Thiết kế hệ thống điều khiển cấp nguyên liệu cho trạm trộn xi măng có chương trình

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU.................................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN...............4
1.1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG:..................................................................4
1.2. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN..............................................7
1.1.1. Quy trình chung cơng nghệ sản suất xi măng:........................................................8
1.2.1. Các công đoạn sản xuất của dây chuyền 3.............................................................9
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TRANG THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
CÔNG ĐOẠN LÕ NUNG.............................................................................................18
2.1. TỔNG QUAN CHUNG CƠNG ĐOẠN LỊ NUNG NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM
SƠN............................................................................................................................... 18
2.2. HỆ THỐNG CẤP LIỆU LÒ NUNG:......................................................................19
2.2.1. Mục đích hệ thống cấp liệu lị nung:....................................................................19
2.2.2. Đường đi của liệu và các thiết bị chính:...............................................................19
2.2.3. Q trình hoạt động:.............................................................................................21
2.2.4. Hệ thống điều khiển cấp liệu................................................................................21
2.3. HỆ THỐNG CẤP THAN........................................................................................24
2.3.1. Nhiệm vụ..............................................................................................................24
2.3.2. Giới thiệu chung hệ thống cấp than......................................................................24
2.3.3. Hệ thống điều khiển cấp than cho lò nung...........................................................25
2.4. CYCLONE TRAO ĐỔI NHIỆT ( THÁP TIỀN NUNG ).......................................26
2.4.1. Nhiệm vụ..............................................................................................................26
2.4.2. Giới thiệu chung về tháp tiền nung.......................................................................26
2.4.3. Nguyên lý làm việc..............................................................................................27
2.5. CALCINER.............................................................................................................27
2.5.1. Giới thiệu chung Calciner....................................................................................27
2.5.2. Hệ thống điều khiển nhiệt độ buồng calciner.......................................................29
2.6. LÒ QUAY............................................................................................................... 31
2.6.1. Giới thiệu chung về Lò quay................................................................................31
2.6.2. Hệ thống điều khiển tốc độ quay của lò...............................................................33

2.7. MÁY LÀM LẠNH CLINKER...............................................................................34
2.7.1. Giới thiệu chung máy làm lạnh clinker................................................................34
2.7.2. Hệ thống điều khiển lưu lượng gió làm lạnh clinker............................................36
SVTH: Trần Việt Anh

1


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG ĐOẠN CẤP
THAN NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN.....................................................................37
3.1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN CẤP THAN.............................................37
3.1.1. Cân Rotor, thiết bị điều khiển chính trong hệ thống cấp than...............................37
3.1.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển lưu lượng than cấp cho lị nung.................39
3.1.3. Xác định thơng số bộ điều khiển..........................................................................40
3.1.4. Tác động của nhiễu..............................................................................................43
3.1.5. Thiết kế bộ bù......................................................................................................45
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG............................................................................................49
KẾT LUẬN.................................................................................................................... 52

SVTH: Trần Việt Anh

2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH

LỜI NĨI ĐẦU
Điều khiển tự động ngày nay đã và đang được ứng dụng trong rất nhiều
ngành công nghiệp và cuộc sống. Từ những nhà máy, dây chuyền sản xuất cho đến

đồ dùng phục vụ sinh hoạt con người đều có ứng dụng của điều khiển tự động.
Việc tìm hiểu hoạt động của xí nghiệp cơng nghiệp trong thực tế bao gồm các
hoạt động sản xuất, dây chuyền công nghệ, trang thiết bị, máy móc và đặc biệt là
vai trị của người kỹ sư trong quá trình sản xuất là hành trang cần thiết ban đầu cho
sinh viên. Nhờ đó mà sinh viên cịn có cơ hội phát triển thêm những kỹ năng sống
trong thực tế cần phải tự mình giải quyết.
Qua sự tìm hiểu tại nhà máy xi măng Bỉm Sơn – Thanh Hóa đã thực sự đem đến
cho em thêm nhiều kiến thức và trải nghiệm trong một nhà máy lớn.Đặc biệt là qua
đó em đã có những kiến thức chung về ngành sản xuất xi măng, một ngành sản xuất
vật liệu không thể thiếu trong xây dựng.Công đoạn lị nung là cơng đoạn quan trọng
nhất trong q trình sản xuất xi măng. Đó là lý do em chọn đề tài: " Nghiên cứu hệ
thống điều khiển trong cơng đoạn lị nung nhà máy xi măng Bỉm Sơn ".
Đồ án của em gồm có bốn chương:
Chương 1: Tổng quan chung về nhà máy xi măng Bỉm Sơn.
Chương 2: Nghiên cứu trang thiết bị và hệ thống điều khiển trong cơng
đoạn lị nung.
Chương 3: Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển công đoạn cấp than nhà
máy xi măng Bỉm Sơn.
Chương 4: Mô phỏng và kết luận
Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Thái Hữu
Nguyên với kiến thức, nhiệt huyết và sự tận tụy của mình, cùng sự nhiệt tình giúp
đỡ,hướng dẫn và cung cấp tài liệu trong quá trình tìm hiểu nhà máy của toàn thể các
kỹ sư của
Xưởng Điện Tự Động nhà máy xi măng Bỉm Sơn. Trong bài viết còn có nhiều
thiếu sót kính mong thầy cơ giúp đỡ. Em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: Trần Việt Anh

