măng.

1.8.9 - Độ ổn định thể tích.

1.9. CÁC LOẠI PHỤ GIA ĐƯA VÀO NGHIỀN XI MĂNG :

– Phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng.

– Phụ gia trợ nghiền.

– Phụ gia thuỷ hoạt tính.

– Phụ gia đầy (phụ gia lƣời).

– Phụ gia bảo quản.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG TẠI CÔNG TY

XI MĂNG HOÀNG THẠCH

Quá trình sản xuất xi măng có các trình tự thao tác công nghệ sau :

- Khai thác nguyên liệu.

- Nghiền liệu.

- Đồng nhất liệu.

- Nung luyện thành clinke.

- Nghiền clinke với phụ gia.

- Đóng bao.

Dƣới đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng Pooclăng và

xi măng Pooclăng hỗn hợp tại Công ty xi măng Hoàng Thạch :

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đá sét

Đập búa

Cán trục

Đập búa

Đá vôi

Silíc điều chỉnh

Kho đồng nhất sơ bộ

Cấp quặng sắt-bôxit

Sấy-nghiền liệu

Đồng nhất

Kho Quặng sắt Bôxit Phụ gia Thạch cao Than

Sấy-nghiền than

Than mịn

Cấp liệu lò

Bể dầu

Hâm sấy dầu

Lò quay

Sà lan dầu

Silô chứa clinke

Két phụ gia

Két thạch cao

Đóng bao

Silô xi măng

Nghiền xi măng

Đƣờng thuỷ

Đƣờng sắt

Đƣờng bộ

Nhà máy xi măng Hoàng Thạch có 2 dây chuyền : dây chuyền I (HT I) và

dây chuyền II (HT II). Hai dây chuyền hoạt động song song với nhau. Do

dây chuyền II đi vào hoạt động muộn hơn so với dây chuyền I nên công

nghệ và thiết bị tiên tiến hơn dây chuyền I. Vì vậy trong đồ án này chủ yếu

trình bày công nghệ và thiết bị sản xuất xi măng dây chuyền II.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nhà máy xi măng Hoàng Thạch bao gồm 4 phân xƣởng tƣơng ứng với

trình tự thao công nghệ sản xuất xi măng, đó là các phân xƣởng :

- Phân xƣởng nguyên liệu.

- Phân xƣởng lò nung.

- Phân xƣởng xi măng.

- Phân xƣởng đóng bao.

2.1. PHÂN XƯỞNG NGUYÊN LIỆU :

Khái quát về công nghệ :

Phân xưởng nguyên liệu bao gồm từ các máy gia công nguyên

liệu thô đến gia công nguyên liệu tinh và đồng nhất tinh bột liệu. Gồm

các máy đập búa gia công đá vôi, máy đập búa gia công đá sét, máy

gia công phụ gia cho nguyên liệu cho đến các kho đồng nhất sơ bộ.

Công đoạn gia công nguyên liệu tinh gồm các máy nghiền bi, bột liệu

sau máy nghiền bi được đưa vào các xilô đồng nhất của hai dây

chuyền, là các xilô F-F (dây chuyền I) và xilô CF (dây chuyền II).

a. Dây chuyền II :

Đá vôi đƣợc khai thác bằng cách khoan nổ mìn cắt tầng. Đá vôi

sau công đoạn nổ mìn đƣợc gia công đập sơ bộ với những hòn có kích

thƣớc lớn hơn 1500 mm, sau đó đƣợc xúc lên xe tải tự đổ R32 rồi vận

chuyển về phễu cấp liệu cho máy búa A2M01 (EV 200*300 thuộc công

trình 11 cho dây chuyền II) qua băng xích J10. Năng suất máy búa EV

200*300 là 1000 (t/h), công suất máy búa là 1200 (KW). Kích thƣớc

vật liệu đá vôi vào máy đập búa ≤ 1200 (mm), vật liệu sau máy búa có

kích thƣớc ≥ 25 (mm) không quá 5%. Vật liệu đạt kích thƣớc lọt qua

ghi ra liệu đi xuống các băng tải vận chuyển gồm các băng (A2J12,

A2U1) tới van chia U11 (có thể cấp một phần cho dây chuyền I). Vật

liệu từ van chia U11 đƣợc chuyển tiếp vào các băng tải (U12, U02),

băng tải A2J01 đƣa vào rải luống trong kho đồng nhất sơ bộ 15A2, đá

vôi đƣợc rải theo phƣơng pháp rải luống và rải thành hai đống (A, B),

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

thể tích mỗi đống 10600 (m3). Mỗi đống có số lƣợng là 24 luống, số

lớp là 8 lớp.

Đá vôi sau khi đƣợc rải để đồng nhất sơ bộ thì đƣợc gầu xúc

R2L03 lấy liệu theo mặt vát nghiêng tự nhiên của đống định lƣợng bởi

cân điện tử và đổ vào băng tải hỗn hợp R2J07.

Đá sét đƣợc khai thác bằng phƣơng pháp khoan nổ mìn, ủi, gạt,

xúc lên thiết bị vận chuyển tự đổ R32, Euclit, vận chuyển về phễu cấp

liệu cho máy đập búa hai trục C1M01 qua băng tải xích J01 thuộc công

trình 13. Máy búa có công suất là 110 (KW), năng suất máy búa là 210

(t/h). Kích thƣớc đá sét vào máy đập búa ≤ 800 (mm) xuống băng tải

xích, vật liệu đạt kích thƣớc đi qua ghi sàng sau máy đập búa có kích

thƣớc 75 (mm). Sau đó vật liệu chuyển xuống băng tải J02 tới các băng

tiếp theo gồm (J03, J04) đi vào máy cán hai trục M02. Máy cán hai trục

gồm 2 rulô cán hình trụ có vấu với năng suất máy cán là 210 (t/h). Kích

thƣớc vật liệu vào là kích thƣớc liệu sau máy búa hai trục C1M01, kích

thƣớc liệu ra là 25 (mm), với lƣợng lớn hơn không quá 5%. Vật liệu sau

máy cán hai trục đi vào các băng tải vận chuyển gồm (J05, J06, J07).

Tại băng tải J06 có hai cửa đổ, một đi vào dây chuyền I, một đi vào dây

chuyền II. Liệu từ cửa đổ tới dây chuyền II đi vào băng tải R2U01 và

tới băng tải J01 vào rải luống đồng nhất sơ bộ. Đá sét đƣợc rải thành hai đống (A, B), thể tích mỗi đống là 4700 (m3), số luống là 24, số lớp

là 18.

Đá vôi và đát sét sau khi đƣợc đồng nhất sơ bộ thì đƣợc định

lƣợng cấp vào máy nghiền tinh bột liệu.

Để đảm bảo chất lƣợng clinke, ta phải kiểm soát theo đúng mô

đun, hệ số đã xác định. Do đó ngoài đá vôi và đất sét còn có các

nguyên liệu điều chỉnh lần lƣợt là quặng sắt (giàu hàm lƣợng ôxít

Fe2O3) và bauxit (giàu hàm lƣợng Al2O3).

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Quặng sắt và bauxit đƣợc nhập về qua cảng thuộc công trình 23,

đƣợc vận chuyển và rải đống trong kho 26. Quặng sắt và bauxit lần lƣợt

đƣợc chuyển vào phễu cấp liệu để đi xuống các băng tải J01, J02, tại

băng tải J02 có cửa đổ đi vào băng tải R2U15 và băng hai chiều R2U16

tới các két chứa (R2L01, R2L02) để cấp liệu cho máy nghiền.

Quặng sắt và bauxit từ hai két chứa riêng biệt đƣợc định lƣợng

bằng 2 cân đôsimat A01, B01 rồi tháo xuống băng tải cao su là R2U18

và R2U17 đổ vào băng tải hỗn hợp R2J08. Hỗn hợp vật liệu từ băng

R2J08 đi vào băng tải R2J09 cấp liệu đi vào máy nghiền R2M01.

Liệu từ đầu ra của máy nghiền bao gồm hỗn hợp liệu mịn và liệu

còn thô cùng với khí sau sấy. Hỗn hợp liệu mịn và khí sau sấy đi trực

tiếp lên phân ly SEPAX – S01, hỗn hợp liệu mịn và thô hơn đƣợc đi

xuống máng khí động R2M22 chuyển vào gầu nâng R2J01 đổ vào

máng khí động R2J02 chuyển vào phân ly SEPAX – S01. Phân ly

SEPAX – S01 có chức năng tách ra hạt mịn để thu hồi , hạt thô hồi lƣu

lại máy nghiền. Hạt thô hồi lƣu lại máy nghiền qua van nón và máng

khí động J04 xuống cân điện tử xác định lƣợng liệu hồi lƣu. Hạt mịn

cùng với khí đi vào 2 cyclone lắng R2S15 và R2S17, tại đây liệu mịn

lắng xuống vào hai van xoáy S16, S18 xuống máng khí động R2U01,

van chia R2U06 vào một trong hai gầu nâng R2A20 hoặc WB20.

Liệu mịn đổ vào chân gầu nâng R2A20 thì tiếp tục đƣợc đi

xuống máng khí động R2A21 vào xilô đồng nhất tinh bột liệu (xilô CF

– H01).

Liệu đổ vào chân gầu W2B20 đi lên và đổ vào máng R2A20 tới

van cắt dòng W2A24 đổ xuống máng R2A21 để đi vào xilô đồng nhất

tinh bột liệu CF – H01.

Tại xilô CF – H01 bột liệu đƣợc đồng nhất và tháo liệu liên tục

tại nhiều điểm, nhiều lớp khác nhau trong thể tích toàn xilô. Với chu

trình tháo tự động qua 42 điểm trong 7 cửa của 3 nhóm. Nhóm 1 gồm

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

các cửa (A, B), nhóm 2 gồm các cửa (C, G), nhóm 3 gồm các cửa (E,

D, F). Chu kỳ tháo mỗi điểm của các nhóm 1 và 2 là 60 giây còn các

điểm thuộc nhóm 3 là 45 giây.

Liệu đƣợc tháo xuống hộp gom H23, tại đây đƣợc cấp một phần

cho dây chuyền I qua két cân W2A11 cấp liệu lò I. Phần chủ yếu cấp

liệu cho lò II qua két cân W2A01, máng W2A06 và một trong 2 gầu

nâng W2A20, W2B20.

Khí thải đã tách bụi mịn tại 2 cyclone lắng (S15, S17) đƣợc hút

bởi quạt S20 có công suất 1800 (KW) qua van điều chỉnh gió R2R01.

Khí thải từ quạt S20 một phần hồi lƣu trở lại phân ly R2S01 qua van

điều chỉnh R2R02, phần còn lại đƣợc đẩy vào lọc bụi điện J2P21 qua

van J10 cùng với khí thải của lò II. Khí sạch sau lọc bụi điện đƣợc hút

bởi quạt P27 qua van tấm P26 đẩy vào ống khói đi ra ngoài.

b. Thành phần hoá và hệ số, môđul của bột chế tạo và bột nạp

vào lò :

+ Bột liệu chế tạo :

Thành CaO Độ ẩm Sót sàng SiO2 Al2O3 Fe2O3

phần (W) 0,09%

Thông số

Hệ số, môđul : LSF =

SIM =

ALM =

+ Bột liệu nạp lò :

Có hệ số, môđul nhƣ sau : LSF =

SIM =

ALM =

2.2. PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG : (xem chƣơng 2).

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.3. PHÂN XƯỞNG XI MĂNG :

Clinke, thạch cao, phụ gia qua hệ thống băng tải, gầu nâng, cân đôsimat

đƣợc vận chuyển tới máy nghiền làm việc theo chu trình kín có hệ thống phân

ly và làm mát trực tiếp bằng nƣớc đặt ở 2 đầu máy nghiền, khi đó hạt thô mất

động năng quay trở lại máy nghiền, hạt mịn đƣợc đƣa lên cyclone lắng thu hồi

hạt mịn, qua hệ thống băng tải đƣa vào két chứa, một phần xi măng đƣợc

mang đi xuất rời, một phần đƣa sang phân xƣởng đóng bao.

Dây chuyền II :

Clinke đƣợc gầu nâng W2J27 và băng tải xích W2J14 vận chuyển vào

két chứa Z2L06 có cân đôsimat cùng với thạch cao, phụ gia đƣợc lấy từ kho

26 qua hệ thống băng tải Z2U22 vào 2 két chứa Z2L07 và Z2L08 có cân

đôsimat định lƣợng tự động cấp liệu vào máy nghiền và tỷ lệ đạt % của

clinke, thạch cao, và phụ gia.

Máy nghiền xi măng trong dây chuyền II là máy nghiền loại TUMS có

kích thƣớc Φ 5.9*16 m làm việc theo chu trình kín (có phân ly trung gian kiểu

Sepax 425M- 22), có hệ thống phun nƣớc làm mát đặt ở 2 đầu máy nghiền,

máy nghiền có năng suất thiết kế là 200 (t/h), công suất động cơ 680 KW. Bột

liệu ra khỏi máy nghiền qua hệ thống máng khí động Z2M22, gầu nâng Z2J01

đƣa vào hệ thống phân ly Sepax, ở đây hạt thô mất động năng rơi xuống máng

khí động Z2J08 quay trở lại máy nghiền, hạt mịn thổi lên 4 cyclone lắng

Z2S15, S17, S19, S21 rồi lắng xuống máng khí động, qua hệ thống vít tải

Z2U01, U02, U03, U06, U07, U08, qua hệ thống máng khí động U10, U14

đƣa vào 5 silô chứa P1L01, L02, L03, L04, L05 để chờ đóng bao hoặc xuất xi

măng rời.