3

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH

SVTH: Trần Việt Anh

4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM
SƠN
Nước ta đã có rất nhiều nhà máy xi măng cơng suất từ một đến vài triệu
tấn/năm như Hồng Thạch, Bỉm Sơn, Hồng Mai, Nghi Sơn,Bút Sơn… Trong cơng
nghệ sản xuất xi măng, tùy thuộc vào dạng phối liệu được chuẩn bị từ trước khi đưa
vào lò nung clinker mà người ta phân ra các phương pháp sản xuất khác nhau như:
khô, ướt, nửa khô và kết hợp. Trong các phương pháp đó phương pháp khơ được
sử dụng rộng rãi trên thế giới và hầu hết các nhà máy xi măng ở Việt Nam.
1.1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG:

Xi măng là chất kết dính thuỷ lực cứng trong nước và khơng khí, được tạo ra
bởi việc nghiền chung clinker với thạch cao và một số phụ gia khác. Clinker là
thành phần quan trọng nhất của xi măng, quyết định tính chất của xi măng.
Nguyên liệu chính để sản xuất clinker là đá vôi (CaO) và đá sét (SiO 2, Fe2O3,
Al2O3). Chất lượng của clinker phụ thuộc vào thành phần hố học và thành phần
khống của nó.
Thành phần hố học của clinker được biểu diễn bằng tỉ lệ thành phần các ơxít
trong phối liệu và là chỉ tiêu quan trọng để kiểm tra chất lượng clinker. Tổng hàm
lượng 4 ơxít cơ bản: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 trong clinker chiếm tỉ lệ từ 95 – 98%,
tính chất của clinker và xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ của các ôxít cơ bản này.
Tỉ lệ hàm lượng các ôxít trong clinker thông thường như sau:

CaO

63 - 67%

Fe2O3 2 - 4 %

SiO2 21 - 24%
Al2O3 4 - 7%

Bằng việc thay đổi tỷ lệ hàm lượng các ơxít cơ bản này khi cấp vào máy
nghiền ta có thể thay đổi tính chất của xi măng. Ngồi các ơxít cơ bản đó trong
clinker cịn có các ơxít khác như: MgO, Na2O, P2O5,MnO2…
Trong q trình nung luyện clinker bốn ơxít 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
khống chính như sau:

SVTH: Trần Việt Anh

5


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
Silicat 3 Canxi (Alit)

3 CaO.SiO2

Silicat 2 Canxi (Bezit) 2 CaO.SiO2
Aluminat 3 Canxi

3 CaO.Al2O3

Alumoferit 4 Canxi

4 CaO.Al2O3.Fe2O3

Hàm lượng các khoáng cơ bản trong clinker nằm trong các khoảng sau:
Silicat 3 Canxi (Alit)

(42 - 60)%

Silicat 2 Canxi (Bezit) (15 - 50)%
Aluminat 3 Canxi

(2 - 15)%

Alumoferit 4 Canxi

(10 - 25)%

Ngoài các phối liệu cơ bản trên cịn có các phụ gia được đưa vào phối liệu
nung hoặc nghiền cùng clinker nhằm tăng cường 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
hồn thành sẽ nằm lại ln trong sản phẩm.
Phụ gia điều chỉnh dùng để điều chỉnh sự kết dính và độ đóng rắn của
xi măng, thường dùng thạch cao.
-

Phụ gia thủy làm tăng tính bền nước của xi măng.

-

Phụ gia điền đầy: nhằm tăng sản lượng xi măng, giảm giá thành sản

-

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

phẩm.

măng, ngăn không cho chúng hút ẩm, thường dùng dầu thực vật dầu lạc có độ phân
tán cao.
Xi măng là chất kết dính xây dựng, các thành phần hố học của nó gồm các
hợp chất có độ bazơ cao.
Trên quan điểm hố học người ta phân chia như sau:
- Nhóm xi măng Silíc – Mơi trường nước.
- Nhóm xi măng Alumin – Mơi trường nhiệt độ cao.
- Nhóm xi măng khác – Môi trường đặc biệt.
Xi măng Pooclăng là chất kết dính thuỷ lực được sản xuất bằng cách nghiền
mịn clinker xi măng với thạch cao (3 – 5%) và phụ gia (nếu có).
SVTH: Trần Việt Anh

6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
Xi măng Pooclăng hỗn hợp là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp clinker,
thạch cao (3 – 5%) với phụ gia hỗn hợp (tổng lượng không lớn hơn 40%, trong đó
phụ gia đầy khơng lớn hơn 20%).
Khi thành phần trọng lượng phụ gia thêm vào > 15% thì xi măng được gọi

theo tên gốc cùng với tên phụ gia như xi măng Pooclăng xỉ, xi măng Pooclăng
pudơlan…
Clinker xi măng là sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu đá
vôi, đất sét theo các môđun hệ số phù hợp để tạo được các thành phần khoáng theo
mong muốn.
Quá trình sản xuất xi măng có trình tự thao tác cơng nghệ sau:
Khai thác
ngun liệu

Nghiền liệu

Nung luyện
Clinker

Nghiền Clinker
với phụ gia
Hình 1.1 Quá trình sản xuất xi măng

SVTH: Trần Việt Anh

7

Đồng nhất liệu

Đóng Bao


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
1.2. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN.

Nhà máy xi măng Bỉm Sơn nằm tại thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa được
khởi cơng xây dựng từ năm 1976 do Liên Xô (cũ) thiết kế và giúp đỡ xây dựng theo
công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp ướt, năm 1983 nhà máy đi vào hoạt
động công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/ năm. Hiện nay công ty xi măng Bỉm Sơn đã
đầu tư cải tạo hiện đại hóa dây chuyền cơng nghệ, sản xuất xi măng theo phương
pháo khô, bao gồm dây chuyền 2 với năng suất 1,8 triệu tân/năm và dây chuyền 3
với năng suất 2 triệu tấn /năm.
Dây chuyền 3 của nhà máy xi măng Bỉm Sơn có tổng mức đầu tư là 4399 tỷ
đồng, sử dụng công nghệ Nhật Bản, do nhà thầu IHI cung cấp thiết bị. Sau hơn 3
năm thi công(khởi công ngày 9/1/2007 và ra sản phẩm đầu tiên vào 1/3/2010), hiện
nay dây chuyền đang hoạt động ổn định với công suất thiết kế.
Là một trong các dự án đầu tư xây dựng lớn nằm trong quy hoạch điều chỉnh
phát triểu công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 và định hướng phát triển
đến năm 2020 của chính phủ, việc bổ sung dây chuyền mới đã đưa nhà máy xi
măng Bỉm Sơn thành nhà máy cơng nghệ đạt trình độ tiên tiến trên thế giới, với
tổng công suất 3,8 triệu tấn/năm, góp phần thực hiện thắng lợi các chỉ tiêu kinh tế,
xã hội trong khu vực.

SVTH: Trần Việt Anh

8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
1.1.1. Quy trình chung cơng nghệ sản suất xi măng:
Đá vôi