2.4. PHÂN XƯỞNG ĐÓNG BAO :

Tổng quan về quy trình công nghệ xuởng đóng bao :

Sơ đồ công nghệ dây chuyền Hoàng Thạch I:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Xi lô chứa xi măng

Máng khí động

Vít tải

Gầu nâng

Vít tải

Sàng quay

Két chứa

Xi măng thu hồi

Máy đóng bao

Băng tải xuất xi măng

Dây chuyền đóng bao Hoàng Thạch I có dây chuyền cấp liệu hoàn toàn nhƣ

nhau, trên đây chỉ là sơ đồ chung cho một dây chuyền.

Xi măng chứa trong silô (1, 2, 3) đƣợc tháo qua 8 cửa tháo. Nguyên tắc

tháo là dùng khí nén sục vào đáy silô, giả hoá lỏng xi măng, xi măng đƣợc

chuyển qua các kênh máng khí động vào vít vận chuyển. Điều chỉnh xi măng

ra bằng cách điều chỉnh lƣợng khí nén sục vào hoặc bằng van chặn cơ khí. Xi

măng đƣợc vít tải chuyển đến gầu nâng, gầu nâng vận chuyển xi măng lên cao

theo phƣơng thẳng đứng, xi măng đƣợc đổ vào sàng thùng quay tại đây thực

hiện việc loại bỏ các tạp chất có kích thƣớc lớn hơn 10 x 20, những hạt đạt

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

tiêu chuẩn đƣợc đƣa vào két chứa đế cấp liệu cho máy đóng bao nhờ một hệ

thống van cấp liệu cho máy đóng bao. Sau khi đóng bao xong các bao xi

măng đƣợc vận chuyển nhờ hệ thống băng tải vận chuyển đi xuất xi măng.

Lƣợng xi măng thu hồi từ bunker máy đóng bao qua một ống dẫn thẳng đứng

xuống vít thu hồi trở lại gầu nâng.

Dây chuyền đóng bao Hoàng Thạch II có sơ đồ giống nhƣ Hoàng

Thạch I chỉ khác là xi măng tháo từ silô xuống máng khí động đƣợc vận

chuyển trực tiếp tới gầu nâng không nhờ vít tải nhƣ Hoàng Thạch I. Gầu nâng

ở Hoàng Thạch II sử dụng gầu băng tải còn ở Hoàng Thạch I sử dụng gầu

xích. Một điểm khác biệt nữa trên sơ đồ dây chuyền là Hoàng Thạch II sử

dụng sàng rung để loại bỏ tạp chất thay vì sử dụng sàng quay nhƣ sơ đồ đóng

bao Hoàng Thạch I.

Xi măng của dây chuyền I đƣợc chứa vào 3 silô 1 ,2 ,3 (P1L01, P1L02,

P1L03) còn dây chuyền II đƣợc chứa vào các silô 4 ,5 (P1L04, P1L05).

Dây chuyền đóng bao 1 có sáu máy đóng bao Fluxo-RU12 N01, N02,

N03, N04, N05, N06 đƣợc cấp liệu từ 3 silô 1, 2, 3, mỗi ca chỉ có 2 máy đóng

bao làm việc. Xi măng từ các máy này đƣợc cấp cho cả đƣờng bộ và đƣờng

thuỷ.

Dây chuyền đóng bao 2 chỉ có 2 máy đóng bao VENTOMATIC P2N01

và P2N02 lấy từ hai silô 4, 5 chỉ dùng để xuất đƣờng thuỷ.

Ngoài xuất xi măng đóng bao còn xuất cả xi măng rời.

Tuyến xuất xi măng rời cho ôtô : xi măng đƣợc tháo từ silô N03 qua hệ

thống kênh máng khí động đổ vào két chứa P1L06 chuẩn bị cho việc xuất xi

măng bột. Tháo xi măng ra khỏi két chứa P1L06 thông qua van chặn đƣợc

đƣa vào ống khí động P1C05 vào ống trút P1C06 xuất cho ôtô.

Tuyến xuất xi măng rời cho đƣờng thuỷ : xi măng đƣợc lấy từ hai

nguồn

- Từ két chứa P1L06 qua ống P1B07 đổ vào vít tải P1U02.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Từ các silô P1P04, P1L05 tháo qua các cửa tháo liệu vào vít tải hai chiều

P1U01 sau đó đổ vào vít tải P1U02 tới máng tải cao su đƣợc vận chuyển

ra cảng thuỷ.

§3. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẢN

XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG HOÀNG

THẠCH

- Công ty xi măng Hoàng Thạch là một đơn vị thành viên của tổng công

ty xi măng Việt Nam, nằm tại địa bàn xã Minh Tân, huyện Kinh Môn,

tỉnh Hải Dƣơng, cách thủ đô Hà Nội 100km.

- Công ty xi măng Hoàng Thạch có 2 dây chuyền sản xuất theo phƣơng

pháp khô với tổng công suất 2,3 triệu tấn xi măng/năm.

+ Dây chuyền 1 công suất 1,1 triệu tấn/năm. Hoạt động từ tháng

11/1983.

+ Dây chuyền 2 công suất 1,2 triệu tấn/năm. Hoạt động từ tháng

5/1996.

- Với công nghệ và thiết bị tiên tiến vào loại nhất thế giới của hãng

F.L.Smidth (Đan Mạch). Cả hai dây chuyền sản xuất đƣợc tự động

hoá và tin học ở mức cao từ khâu phối liệu, nung luyện clinke đến

nghiền và đóng bao xi măng thông qua chƣơng trình đƣợc lập ở trung

tâm xử lý vi tính và điều hành ở hai phòng điều khiển trung tâm. Nhờ

vậy, sản phẩm xi măng Hoàng Thạch luôn ổn định với chất lƣợng cao,

đƣợc khách hàng tín nhiệm.

- Ngoài các chủng loại xi măng pooc-lăng truyền thống nhƣ PC30,

PC40, công ty còn sản suất các chủng loại xi măng đặc biệt nhữ xi

măng bền sunfat, xi măng dùng cho các giếng khoan sâu và trung

bình…

- Dây chuyền 1 công suất thiết kế 1,1 triệu tấn clinke/năm, lò quay với

hệ thống sấy sơ bộ 4 tầng cyclone trao đổi nhiệt. Thiết bị hiện đại của

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

hãng F.L.Smidth (Đan Mạch), sau hơn 10 năm sản xuất vẫn hoạt động

ổn định, đạt công suất thiết kế.

- Dây chuyền 2 bắt đầu hoạt động từ tháng 5/1996, thiết bị vào loại tiên

tiến nhất thế giới của hãng F.L.Smidth (Đan Mạch), công suất thiết kế

1,2 triệu tấn clinke /năm. Lò quay có hệ thống sấy sơ bộ với 1 dẫy 5

tầng cyclone trao đổi nhiệt, có thiết bị canxi hoá trƣớc khi nung.

- Với nguồn nguyên liệu dồi dào : trữ lƣợng đá vôi gần 150 triệu tấn,

trữ lƣợng đá sét hơn 36 triệu tấn, đủ cung cấp cho nhà máy sản suất

trong vòng 100 năm. Chất lƣợng đá tốt, ít tạp chất, hàm lƣợng CaCO3

>92%, MgO < 3%, đảm bảo các yêu cầu cho sản xuất xi măng.

- Đá vôi đƣợc khai thác bằng phƣơng pháp cắt tầng, khoan và nổ mìn

khối lớn. Xe vận tải chuyển về máy đập đá gia công thành đá dăm cỡ

25x25 và đƣợc chuyển vào kho nguyên liệu bằng hệ thống băng tải.

Công suất máy đập đá 1500 tấn/h. Ngành khai thác mỏ đƣợc trang bị

các loại máy khoan, máy xúc, máy ủi, xe vận tải loại lớn và hiện đại

của Thụy Điển, Nhật Bản, đủ năng lực phục vụ sản xuất cho cả 2 dây

chuyền.

- Kho nguyên liệu dây chuyền 2 có sức chứa :

Đá vôi : 10600 m3x2 đống Đá sét : 4700 m3x2 đống

Các loại nguyên liệu đá vôi, đá sét đƣợc đồng nhất sơ bộ tại kho này.

- Máy sấy nghiền liên hợp chu trình kín với hệ thống thiết bị phân ly có

hiệu suất cao, hệ thống lọc bụi điện, phối liệu luôn đƣợc điều chỉnh

đạt yêu cầu về chất lƣợng, độ mịn và độ đồng nhất.

Máy nghiền nguyên liệu dây chuyền 2 có công suất 300 tấn/h.

- Máy nghiền than trục đứng của dây chuyền 2 công suất 40 tấn/h, cho

phép nghiền than có độ ẩm đến 20%, tiết kiệm 10% điện năng.

- Lò nung dây chuyền 1 với hệ thống sấy sơ bộ 4 tầng cyclone trao đổi

nhiệt. Lò quay có đƣờng kính 5,5m, dài 89m, hệ thống làm lạnh kiểu

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

UNAX, công suất 3100 tấn/24h. Nhiên liệu nung bằng than cám kết

hợp phun dầu MFO.

- Lò nung dây chuyền 2 :

+ Lò quay đƣờng kính 4,15m, dài 71m, hệ thống làm lạnh kiểu ghi.

+ Nhiên liệu nung bằng than cám nghiền mịn, có hệ thống SCANNER

giám sát nhiệt độ vỏ lò.

- Cả hai dây chuyền 1 và 2 đều có hệ thống lọc bụi tĩnh điện, hàm lƣợng bụi khi vào máy lọc 41g/m3, sau khi lọc chỉ còn 225mg/m3 khí (dây chuyên 1) và 100mg/m3 khí (dây chuyền 2), đảm bảo vệ sinh môi

trƣờng.

- Phòng điều khiển trung đƣợc trang bị thiết bị đo, hệ thống màn hình

màu công nghiệp và hệ thống vi tính, hệ thống liên lạc vô tuyến, hữu

tuyến giám sát và điều hành chặt chẽ các thông số và hoạt động của

thiết bị từ khâu đầu đến khâu cuối.

- Trung tâm xử lý vi tính với hệ thống máy tính điện tử hiện đại làm

nhiệm vụ lập chƣơng trình và xử lý các thông số kỹ thuật giúp cho

việc vận hành thiết bị chính xác, đạt năng suất cao.

- Máy nghiền xi măng hoạt động theo chu trình kín với thiết bị phân ly

hiệu suất cao và hệ thống lọc bụi tĩnh điện, sản phẩm luôn đảm bảo độ

mịn.

Máy nghiền xi măng dây chuyền 1 công suất 176 tấn/h.

Máy nghiền xi măng dây chuyền 2 công suất 200 tấn/h.

- Hệ thống silô chứa xi măng bột gồm 5 silô cao 42,5m, đƣờng kính

16m, sức chứa 39500 tấn.

- Tám máy đóng bao loại 12 vòi, công suất mỗi máy 90 tấn/h, đảm bảo

đóng bao đủ trọng lƣợng 50kg ± 1.

Xi măng đóng bao đƣợc chuyển và xuất xuống các phƣơng tiện đƣờng

thuỷ, đƣờng bộ, đƣờng sắt bằng hệ thống băng tải.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Cảng xuất xi măng đƣờng thuỷ, xà lan 300 tấn vào nhận hàng thuận

tiện.

- Xƣởng sản xuất vỏ bao công suất 40 triệu chiếc/năm, thiết bị may bao

của Nhật.

- Phòng kiểm tra chất lƣợng sản phẩm (KCS) đƣợc trang bị các phƣơng

tiện kiểm nghiệm và đo lƣờng hiện đại nhất, quản lý chặt chẽ chất

lƣợng từ khâu nguyên liệu, bán thành phẩm clinke đến xi măng xuất

xƣởng. Nhờ vậy sản phẩm luôn ổn định về chất lƣợng, đạt các tiêu

chuẩn quốc tế.

- Từ năm 1983 đến nay, xi măng Hoàng Thạch mang nhãn hiệu “con sƣ

tử” đã góp phần xây dựng nhiều công trình trọng điểm của Nhà nƣớc

nhƣ cầu Thăng Long, thuỷ điện Hoà Bình, Bảo tàng Hồ Chí Minh…

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG LÒ NUNG

CLINKE DÂY CHUYỀN HT II

1 - KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

a. Các quá trình hoá lý và phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình tạo

clinke xi măng pooclăng :

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Nhiệt độ (0C) Các quá trình Các phản ứng hoá học

hoá lý

(1)< 100 Sấy, loại nƣớc H2O(l) → H2O(g)

tự do

(2)100 - 400 Loại nƣớc hấp

phụ

(3)400 - 750 Phân huỷ đất

sét với sự hình Al4(OH)8Si4O10 → 2(Al2O3.2SiO2) + 4H2O

thành

metacaolinit

(4)600 - 900 Phân huỷ

metacaolinit Al2O3.2SiO2 → Al2O3 + 2SiO2

thành hỗn hợp

ôxít phản ứng

tự do

(5)600 - 1000 Phân huỷ đá CaCO3 → CaO + CO2

vôi và sự hình → 3CaO+2SiO2+Al2O3 2(CaO.SiO-

2)+CaO.Al2O3

thành CS và

(6)800 - 1300 Liên kết của CaO.SiO2 + CaO → 2CaO.SiO2

vôi tự do và 2CaO + SiO2 → 2CaO.SiO2

CS, CA với sự CaO.Al2O3 + 2CaO → 3CaO.Al2O3

hình thành CaO.Al2O3+3CaO+ Fe2O3 → 4CaO.Al2O3.Fe2-

C2S, C3A và O3

C4AF

(7)1250-1450 Liên kết đá vôi 2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b. Yêu cầu kỹ thuật đối với clinke xi măng pooclăng sản xuất tại Công ty

xi măng Hoàng Thạch : (TC 03-2003)

Các chỉ tiêu Giá trị

CaO tự do, %, max 1,5

CaO, % 58 – 67

18 – 26 SiO2, %

3 – 8 Al2O3, %

2 – 5 Fe2O3, %

MgO, %, max 5

Hệ số bão hoà vôi LSF 88 – 100

Mô đun silíc SIM 2 – 2,6

Mô đun nhôm ALM 0,7 – 2

Hệ thống lò nung dây chuyền II:

Lò II là hệ thống lò quay phƣơng pháp khô nhƣng sử dụng tháp trao đổi

nhiệt 1 nhánh 5 tầng cyclone sử dụng calciner tiền nung và giàn ghi làm lạnh

clinke COOLAX COOLER. Đó là 2 điểm khác biệt cơ bản của hệ thống lò II

so với lò I.