Máy đập đá vôi

Đất sét

Máy đập đất sét

Kho chứa đá vơi, đất sét

Xỉ pirit

Kho chứa xỉ sắt, bơxít

Máy nghiền liệu

Than

Silơ chứa đồng nhất

Máy nghiền than

Hệ thống Cyclone trao đổi nhiệt

Sấy

Lò nung
Silơ chứa clinker

Dầu
Phối liệu

Máy nghiền xi măng
Silơ chứa xi măng
Đóng bao

Xuất xi măng rời

Hình 1.2 Quy trình chung cơng nghệ sản xuất xi măng

SVTH: Trần Việt Anh

9

Bơxít


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
1.2.1. Các cơng đoạn sản xuất của dây chuyền 3
1.1.2.1. Nguyên liệu đầu vào
Đá vôi từ bãi được ô tô chuyên chở vào silo chứa đá vôi. Tại đây đá vơi được
chuyển xuống băng xích có nhiệm vụ loại các đá có kích thước nhỏ vừa đủ để lọt
qua khe vào phễu ( hopper ) rồi đổ xuống băng tải đá cịn những viên đá có kích
thước lớn hơn được băng xích chuyền đi đến máy đập để đập nhỏ ra rồi cũng được
đổ vào băng tải đá. Băng tải được lọc bụi bởi máy lọc bụi túi 22-05. Đá vôi được
chuyền qua băng được cân bằng cân băng định lượng. Tại cuối của băng tải đá có 1
van 2 ngả ZS van này có nhiệm vụ khi muốn kiểm tra khối lượng đá vôi đi vào
người ta sẽ bật van này để đá được chuyển qua 1 đường khác đổ vào ơ tơ sau đó ơ tơ
sẽ đem đá đi cân để xem có sai lệch khơng? Nếu như có sẽ báo lên phịng điều hành
để điều chỉnh lại thông số tốc độ băng cũng như độ mở của silo để cho ra đúng lưu
lượng đá đầu vào đã đặt. Đá đi qua băng tải đưa vào máy rải đá.

Hình 1.3 Lọc bụi túi
1.1.2.2. Kho chứa đá vơi(máy rải và cào đá):
Đá theo băng tải được đổ vào cầu rải đá 22-10 để chất đá thành đống sau đó

được cào đồng nhất bằng máy bừa cào 22-11. Đá sau khi cào được đổ xuống hầm
ngay dưới chân máy rải rồi được chuyền lên băng tải tiếp theo. Tại đây đá cũng
được cân để điều chỉnh lưu lượng trước khi vào silo chứa. Silo chứa đá vơi
limestone có sức chứa 900 tấn. Silo này có 2 cửa ra 1 cửa ra đi xuống băng tải để
cân ( 40-400 tấn/giờ ) và từ cân này đưa xuống băng tải khác có lưu lượng 540
tấn/giờ để đưa đến máy nghiền. Một cửa khác được đưa ra băng tải có lưu lượng
550 tấn/giờ để đưa vào kho chứa đá vôi.

SVTH: Trần Việt Anh

10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH

Hình 1.4 Máy cào 1.2.
1.1.2.3. Kho chứa sét ( máy rải và cào sét )
Đất sét được chuyên chở từ bãi khai thác vào silo chứa bằng ô tô. Được
chuyền đến băng xích để tách các viên sét có kích thước vừa đủ xuống phễu đưa
xuống băng tải sét những viên có kích thước lớn sẽ được băng xích đưa đến máy
đập sét 21.1-03. Tại đây sét được đập nhỏ để đưa đến băng tải sét. Tại băng sét cũng
có lọc bụi túi. Sét được đưa đến băng tải để cân sau đó được chuyền đến máy rải
sét, nếu như tại máy rải sét đầy ( máy rải sét có 2 đống sét) thì băng tải tự động đảo
chiều để đưa sét vào kho chứa hoặc đưa lên ô tô đưa đi. Tại máy rải sét,có các băng
tải 21.1-12 và 21.1-13 có khả năng di động để tạo thành 2 đống sét ( mỗi đống có
trọng lượng 7500 tấn ). Tại kho cào, rải sét có máy cào sét 21.1-14 có tốc độ cào
150 tấn/giờ.
Sét sau khi cào được đưa xuống băng tải 21.1-15 tại đây đá sét được cân
kiểm tra sau đó được dẫn tới băng tải 21.1-16 để dẫn đến silo chứa. Trên băng tải
cũng được đặt lọc bụi túi 24.1-02. Liệu sét đổ vào si lô chứa 24.1-04 có sức chứa

200 tấn. Sét được cân bằng băng xích 24.1-06 ( lưu lượng 10-100 tấn/giờ) từ đây sét
cùng các nguyên liệu khác được đưa đến máy nghiền.