Bột phối liệu đƣợc tháo từ đáy silô đồng nhất tinh CF xuống két cân

W2A01, nhờ vít tải W2A06 đƣa tới chân 1 trong 2 gầu nâng W2A20, W2B20

(1 chiếc dự phòng) rồi đƣa lên máng khí động W2A21, qua van tiếp liệu cánh

khế W2A26 xuống van đối trọng W2A27 để đổ vào đoạn ống cong giữa

cyclone tầng 4 (W2A52) và cyclone tầng 5 (W2A51). Tại đây bột liệu gặp

dòng khí nóng đi từ ống đứng của W2A52 thổi lên cuốn vào cyclone W2A51

theo phƣơng tiếp tuyến với thành cyclone. Bột liệu đƣợc lắng xuống đáy rồi

qua van đối trọng chảy xuống đoạn ống cong giữa cyclone tầng 3 (W2A53)

và cyclone tầng 4. Quá trình trao đổi nhiệt và phân ly tƣơng tự nhƣ vậy tiếp

tục diễn ra ở các tầng cyclone tiếp theo. Sau khi đƣợc lắng tại cyclone

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

W2A54, bột liệu qua van chia liệu W2A71, khoảng 40% bột liệu đƣa xuống

buồng khói để đƣa lên cyclone W2A55, khoảng 60% sẽ qua van chia liệu

W2A73 để cấp vào 2 tầng của calciner W2A56 (tỷ lệ chia dao động : tầng

trên/tầng dƣới ≈ 30/70) để thực hiện quá trình canxi hoá. Khí cung cấp cho

quá trình cháy trong calciner là gió nóng đƣợc thu hồi từ giàn ghi làm lạnh

clinke COOLAX COOLER qua ống gió 3. Bột phối liệu từ calciner đƣợc hút

sang W2A55 qua van đối trọng rồi vào lò quay W2W01. Khí nóng lẫn bột

liệu mịn chƣa phân ly hết trong W2A51 đi ra qua ống đứng dƣới sức hút của

quạt hút đầu lò J2J15 để vào tháp làm lạnh J2K11 (một phần sang máy nghiền

nguyên liệu), vào lọc bụi điện đầu lò J2P21 lắng nốt bột liệu. Khí thải sau lọc

bụi điện đƣợc quạt J2P27 hút để thải ra ngoài trời qua ống khói đầu lò. Sau

khi ra khỏi lò quay, clinke đổ xuống giàn ghi W2K01 và đƣợc làm lạnh nhanh

và làm nguội trƣớc khi vào máy búa W2M01 để đập tới kích thƣớc yêu cầu (

≤ 25 mm). Gầu xiên W2K08, gầu nâng W2J12, xích cào W2J13 có nhiệm vụ

vận chuyển clinke sau khi ra khỏi máy búa để đổ vào silô chứa clinke.

Lò II sử dụng tháp trao đổi nhiệt 5 tầng có calciner nên liệu trƣớc khi đƣa vào lò quay đã đạt t0 ≈ 885 0C, tức là các quá trình hoá lý từ (1) đến (6) đã

đƣợc thực hiện (hoàn toàn hoặc phần lớn) ở tháp trao đổi nhiệt. Bởi vậy, trong

lò quay chủ yếu thực hiện các quá trình (5), (6), (7). Đó là nguyên nhân chính

làm cho lò quay W2W02 có kích thƣớc nhỏ gọn hơn lò quay W1W01.

2 - CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG :

Xƣởng lò nung gồm các công đoạn :

- Công đoạn hút xử lý khí thải

- Công đoạn cấp liệu

- Công đoạn lò

- Công đoạn nghiền than và nồi hơi

Với rất nhiều thiết bị, trong đó có các thiết bị đặc trƣng quan trọng của phân

xƣởng nhƣ : hệ thống tháp sấy sơ bộ 5 tầng, calciner, lò quay, thiết bị làm

lạnh kiểu ghi, vòi đốt, tháp làm lạnh…

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.1 - Cyclone trao đổi nhiệt :

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hệ thống cyclone (lắp đặt thành tháp) đƣợc sử dụng để sấy tách ẩm và thực

hiện một số quá trình hoá lý, hoá học đối với bột phối liệu trƣớc khi cấp vào

lò quay nhằm giảm thiểu các bộ phận trong hệ thống lò, từ đó giảm tiêu hao

năng lƣợng (điện năng, nhiệt năng).

a. Cấu tạo:

Là kiểu cyclone sụt thấp, dây chuyền II sử dụng loại thiết kế mới.

b. Nguyên lý hoạt động:

Trong tháp trao đổi nhiệt, khí nóng đi và bột phối liệu đƣợc vận chuyển

ngƣợc chiều nhau. Khí nóng đi từ dƣới lên nhờ sức hút của quạt hút đầu lò.

Bột phối liệu đi từ trên xuống dƣới tác dụng của trọng lực. Quá trình trao đổi

nhiệt giữa khí nóng và bột phối liệu bắt đầu khi chúng gặp nhau ở ống đứng

của cyclone tầng dƣới (ngay sau hộp tán liệu). ống đứng từ tầng cyclone dƣới

đi vào cyclone tầng trên theo phƣơng tiếp tuyến. Bột phối liệu và khí nóng sẽ

chuyển động xoáy theo thành cyclone. Lực ly tâm tách các hạt liệu ra và

chúng va chạm với thành cyclone khiến các hạt bị mất dần động năng cho tới

khi trọng lƣợng các hạt thắng đƣợc sức hút của quạt hút đầu lò thì hạt bột liệu

sẽ rơi xuống đáy hình nón của cyclone.

Khí nóng và một phần bột liệu chƣa phân ly hết sẽ tiếp tục chuyển động xoáy

lên và thoát qua ống lồng ở đỉnh cyclone, theo ống đứng để lên tầng cyclone

tiếp theo (hoặc tới tháp làm lạnh…).

Ống lồng ngăn không cho các hạt bụi thoát qua đỉnh cyclone, tăng hiệu suất

phân ly. Bởi vậy, cyclone thực chất vừa là thiết bị trao đổi nhiệt, vừa là thiết

bị phân ly rắn – khí.

c. Một số đặc tính kỹ thuật và yêu cầu công nghệ của tháp trao đổi

nhiệt 5 tầng dây chuyền II:

1- Cyclone W2A51 :

- Đƣờng kính : D = 6900 mm

- Chiều cao phần trụ : 14267 mm

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Công suất phân ly : ≈ 93%

2 - Cyclone W2A52 :

- Đƣờng kính : D = 6900 mm

- Chiều cao phần trụ : 9305 mm

- Công suất phân ly : ≈ 88%

3 - Cyclone W2A53 :

- Đƣờng kính : D = 7200 mm

- Chiều cao phần trụ : 9725 mm

- Công suất phân ly : ≈ 85%

4 - Cyclone W2A54 :

- Đƣờng kính : D = 7200 mm

- Chiều cao phần trụ : 9725 mm

- Công suất phân ly : ≈ 82%

5 - Cyclone W2A55 :

- Đƣờng kính : D = 7200 mm

- Chiều cao phần trụ : 10352 mm

- Công suất phân ly : ≈ 78%

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Vị trí Định mức Max I Max II Min I Min II

Điểm đo nhiệt độ (MV) (0C) (H1) (0C) (H2) (0C) (L2) (0C) (L1) (0C)

100 440 500 W2A50T1

561 825 850 W2A52T1

555 825 850 W2A52T2

686 825 850 W2A53T1

668 825 850 W2A53T2

789 825 850 W2A54T1

772 825 850 W2A54T2

886 925 910 W2A55T1

866 900 775 W2A55T2

Điểm đo áp suất (mbar) (mbar) (mbar) (mbar)

61 W2A50P1

40 10 W2A52P2

38 10 W2A53P2

28 10 W2A54P2

19 W2A55P1

22 10 W2A55P2

Bột phối liệu trƣớc khi vào tháp sấy sơ bộ phải đạt chỉ tiêu :

- Độ ẩm : < 1% - Độ sót sàng R0009 : ≤ 15%

2.2 - Calciner (Buồng phân huỷ trước) W2A56:

Chủ yếu thực hiện quá trình canxi hoá bên ngoài lò quay, giảm tải nhiệt của

zone nung trong lò quay (khoảng 60% nhiên liệu đốt trong calciner). Quá

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

trình canxi hoá trong calciner xảy ra rất nhanh. Do đó với kích thƣớc lò nhất

định có thể tăng năng suất lò quay lên gấp 2 lần so với lò quay phƣơng pháp

khô có tháp trao đổi nhiệt kiểu treo.

a.Cấu tạo :

Loại SLC – S (Sperate line calciner - special)

Calciner có cấu tạo gồm 2 tầng hình trụ thắt ở giữa :

- Đƣờng kính phần trụ : D = 6000 mm

- Chiều cao tầng trên : 12000 mm

- Chiều cao tầng dƣới : 6000 mm

Calciner có 3 đầu vào và 1 đầu ra:

* Đầu vào :

- Bột phối liệu:

Bột phối liệu từ cyclone W2A54 qua hệ thống van đối trọng, van chia liệu,

W2A71, W2A73 vào calciner qua bộ phận tán liệu. Việc chia liệu vào 2 tầng

Calciner do W2A73 thực hiện.

Tỷ lệ chia lý thuyết là : tầng trên/tầng dƣới ≈ 30/70. Song thực tế, tỷ lệ này

luôn dao động phụ thuộc vào nhiệt độ W2A56T8.

- Nhiên liệu:

Nhiên liệu sử dụng cho Calciner là than cám 3b. Bên cạnh đó còn sử dụng dầu

MFO để sấy và gas để mồi. Bởi vậy Calciner dùng 4 vòi đốt dầu, 2 vòi than

và 1 mỏ đốt gas bố trí ở đáy tầng dƣới.

- Gió nóng:

Gió sử dụng cho quá trính sấy và đốt trong Calciner là gió nóng thu hồi từ

giàn ghi làm lạnh clinke COOLAX COOLER (còn gọi là gió 3).

* Đầu ra:

Là hỗn hợp phối liệu đã đƣợc canxi hoá (≈ 90 – 95%) và gió nóng.

b.Nguyên lý làm việc:

Gió 3 đƣợc điều chỉnh lƣu lƣợng bằng van W2A76 và đƣợc gia nhiệt nhờ

trạm đốt dầu W2V31 (khi nhiệt độ gió 3 thấp). Dùng vòi gas để mồi trong giai

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

đoạn bắt đầu sấy Calciner. Khi nhiệt độ gió 3 đạt nhiệt độ bắt cháy của dầu

MFO thì bắt đầu khởi động các vòi đốt dầu. Than chỉ đƣợc cấp vào khi

Calciner đang đốt dầu có chế độ cháy ổn định. Quá trình canxi hoá đƣợc thực

hiện nhờ nhiệt của quá trình đốt than. Phối liệu đƣợc cấp vào qua 2 cửa tán

liệu bố trí gần ranh giới giữa phần trụ và phần côn đáy của 2 tầng. Dƣới sức

hút của quạt hút đầu lò phối liệu đƣợc cuốn lên đỉnh Calciner cùng với gió

nóng.

c.Các thông số vận hành của Calciner :

Tên gọi đặc trƣng của Khoảng vận hành Max I Max II Vị trí

thông số

Điểm đo nhiệt dộ (MV) 0C (H1) 0C (H2) 0C

W2A56T1 1065 1150 1200

W2A56T2 1106 1100 1150

W2A56T3 994 1100 1150

W2A56T6 1022 1190 1195

W2A56T7 990 1000 1100

W2A56T8 1054 1230 1250

Điểm đo áp suất mbar

W2A56P2 5

Nhiệt độ nguyên liệu vào Calciner ≈ 8000C Nhiệt độ gió nóng: ≈ 850 - 9000C Nhiệt độ làm việc của Calciner: ≈ 10000C

Thời gian lƣu liệu trong Calciner theo thiết kế khoảng 3 giây nhằm đốt

cháy hết nhiên liệu.

Có 1 trạm đốt dầu W2V21 phục vụ cho việc sấy Calciner.

2.3 - Lò quay:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lò quay là thiết bị trung tâm của hệ thống lò. Nó làm nhiệm vụ chuyển hoá

bột phối liệu mịn thành clinke xi măng nhờ quá trình đốt trong lò.

Lò quay đƣợc hiểu là một ống giãn nở nhiệt bằng thép chịu nhiệt, bên trong

lót gạch chịu lửa. Trong lò sử dụng nhiều loại gạch chịu lửa khác nhau và bê

tông chịu lửa ở các bờ côn đầu vào và đầu ra lò.

Lò đƣợc đặt nghiêng trên các bệ đỡ với các con lăn đỡ ( số bệ đỡ phụ thuộc

kích thƣớc và kết cấu lò) và đƣợc dẫn động bởi hệ thống vành răng lò lắp cố

định trên vỏ lò và các động cơ lò. Các vành băng đa lắp lỏng trên vỏ lò nhờ

các guốc lò, có nhiệm vụ đỡ thân lò và giúp quá trình quay của lò dễ dàng

hơn.

Để lò luôn ở vị trí làm việc ổn định, hệ thống con lăn đẩy thuỷ lực với bơm

dầu thuỷ lực đƣợc lắp đặt tại các bệ đỡ gần đầu vào của lò.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Quá trình cung cấp nhiên liệu và điều chỉnh quá trình đốt trong lò quay đƣợc

thực hiện nhờ một vòi đốt chính (vòi đốt đa kênh).

Giới thiệu lò nung clinke dây chuyền II (lò quay W2W01) :

- Loại : FLS - SLC 4,15*71 + Coolax 1266

- Dài :71 m

- Đƣờng kính : 4,15 m

- Độ nghiêng của lò : 4%

- Tốc độ quay của lò khi chạy động cơ chính : 0,1 – 3,25 v/ph (động cơ điện 1

chiều)

- Tốc độ quay của lò khi chạy động cơ phụ : 0,1 v/ph (động cơ điện xoay

chiều)

- Năng suất thiết kế : 3300 tấn/ngày

- Tỷ lệ đốt nhiên liệu trong lò : 40 – 45%

- Nhiên liệu đốt chính : 100% than cám 3b

- Trạm đốt dầu W2V11 để phục vụ cho việc sấy lò

Lò đƣợc lắp trên 3 bệ đỡ. Con lăn đẩy thuỷ lực (con lăn chữ T) đƣợc lắp ở bệ

đỡ số 3 của lò. Lò đƣợc dẫn động bởi động cơ chính W2W03 qua hộp giảm

tốc W2W02 truyền chuyển động quay cho vành răng lò W2W31 nhờ khớp

nối màng.

Các thông số kỹ thuật của W2W03 :

N = 50 – 1000 v/ph

P = 22,5 – 450 KW

Các thông số kỹ thuật của W2W02 :

P = 450 KW

N = 31,28 – 1000 v/ph

Nếu phải quay chậm lò thì động cơ chính W2W03 dừng và chạy động cơ phụ

W2W06.

2.4 - Thiết bị làm lạnh clinke :

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hệ thống lò dây chuyền II sử dụng thiết bị làm lạnh kiểu ghi

(COOLAX COOLER)

a. Mục tiêu của làm lạnh kiểu ghi :

- Làm lạnh nhanh và làm mát clinke trƣớc khi đƣa tới các thiết

bị vận chuyển.

- Thu hồi nhiệt năng để đƣa tới các vị trí cần thiết trong hệ thống lò

(Calciner, nghiền than,…) để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Đây là ƣu thế của

hệ thống lò sử dụng thiết bị làm lạnh kiểu ghi so với thiết bị làm lạnh kiểu

hành tinh.

b. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động :

+ Loại : Coolax 1266 – HY – 2D

+ Có 2 modul :

- Giàn ghi CFG (giàn ghi I) : gồm 3 khoang dƣới gầm giàn ghi và có 2 quạt

làm kín riêng biệt với 6 quạt làm mát clinke.

- RFT (giàn ghi II) : gồm 4 khoang dƣới gầm giàn ghi, quạt làm mát clinke

đồng thời là quạt làm kín khoang.

Cả 2 modul này cùng đƣợc kết cấu bởi hệ thống các hàng ghi động xen kẽ các

hàng ghi tĩnh. Các hàng ghi động (gồm các tấm ghi lắp trên các đế và lắp trên

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

các thanh dầm ngang) lắp trên 2 thanh dầm động có khả năng dịch chuyển

dọc theo chiều dài ghi nhờ các piston – xilanh thuỷ lực bố trí ở đầu và 2 bên

ghi. Các hàng ghi tĩnh (gồm các tấm ghi lắp trên các đế và lắp trên các thanh

dầm ngang) lắp trên 2 thanh dầm cố định dọc theo chiều dài ghi. Các thanh

dầm, tấm đế, tấm ghi đều có kết cấu rỗng, khi lắp ráp thành một hệ thống thì

có tác dụng nhƣ một đƣờng ống dẫn khí từ quạt lên mặt tấm ghi để làm mát

clinke.

+ Kích thƣớc :

- Chiều rộng danh định : 2,4x3,6 m

- Chiều dài danh định : 21,8 m - Diện tích hữu ích ghi làm nguội : 71,7 m2

- Đầu ra của lò và bộ phận làm kín đƣợc làm mát bằng khí từ quạt trung áp.

Các vòi phun đƣợc bố trí ở 3/4 đƣờng tròn phía dƣới.

+ Hệ thống cung cấp khí làm mát gồm 11 quạt (W1K10, W1K11, W1K12,

W1K13, W1K14, W1K15, W1K17, W1K18, W1K19, W1K20)

+ 2 quạt làm kín cho giàn ghi CFG : W1K09, W1K16.

+ Máy đập clinke FK 90x300.

+ Hệ thống phun nƣớc làm mát khí dƣ W1K46

Clinke từ lò quay rơi xuống đầu giàn ghi CFG gặp dòng khí áp lực cao do các

quạt W2K10, W2K11 cung cấp thổi lên qua các tấm ghi và đƣợc làm lạnh đột

ngột. Sau đó clinke đƣợc vận chuyển dần tới các khoang tiếp theo của giàn

ghi CFG và giàn ghi RFT để tới máy đập búa W2M01 nhờ sự dịch chuyển

của các hàng ghi động trên bề mặt các hàng ghi tĩnh. Trong suốt quá trình vận

chuyển đó, clinke tiếp tục đƣợc làm mát nhờ hệ thống các quạt làm mát ghi.

Cuối giàn ghi RFT có một ghi sàng phân loại clinke, các hạt clinke có kích

thƣớc đạt yêu cầu ( < 25 mm) sẽ lọt qua ghi sàng để xuống gầu xiên W2K08.

Lƣợng clinke còn lại sẽ qua máy đập búa W2M01 để đập tới kích thƣớc yêu

cầu. Sau khi ra khỏi ghi, nhiệt độ clinke khoảng 150 – 1800C.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Dƣới sức hút của quạt hút đầu lò J2J15, không khí sau khi làm lạnh clinke,

một phần lên tham gia vào quá trình đốt nhiên liệu trong lò, một phần đƣợc

thu hồi qua ống gió 3 để tới làm gió đốt trong Calciner (gió 3). Phần còn lại

(chủ yếu ở giàn ghi RFT) sẽ đƣợc hút sang lọc bụi tĩnh điện W2P21 nhờ quạt

W2P27 để lắng bụi rồi đƣa gió nóng sạch tới nghiền than K2 để sấy than

trong máy nghiền và sang lò I làm gió 1 cho lò.

Hệ thống phun nƣớc làm nguội khí dƣ W2K46 gồm 2 giàn vòi phun bố trí

2 bên thành của buồng ghi có nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ khí trƣớc khi vào

lọc bụi điện W2P21.

2.5 - Vòi phun :

Lò II sử dụng vòi phun Centrax.

Đây là loại vòi phun đa kênh bao gồm vòi đốt gas, vòi phun dầu, kênh than,

kênh khí.

Theo thiết kế, vòi đốt 100% than.

Vòi phun đƣợc treo trên 1 bộ giá đƣợc kết hợp mang cả đƣờng ống gió 1 nối

với quạt thổi W2V91.

Vòi phun đƣợc treo trên dầm dọc sàn lò qua ống đỡ có cửa gió 1 vào để tiếp

nhận gió 1 từ quạt W2V91. ống vòi phun đƣợc lắp bao quanh ống đỡ. Giữa

thân ống đỡ và ống vòi phun có 1 khe hở cách đều suốt dọc chiều dài thân

ống. ống vòi phun đƣợc nối với cửa gió 1. ống than ngoài đƣợc lắp bên trong

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ống đỡ tỳ lên các cánh dẫn hƣớng. Vành phun ngoài đƣợc hàn lên ống vòi

phun và ống than ngoài. ống vòi phun và phần ngoài cùng của vành phun

ngoài đƣợc phủ 1 lớp bê tông chịu lửa để bảo vệ vòi phun trong điều kiện

nhiệt độ cao. Cửa vào than đƣợc phủ 1 lớp chịu mòn đặc biệt. Cửa này nối với

ống than ngoài. Mặt khác, cửa than vào còn đƣợc nối với ống đỡ bằng ống

mềm.

Ống bảo vệ trung tâm đƣợc lắp ở trong ống than trong. Bên trong ống bảo vệ

có ống bảo vệ vòi phun dầu ở tâm và ống bảo vệ vòi đốt gas ở bên cạnh. Vòi

phun dầu và vòi đốt gas có thể kéo ra khỏi ống bảo vệ để vệ sinh và bảo

dƣỡng.

Ống bảo vệ trung tâm và ống than trong đƣợc hàn nối với nhau bằng vành

phun trong. 2 vành phun có 2 vòng lỗ bố trí đều xung quanh để cấp gió 1 và

than vào lò.

Như vậy các ống bằng thép chịu nhiệt trong vòi phun Centrax phối

hợp với nhau tạo thành :

- Ống gió 1 ngoài : do ống vòi phun ghép với ống đỡ.

- Ống gió hồi về : do ống đỡ kết hợp với ống than ngoài.

- Ống than : do ống than ngoài và ống than trong kết hợp tạo thành.

- Ống gió 1 trong : do ống than trong và ống bảo vệ trung tâm tạo thành.

2.6 - Máy nghiền than :

a. Máy nghiền ATOX – KM 27.5 :

* Giới thiệu :

- Là máy nghiền đứng chu trình kín sấy nghiền liên hợp.

- Kiểu máy nghiền ATOX.

- Loại KM 27.5.

- Giảm tốc loại TDVLA – 1270.

- Phân ly khí loại RAKM – 27.

- Các bộ phận nghiền gồm có 3 roller và bàn nghiền.

- Áp lực nghiền (Pw) = 90 – 150 bar.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Độ mịn sản phẩm < 6% trên sàng 90 μm.

- Độ ẩm : < 1%.

- Năng suất : 40 t/h.

- Tác nhân sấy : + Khí thải ở ghi làm nguội clinke

+ Lò đốt phụ

- Nhiệt độ khí nóng vào máy nghiền ~ 3000C. - Nhiệt độ sau máy nghiền 800C ở độ ẩm 1% H2O : + Tmax1 = 80 + 50C

+ Tmax2 = 80 +

10C

* Cấu tạo :

Bộ phận nghiền gồm có 1 bàn nghiền đƣợc dẫn động bởi 1 động cơ

(K2M03) và 3 con lăn nghiền với hệ thống thuỷ lực (gồm 1 bơm dầu, 3 xi

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

lanh thuỷ lực, mỗi xi lanh có sự hỗ trợ của 2 bình tích năng). Trên bàn nghiền

có 1 đƣờng nghiền chạy vòng tròn. Đƣờng nghiền có các tấm lót chịu mòn –

nhiệt làm bằng hợp kim Cr – Ni.

Vành chặn than đƣợc lắp vòng theo mép bàn nghiền, có chức năng dồn than

vào đƣờng nghiền tạo ra 1 lớp đệm nghiền. Thanh gạt nắp tại mặt dƣới của

bàn nghiền có nhiệm vụ gom than rơi qua miệng vành chặn xuống tấm dƣới

của vỏ máy nghiền ra cửa đổ. ở đó than đƣợc đƣa trở lại buồng nghiền nhờ

quạt gió K2M09. Ba con lăn nghiền đƣợc lắp cố định trong khoang máy

nghiền tƣơng quan với vỏ máy nghiền nhƣng quay quanh trục đƣợc giữ chặt

bởi gông trung tâm. Con lăn nghiền quay quanh trục bằng ổ con lăn bôi trơn

mỡ. Trục đƣợc lắp các bạc lót cho 4 vòng làm kín trục. Chức năng của chúng

là ngăn cản 1 phần mỡ nạp giữ trong con lăn và ngăn cản bụi than xâm nhập

vào con lăn, làm kín trục trên cả 21 mặt con lăn. Trong con lăn đƣợc bảo vệ 1

lần nữa bởi hệ thống khí làm kín. Khí làm kín đƣợc cung cấp bởi quạt

K2M06. Từ bên ngoài vỏ máy nghiền, khí làm kín đi vào gông trung tâm rồi

đi theo các máng tới trục của 3 con lăn. Các con lăn nghiền đƣợc bọc bởi các

tấm chịu mòn. Các tấm này đƣợc cố định bởi các bộ gối kẹp và các vít hãm.

* Nguyên lý hoạt động :

Than thô từ két than thô K2L01, định lƣợng nhờ cân đôsimat K2A01 và cấp

vào tâm máy nghiền K2M01 bằng vít tải đôi K2A02.

Động cơ K2M03 quay, mômen chuyển động đƣợc truyền tới bàn nghiền

thông qua hộp giảm tốc K2M02 và làm bàn nghiền quay theo. Khi bàn nghiền

quay, lực ly tâm xuất hiện và hƣớng dòng than thô đi vào đƣờng nghiền. Than

đƣợc nghiền mịn nhờ lực trà sát giữa các con lăn với mặt bàn nghiền. Việc

nâng hạ các con lăn nghiền cũng nhƣ việc tạo ra áp lực nghiền là nhờ hệ

thống thuỷ lực.