Máy đập sét

Máy rải sét

Hình 1.5 Máy đập và máy rải sét
SVTH: Trần Việt Anh

11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
1.1.2.4. Các nguyên liệu khác (quặng sắt iron ore, đá silica shale, thạch cao gypsum và
các phụ gia khác additive )
Từ kho chứa nguyên liệu ( nguyên liệu được đưa đến kho nhờ tầu hỏa hoặc
ôtô) tại đây gầu múc sẽ đưa nguyên liệu khác nhau vào các silo chứa nguyên liệu.
Silo chứa đá silica có sức chứa 90 tấn. Silo chứa quặng sắt có sức chứa 100 tấn.Từ
đây 2 nguyên liệu trên được trộn lẫn với đá vôi và sét để đưa đến máy nghiền.
Ngoài ra các nguyên liệu khác là phụ gia và thạch cao được đựng trong 2 silo
đều có sức chứa 90 tấn các phụ gia này được thêm vào trong quá trình sản xuất xi
măng để tạo ra các loại xi măng khác nhau.
1.1.2.5. Nghiền nguyên liệu thô:
Nguyên liệu thô được nghiền trong xưởng nghiền. Nguyên liệu thô được tách
các tạp chất lạ nhờ các máy phát hiện như máy phát hiện vật liệu từ tính 24.1-16 hút
các vật nhiễm từ lên băng tải rồi đưa ra ngoài và máy lọc các vật liệu phi từ tính
24.1-17 phát hiện các vật liệu khơng nhiễm từ rồi được van 2 ngả 24.1-18 đổ gạt ra
ngoài. Nguyên liệu được đổ vào máy nghiền 24.1-21 qua băng tải 24.1-19.

Hình 1.6 Máy nghiền đứng
Máy nghiền có cơng suất nghiền 450 tấn/giờ trong quá trình nghiền nước
được phun vào để làm mát vì nguyên liệu được nghiền ở nhiệt độ cao. Trong q
trình nghiền có quạt gió 24.1-21 đẩy vào để cho các nguyên liệu nghiền ở dạng bụi
được hút lên đưa vào các silo chứa 24.1-23 để đưa đến cơng đoạn đồng nhất. Những
ngun liệu vẫn cịn có kích thước to sẽ được đưa xuống qua các máng rung khí
dộng 24.1-27 và 24.1-28 để đưa đến băng gầu 24.1-29 đưa lên quay lại quá trình
nghiền để nghiền nhỏ hơn. Trong quá trình nghiền trường hợp khi máy nghiền trong
trạng thái đầy liệu thì băng tải 24.1-30 sẽ đảo chiều đưa nguyên liệu qua silo chứa
SVTH: Trần Việt Anh

12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
24.1-31 có trữ lượng 42 tấn để cất và khi nguyên liệu trong máy nghiền thiếu sẽ lại
đưa vào máy nghiền. Quá trình nghiền được lọc bụi qua lọc bụi túi 24.1-42. Ngoài
ra trong trường hợp khi khởi động máy nghiền thì cần phải cấp cho máy nghiền 1
nhiệt lượng ban đầu cần thiết có 1 cơng đoạn cấp nhiệt ban đầu cho máy nghiền
được chạy bằng dầu.
Vì trong quá trình nghiền sinh ra bụi nhiều và nhiệt lượng cao nên cần 1 máy
lọc bụi tĩnh điện 36.1-06 nhưng vì nhiệt lượng cao nên trước khi vào máy lọc bụi
tĩnh điện bụi được làm mát bằng nước qua hệ thống phun sương của tháp tỏa nhiệt.
Bụi sau khi lọc được đưa quay trở lại dây chuyền qua các đầu A, B.

Hình 1.7 Lọc bụi tĩnh điện
1.1.2.6. Đồng nhất nguyên liệu:
Sau khi qua máy nghiền, ngun liệu thơ có kích thước nhỏ như hạt bụi được
hút lên các silo lắng 24.1-23.Tại đây bụi được lắng lại rồi vận chuyển qua các băng
tải dẫn động bằng khí 24.1-33,34,35,36 trong q trình vận chuyển xi măng được

lấy mẫu ra ngoài để xét nghiệm thông qua thiết bị lấy mẫu dạng xoắn 24.1-37.
Nguyên liệu thô được chuyển lên cao nhờ băng gầu 24.1-36 để đưa vào silo
đồng nhất qua băng dẫn động khí 24.1-39 vào hệ thống rải liệu đều vào trong
silo24.1-40 nhờ bơm khí 24.1-40a. Nguyên liệu ở trong silo đồng nhất được thổi khí
để sục lên nhờ các quạt gió 25.1-05. Ngun liệu thơ được đồng nhất sau đó được
thổi xuống silo rung được dẫn động bằng khí 31.1-01.