Trong hệ thống thuỷ lực, bơm K2M07M1 có nhiệm vụ cung cấp dầu cho các

xi lanh và các bình tích năng để nhằm duy trì áp lực nghiền.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Quạt K2M06 có chức năng làm kín các con lăn nghiền. Để tạo đƣợc lớp đệm

nghiền thích hợp (d = 29 – 30 mm), bơm nƣớc K2K01 với 3 ống phun nƣớc

trực tiếp lên lớp than ở mặt bàn nghiền. Lớp đệm nghiền này có tác dụng giúp

ổn định áp lực nghiền cũng nhƣ tránh rung cho máy nghiền, áp suất âm trong

hệ thống máy nghiền đƣợc tạo ra bởi quạt hút K2P22, nhờ đó gió nóng thu hồi

từ giàn ghi làm lạnh đƣợc hoà trộn với khí hồi lƣu sau lọc bụi điện đi vào máy

nghiền qua vòng phun gió nóng thực hiện đồng thời 2 nhiệm vụ : sấy khô và

cuốn than mịn lên thiết bị phân ly K2S01. Phần than mịn đạt yêu cầu tiếp tục

theo dòng khí nóng vận chuyển qua cửa ra ở đỉnh máy nghiền. Các hạt thô bị

cản lại và trở lại bàn nghiền để nghiền tiếp tới khi đạt kích thƣớc yêu cầu.

* Phân ly khí loại RAKM – 27 :

Phân ly dùng trong máy nghiền ATOX là thiết bị phân ly khí động

dùng để phân ly các hạt than mịn từ máy nghiền đƣa lên bằng luồng khí nóng.

Cấu trúc của phân ly gồm : 1 rôto , cánh dẫn hƣớng , vỏ phân ly , cháp đáy và

van côn. Vỏ phân ly bao gồm 2 phần côn và đƣợc lắp trực tiếp lên vỏ máy

nghiền bằng bu lông. Cửa xả của khí và bụi mịn thoát ra khỏi thiết bị đƣợc bố

trí trên đỉnh máy nghiền. Rôto có các cánh thẳng đứng làm bằng thép chịu

mài mòn. Rôto này đƣợc lắp trên 1 trục thẳng đứng. Trục rôto nhận mômen

chuyển động từ động cơ thông qua hộp giảm tốc. Cánh dẫn hƣớng là những

tấm thép, 1 đầu đƣợc bắt chặt với vỏ thiết bị, đầu dƣới gắn với phễu hình côn.

Van côn là loại van đối trọng, chức năng của nó là cho liệu rơi xuống mà khí

từ khoang nghiền không thể đi lên đƣợc. Hiện nay, đã thay van côn bằng 1

ống dẫn trực tiếp than thô chảy xuống bàn nghiền.

b. Yêu cầu kỹ thuật của than làm nhiên liệu tại Công ty xi măng Hoàng

Thạch :

Máy nghiền than ATOX – KM 27.5

Than nhập về là than cám 3 thoả mãn TCVN 1789 - 1999

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Các chỉ tiêu Giá trị

Độ tro, %, max 1,5

Chất bốc, % 8

Nhiệt lƣợng, Kcal /kg than mịn 7050

Độ ẩm, %, max 13,5

Kích thƣớc ≤ 15 mm

Lƣợng quá cỡ từ 15 – 25 mm không quá 5%

CHƯƠNG 3 : CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU

KHIỂN LÒ NUNG CLINKE

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§1. TỔNG QUAN

Trong các chƣơng trƣớc chúng ta đã biết qua về công nghệ của quá

trình sản xuất xi măng, cấu tạo của hệ thống lò nung và quá trình biến đổi hoá

học của liệu khi nung để hình thành clinke. Việc tính toán các chỉ tiêu thông

số chuẩn đã đƣợc các nhà công nghệ thực hiện và nó đƣợc giữ không đổi

trong quá trình hoạt động của lò. Yêu cầu đặt ra là phải điều khiển tối ƣu hoá

hệ thống lò. Việc điều khiển tối ƣu hoá hệ thống lò sẽ làm cho chất lƣợng

clinke tốt hơn, hệ thống làm việc với độ chính xác cao hơn, tăng công suất,

tiết kiệm nhiên liệu nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng và sản lƣợng clinke.

Để thực hiện bài toán tối ƣu, nhà máy xi măng Hoàng Thạch dùng hệ

thống chuyên gia để điều khiển hệ thống lò.

y a u q

g n ộ đ

t ệ i h n

u ệ i l

í h k

g n ộ đ

ộ đ

p ấ c

ế h c

n ề y u r t

n ể i h k

u ề i Đ

Hệ thống chuyên gia

Công nghệ sản xuất clinke

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 3.1. Hệ thống điều khiển chuyên gia HT II

Hệ thống chuyên gia điều khiển lò tự động là hệ thống trên cơ sở hiểu

biết cho một nhà máy cụ thể, có hệ thống giám sát và điều khiển hoạt động

của lò và làm nguội ở mức cao. Hệ thống chuyên gia điều khiển lò trợ giúp

ngƣời vận hành lò trong việc tạo ra các điều kiện vận hành tốt nhất cho việc

vận hành lò ổn định, chất lƣợng clinke thích hợp, sản lƣợng tối đa và tiêu thụ

nhiên liệu ít. Đặc điểm của hệ thống điều khiển chuyên gia là nó điều chỉnh

điểm đặt chứ không phải là duy trì điểm đặt của các chu trình đơn. Ví dụ hệ

thống có thể tăng điểm đặt cho nhiệt độ của quá trình canxi hóa nếu mômen lò

bị giảm. Hệ thống chuyên gia đƣợc sử dụng là hệ thống chuyên gia Fuzzy.

Với hệ thống này hoạt động của lò đƣợc thống nhất với các hoạt động điều

khiển thƣờng xuyên và đáng tin cậy hơn so với ngƣời vận hành. Hệ thống

điều khiển này sẽ tăng đáng kể sự ổn định của lò và điều khiển lò trong

khoảng ít nhất 80% thời gian vận hành.

Sự ổn định của lò sẽ đảm bảo giảm nhiệt lƣợng tiêu thụ khoảng 3% -

5%, nâng tuổi thọ của gạch chịu lửa lên khoảng 30% - 50%, sản xuất ra clinke

đồng nhất hơn có cƣờng độ xi măng cao hơn và giảm lƣợng tiêu thụ điện năng

trong máy nghiền xi măng, tăng các hệ số hoạt động và năng suất của lò.

Chiến lƣợc điều khiển cho lò gồm 4 nhóm sau:

- Điều khiển zôn nung.

- Điều khiển quá trình cháy.

- Điều khiển bộ làm nguội.

- Điều khiển khởi động lò.

Mỗi nhóm đều có các mục tiêu thứ tự ƣu tiên riêng để tránh mâu thuẫn.

Các mục tiêu điển hình trong zôn nung theo trật tự ƣu tiên là:

- Kiểm soát sự cố: tránh các điều kiện lò nóng/lạnh.

- Vận hành ổn định: ổn định vận hành lò.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Chất lƣợng clinke: đáp ứng các yêu cầu về chất lƣợng.

- Sản xuất: tối đa hoá sản lƣợng.

Các mục tiêu có thứ tự ƣu tiên cao hơn đƣợc quan tâm trƣớc nhất, và nếu các

mục tiêu này không đƣợc đáp ứng thì các mục tiêu có thứ tự ƣu tiên thấp hơn

tạm thời không đƣợc nhắc đến. Ví dụ nếu zôn nung bi lạnh thì cấp liệu có thể

bị giảm thậm chí điều này có mâu thuẫn với các yêu cầu về tối đa hoá sản

lƣợng.

Hệ thống chuyên gia lò dùng các kết quả đo quá trình cho các hoạt

động điều khiển. Sẽ đạt những kết quả tốt nhất nếu có thể giảm thiểu những

trục trặc, nhƣ cấp liệu lò không đều hoặc những thay đổi trong nhiệt trị của

than. Tuy nhiên hệ thống chuyên gia lò hoạt động tốt trong phạm vi thay đổi

rộng và đảm bảo các hành động tức thời để đạt đƣợc hoạt động ổn định lò.

Để điều khiển đƣợc tháp trao đổi nhiệt và bộ làm nguội, hệ thống

chuyên gia lò phải cần các kết quả đo quá trình nhƣ liệt kê dƣới đây, nếu đột

ngột mất một tín hiệu không hoạt động, hệ thống chuyên gia vẫn có thể tiếp

tục hoạt động nhƣng hiệu quả bị giảm đi.

 %O2 và %CO tại đầu vào của lò.

 %O2 và %CO trong khí thải tháp trao đổi nhiệt.

 Dòng động cơ lò và/hoặc %NOx tại đầu vào của lò và/hoặc hoả kế

trong zôn nung.

 Nhiệt độ khí thải tháp trao đổi nhiệt.

 Nhiệt độ buồng phân huỷ.

 Vôi tự đo và/hoặc dung trọng lít.

 Áp suất dƣới ghi bộ làm nguội.

Hệ thống chuyên gia lò sẽ điều khiển:

 Cấp liệu lò.

 Than cho vào lò và buồng phân huỷ.

 Vị trí của van điều tiết gió 3.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 Tốc độ quạt ID của lò hoặc vị trí của van điều tiết.

 Tốc độ lò.

 Tốc độ ghi của bộ làm nguội.

 Lƣu lƣợng khí làm nguội từ các quạt bộ làm nguội.

Các kết quả đo của quá trình công nghệ phải thƣờng xuyên đƣợc kiểm

tra và duy trì để hệ thống hoạt động tốt.

Ngƣời vận hành lò phải định kì đánh giá tình hình bằng cách sử dụng

các thông số điều khiển quen biết không những trong thực tại mà còn phải

xem xét tình hình sẽ tiến triển ra sao trong khoảng thời gian sau đó rồi sẽ

quyết định phải làm gì nếu cần. Nếu lò không cân bằng hoặc có dấu hiệu trục

trặc, ngƣời vận hành có thể can thiệp theo một trong hai chiến lƣợc khác

nhau:

 Có thể thay đổi đôi chút tốc độ lò và nhờ vào việc đồng bộ lò, mức

cấp liệu sẽ tự động thay đổi theo. Và ta phải để nguyên mức nhiên

liệu và nguồn gió.

 Có thể giữ nguyên tốc độ lò và cấp liệu nhƣng điều chỉnh việc đốt

trong lò và luồng gió cho thích hợp.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG LIỆU CẤP CHO LÒ

2.1. Giới thiệu hệ thống cấp liệu lò nung LOW (mất trọng lượng) FLS:

Mục đích của hệ thống cấp liệu lò nung là đảm bảo lƣợng liệu thích

hợp đƣợc cấp vào lò nung, đồng bộ với tốc độ quay của lò và đảm bảo cho lò

hoạt động tốt. Nhƣ vậy ta thấy hệ thống điều khiển cấp liệu lò nung không

tách rời mà là một hoạt động quan trọng trong công đoạn điều khiển lò. Việc

lựa chọn hệ thống cấp liệu lò nung phụ thuộc vào loại lò nung và số silô bột

liệu cùng với thiết bị vận chuyển giữa bộ phận cấp liệu vào lò nung.

Hệ thống cấp liệu lò nung FLS – LOW chủ yếu đƣợc dùng trong hệ

thống cấp liệu lò nung đƣợc lắp dƣới silô CF.

Két cân đƣợc lắp Nivopilot, một bộ phận an toàn ngăn không cho két

quá đầy và có thiết bị thông gió để hoá lỏng bột liệu trong bể. Ba bộ cảm biến

tải trọng đo trọng lƣợng của két, áp dụng ba mức tải trọng. Mức tối đa sẽ

ngừng quá trình rút ra từ silô CF và mức tối thiểu sẽ rút liệu từ silô CF, mức

thấp hơn mức tối thiểu sẽ báo động. Mỗi cửa ra từ bể đƣợc lắp một cửa điều

khiển dòng chảy, hoạt động bằng khí để bật hay tắt và một cửa điều khiển

dòng chảy chạy bằng động cơ để điều chỉnh mức liệu rút ra từ két cân.

Sự mất tải trọng đƣợc đo hàng giờ với sự điều chỉnh tƣơng ứng các lỗ

mở của cửa điều khiển dòng chảy hoạt động nhờ động cơ. Vì mức rút ra thật

chỉ đƣợc đo trong thời kì mà không cung cấp nguyên liệu vào két cân, mức

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

trong bể đƣợc điều chỉnh theo chu kì. Mỗi chu kì gồm một giai đoạn đổ vào

khi nguyên liệu đƣợc cấp vào trong két và đồng thời đƣợc rút ra trƣớc quá

trình rút nguyên liệu ra mà trong quá trình này chỉ có hiện tƣợng rút nguyên

liệu ra. Trong quá trình rút ra, cứ 2s lại ghi trọng lƣợng của két. Các số ghi

đƣợc này đƣợc chuyển thành mức dòng chảy cấp liệu cho lò nung, mức này

đƣợc so sánh với mức đặt ra cho yêu cầu của cấp liệu lò nung và điều chỉnh lỗ

mở cửa điều chỉnh dòng chảy nếu có sai lệch. Khi việc đổ vào két cấp liệu lò

nung đã đạt đến một mức thấp đã đƣợc xác định từ trƣớc, thì chƣơng trình rút

ra từ đáy silô tự động đƣợc phục hồi và quá trình đổ nguyên liệu vào bể lại

đƣợc phục hồi.

2.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CẤP LIỆU LÒ NUNG HT II:

2.2.1. Giới thiệu:

Hệ thống điều khiển cấp liệu lò nung LOW và hệ thống điều khiển silô

CF Hoàng Thạch II đƣợc trình bày trong hình 3.7, bao gồm các phần sau:

 Control cabinet.

 Thiết bị cho phễu cân.

 Van từ trƣờng để điều chỉnh gió cho van lật.

 Công tắc không tiếp xúc cảm ứng để điều chỉnh vị trí của van lật.

 Bộ đo áp suất cho quạt gió và máy nén khí.

 Nivopilot để trộn bột liệu trong bể và phễu cân.

 Van lật của phễu cân.

 Cửa tháo cho cấp liệu lò nung.

 Van điều chỉnh cho cấp liệu lò.