SVTH: Trần Việt Anh

13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
Silo có trữ lượng 110 tấn. sau đó ngun liệu được đưa xuống băng tải dẫn
động khí 31.1-04 để đưa đến băng gầu 31.1-07 hoặc 31.1-08 để đưa đến tháp tiền
nung nhờ băng tải dẫn động khí 31.1-11. Ngồi ra có thiết bị đo mức 31.1-03 để đo
lượng nguyên liệu thơ đi qua báo về cho trung tâm điều hành.

Hình 1.8 Silo rung
1.1.2.7. Nung và làm mát clinker.
Vì nhiệt độ để nung clinker khá cao nên nguyên liệu thô được nâng dần nhiệt
lên trước khi vào nung qua các silo chứa trong tháp tiền nung. ( khác với dây
chuyền ướt đã quá cũ kỹ và tốn nhiều nguyên liệu đầu vào, đã bị dừng chạy vào
tháng 10 năm 2010 ). Tháp tiền nung được chia làm 5 cấp tiền nung 1C 2C 3C 4C
5C quá trình chuyển của nguyên liệu thơ trong tháp tiền nung được dẫn động bằng
khí nhờ 2 quạt 36.1-01a,b. Nhiệt lượng được cấp cho tháp nhờ lị cấp nhiệt FF. Khi
ngun liệu đủ nhiệt độ thì được đổ vào lị nung quay 33.1-01. Lị nung có công
suất 5500 tấn/ngày. Sau khi nung xong nguyên liệu thô sẽ thành clinker. Clinker
được chuyển xuống hệ thống làm mát bằng khí. Có 16 quạt thổi khí tự nhiên vào
làm mát clinker.

Hình 1.9 Nung và làm mát clinker

SVTH: Trần Việt Anh

14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
Clinker di chuyển chậm trong máy làm mát nhờ hệ thống Ghi thủy lực.
Trong máy làm máy có các rãnh để cho clinker có kích thước nhỏ lọt xuống các
phễu rồi chuyển ra băng tải, các viên clinker có kích thước lớn hơn sẽ được chuyển
tới cuối máy làm mát. Ở cuối máy làm mát có hệ thống búa đập nhỏ clinker ra rồi
cũng được chuyển đến băng tải 38.1-01. Trong hệ thống làm mát cũng có một máy
lọc bụi tĩnh điện loại 2 tường để lọc bụi. clinker sau khi ra khỏi máy làm mát được
chuyển đến 2 silo chứa clinker 39.1-01 và 39.1-03 có trữ lượng 40.000 tấn. Ngoài ra
để cấp nhiệt ban đầu cho Calciner người ta cũng cần 1 hệ thống cấp nhiệt ban đầu
bằng dầu.

Hình 1.10 Hệ thống cấp dầu
1.1.2.8. Nghiền và cấp than.
Than cấp cho nhà máy trong các cơng đoạn lị và nghiền được cấp từ kho
than của nhà máy. Than khi được chở đến được cất trong kho rồi đưa vào các silo
chứa 23-01. Hoặc được lấy ngay từ tầu trở than được băng xích đưa vào băng
chuyền. Tại đây trên băng tải 23-04 có thiết bị phát hiện rác ( những vật lạ không
phải là than ) nếu phát hiện được thì băng tải sẽ đảo chiều đưa đoạn than có chứa dị
vật ra ngồi. Sau đó than được đưa vào kho qua hệ thống phân phối trong kho nhờ
băng tải và ống đưa tạo thành 2 – 3 đống mỗi đống 6000 tấn than. Than được cào
bằng máy cào than 23-08 rồi được đưa xuống băng tải 23-09 ( 180 tấn/giờ ). Than
được chuyển đến băng tải 23-15 tại đây than được lọc kỹ hơn khỏi những vật liệu

nhiễm từ nhờ băng tải loại từ 23-17, và loại những vật liệu phi từ tính nhờ máy soi
23-18.
Sau khi phát hiện ra di vật phi từ tính sẽ được van 2 ngả 23-15a đẩy ra ngồi.
Sau đó than được đưa xuống silo rung 35.1-01 để đưa than vào máy nghiền than
35.1-04. Gần tương tự như máy nghiền liệu thô than được nghiền ở nhiệt độ cao và
trong quá trình nghiền cũng được phun sương làm mát. Than sau khi nghiền sẽ
được hút lên và ngưng tại silo lắng 35.1-06 silo được 1 máy lọc bụi tĩnh điện 35.1SVTH: Trần Việt Anh