Hệ thống điều khiển silô CF có thể tự động chạy liên động với sự đóng

mở của van lật ở đáy silô, dựa trên mức liệu ở phễu cân. Trong chế độ tự

động, nguyên lí đồng nhất của CF – silô đƣợc thoả mãn, nếu hoạt động ở chế

độ bằng tay thì van lật đƣợc mở.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hệ thống điều khiển cấp liệu lò LOW có thể điều khiển tự động định

mức cấp liệu lò, dựa trên điểm đặt định mức. Trọng lƣợng vật liệu và vị trí

của cửa tháo có điều khiển với sự thực hiện tính toán các tham số mà LOW sẽ

tự động điều chỉnh. Điều đó có thể quyết định góc mở van trong chế độ bằng

tay. Bộ điều khiển là một MasterPiece để điều khiển giám sát thứ tự rút và

định mức cấp.

2.2.2. Hệ thống silô CF:

Nguyên lí đồng nhất: việc đồng nhất đạt đƣợc trong silô CF bằng cách

rút liệu tại các cửa ra ở đáy silô, mà đƣợc tiến hành ở nhiều mức dòng chảy

khác nhau và trộn bột liệu từ cửa ra riêng rẽ trong một bể trộn lí tƣởng nhỏ.

Đáy của silô đƣợc chia thành 7 khu vực sáu cạnh giống nhau, ở giữa mỗi khu

vực có một lỗ mở bộ phận tháo đậy bằng một hình nón để thoát áp suất. Mỗi

khu vực lại đƣợc chia thành 6 phần hình tam giác, nhƣ vậy đáy của silô gồm

42 phần, tất cả đều đƣợc lắp những hộp thông gió xốp. Có thể thông gió đồng

thời cả ba phần một cách độc lập nhờ khí từ 3 máy thổi quay.

Các lỗ mở bộ phận tháo đƣợc lắp các van nắp. Từ các van này nguyên

liệu đƣợc chuyển bằng khí trƣợt đến bể trộn ở giữa bên dƣới silô. Bằng thông

gió mạnh bột liệu đƣợc hoá lỏng trong bể trộn. Lƣợng liệu trong bể trộn tƣơng

ứng với 12 phút tiêu thụ của cấp liệu lò nung. Bể trộn đƣợc đặt trên các bộ

cảm biển tải. Báo hiệu về trọng lƣợng từ các hộc bình này đƣợc sử dụng cho

hai mục đích:

 Khởi động và ngừng toàn bộ quá trình rút ra từ đáy silô để giữ mức

nguyên liệu trong bể ở các giới hạn cho phép.

 Trong các giai đoạn mà toàn bộ quá trình rút ra từ đáy silô đã đƣợc

ngừng lại, sự mất trọng lƣợng của bể trộn đƣợc tính toán và sử

dụng để điều khiển các van quay dƣới bể trộn, điều chỉnh cấp liệu

lò nung. Do vậy không cần có hệ thống cân cấp liệu lò nung bổ

sung.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hoạt động của silô CF đƣợc các cụm PLC điều khiển đƣợc lắp vào một

hệ thống thiết bị vi xử lí. Thiết bị vi xử này điều khiển trình tự rút ra từ 7 cửa

tháo ở đáy silô bằng cách điều khiển việc đóng và mở các van nắp và quá

trình thông gió của các phần. Khi bể cấp liệu lò nung đạt đến mức tối đa thì

chƣơng trình đƣợc ngắt. Khi mức trong bể tụt xuống thì chƣơng trình lại đƣợc

tiếp tục.

Mức tháo liệu tối ƣu từ 7 cửa tháo đƣợc tính toán dựa trên cơ sở:

 Mức trung bình của liệu trong silô.

 Tổng định mức cấp liệu đến lò.

 Chu kì thời gian cho mức dao động trội nhất ở đầu vào silô.

2.2.3. Hệ thống cấp liệu cho lò nung LOW:

a. Nguyên lí hoạt động

Bột liệu rút ra từ silô CF theo chƣơng trình, sau đó đƣợc cung cấp cho

két cân. Định mức dòng cấp của két cân đƣợc điều chỉnh vƣợt định mức dòng

tháo của két cân và nó sẽ bị ngắt nếu liệu trong két đạt đến một mức cao định

trƣớc. Khi liệu trong két đến một mức thấp đã định trƣớc, việc tháo từ silô lại

hồi phục.

Liệu trong két cân liên tục đƣợc tháo ra, chảy qua thiết bị đóng mở

bằng khí động và đƣợc dẫn bởi cửa điều khiển dòng chảy hình trụ bằng cơ.

Thiết bị đóng mở khí động đƣợc dùng để chắc chắn rằng không có liệu khi

cấp liệu lò dừng. Cửa điều khiển dòng chảy bằng cơ khí đƣợc dùng để điều

chỉnh lại cấp liệu cho lò, khi không cấp liệu, cửa này sẽ bị đóng xuống để an

toàn.

Nguyên lí chính để điều chỉnh liệu cấp cho lò dựa vào việc đo sự khác

nhau của tín hiệu trọng lƣợng két cân theo thời gian. Sự khác nhau này phản

ánh dòng chảy, đƣợc dùng bộ điều khiển mất trọng lƣợng LOW (Loss Of

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Weight) để điều chỉnh vị trí của cửa tháo. Nguyên lí này đƣợc dùng trong lúc

liệu rỗng nhƣng không thể dùng lúc liệu đầy, khi đó lƣợng liệu cấp vào phễu

cân không thể nhận biết đƣợc. Thay vào đó công thức toán học đƣợc dùng, nó

đƣa ra quan hệ giữa lƣu lƣợng, vị trí mở van, trọng lƣợng đo đƣợc ở phễu cân:

Trong đó: F: lƣu lƣợng (T/h).

Z: vị trí mở van (%).

Q: trọng lƣợng phễu cân (T).

X1, X2, X3: các biến hệ thống.

Trong công thức đó ta thấy lƣu lƣợng tỉ lệ trực tiếp với vị trí mở van và

tỉ lệ nghịch với hàm của trọng lƣợng phễu cân. Các biến hệ thống phụ thuộc

vào hình dạng của cửa điều khiển dòng chảy, sự thông khí của phễu và tính

chất của dòng liệu. Để có biến hệ thống chính xác, chúng phải đƣợc cập nhật

sau mỗi chu kì tháo.

Giá trị lƣu lƣợng ra két cân

Giá trị lƣu lƣợng vào két cân

Trọng lƣợng két cân

Vị trí mở van

time

Hình 3.8. Nguyên lí điều khiển hệ thống cấp liệu cấp liệu LOW Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b. Nguyên lí điều khiển:

Nguyên lí điều khiển hệ thống cân LOW: để điều khiển lƣu lƣợng, các

biến hệ thống phải đo đƣợc. Các toán tử chèn Setpoint lƣu lƣợng Fsp, trọng

lƣợng của phễu cân Q (đƣợc đo bởi 3 cảm biến tải), đo vị trí van Zm và giá trị

tốc độ động cơ. Hai tín hiệu số đƣợc dùng để khởi động và dừng cấp liệu

Feed request và Return signal. Để thực hiện đƣợc điều này nó đƣợc truyền

thông với H1 PLC.

* Chế độ tự động (Hình 3.9):

Để bắt đầu cấp liệu, nó chờ tín hiệu “Feed request” từ H1 PLC và sẽ

gửi tín hiệu “Return signal”. Tín hiệu setpoint lƣu lƣợng và biến vào, sẽ đƣợc

chấp nhận khi tín hiệu “Feed request” nhận đƣợc. Setpoint lƣu lƣợng khoảng

30T/h. Bộ điều khiển LOW tiếp tục hoạt động và gửi tín hiệu “Return signal”.

Hàm dốc:

Sử dụng phƣơng pháp này, vấn đề sai lệch nhỏ của trọng lƣợng vào

đƣợc giải quyết. Hàm dốc có thể chỉ đƣợc sử dụng trong chu kì liệu rỗng, bởi

vì lƣợng cấp cho phễu cân trong chu kì đầy không thể xác định. Việc này

đƣợc thực hiện bằng tiếp điểm có tên “Shifted during emptying period”. Sự

giảm dần trọng lƣợng đƣợc bắt đầu ngay khi bƣớc vào chu kì rỗng. Nó bắt

đầu với trọng lƣợng khởi động (Qstart) và giảm xuống theo thời gian theo

hƣớng bám lƣu lƣợng đặt. Bằng chức năng này trọng lƣợng đặt đƣợc tính

(Qsp), nó đƣợc trừ đi trọng lƣợng tức thời của phễu cân, sai lệch đƣợc dùng

để điều khiển cửa tháo. Để cấp liệu tốt, sai lệch trọng lƣợng phải nhỏ ở mức

cho phép. Điều này đƣợc điều chỉnh bằng bộ khuếch đại KP1, nó có thể cho

giá trị lớn. (Theo kinh nghiệm KP1 để ở giá trị khoảng 50).

Tính vị trí van:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hàm dốc sẽ đƣa ra lƣu lƣợng đúng cho hệ thống trong chu kì rỗng,

trong chu kì đầy hàm này phải đƣợc ngắt. Vì vậy trong chu kì đầy, công thức

toán phải đƣợc dùng để tính vị trí van dựa vào lƣu lƣợng đặt Fsp và trọng

lƣợng phễu cân.

Với giá trị lƣu lƣợng đặt cố định, vị trí van Zsp sẽ là hàm bậc 2 của

trọng lƣợng phễu cân.

Giá trị vị trí van này đƣợc sử dụng để điều khiển trong cả hai chu kì.

Trong chu kì rỗng, Zsp sẽ đƣợc điều chỉnh dựa theo sai lệch của trọng lƣợng.

Vị trí đặt van mới sẽ đƣợc trừ đi giá trị điện áp đo vị trí (Zm) mà nó gây ra sai

lệch lƣu lƣợng (Zfault). Khâu khuếch đại KP2 đƣợc dùng để điều chỉnh cho

vòng giá trị sai lệch nhỏ nhất của Zfault.

Q[T]

Flow = Constant

Max Level

50 45 40 35

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Min Level

30 25 20 15 10 5

41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Zm[%]

Hình 3.10. Quan hệ vị trí van và trọng lƣợng két cân

Tính tốc độ:

Tần số điều khiển tốc độ của động cơ có thể đƣợc điều chỉnh trong 1

khoảng đến 100Hz, nó có thể đƣợc đọc trƣớc bộ biến tần. Với mức tần số thấp

này có thể chạy động cơ mà không cần dừng và khởi động. Để tính tốc độ,

biến Znew đƣợc dùng, cũng nhƣ tốc độ đặt cho hệ thống. Khâu khuếch đại

KP3 sử dụng giá trị cố định, và chỉ thay đổi giữa hai đại lƣợng %/sec và Hz.

Đại lƣợng này có thể đƣợc tính dễ dàng, bằng cách chạy tháo liệu liên

tục tại tần số định trƣớc.

Tính lƣu lƣợng:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong chu kì rỗng mất dần trọng lƣợng, lƣu lƣợng đƣợc đo. Điều này

không thể làm trong chu kì đầy, khi đó công thức toán đƣợc dùng để tính

lƣợng có dạng sau:

Việc tính lƣu lƣợng tức thời tƣơng đƣơng với việc đo vị trí và trọng

lƣợng của két cân. Lƣu lƣợng tính đƣợc phải cho qua bộ lọc để loại bỏ những

dao động trƣớc và sau khi kết thúc một chu kì, nó đƣợc thể hiện ở lƣu lƣợng

thực tế và trọng lƣợng tích luỹ trên hình vẽ.

* Chế độ bằng tay (Hình 3.11):

Trong chế độ này hệ thống mất trọng lƣợng sẽ ở vị trí không hoạt động.

Ngƣời vận hành có thể đƣa ra điểm đặt bằng tay cho vị trí van tháo (Zmanu),

và động cơ sẽ đƣợc điều khiển đúng với vị trí đã đặt. Phần tính toán lƣu lƣợng

cũng giống nhƣ chế độ tự động. Thậm chí nếu chế độ này đƣợc duy trì trong

một thời gian dài, việc tính lƣu lƣợng sẽ tính đƣợc đúng cho cả chu kì đầy do

các biến hệ thống luôn đƣợc cập nhật.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ NHIỆT CHO CALCINER

3.1. Điều khiển quá trình cháy trong calciner:

Bài toán điều khiển quá trình cháy trong buồng phân huỷ là một bài

toán phức tạp. Việc điều khiển phụ thuộc vào rất nhiều tham số nhƣ:

- Độ đồng nhất của liệu.

- Chất lƣợng than.

- Lƣu lƣợng gió.

- Nồng độ CO, O2,…

- Sự phân phối khí.

- Hiệu quả của cyclone.

Việc điều khiển quá trình cháy trong buồng phân huỷ đƣợc thực hiện nhƣ

Không khí cấp cho buồng phân huỷ đƣợc lấy từ hệ thống làm nguội

clinke qua ống gió 3, một phần gió đƣợc trích lên tầng trên của buồng phân

huỷ (gió 4). Khí để phun mù và vận chuyển nhiện liệu. Gió 3 và gió 4 là khí

môi trƣờng từ máy làm nguội đã đƣợc trao đổi nhiệt với clinke. Nhiệt độ của gió sẽ phụ thuộc vào hiệu quả của bộ làm nguội, đạt khoảng 7500C – 9000C.

Khí phun mù và vận chuyển nhiên liệu là khí cần thiết cho bột than mịn và

làm nguội thiết bị vòi đốt. Lƣợng khí thừa là 20% tƣơng đƣơng 4% ôxi trong

ống thoát của buồng phân huỷ để đảm bảo cho than cháy hết.

Nhiên liệu đƣợc cấp cho buồng phân huỷ chiếm khoảng 60% tổng lƣợng để đốt tạo clinke. Nhiệt độ trong buồng phân huỷ khoảng 10000C, thời gian

lƣu của khí cháy trong buồng phân huỷ khoảng > 4s.

Sau cyclone A54, van A71 chia bột liệu thành hai nhánh, nhánh thứ nhất

đi thẳng xuống lò, nhánh thứ hai đi vào buồng phân huỷ với mục đích là để

điều chỉnh nhiệt độ buồng phân huỷ, điều chỉnh lƣợng canxi hoá thích hợp

trƣớc khi liệu vào lò nung và điều chỉnh sự cố xảy ra với buồng phân huỷ. Bột

liệu đi vào buồng phân huỷ cũng đƣợc van A73 chia thành 2 nhánh, nhánh thứ

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nhất đi vào tầng trên, nhánh thứ hai đi vào tầng dƣới, nhờ vậy mà ta có thể

điều chỉnh nhiệt độ trong buồng phân huỷ.

Nhiệt độ điểm đo A56T1 là tham số cho mạch vòng điều chỉnh van

A71. Buồng phân huỷ đƣợc đốt hoàn toàn bằng than nếu van A71 mở nhỏ

nhất là 20% và vòi đốt dầu nóng, tức là sẽ có 20% liệu đi vào ống đứng của lò

và 80% liệu đi vào buồng phân huỷ. Do vậy khi đốt hoàn toàn bằng than thì

yêu cầu lƣợng liệu cấp cho buồng phân huỷ < 80%. Nhiệt độ điểm đo A56T1 càng cao thì van A71 mở càng nhỏ và ngƣợc lại. Nếu A56T1 > 10500C thì báo lỗi giảm từ từ cấp than. Nếu A56T1 > 11000C thì ngừng cấp than.

Nhiệt độ A56T3 làm tham số cho mạch vòng điều khiển van A73. Độ mở

của van A73 thể hiện lƣợng liệu cấp vào tầng trên của buồng phân huỷ,

A56T3 càng cao thì van A73 mở càng nhỏ.

Máy phân tích khí thải:

Các thiết bị phân tích khí liên tục lấy mẫu khói lò để cung cấp thông tin

về mức O2, CO và NO để cho ngƣời vận hành trên cơ sở này điều khiển luồng

không khí thừa trong lò. Khí thải không đƣợc chứa khí dễ cháy: CO,

H2,…Khối lƣợng khí thừa trong lò ảnh hƣởng đến tiêu thụ nhiệt và hoạt động

của lò. Nếu khí thải chứa khí dễ cháy thì quá trình đốt than chƣa hoàn toàn.

Khí thải cũng chứa nhiệt của nó. Khối lƣợng nhiệt này bị tổn hao trong khí

thải cũng đáng kể. Trong khí thải mà thừa 1% CO thì trong lò phải tiêu thụ

thêm 40kcal cho 1kg clinke. Vì vậy để đảm bảo an toàn phải tránh khí chƣa

cháy trong khí thải.

Không thể nhìn thấy đƣợc khí chƣa cháy nhƣng nếu quá trình đốt cháy

diễn ra kém thì khói đen sẽ hình thành cốc hoá và muội. Thông thƣờng quá

trình đốt cháy không hoàn toàn là do thiếu khí. Tuy nhiên quá trình đốt cháy

không hoàn toàn cũng có thể xảy ra mặc dù có đủ lƣợng khí và hàm lƣợng

ôxi. Điều này cũng có thể xảy ra nếu một số khí dễ cháy gặp khí cháy ở đỉnh

lò và quá nguội không thể cháy đƣợc. Cũng có thể xảy ra nếu nguồn cấp

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nhiên liệu không đều, do vậy ở những thời điểm nào đó có thể cung cấp quá

nhiều cho quá trình cháy.

Khí thừa: Lƣợng khí thừa không đƣợc nhiều quá vì nếu nhiều khí thừa

quá sẽ làm giảm nhiệt trong zôn nung và tăng tốc độ khí qua lò do đó làm mất

nhiều bụi. Nhiệt bị di chuyển lên phía trên lò, điều này có thể gây ra nhiệt độ

quá cao trong các cyclone. Nếu lƣợng khí thải quá nhiều thì tổn hao nhiệt

cũng nhiều và thiệt hại về kinh tế. Ngoài ra còn làm tăng tải quạt ID.

Thiếu khí: Thiếu khí dẫn tới đốt cháy không hoàn toàn và làm giảm

nhiệt độ zôn nung. Một phần khí chƣa cháy và nhiên liệu tập trung trong tháp

trao đổi nhiệt, các bộ lọc bụi và ống dẫn nơi mà trong những trƣờng hợp rủi

ro chúng có thể bốc cháy và nổ. Nhiên liệu không cháy trong khí thải lại làm

tăng mức tiêu thụ năng lƣợng của lò. Nó cũng làm tăng khả năng hình thành

côla trong đầu vào của lò.

Lƣợng khí thừa đƣợc điều khiển sao cho bao giờ cũng có một lƣợng khí

thừa so với tốc độ bột than cấp vào lò. Điều này đƣợc thực hiện dựa trên hàm

lƣợng ôxi ở đầu vào của lò. Nên cố gắng giữ cho hàm lƣợng ôxi không đổi

bằng cách thay đổi vận tốc quạt khí hoặc thay đổi vị trí van điều tiết quạt. Quá

trình này đƣợc thực hiện nhờ các mạch vòng điều chỉnh PID.

3.2. Điều khiển nhiệt độ buồng phân huỷ:

Bài toán điều khiển nhiệt độ buồng phân huỷ là một toán rất quan

trọng, yêu cầu điều khiển ở đây là phải đảm bảo sao cho liệu sau khi ra khỏi

buồng phân huỷ đạt mức canxi hoá 90% - 95%. Hàm lƣợng canxi hoá đạt

đƣợc trong bài toán này có ảnh hƣởng rất lớn đến bài toán điều khiển zôn

nung. Nó quyết định đến chế độ hoạt động của zôn nung. Để đảm bảo liệu ra

khỏi buồng phân huỷ đạt mức canxi hoá 90% - 95% ta phải đảm bảo đƣợc các

thông số hoạt động về nhiệt độ, áp suất nhƣ ở hình 3.12.

Việc điều khiển nhiệt độ buồng phân huỷ A56 đƣợc thực hiện qua các

mạch vòng điều khiển tự động sau:

- Tín hiệu W2A55T1_PID1 để điều khiển: W2V21Y1_Z11 (vị trí)

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Tín hiệu W2A55T1_PID2 để điều khiển: W2V82Y1_F11 (điểm đặt)

- Tín hiệu W2A56T2_PID để điều khiển: W2V31Y1_Z11 (vị trí)

- Tín hiệu W2A56T8_PID để điều khiển: W2A73M1 (vị trí)

- Tín hiệu W2A56T1_PID để điều khiển: W2A71M1 (vị trí)

Trong đó W2V21 và W2V31 là các van dầu, do hệ thống lò đƣợc đốt

bằng than nên việc điều khiển nhiệt độ chỉ cần mạch vòng điều khiển tự động

W2A55T1_PID2 để điều khiển điểm đặt cho cân quay cấp than W2V82.

Cấu tạo và hoạt động của cân cấp than Pfister

Ta đã biết than cấp cho buồng phân huỷ A56 đƣợc điều khiển bằng

mạch vòng tự động W2A55T1_PID2 điều khiển điểm đặt cho cân quay

W2V82.

Hệ thống cấp than cho buồng phân huỷ bao gồm:

- Silô chứa than W2L11, động cơ khuấy W2V70.

- Van khí nén W2V81, W2V84, W2V86.

- Quạt gió W2V83M2, W2V85M2.

- Động cơ quay ống tạo gió W2V83M1, W2V85M1.

- Cân quay W2V82.

Đƣợc phân bố nhƣ hình 3.14.

Than trong silô W2L11 nhờ bộ khuấy W2V70 chảy qua van đóng mở

W2V81 xuống cân quay W2V82. Gió từ quạt W2V83 qua van khí nén

W2V84 thổi vào cân quay W2V82 đƣa than cấp cho buồng phân huỷ. Các

van W2V84 và WV86 có tác dụng đóng mở. Gió để thổi vào buồng phân huỷ

đƣợc tạo ra từ hai nhánh, trong một thời điểm chỉ có một nhánh hoạt động còn

một nhánh dự phòng. Nhánh bên phải gồm quạt gió W2V83 và van W2V84 là

nhánh hoạt động chính.

Tốc độ cấp than đƣợc điều chỉnh bằng tốc độ quay của đĩa tức là thay

đổi tốc độ của động cơ quay đĩa. Lƣu lƣợng than cấp cho buồng phân huỷ phụ

thuộc vào nhiệt độ đỉnh A55T1. Nhiệt độ đó làm tham số cho mạch vòng PID

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

điều khiển động cơ cấp than V82. A55T1 càng cao thì V82 mở càng nhỏ. Tốc

độ quay của V82 thể hiện lƣợng than cấp cho buồng phân huỷ.

Nhiệt độ A55T1 đƣợc đo để làm thông số thực cho bộ điều khiển quá

trình PIDCON. Điểm đặt nhiệt độ đặt từ bàn phím của ngƣời vận hành. Đầu

ra của bộ PIDCON sẽ quyết định góc mở cho bộ chỉnh lƣu dùng Thyristor. Từ

đó điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ cân quay than W2V82.

Than

Silô chứa than mịn L11

W2V72

W2V81 A56 P M

Than

W2V82

W2V86 P W2V84 P

W2V85 W2V83 M M

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 Hình 3.14. Sơ đồ hệ thống cấp than cho buồng phân huỷ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ LÀM NGUỘI KIỂU GHI CỦA HT II

4.1. Làm nguội và đặc tính của clinke:

Việc điều khiển bộ làm nguội clinke là một phần quan trọng trong phần

xử lí nhiệt của hệ thống lò bởi vì nó ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng clinke

ra lò. Trong phần sự hình thành và đặc tính của clinke ta đã biết trong zôn làm

nguội có các phản ứng hoá học xảy ra. Tỉ lệ quặng C3S luôn giảm đi trong khi

làm nguội, và sự làm nguội càng chậm thì mức giảm càng lớn, một số quặng

sẽ chuyển thành C2S. Sự thay đổi về mối quan hệ giữa C3S và C2S sẽ ảnh

hƣởng đến việc nghiền clinke vì C2S khó nghiền hơn C3S. Cách thức làm

nguội clinke cũng ảnh hƣởng rất nhiều đến chất lƣợng của nó. Sự làm nguội

nhanh sẽ ảnh hƣởng tích cực đến chất lƣợng clinke cũng nhƣ đến khả năng

nghiền.

Ngoài ra nếu chúng ta tạo ra đƣợc một dòng đối lƣu hoàn hảo trong

việc trao đổi nhiệt giữa clinke và không khí thì hầu nhƣ toàn bộ nhiệt lƣợng

trong clinke có thể đƣợc chuyển qua khí đốt. Vì thế bộ làm nguội có khả năng

giảm nhiệt năng tiêu thụ nhiều nhất. Hơn nữa clinke nguội vận chuyển dễ

dàng hơn.

Kích cỡ hạt của clinke rất quan trọng đối với sự hoạt động của bất cứ

bộ làm mát nào. Không đƣợc có quá nhiều bụi, ít hơn 15% có d 0,5mm là

tốt.

Nếu có quá nhiều clinke có kích cỡ 25mm làm tăng nhiệt độ của

clinke sau khi làm mát vì làm mát ở nhiệt độ này tốn rất nhiều thời gian. Ít

hơn 10% là tốt nhất.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bụi clinke có xu hƣớng bị thổi ngƣợc lại lò tạo thành sự luân chuyển

của bụi giữa lò và bộ phận làm mát. Bụi này có thể làm ảnh hƣởng đến sự lan

truyền của ngọn lửa ở trong lò và thƣờng làm đảo lộn sự hình thành clinke, do

đó sự luân chuyển của bụi có xu hƣớng tăng lên.

Sự luân chuyển của bụi làm cho nhiệt lƣợng của clinke đi vào bộ làm

mát tăng lên, do đó sẽ làm giảm hiệu suất của bộ làm mát.

Từ những phân tích trên ta sẽ rút ra đƣợc chiến lƣợc điều khiển bộ làm

nguội clinke sao cho chất lƣợng clinke tốt nhất, đảm bảo hoạt động tốt cho

các thiết bị và giảm lƣợng tiêu thụ năng lƣợng xuống nhỏ nhất. Sơ đồ hệ

thống hình 3.15.

4.2. Hệ thống điều khiển tốc độ ghi:

Lƣu lƣợng gió qua các ghi động đƣợc điều tiết nhờ hệ thống thuỷ lực

điều khiển sự dịch chuyển của ghi. Lƣu lƣợng gió qua ghi phụ thuộc vào

lƣợng clinke dày hay mỏng trên ghi. Độ dày của clinke lại phụ thuộc vào tốc

độ của ghi. Một vòng điều khiển đƣợc thực hiện nhờ việc đo áp suất dƣới ghi

để điều khiển chuyển động của các xi lanh thuỷ lực. Vậy tốc độ của ghi sẽ tác

động đến nhiệt độ và năng suất làm nguội của clinke. Tốc độ và thời gian

chuyển động của ghi phải đƣợc kiểm soát.

Dƣới các thanh ghi của bộ làm nguội đƣợc chia thành một số khoang,

mỗi khoang có quạt đƣợc trang bị các cánh dẫn hƣớng có thể điều chỉnh đƣợc

để điều khiển lƣu lƣợng khí tự động và điện năng tiêu thụ tối thiểu. Clinke

chảy tràn qua ghi đƣợc thu vào các phễu và đƣa qua các van lật kín khí tới

băng tải clinke.