15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
07 lọc than đưa quay lại băng tải dạng xoắn. Sau băng tải xoắn có thiết bị lấy mẫu
dạng xoắn 35.1-11. Sau đó có van hai ngả chia than ra làm 2 đường.
-

1 đường đưa than đến silo chứa 35.1-12 từ đây than được chia làm 2

đường A,B đường A thì đưa than vào lị nung quay cịn đường B đưa than vào lò
cấp nhiệt FF trên mỗi đường đều có lặp đặt thiết bị cân roto.

Hình 1.11 Sơ đồ cấp than
-

Một đường khác đưa than vào silo lắng 35.1-18 rồi được vận chuyển

đến máy nghiền nhỏ 35.03 của dây chuyền 2 phục vụ cho lò nung và calciner của
dây chuyền này.
1.1.2.9. Nghiền xi măng:
Clinker từ silo chứa hoặc từ ngoài vào được đưa vào băng tải 39.1-14 để đưa

đến băng gầu 39.1-15 đưa lên để đổ vào các silo 45-01 và 46-01(mỗi silo chứa 350
tấn) chuẩn bị đưa vào nghiền. Nếu như trong quá trình nghiền xi măng mà đầy thì
phần clinker được đưa ra kho chứa nhờ silo 39.1-19 ( 500 tấn).
Từ đây clinker được chia thành 2 đường và được đưa đến 2 dây chuyền
nghiền khác.Clinker được chứa trong silo 46-01 ( 350 tấn), thạch cao ( gypsum )
được chứa trong silo 46-02 ( 150 tấn ), đá bazan ( basalt ). Các nguyên liệu được
đưa vào băng tải46-08 rồi được đưa vào máy nghiền xi măng. Trong máy nghiền xi
măng được chia làm 2 khoang và cũng như các máy nghiền khác cũng được phun
sương vào trong q trình nghiền. Máy nghiền xi măng cũng có một máy lọc bụi
tĩnh điện 46-27 lọc bụi rùi đưa bụi xi măng trở về băng tải. Xi măng được nghiền
xong được đưa vào băng tải dẫn động bằng khí 46-14 đưa đến băng gầu 46-15 để
SVTH: Trần Việt Anh

16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
đưa lên băng tải khí dẫn động 46-16 rồi đổ vào máy tách khí động 46-19.Tại đây
những xi măng có kích thước đủ nhỏ thì đuợc tách ra và đưa đến silo lắng 46-23i
những xi măng cịn lại có kích thước to sẽ được lắng xuống vào phễu rồi được rung
cho chảy quay chở lại máy nghiền xi măng nghiền tiếp. Tại đây có thiết bị đo lưu
lượng 46-21 thiết bị này dùng để đo và điều khiển mức xi măng chảy qua theo
lượng đã đặt.

Hình 1.12 Máy tách khí động
Xi măng sau khi vào silo lắng 46-23i được lọc bụi thông qua lọc bụi túi loại
to 46-23, xi măng lắng lại rồi được đưa đến băng gầu nâng đưa lên silo chứa xi
măng 50-01 và 50-05 có trữ lượng 15000 tấn.
1.1.2.10. Đóng bao
Xi măng được chứa trong silo chứa được thổi khí vào để chẩy qua các ống

50-01a,b,c và 50-05a,b,c vào cyclone ngưng rồi được đưa xuống băng tải 50-09, 5016, 50-17 để đưa đến băng gầu đưa lên cao.

Hình 1.13 Cement silo

SVTH: Trần Việt Anh

17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
Qua hệ thống phân loại dị vật 50-73 đưa những dị vật cịn sót lại trong xi
măng đưa ra ngồi. Sau đó xi măng được đưa xuống téc chứa chia ra các đường vào
máy đóng bao. Mỗi đường được đưa đến các téc nhỏ hơn có dung tích 20m 3 để chứa
xi măng đưa và máy đóng bao 55-04 rồi các hệ thống kiểm tra và vận chuyển như
thiết bị rũ bụi cho bao 55-05, thiết bị chỉnh sửa đường đi của bao 55-06a, thiết bị
cân kiểm tra trọng lượng của bao 55-06 ( thường là 50 cân ), thiết bị phân loại bao
hỏng 55-07,các băng tải và thiết bị tay thủy lực để rẽ nhánh đưa bao lên xe hoặc ra
tầu hỏa.

Hình 1.14 Khâu đóng bao
Trong q trình đóng bao xi măng có thể rơi vãi hoặc có bao bị hỏng làm xi
măng vãi ra có hệ thống băng tải dạng xoắn thu xi măng rơi ra đưa ra băng gầu để
đưa lên quay lại ban đầu.

SVTH: Trần Việt Anh

18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TRANG THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN CÔNG ĐOẠN LÕ NUNG

2.1. TỔNG QUAN CHUNG CÔNG ĐOẠN LỊ NUNG NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN.

Cơng đoạn lị nung là nơi sấy và nung liệu ở nhiệt độ cao để thu được
clinker. Đây là công đoạn phức tạp nhất trong quá trình sản xuất xi măng. Bản thân
quá trình nung clinker là quá trình sản xuất liên tục đòi hỏi sự hoạt động ổn định,
phải giám sát và duy trì nhiều tham số quá trình như:nhiệt độ, áp suất, nồng độ
ôxy…Liệu sau khi được sấy đến nhiệt độ cao ( khoảng 1000 ℃) nhờ khí cháy của lị
và buồng phân hủy sẽ được đưa vào nung trong lò và calciner ở nhiệt độ cao, ở
nhiệt độ cao này, các q trình hóa lý xảy ra, các hợp chất trong liệu kết hợp với
nhau tạo thành clinker. Clinker tạo thành sẽ được làm nguội rồi đưa vào silô để ủ
trong vòng 7 đến 15 ngày.
Hệ thống lò nung bao gồm những bộ phận chính sau:
-

Hệ thống cấp liệu.

-

Tháp tiền nung.

-

Buồng phân hủy đá vơi ( calciner).

-

Hệ thống cấp than.

-

Lị quay.

-

Thiết bị làm lạnh clinker.

Khái quát về hệ thống điều khiển lò nung:
-

Điều khiển hệ thống cấp liệu.

-

Điều khiển tốc độ lò nung.

-

Điều khiển hệ thống cấp than cho lò nung.

-

Điều khiển độ mở van gió 3 cấp cho calciner.

-

Điều khiển ổn định nhiệt độ calciner.

-

Điều khiển lọc bụi ( nghiền than, khí thải lị nung, máy làm

lạnh )
-

SVTH: Trần Việt Anh

Điều khiển lưu lượng gió làm lạnh.

19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
2.2. HỆ THỐNG CẤP LIỆU LỊ NUNG:

2.2.1. Mục đích hệ thống cấp liệu lị nung:
Mục đích của hệ thống cấp liệu lị nung là đảm bảo lượng liệu thích hợp
được cấp vào lò nung, đồng bộ với tốc độ quay của lò và đảm bảo cho lò hoạt động
tốt. Như vậy ta thấy hệ thống điều khiển cấp liệu lò nung không tách rời mà là một
hoạt động quan trọng trong cơng đoạn điều khiển lị. 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 lị nung.
Ngồi ra,hệ thống cịn đảm nhiệm một nhiệm vụ nữa đó là đồng nhất liệu,
đồng nhất liệu rất quan trọng trong quá trình sản xuất xi măng bởi nó có tác dụng
trộn đều các thành phần hóa học trong bột liệu. Việc đồng nhất được thực hiện bởi
các quạt sục khí ở đáy silo đồng nhất.
2.2.2. Đường đi của liệu và các thiết bị chính:

Bột liệu từ silo lắng (24.1-23) được chuyển qua các băng chuyền(24.1-33),
(24.1-34), (24.1-35)và (24.1-36). Các băng chuyền này là các đường ống dẫn động
bằng khí nhờ các quạt thổi gió vào đường ống (24.1-33a, 24.1-35a, 24.1-36a)và. Để
giảm bụi ra mơi trường và tiết kiệm ngun liệu thì hệ thống trang bị thêm hai lọc
bụi túi (24.1-43, 24.1-44). Trong quá trình đó ngun liệu được lấy ra ngồi phân
tích nhờ thiết bị lấy mẫu dạng xoắn (24.1-37).

Hình 2.2 Silo lắng
SVTH: Trần Việt Anh

20