Sự di chuyển của ghi đƣợc điều khiển bởi bơm chính, bơm dầu theo 2

hƣớng. Dầu bơm từ cửa A đẩy ghi tiến còn bơm từ cửa B đẩy ghi ngƣợc lại.

Trên cylinder có một van đóng/mở (Shuttle valve). Chức năng của van này là

để bớt đi một phần dầu đã dùng để di chuyển ghi. Trên bơm chính có 2 bơm

nhỏ. Một bơm là bơm tăng cƣờng, dùng để điền đầy thể tích dầu mà van

đóng/mở đã lấy đi. Bơm thứ 2 dùng để bơm dầu tới một hệ thống dẫn hƣớng

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

dùng để điều khiển dòng dầu từ bơm chính. Bơm chính là bơm piston roto

hƣớng trục. Hệ thống phụ bao gồm một van tỉ lệ điều khiển bằng điện. Ghi

thứ 2 dùng mỗi cylinder ở mỗi bên của ghi, làm việc theo chế độ master/slave.

Ghi 1 chỉ dùng một cylinder ở đằng trƣớc của ghi.

4.3. Hệ thống điều khiển lưu lượng gió:

Vòng điều khiển lƣu lƣợng gió trên ghi bằng cách đo áp suất ở đầu bộ

làm nguội để điều khiển van gió của hút ở đoạn ghi phía sau. Nhờ đó mà lƣu

lƣợng gió qua hệ thống ghi đƣợc điều chỉnh làm thay đổi làm thay đổi áp suất

trên ghi. Quạt này còn tác động đến lƣu lƣợng gió 2 vào lò. Để hệ thống điều

khiển tin cậy và đơn giản thì nó phải đảm bảo 3 chức năng:

- Lƣu lƣợng khí không đổi cho mỗi buồng dƣới ghi.

- Áp thấp không đổi trong ống chụp lò.

- Áp suất thấp dƣới khoang thanh ghi thứ nhất.

4.4. Hệ thống điều khiển tự động hệ thống phun nước:

Vòng điều khiển nƣớc phun thực hiện bằng bộ PID, nếu nhiệt độ khí trƣớc bộ lọc còn lớn hơn 3000C thì vòi phun nƣớc đƣợc tự động mở, mỗi bên

3 vòi tƣới nƣớc vào clinke để đảm bảo nhiệt độ clinke ra lò đúng yêu cầu

đồng thời cũng bảo vệ bộ lọc bụi tĩnh điện khỏi hỏng vì nhiệt.

Vấn đề quan trọng của bộ lọc bụi ghi là xử lí và lọc bụi khí thừa. Khí

thừa thay đổi về số lƣợng, nhiệt độ, hàm lƣợng bụi, vì vậy hệ thống xử lí phải

đƣợc thiết kế cho điều kiện xấu nhất.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§5. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ KHÍ ĐỘNG HỌC

5.1. Tổng quan:

Chúng ta thấy để đảm bảo lƣợng gió trong lò cho quá trình hình thành

clinke và quá trình đốt cháy nhiên liệu cần phải tạo ra đƣợc áp suất phù hợp ở

từng điểm trong lò. Hình 3.12 trình bày các thông số về áp suất trong hệ thống

lò. Có thể chia hệ thống tác động đến áp suất trong lò làm các hệ thống sau:

 Hệ thống các quạt gió khí thải ở đằng sau tháp trao đổi nhiệt : J15,

P27.

 Hệ thống các quạt gió tác động đến áp suất trong buồng phân huỷ:

quạt gió cho đƣờng phản hồi A77 (quạt gió 3), quạt gió A74 cho

ống đứng của lò, quạt gió V22 trực tiếp vào ngăn dƣới của buồng

phân huỷ.

 Hệ thống các quạt gió 1 của vòi đốt tác động trực tiếp đến ngọn lửa

trong lò: V91, V93.

 Hệ thống các quạt gió cho bộ làm nguội clinke: trong đó quan trọng

nhất là quạt khí thải J15 và quạt khí ở bộ lọc bụi P27. Quạt J15 tạo

ra áp suất âm trong hệ thống tháp trao đổi nhiệt. Quạt P27 tạo áp

suất âm ở đầu lò để tác động vào luồng gió 2. Ngƣời ta có thể thay

vì điều khiển tốc độ quạt J15 bằng cách điều khiển vị trí mở của van

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

gió J14, quạt P27 bằng van gió P26. Các quạt gió cung cấp khí đốt

cho buồng phân huỷ cũng nhƣ ống lò A74, V22 thƣờng đƣợc giữ ổn

định tốc độ để ổn định quá trình đốt. Chủ yếu là điều khiển vị trí mở

của các van gió J14 và V27. Bài toán điều khiển áp suất phụ thuộc

vào yêu cầu của bài toán điều khiển nhiệt độ, nó đƣợc thực hiện

bằng các vòng PID nhƣ trên hình 3.16.

5.2. Điều khiển van điều tiết quạt khí thừa ra khỏi bộ làm nguội (P26,

P27):

Áp suất ở đầu lò đƣợc dùng làm thông số để điều khiển van điều tiết

của quạt khí thừa sau bộ làm nguội với mục đích giữ cho áp suất âm ở đầu lò

là không đổi, điều này giúp cho việc điều tiết lƣợng gió 2 phù hợp theo yêu

cầu của điều khiển đốt.

Áp suất ở đầu ra của quạt khí thải J15 đƣợc dùng làm thông số để điều

khiển tốc độ của quạt khí thừa sau bộ làm nguội P27 nhằm duy trì áp suất âm

tại đầu ra của quạt khí thải không đổi tại một điểm đặt nhất định, thƣờng là

-5mm cột nƣớc.

5.3. Điều khiển van điều tiết của quạt khí thải J15:

Lƣợng khí thải ra khỏi tháp trao đổi nhiệt phải đƣợc điều khiển để giữ

cho lƣợng ôxi ra khỏi tháp trao đổi nhiệt không thay đổi. Đồng thời nó phải

đảm bảo đƣợc các thông số áp suất tại các điểm đo trên tháp trao đổi nhiệt.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƢƠNG 4 : MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU

KHIỂN CẤP LIỆU CHO LÒ NUNG

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA KÉT CÂN

Trọng lƣợng Q có liệu của két cân đƣợc tính theo công thức:

Trong đó: S là thiết diện két cân (không đổi).

H là độ cao của liệu trong két cân.

là trọng lƣợng riêng của bột liệu (không đổi).

Lƣu lƣợng ra khỏi két cân đƣợc tính theo công thức:

Thay Q vào ta có:

Đặt

Chuyển sang miền Laplace:

Ta nhận định Q và H có quan hệ tƣơng đƣơng.

Vậy mô hình của két cân chính là khâu tích phân, ta phải xác định hằng số T

dựa vào các thông số của két cân.

Trong quá trình hoạt động, trọng lƣợng két cân thay đổi do hai lƣu lƣợng:

- Lƣu lƣợng liệu rút ra Fr = Fsp không đổi chính là lƣu lƣợng cần thiết

cấp cho lò nung.

- Lƣu lƣợng liệu tháo vào cũng không đổi nhƣng phụ thuộc vào trọng

lƣợng của két cân. Khi trọng lƣợng của két cân Q = Qmin liệu sẽ đƣợc

tháo xuống két cân, khi Q = Qmax thì van tháo đóng lại. Chu kì tháo liệu

này chính là chu kì chất liệu. Trong chu kì rút chỉ có việc rút liệu ra

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

khỏi két cân. Dựa vào thông số cụ thể của chu kì này ta xác định hằng

số T.

Trong sơ đồ hình 3.10 mô tả sự phụ thuộc của Q vào vị trí van rút liệu, ta xác

định đƣợc trọng lƣợng đặt cho két cân:

Qmax = 40T

Qmin = 30T

Trọng lƣợng tối đa của két cân là 50T ứng với dải tín hiệu điện áp đo đƣợc là

0 – 10V, vậy dạng điện áp là:

Qmax = 8V

Qmin = 6V

Lƣu lƣợng đặt liệu cấp cho lò nung Hoàng Thạch II là Fsp = 200T/h trong dải

điều chỉnh 0 – 300T/h, ứng với điện áp Fsp = 6,67V trong dải 0 – 10V

Với lƣu lƣợng đặt đó trong khoảng thời gian rút liệu là 180s, trọng lƣợng két

cân sụt từ Qmax – Qmin tức 10T tƣơng ứng với 2V. Để đạt đƣợc yêu cầu trên thì

chúng phải có độ dốc nhƣ nhau:

Vậy mô hình két cân là:

Đặc tính của trọng lƣợng két cân minh hoạ trên hình sau:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

t(s)) 180 300

Hình 4.3. Đặc tính trọng lƣợng két cân trong một chu kì

Để xác định đƣợc lƣu lƣợng tháo vào két, ta dựa vào đặc tính trong chu kì

chất liệu. Thời gian đo đƣợc trong chu kì chất liệu với lƣu lƣợng tháo nhƣ trên

khoảng 120s. Trong thời gian này trọng lƣợng két tăng từ Qmin đến Qmax,

vậy ta có:

Qnạp = Qrút + 10T = 6,67T + 10T = 16,67T

Suy ra lƣu lƣợng tháo:

Fv = 500T/h tƣơng đƣơng với điện áp đặt 16,67V.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Để điều khiển liệu nạp vào két, ta sử dụng một khâu so sánh giới hạn bởi

Qmax, Qmin. Sơ đồ khối mô phỏng két cân trên hình 4.4.

Qstart

Q Fsp

Hình 4.4. Sơ đồ khối mô phỏng két cân

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN

TẦN - ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

Động cơ điều khiển van rút liệu két cân gồm động cơ W2A03 cho cửa A và

động cơ W2B03 cho cửa B. Chúng có các thông số sau:

Công suất danh định: PN = 0,13KW.

Tốc độ tối đa: nmax = 630v/p.

Điện áp pha: U = 380V.

Tần số hoạt động: 50Hz.

Hệ số công suất:

Dòng pha danh định: IN = 11.6A.

Đó là những động cơ đặc biệt, có thể hoạt động với dải tần số từ 0 – 100Hz.

Về mặt lí thuyết ta có thể ta có thể xây dựng đƣợc mô hình toán học cho hệ

truyền động biến tần - động cơ dựa vào các thông số danh định.

Tuy nhiên việc làm đó sẽ rất phức tạp mà chƣa chắc đã cho kết quả đúng

mong muốn. Mục đích của phần này chỉ mô phỏng để thấy rõ nguyên lí hoạt

động của hệ thống điều khiển cấp liệu cho lò nung. Vì vậy ở đây ta sẽ xây

dựng mô hình toán học của hệ truyền động biến tần - động cơ theo đặc tính

của nó.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 4.9 là đồ thị đặc tính theo thời gian của hệ có dạng xung tam giác, do

vậy mô hình toán học của hệ sẽ là một khâu tích phân:

180 300

Hình 4.9. Đặc tính của vị trí van cửa rút liệu

Trong chu kì rút liệu, điện áp đầu vào tƣơng tự của biến tần đo đƣợc:

Vm = 0,5V

Ta có :

mô hình toán học của hệ truyền động biến tần - động cơ là:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§3.MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÂN CẤP LIỆU LÒ NUNG

Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển cân cấp liệu lò nung trên simulink nhƣ

hình 4.10. Với lƣu lƣợng đặt 200T/h, ta có đặc tính của Fv, Fr, Q, Zsp, Zm nhƣ

trên các hình 4.11, 4.12, 4.13, 4.14, 4.15.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

v F

t(s) Hình 4.11. Tín hiệu lƣu lƣợng vào két cân

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

r F

t(s)

Hình 4.12. Tín hiệu lƣu lƣợng ra két cân

t(s) Hình 4.13. Tín hiệu trọng lƣợng két cân

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

p s Z

t(s)

m Z

Hình 4.14. Tín hiệu vị trí đặt van điều khiển

t(s)

Hình 4.15. Tín hiệu vị trí đo của van điều khiển

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khi lƣu lƣợng đặt thay đổi, lƣu lƣợng ra cũng đáp ứng theo, đồng thời vị trí

van cũng thay đổi phù hợp. Từ hình 4.16 đến 4.20 trình bày các tín hiệu khi

Fsp = 4, từ hình 4.21 đến 4.25 trình bày các tín hiệu khi Fsp = 8.

v F

- Khi Fsp = 4.

t(s)

Hình 4.16. Tín hiệu lƣu lƣợng vào két cân

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

r F

t(s)

Hình 4.17. Tín hiệu lƣu lƣợng ra két cân

t(s)

Hình 4.18. Tín hiệu trọng lƣợng két cân

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

p s Z

t(s)

m Z

Hình 4.19. Tín hiệu vị trí đặt van điều khiển

t(s)

Hình 4.20. Tín hiệu vị trí đo của van điều khiển

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

v F

- Khi Fs = 8.

t(s)

r F

Hình 4.21. Tín hiệu lƣu lƣợng vào két cân

t(s)

Hình 4.22. Tín hiệu lƣu lƣợng ra két cân

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

t(s)

p s Z

Hình 4.23. Tín hiệu trọng lƣợng két cân

t(s)

Hình 4.24. Tín hiệu đặt vị trí van điều khiển

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

m Z

t(s)

Hình 4.25. Tín hiệu vị trí đo của van điều khiển

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất xi măng

Chủ đề:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1 : Tổng quát chung về sản xuất xi

măng

§1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG POOLĂNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG TẠI CÔNG TY

XI MĂNG HOÀNG THẠCH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§3. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẢN

XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG HOÀNG

THẠCH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG LÒ NUNG

CLINKE DÂY CHUYỀN HT II

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 3 : CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU

KHIỂN LÒ NUNG CLINKE

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP