Truyền động điện lò quay trong dây chuyền sản xuất xi măng

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đề tài tốt nghiệp: “Truyền động điện lò quay trong dây
chuyền sản xuất xi măng” là do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo
PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn. Các số liệu và kết quả trong đề tài là hoàn toàn trung
thực.
Để hoàn thành bản đồ án này, em chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo đã ghi
trong bảng các tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu nào khác. Nếu có sự sao
chép em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Sinh viên
NGUYỄN MINH TÙNG
Mục lục
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................1
Chương 1............................................................................................................3
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG.............................3
VÀ CÔNG NGHỆ LÒ NUNG..........................................................................3
1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng Hoàng Thạch.........................................3
1.1.1. Dây chuyền sản xuất xi măng..............................................................................3
1.1.2. Các công đoạn sản xuất xi măng.........................................................................6
1.2. Tổng quan về công nghệ lò nung.............................................................................10
1.2.1. Giới thiệu chung về lò.........................................................................................10
1.2.2. Lò đứng...............................................................................................................11
1.2.3. Lò bể...................................................................................................................12
1.2.4. Lò quay...............................................................................................................12
1.2.5. Công nghệ lò nung công ty xi măng Hoàng Thạch............................................13
Chương 2..........................................................................................................22
HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CỦA LÒ QUAY...............................................22
2.1. Khái quát chung.........................................................................................................22
2.2. Động cơ truyền động lò quay....................................................................................22
2.2.1. Giới thiệu về động cơ một chiều kích từ độc lập...............................................22
2.2.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều.................................................................25

2.3. Giới thiệu chung về simoreg 6RA24.........................................................................28
2.3.1. Giới thiệu............................................................................................................28
2.3.2. Mô tả...................................................................................................................28
2.3.3. Hoạt động...........................................................................................................30
2.3.4. Giới thiệu về họ SIMOREG D.../640A-1200A, 3-ph AC 400V bis 750V/1Q......30
2.3.5. Giới thiệu về chức năng của một số đầu cuối...................................................37
2.3.6. Giới thiệu về bộ biến đổi Tiristor cấp nguồn cho phần ứng động cơ................43
2.3.7. Giới thiệu về bộ biến đổi cấp nguồn cho kích từ động cơ.................................47
Mục lục
Chương 3..........................................................................................................48
SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CỦA SIMOREG DÙNG ..........................................48
TRONG LÒ QUAY.........................................................................................48
3.1. Sơ đồ khối tổng thể phần điều khiển của bộ Simoreg.............................................48
3.2. Phân tích sơ đồ.........................................................................................................49
3.2.1. Khâu xử lý tín hiệu..............................................................................................49
3.2.2. Khâu hạn chế cho bộ tích phân gia tốc RFG.....................................................52
3.2.3. Khâu tích phân gia tốc RFG...............................................................................54
3.2.4. Khâu hạn chế momen và dòng điện phần ứng..................................................58
3.2.5. Mạch vòng tốc độ...............................................................................................62
3.2.6. Mạch vòng dòng điện và khối phát xung...........................................................68
Chương 4..........................................................................................................74
TỔNG HỢP VÀ MÔ PHỎNG MẠCH VÒNG ............................................74
ĐIỀU KHIỂN...................................................................................................74
4.1. Tổng hợp mạch vòng điều khiển..............................................................................74
4.1.1. Mô tả toán học động cơ một chiều.....................................................................74
4.1.2. Mô tả toán học bộ chỉnh lưu Tiristor. ...................................................77
4.1.3. Mô tả toán học cảm biến dòng điện...................................................................77
4.1.4. Mô tả toán học máy phát tốc..............................................................................77
4.1.5. Sơ đồ cấu trúc điều khiển...................................................................................78
4.1.6. Tổng hợp mạch vòng dòng điện........................................................................78

4.1.7. Tổng hợp mạch vòng tốc độ..............................................................................81
4.2. Mô phỏng mạch vòng điều khiển..............................................................................83
4.2.1. Kết quả mô phỏng mạch vòng khi chưa hiệu chỉnh...........................................83
4.2.2. Kết quả mô phỏng mạch vòng khi hiệu chỉnh....................................................86
KẾT LUẬN......................................................................................................87
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................88
Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta trong những năm gần đây có sự tăng trưởng vượt bậc về kinh tế,
cùng với đó là những yêu cầu và sự đòi hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào
nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là lĩnh
vực tự động hoá các quá trình sản xuất đã có bước phát triển mới, tạo ra sản phẩm có
hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức.Mức độ tự động
hoá quá trình sản xuất đã đi sâu vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản
phẩm, và một trong những ứng dụng của nó là cho dây chuyền sản xuất xi măng.
Xi măng là một loại vật liệu xây dựng, một chất kết dính trong xây dựng mà
các nhà khoa học tìm ra vào cuối thế kỷ 19 và đã sản xuất trước tiên ở một vài nước
tư bản như: Đan Mạch, Anh, Pháp, Mỹ…Đầu thế kỷ 20, xi măng là một nhu cầu
không thể thiếu trong công nghiệp xây dựng và phát triển kinh tế. Xi măng hầu hết đã
xuất hiên trên khắp các thị trường thế giới.
Trong quá trình phát triển của mình, Công ty xi măng Hoàng Thạch đã dần
khẳng định được uy tín của mình trên khắp miền đất nước và đứng đầu trong Tổng
công ty xi măng Việt Nam. Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và sự
cạnh tranh của nền kinh tế thị trường đòi hỏi sự vận động mạnh mẽ của toàn công ty,
của tất cả các cán bộ, kỹ sư và công nhân. Họ không ngừng học hỏi, nghiên cứu áp
dụng những công nghệ mới trong sản xuất để nâng cao năng suất, chất lượng sản
phẩm nhằm đạt được những mục tiêu đặt ra xứng đáng là con chim đầu đàn trong
ngành xi măng.
Với những kiến thức đã tiếp thu được trong thời gian thực tập tại Công ty xi
măng Hoàng Thạch và quá trình học tập tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, sự

giúp đỡ rất lớn từ các thầy cô trong bộ môn Tự động hóa, đặc biệt là thầy giáo PGS-
TS Nguyễn Văn Liễn đã giúp tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp:“Truyền động điện lò
quay trong dây chuyền sản xuất xi măng ”.
1
Lời nói đầu
Bản đồ án gồm các nội dung như sau:
Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung.
Chương 2: Hệ truyền động điện của lò quay.
Chương 3: Sơ đồ điều khiển của simoreg dùng trong lò quay.
Chương 4: Tổng hợp và mô phỏng hệ thống.
Trong quá trình thực hiện, bản thân không tránh khỏi những sai sót, rất mong
nhận được sự đóng góp của thầy cô và các bạn. Em xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2010
Sinh viên
Nguyễn Minh Tùng
2
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG
VÀ CÔNG NGHỆ LÒ NUNG
1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng Hoàng Thạch.
1.1.1. Dây chuyền sản xuất xi măng.
Công nghệ sản xuất của Công ty xi măng Hoàng Thạch là sản xuất Clinker và
xi măng đen theo phương pháp lò quay, quá trình sản xuất diễn ra các phản ứng hoá
học. Các công đoạn sản xuất đều được tự động hoá cao và hoạt động của chúng có
quan hệ khăng khít với nhau thông qua các tín hiệu liên động điều khiển. Tất cả các
công đoạn sản xuất trong nhà máy đều được vận hành, điều khiển và giám sát tại
phòng điều hành trung tâm CT39.
Công ty xi măng Hoàng Thạch có 2 dây chuyền sản xuất xi măng lò quay,
phương pháp khô, chu trình kín có hệ thống cyclon trao đổi nhiệt và buồng đốt

canciner đầu lò.Công suất dây chuyền I là 1,1 triệu tấn/năm, dây chuyền II là 1,2 triệu
tấn/năm. Hiện nay Công ty đang xây dựng dây chuyền III có công suất là 1.2
Dây chuyền sản xuất chính của công ty xi măng Hoàng Thạch bao gồm các
hạng mục công trình sau:
- Từ công trình 01 đến công trình 10 là khu khai thác đá vôi và đá sét, bao
gồm 7 núi đá và 3 đồi đá sét tại các núi phải làm công tác kiến thiết cơ bản mở, làm
đường đưa thiết bị lên núi. Phương pháp khai thác là cắt tầng nổ mìn phá đá từ trên
xuống dưới.
- Công trình 11 đến công trình 19 là phân xưởng nguyên liệu: với nhiệm vụ
đập nhỏ đá vôi và đá sét để đưa vào kho 15 sau đó đưa qua máy nghiền nguyên liệu
và điều chỉnh đồng nhất phối liêu.
- Công trình 20 đến công trình 30 là phân xưởng lò, đây được coi là xương
sống của nhà máy, nó làm nhiệm vụ nung luyện bột liệu thành Clinker.
- Công trình 31 đến công trình 33 là phân xưởng xi măng làm nhiệm vụ
nghiền Clinker thành xi măng và đưa vào silo chứa.
3
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
- Công trình 34 là phân xưởng đóng bao và xuất xi măng với nhiệm vụ đóng
bao xi măng và xuất xi măng theo các tuyến đường bộ, đường sông và đường sắt khi
có phương tiện đến nhận.
Hình 1.1. Nhà máy xi măng Hoàng Thạch
Một điều lưu ý là tại công ty xi măng Hoàng Thạch không có kho chứa xi
măng bao mà chỉ có các silo chứa xi măng rời mỗi khi có phương tiện vào nhận thì
mới đóng bao và xuất ngay.
4
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
Hình 1.2. Sơ đồ nhà máy sản xuất xi măng Hoàng Thạch
Khoan, nổ mìn, vận chuyển
Si lô chứa đồng nhất
HT cyclon trao đổi nhiệt

Lò nung
Si lô chứa clinker
Dầu
Than
Hâm sấy
Thạch cao
Phụ gia
Máy đóng bao
Si lô chứa XM
Máy nghiền XM
Vá bao
Máy nghiền than
Ô tô
Xe lửa
Tàu thuỷ
Máy đập đá vôi Máy đập đá sét
Máy nghiền nguyên liệu
Đá vôi Đá sét
Kho chứa đá vôi và đá sét
5
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
1.1.2. Các công đoạn sản xuất xi măng.
Dựa vào sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng ta có thể chia ra làm 5 công đoạn
chính như sau:
+ Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu.
+ Nghiền nguyên liệu.
+ Lò nung.
+ Nghiền xi măng.
+ Đóng bao xi măng xuất.
a./ Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu.

Nguyên liệu sản xuất
Nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi và đất sét, ngoài ra
người ta còn dùng quặng sắt và Bôxít để làm nguyên liệu điều chỉnh.Đá vôi khai thác
tại mỏ đá Hoàng Mai B bằng phương pháp khoan nổ mìn cắt lớp được bốc xúc lên ô
tô có trọng tải lớn để vận chuyển tới máy đập. Mỏ đá Hoàng Mai B với trữ lượng
132.646.000 T đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động hơn 70 năm có hàm lượng
CaCO
3
cao chất lượng ổn định thành phần các tạp chất lẫn có hại nhỏ.
Máy đập đá vôi là loại máy đập thanh do hãng Kupp Hazemag SA cung cấp có
năng suất 600T/h có thể đập được vật liệu có kích thước ≤ 1000mm và cho ra sản
phẩm với kích thước ≤70mm. Sau khi đập nhỏ, đá vôi được vận chuyển bằng hệ
thống băng tải cao su đưa về kho đồng nhất sơ bộ và rải thành 2 đống, mỗi đống
17.500 tấn theo phương pháp rải dọc kho thành các lớp hình mái nhà bằng máy đánh
đống loại BAH 17,3-1,0-6,00 với năng suất rải là 780T/h, mức độ đồng nhất sơ bộ là
8:1. Cầu xúc đá vôi dạng BKA 30.10 - 600 có năng suất 300 tấn/h.
6
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
Hình 1.3. Khai thác nguyên liệu sản xuất
Quặng Sét khai thác tại mỏ sét bằng phương pháp ủi xúc, vận chuyển bằng ô
tô có tải trọng lớn tới máy cán trục có vấu (răng) năng suất 200T/h. (Với trữ lượng
Mỏ sét 4.297.000 T đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động liên tục >80 năm chất
lượng ổn định ). Loại máy này cho phép cán được những vật liệu có kích thước tới
500mm, độ ẩm ≤ 14% và cho ra sản phẩm có kích thước ≤ 70mm. Sau đó đất sét
được vận chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ và rải thành 2 đống, mỗi đống 8.000T, theo
phương pháp rải lớp luống với mức độ đồng nhất là 10:1. Tại kho đất sét có hệ thống
cầu rải liệu với năng suất 220T/h và có 1 cầu xúc liệu với năng suất 150T/h để cấp
nguyên liệu cho máy nghiền
b./ Nghiền nguyên liệu.
Đá vôi, đá sét và phụ gia điều chỉnh được cấp vào máy nghiền thông qua hệ

thống cân Dosimat và cân băng điện tử. Máy nghiền nguyên liệu sử dụng hệ thống
nghiền bi sấy nghiền liên hợp có phân ly trung gian, năng suất máy nghiền dây
chuyền 1 là 248 tấn/h. Các bộ điều khiển tự động khống chế tỷ lệ % đá vôi, đá sét,
boxit và quặng sắt cấp vào nghiền được điều khiển bằng máy tính điện tử thông qua
các số liệu phân tích của hệ thống QCX, đảm bảo khống chế các hệ số chế tạo theo
yêu cầu. Bột liệu sau máy nghiền được vận chuyển đến các xilo đồng nhất, bằng hệ
thống gầu nâng, máng khí động.
7
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
+ Silo chứa và đồng nhất dây chuyền 1 có sức chứa: 2x3750 tấn, 2x7500 tấn.
+ Silo chứa và đồng nhất dây chuyền 2 có sức chứa: 23000 tấn .
Máy nghiền nguyên liệu
Đá vôi, Sét, và phụ gia điều chỉnh được đưa vào các két chứa trung gian. Từ
đó, qua hệ thống cân băng định lượng, nguyên liệu được cấp vào máy nghiền qua
băng tải chung.Máy nghiền nguyên liệu là loại máy nghiền đứng do hãng Pfeiffer AG
cung cấp dạng MPS 5000B có năng suất 320T/h (năm 2006 cải tạo và nâng công suất
lên 340T/h). Tỷ lệ cấp liệu cũng như chất lượng bột liệu được điều khiển tự động qua
hệ thống QCX Bột liệu đạt yêu cầu Theo bài phối liệu được tính toán trước, được vận
chuyển tới Silô đồng nhất qua hệ thống máng khí động và gầu nâng. Silô đồng nhất
bột liệu có sức chứa 20.000T với hệ thống sục khí được điều khiển tự động.
Hình 1.4. Máy nghiền nguyên liệu
c./ Lò nung.
Dây chuyền 1 xi măng Hoàng Thạch là dây chuyền sản xuất xi măng lò quay
theo phương pháp khô, chu trình kín, có hệ thống trao đổi nhiệt 4 tầng (Cyclon) và hệ
thống làm nguội kiểu hành tinh gồm 10 lò con. Nhiên liệu hỗn hợp gồm 85% than
cám 3 và 15% dầu MFO, nhưng hiện nay Công ty đã cải tạo lại vòi phun và đốt 100%
than cám 3, dầu nặng MFO chỉ dùng cho sấy lò và sử dụng khi nghiền than gặp sự cố
8
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
thiếu than mịn. Dây chuyền 1 xi măng Hoàng Thạch từ khâu nguyên liệu đến nghiền,

đóng bao và xuất xi măng được hoàn toàn tự động.
Dây chuyền 2 xi măng Hoàng Thạch là dây chuyền sản xuất xi măng lò quay
theo phương pháp khô, chu trình kín, có hệ thống tiền nung (Canciner) tiêu hao nhiệt
lượng thấp 715kcal/kg clinke, được làm nguội kiểu Ghi, tăng hiệu quả làm mát, chất
lượng sản phẩm tốt, dễ nghiền. Hệ thống điều khiển tự động hoàn toàn, hiện đại bằng
công nghệ PJC Master Piece ABB.
d./ Nghiền xi măng.
Clinke từ các silo, thạch cao và phụ gia từ kho chứa tổng hợp được vận
chuyển lên két máy nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng, từ két máy nghiền
clinke, thạch cao, phụ gia cấp vào máy nghiền được định lượng bằng hệ thống cân
Dosimat. Máy nghiền xi măng trong dây chuyền 1 và 2 đều làm việc theo chu trình
kín(có phân ly trung gian), máy nghiền dây chuyền có năng suất thiết kế là 176 tấn/h,
máy nghiền dây chuyền 2 có năng suất thiết kế 200 tấn/h. Xi măng ra khỏi máy
nghiền đạt độ mịn 3200cm
2
/g, được vận chuyển tới 5 silo chứa xi măng bột bằng hệ
thống băng tải, máng khí động, 5 silo chứa này có tổng sức chứa 39500 tấn.
Hình 1.5 Máy nghiền xi măng
e./ Đóng bao xi măng xuất.
Từ đáy các silo chứa, qua hệ thống cửa tháo liệu xi măng được vận chuyển
tới các két chứa của máy đóng bao, hoặc các bộ phận xuất xi măng rời đường bộ. Hệ
thống máy đóng bao gồm: Dây chuyền 1 có 6 máy đóng bao mỗi máy 12 vòi, năng
suất 100 tấn/giờ, dây chuyền 2 gồm 2 máy đóng bao mỗi máy có 8 vòi, năng suất 120
9
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
tấn/giờ, các bao xi măng sau khi được đóng xong qua hệ thống băng tải sẽ được vận
chuyển đến các máng xuất đường bộ, đường sắt và đường thuỷ.
1.2. Tổng quan về công nghệ lò nung.
1.2.1. Giới thiệu chung về lò.
Trong công nghiệp Silicat đại đa số các vật liệu, sản phẩm đều được gia công

nhiệt. Quá trình gia công nhiệt có nhiều mức độ khác nhau có thể tạm chia ra là:
- Sấy: Mục đích chủ yếu là loại trừ nước lý học trong vật liệu mà không làm
biến đổi trạng thái vật lý và cấu trúc hoá học của vật liệu, sản phẩm. Nhiệt độ sấy tuỳ
theo vật liệu, sản phẩm có thể ở trên nhiệt độ bình thường cho tới nhiệt độ cao.
- Đốt nóng: Mục đích chủ yếu là nhằm biến đổi trạng thái vật lý của vật liệu,
sản phẩm nhưng thường không quá nhiệt độ nóng chảy của vật liệu, sản phẩm đó.
- Nung: Mục đích chủ yếu là nhằm biến đổi cả trạng thái vật lý và cấu trúc
hoá học của vật liệu, sản phẩm. ở nhiệt độ nung quá trình hoá lý xảy ra trong các
trường hợp sau: có phản ứng phân huỷ và kết hợp. Các phản ứng này xảy ra ở trạng
thái rắn hoặc ở trạng thái rắn có mặt pha lỏng (có nghĩa là chỉ nóng chảy một phần)
để tạo ra các chất mới, như vậy nhiệt độ nung cao nhưng không vượt quá nhiệt độ
nóng chảy hoàn toàn của vật liệu, sản phẩm.
- Nấu chảy: Mục đích chủ yếu là nhằm biến đổi cả trạng thái vật lý và cấu
trúc hoá học của vật liệu, sản phẩm cũng gần giống như quá trình nung. Nhưng đặc
biệt khác nung ở chỗ toàn bộ vật liệu sản phẩm chảy lỏng hoàn toàn. Như vậy nhiệt
độ nấu chảy phải bằng hoặc cao hơn nhiệt độ nóng chảy của vật liệu, sản phẩm.
Để thực hiện các quá trình gia công nhiệt trên, người ta sử dụng thiết bị chủ
yếu là lò. Dưới đây là một vài loại lò thường gặp trong công nghiệp.
10
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
1.2.2. Lò đứng.
Hình 1.6. Lò đứng.
Có nhi u ki u: lò ng c khí hoá, lò ng th công, lò ng bu ng t ngo i, lò ng cóề ể đứ ơ đứ ủ đứ ồ đố à đứ
bu ng t l bu ng l m vi c, lò ng t nhiên li u r n, lò ng t b ng khí. ồ đố à ồ à ệ đứ đố ệ ắ đứ đố ằ
Trong lò đứng vật liệu chuyển từ trên xuống và sản phẩm cháy đi từ dưới lên
ngược chiều nhau. Trước đây lò đứng làm việc gián đoạn, nghĩa là vật liệu đổ đầy lò
đứng yên. Ngọn lửa và sản phẩm cháy đi từ dưới lên cho đến khi đạt yêu cầu thì tắt
lửa và tháo sản phẩm cho nên lò có năng suất và hiệu suất thấp. Hiện nay đại đa số lò
đứng đều cố gắng tiến lên liên tục và có trang bị các thiết bị tháo nạp sản phẩm nhiên
liệu cơ khí hoá và tự động hoá, đồng thời việc cung cấp không khí để đốt nhiên liệu

dùng quạt hút hoặc thổi có áp suất cao, nên đã nâng cao công suất lên một mức khá
cao. Hiện nay lò đứng thường để nung vôi, nung xi măng, nung gạch, sấy đất sét, cát,
v.v...
11
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
1.2.3. Lò bể.

Hình 1.7. Lò bể.
Lò bể là loại lò nấu chảy vật liệu trở thành thể lỏng hoàn toàn. Vật liệu chảy
lỏng tự chuyển động từ phần này sang phần khác của lò. Sản phẩm cháy chuyển động
lướt trên mặt thoáng của vật liệu. Đại đa số loại lò bể này thường sử dụng nhiên liệu
khí, cũng có thể sử dụng nhiên liệu rắn nhưng hiệu quả kém. Loại lò này tương tự
như lò Mactanh luyện thép, chủ yếu dùng để nấu thuỷ tinh.
1.2.4. Lò quay.
Hình 1.8. Lò quay.
12
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
Là một ống hình trụ bên trong là một vật liệu chịu lửa, ngoài là vỏ bằng thép.
Lò quay tròn xung quanh đường tâm của nó. Vật liệu và sản phẩm cháy chuyển động
ngược chiều. Do lò quay nên vật liệu được sáo trộn, tiếp xúc với sản phẩm cháy tạo
điều kiện trao đổi nhiệt tốt, nâng cao hiệu quả làm việc. Lò quay là loại lò làm việc
liên tục, thường sử dụng nhiều để nung xi măng, nung vôi, nung vật liệu chịu lửa, sấy
đất sét, cát, v.v...và trong các ngành khác cũng được sử dụng nhiều.
Trong công nghiệp sản xuất xi măng, người ta sử dụng nhiều hai kiểu lò đó là
lò đứng và lò quay. Hiện nay, lò quay ngày càng được sử dụng nhiều và dần thay thế
lò đứng.
1.2.5. Công nghệ lò nung công ty xi măng Hoàng Thạch.
a./ Cấu tạo và hoạt động của hệ thống lò nung.
+ Cấu tạo:
Hệ thống lò nung là hệ thống SLC-S bao gồm nhiều thiết bị nằm trong công

đoạn chính là tạo ra Clinker của nhà máy. Hệ thống lò bao gồm các thiết bị chính là:
- Cyclon tháp trao đổi nhiệt.
- Buồng phân huỷ.
- Lò nung.(Lò nung của Hoàng Thạch là loại lò quay)
- Bộ làm nguội kiểu ghi.
- Bộ phận cấp than dầu cho lò nung và Canxiner.
- Động cơ lò.
Lò dây chuyền 1 với hệ thống sấy 4 tầng cyclon trao đổi nhiệt. Lò quay có
đường kính 5,5 m; dài 89 m, hệ thống làm lạnh kiểu UNAX, công suất 3100
tấn/24giờ. Lò được kéo bởi 2 động cơ điện một chiều công suất 370 KW có tốc độ
quay từ 330v/ph ÷ 1000 v/ph dùng hệ điều khiển Tiristor. Việc điều khiển phải đảm
bảo 2 động cơ phải quay cùng một tốc độ.
Dây chuyền 2 lò quay đường kính 4,15m; dài 71m, có hệ thống sấy 5 tầng và
hệ thống làm lạnh kiểu ghi, công suất 3300 tấn/24giờ. Nhiên liệu nung bằng than cám
nghiền mịn, có hệ thống SCANNER giám sát nhiệt độ vỏ lò. Lò được kéo bởi động
cơ điện 1 chiều công suất 450 KW, tốc độ động cơ từ 50v/ph ÷ 1000v/ph tốc độ quay
của lò là 0,2v/ph ÷ 3 v/ph dùng hệ điều khiển Simoreg.
Ngoài ra còn có các thiết bị phụ khác như :
13
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
- Bộ phân tích khí thải
- Bộ phân tích khí đầu lò
- Các van khí.
- Các quạt gió.
- Các bộ phận truyền động và các động cơ khác...
Hệ thống lò sử dụng máy làm nguội kiểu ghi để có khí nóng cung cấp cho
buồng phân huỷ. Khí cho quá trình cháy trong buồng phân huỷ được lấy từ máy làm
nguội qua đường gió phản hồi riêng (ống gió 3) giữa bộ làm nguội kiểu ghi và buồng
phân huỷ và được đưa vào đáy hình côn của buồng phân huỷ.
Hệ thống lò SLC (Separate Line Calciner - Special) là hệ thống có buồng

phân huỷ riêng, được thiết kế để canxi hoá liệu trong cyclon tháp trao đổi nhiệt và
buồng phân huỷ tới mức canxi hoá khoảng 90-95%. Điều này đạt được ở nhiệt độ
870-900
0
C trong buồng phân huỷ và tầng cyclon thấp nhất, tại nhiệt độ này quá trình
canxi hoá xảy ra nhanh chóng.
+ Hoạt động của hệ thống lò nung:
Hai quạt gió (quạt ID) được đặt sau tháp trao đổi nhiệt và nhánh buồn phân
huỷ, chúng tạo ra và điều chỉnh lưu lượng cần thiết riêng rẽ trong lò và nhánh
Cyclone của lò, trong buồng phân huỷ và nhánh Cyclone của buồng phân huỷ.
Lưu lượng khí thoát ra từ nhánh tháp trao đổi nhiệt của lò là tổng của số
lượng khí cháy từ lò; khí dư thừa cần thiết để đảm bảo nhiên liệu cháy hết; khí sinh ra
trong quá trình nung và canxi hoá liệu; khí giả thâm nhập vào hệ thống qua chỗ rò rỉ
trong tháp trao đổi nhiệt của lò.
Lưu lượng khí thoát ra từ nhánh tháp trao đổi nhiệt của buồng phân huỷ là số
lượng khí cháy từ buồng phân huỷ; khí dư thừa để đảm bảo nhiên liệu cháy hết; khí
sinh ra trong quá trình nung nóng và canxi hoá liệu, và khí giả thâm nhập vào hệ
thống qua chỗ rò rỉ trong tháp trao đổi nhiệt và buồng phân huỷ.
* Khí
Khí để đốt cháy trong lò bao gồm gió 1 qua vòi đốt bằng quạt gió 1 và gió 2
và khí giả bị cuốn vào lò do sức hút của quạt ID tạo ra. Trước khi vào lò gió 2 trao
đổi nhiệt với Clinker nóng. Trong quá trình này nhiệt độ của khí tăng từ nhiệt độ môi
trường lên tới 900
0
C-1100
0
C.
14
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
Khí cho quá trình cháy trong buồng phân huỷ bao gồm gió 3 từ máy làm

nguội, khí để phun mù và vận chuyển nhiên liệu. Gió 3 cũng giống như gió 2 là khí
môi trường từ máy làm nguội đã trao đổi nhiệt với Clinker. Nhiệt độ của gió phụ
thuộc vào hiệu quả của bộ làm nguội, đạt được khoảng 750
0
C-900
0
C. Khí phun mù
và vận chuyển nhiên liệu là khí cần thiết cho bột than mịn hoặc khí cần thiết để phun
mù dầu FO và nguội thiết bị vòi đốt.
*Gió
Lượng gió được quạt ID tạo ra cuốn gió 2 và khí giả vào lò và các chất khí
cháy qua lò. Lượng gió trong lò được điều chỉnh bằng quạt gió ID và van để đảm bảo
rằng hàm lượng O
2
trong khí lò đo tại đầu ra của lò, sẽ đảm bảo nhiên liệu bơm vào
trong lò cháy hết.
Lượng gió được quạt ID tạo ra cũng kéo gió 2 tới buồng phân huỷ và khí cháy
qua buồng phân huỷ và nhánh tháp trao đổi nhiệt của buồng phân huỷ. Số lượng gió
trong nhánh buồng phân huỷ được điều chỉnh bằng quạt ID và van điều chỉnh của
buồng phân huỷ để có đủ O
2
trong buồng phân huỷ, đảm bảo nhiên liệu đưa vào
buồng phân huỷ cháy hết. Hàm lượng O
2
được đo trong khí thải của nhánh buồng
phân huỷ.
Trong hệ thống lò SLC nhiệt độ trung bình trong buồng phân huỷ và tầng
Cyclone thấp nhất của nhánh buồng phân huỷ vào khoảng 870
0
C-900

0
C. Tại nhiệt độ
này quá trình Canxi hoá bột liệu xảy ra nhanh và mức Canxi hoá của liệu vào lò
khoảng 90-95%. Nhiệt độ trong buồng phân huỷ được kiểm soát bằng cách điều
chỉnh lượng nhiên liệu trong buồng phân hủy. Người ta thường muốn giữ nhiệt độ
của buồng phân huỷ không đổi để đảm bảo mức Canxi hoá của liệu đưa vào lò là
không đổi. Điều này thường được thực hiện bằng chu trình điều khiển tự động để
điều chỉnh tốc độ cấp nhiên liệu cho buồng phân huỷ.
* Cấp liệu cho lò
Nguyên liệu được cấp riêng từ trên đỉnh của hai nhánh. Nguyên liệu được đưa
vào ống đứng giữa tầng Cyclone thứ nhất và tầng Cyclone thứ hai. Nguyên liệu được
phân tán trong luồng khí đi lên bằng cách sử dụng hộp tán liệu, đảm bảo quá trình
truyền nhiệt diễn ra hầu như tức thời. Nguyên liệu được treo trên khí được đẩy trên
tầng Cyclone thứ nhất tại đây nhiên liệu được tách ra khỏi khí và rời Cyclone qua van
15
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
côn đáy. Nó chảy qua van lật và chuyển tới ống đẫn đứng đến tầng Cyclone thứ hai
tại đây quá trình này được lặp lại. Bằng cách này nguyên liệu chuyển dần từng bước
qua các Cyclone đồng thời với quá trình trao đổi nhiệt với khí nóng.
Nguyên liệu được chuyển vào buồng phân huỷ và được phân tán vào khí nhờ
sử dụng hộp tán liệu. Nguyên liệu được treo trên dòng khí nóng trong khi đó quá
trình Canxi hoá xảy ra. Điều này đảm bảo sự hoà trộn và truyền nhiệt hoàn hảo .Từ
đỉnh của buồng phân hủy nguyên liệu và khí tới tầng Cyclone đáy trong đó nguyên
liệu được tách khỏi khí và chuyển tới lò quay. Trong quá trình sản xuất 25% đến 40%
bột liệu được chuyển tới nhánh của lò và 60% đến 75% được chuyển tới nhánh
buồng phân huỷ. Trước khi rời khỏi tầng đáy nhiên liệu phải có mức Canxi hoá
khoảng 90% - 95%.
Sau đó nguyên liệu được chuyển qua lò bằng cách kết hợp giữa độ nghiêng
của lò và chuyển động quay. Khi nguyên liệu đến gần ngọn lửa, nhiệt độ tăng và quá
trình Clinker hoá xảy ra. Khi rời khỏi lò liệu được đưa vào máy làm nguội kiểu ghi,

tại đó nó trao đổi nhiệt với gió 2, sau đó được chuyển tới thiết bị vận chuyển Clinker
qua máy đập Clinker.
Tốc độ quay của lò được người vận hành điều chỉnh đảm bảo đủ thời gian
cho quá trình Clinker hoá thích hợp xảy ra.
* Khí thải
Khí thải từ nhánh Cyclone lò và buồng phân huỷ đều được qua các máy phân
tích khí liên tục lấy mẫu và hàm lượng O
2
, CO được theo dõi để đảm bảo đủ O
2
trong
lò và buồng phân huỷ cho nhiên liệu cháy hoàn toàn. Mức O
2
quá thấp hoặc quá cao
trong cả hai nơi này thì phải điều chỉnh tương ứng lượng gió bằng các van của quạt
gió ID. Khí thải từ tháp trao đổi nhiệt cũng được phân tích thành phần CO liên tục vì
mức CO quá cao là nguy hiểm (gây cháy hoặc nổ do sự bốc cháy tự phát trong máy
sau tháp trao đổi nhiệt).
Trước khi liệu được đưa vào lò nó được đưa qua hệ thống sấy sơ bộ để phân
huỷ liệu thành các thành phần khoáng chất. Tuy nhiên nó chưa được phân huỷ hoàn
toàn, sau đó nó được đưa qua lò có nhiệt độ từ 1300 ÷ 1450
0
C để đảm bảo phân huỷ
hoàn toàn sau đó nhiệt độ được giảm xuống để kết hợp các thành phần khoáng chất
để tạo Clinker. Qua hệ thống làm lạnh, nhiệt độ của Clinker chỉ còn >100
0
C. Tuy
16
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
nhiên Clinker bị đóng thành các tảng lớn do đó nó được cho qua máy đập Clinker và

chuyển vào Silô. Với dây chuyền 1 nhiệt lượng để sấy sơ bộ được cấp bằng cách
phun dầu hoặc than. Còn với dây chuyền 2 thì nhiệt lượng để sấy sơ bộ được lấy từ
nhiệt lượng thừa khi cho Clinker qua hệ thống làm lạnh.
b./ Điều khiển quá trình đốt.
Việc điều khiển tối ưu ngọn lửa zone nung là điều khiển tốc độ cấp than vào
lò. Hàm lượng canxi hóa của liệu trước khi vào lò cao thì việc điều khiển càng dễ
dàng vì lúc đó chỉ phụ thuộc vào tốc độ cấp than với điều khiển lượng gió không đổi.
Hình 1.9. Đường thay đổi nhiệt độ trong lò.
Lò nung chia làm 3 khu vực nhiệt độ: Zone canxi hóa, zone nung, zone làm
nguội. Yêu cầu quan trọng phải giữ được nhiệt độ và ngọn lửa xone nung ổn định
trong khoảng 1350
0
C để quá trình tạo clinke tốt. Hàm lượng CO đầu lò phải thấp
khoảng 0,2% hàm lượng oxy được giữ ổn định trong khoảng 2%-4%.
Nguyên liệu sau khi được sấy nhờ zone trao đổi nhiệt đến nhiệt độ 700-800
0
C
sẽ được chuyển vào lò đầu lò nung. Khi vào lò, nguyên liệu tiếp tục được sấy nhờ
zone canxi hóa. Sau đó nguyên liệu chuyển qua khu vẹc của zone nung, tại đây
17
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
nguyên liệu được nung đến nhiệt độ clinke hóa làm nóng chảy nguyên liệu. Nhiệt
lượng để đốt cháy nguyên liệu một phần là do nhiệt phát ra trực tiếp từ ngọn lửa đến
nguyên liệu, một phần là do sự hấp thụ của nguyên liệu lên lớp lót. Cuối cùng Clinke
dạng nóng chảy được chuyển qua zone làm nguội để làm nguội và vận chuyển đến
nơi chứa clinke.
Qua những gì đã phân tích ở trên ta thấy, hoạt động của lò nhằm mục đích là :
thực hiện các quá trình gia nhiệt trong lò. Đồng thời, đảm bảo dòng nguyên liệu được
dịch chuyển liên tục trong lò và tiết kiệm được nhiệt lượng. Thông thường, lò được
quay bằng động cơ 1 chiều DC qua hộp giảm tốc và cơ cấu Puli. Ngoài ra, để đảm

bảo dòng nguyên liệu chuyển dịch trong lò cần có thêm những điều kiện sau:
- Độ ráp bề mặt lò.
- Độ kết dính của nguyên liệu.
- Độ dốc của lò.
c./ Luân chuyển nguyên liệu trong lò nung.
Chuyển động tịnh tiến của nguyên liệu qua lò đặc trưng là chuyển động dưới
giới hạn và chuyển động trên giới hạn.
Trong trường hợp dưới giới hạn, dòng chuyển động của nguyên liệu có hình
thái giao động. Nó chuyển động lên đến một độ cao nhất định tiếp xúc với vỏ lò và
sau đó trượt xuống dọc theo vỏ lò. Có thể nói là nguyên liệu trượt dọc lớp lót. Trong
những điều kiện này thực tế không xảy ra quá trình trộn nguyên liệu và sự truyền
nhiệt đạt mức độ thấp.
Chuyển động trên giới hạn của nguyên liệu là dạng chuyển động mong muốn
cho lò quay. Trong chuyển động này nguyên liệu di chuyển theo một đường tròn,
nguyên liệu được dâng lên tiếp xúc với thành lò sau đó rớt lại trên liệu nằm chéo
trong lò.
18
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
Hình 1.10. Luân chuyển nguyên liệu trong lò nung.
d./ Những vấn đề đối với nạp lò.
Nếu mức nạp tại cuối đầu vào là quá lớn, có thể xảy ra hiện tượng tràn ngược.
Nguyên nhân của tràn ngược lại thường là do công suất luân chuyển liệu trong lò quá
nhỏ. Có thể dễ dàng điều tra nguyên nhân của việc này là vì lò chạy với tốc độ quá
thấp so với số lượng cấp liệu. Đó sẽ là trường hợp nếu tốc độ quá thấp bằng cách đặt
tốc độ lò lên một chút (chất lượng clinker không thể thực hiện được).
Nếu lò đã chạy ở tốc độ cao nhất cho phép cần kiểm tra xem lượng cấp liệu
có quá lớn hay không để trong mọi trường hợp nạp liệu tràn ngược trở lại.
e./ Mômen của lò.
Mỗi thay đổi đặc tính của tải nguyên liệu cùng với những thay đổi trên lớp lót
đều được phản ánh trong việc tiêu thụ năng lượng của các động cơ chính của lò. Tiêu

thụ năng lượng này thường được gọi là mômen của lò và được sử dụng như một
thông số điều khiển chu trình.
Tiêu thụ năng lượng của các động cơ chính phụ thuộc vào mômen quán tính
và mômen cần thiết để quay lò. Có những yếu tố sau:
1. Mômen quán tính của thiết bị làm nguội hành tinh
2. Mômen quán tính của vỏ lò
3. Mômen quán tính của lớp côla đối xứng trong lò
4. Mômen của tải nguyên liệu bên trong lò
5. Mômen của bộ phận không đối xứng của lớp côla trong lò
19
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
f./ Các yêu cầu truyền động của hệ lò quay.
+ Yêu cầu về khởi động:
Điều khiển lò quay là một trong những vấn đề khó trong các trang bị của nhà
máy xi măng. Quá trình khởi động lò đòi hỏi mômen tới 250% mômen định mức. Để
đáp ứng yêu cầu này thì động cơ lò phải chọn công suất lớn hơn công suất cần thiết.
Trong quá trình hoạt động, momen của tải thường chỉ vào khoảng 50-60% mômen
định mức của động cơ.
+ Tốc độ điều khiển: Quá trình đốt tối ưu đòi hỏi động cơ phải được điều khiển tốc
độ. Dải tốc độ đặt thường là 1:3 hoặc 1:10 nghĩa là hoạt động ở trong khoảng 33% -
100% tốc độ định mức của động cơ. Bộ điều khiển so sánh tốc độ thực (đo về nhờ
máy phát tốc) với tốc độ đặt bởi hệ thống điều khiển. Bộ điều khiển tạo ra các tín
hiệu điều khiển rồi đưa đến đóng mở các van bán dẫn ở mạch lực.
Tốc độ quay của lò: Nhỏ nhất 0,2 vòng/phút.
Lớn nhất 3 vòng/ phút.
Thông thường 2 vòng/phút.
+ Yêu cầu về momen:
Lò có thể phải khởi động ở chế độ rất nặng nề là chế độ đầy tải. Vì thế yêu
cầu về mômen khởi động của động cơ lò khá khắc nghiệt.
Quá trình tăng tốc : 250% trong 60 giây. Quá tải 160% trong 30 giây tiếp theo.

Tốc độ đặt là 1:10 tức là 10% - 100% tốc độ định mức của động cơ.
Như vậy một số yêu cầu đặc biệt của lò quay là :
- Mômen khởi động lớn. Với quá trình khởi động thông thường, lò phải được
điều khiển dưới tốc độ thấp cho đến khi nhiệt độ của lò đủ.
- Dải điều chỉnh rộng. Lò phải được điều chỉnh tốc độ thích hợp quyết định
bởi điều kiện kết hợp vật liệu trong lò và điều kiện đốt trong khi tải luôn thay đổi.
- Điều khiển phải chính xác.
20
Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung
Hình 1.11. Đường đặc tính khởi động tiêu biểu của động cơ lò.
+ Yêu cầu về làm mát:
Động cơ lò chịu nhiệt độ cao hơn môi trường bên ngoài vì thế để giảm tình
trạng này bằng cách cách nhiệt giữa gạch chịu lửa. Nhiệt độ cao lớn hơn 50
0
C có thể
dẫn tới quá nhiệt của động cơ. Tuy nhiên do động cơ để bên ngoài nên yếu tố tản
nhiệt ra môi trường ngoài cũng được xét đến. Gió nhẹ bên môi trường ngoài có thể
làm mát động cơ. Mặc dù vậy quạt làm mát vẫn được sử dụng để làm mát động cơ.
+ Yêu cầu về bảo vệ:
Động cơ để ngoài trời nên đòi hỏi phải được bảo vệ ở mức cao. Bảo vệ bằng
mái che là chưa đủ vì hơi ẩm có thể xâm nhập vào động cơ. Động cơ phải được che
kín hoàn toàn vì còn cả bụi trong nhà máy xi măng cũng có thể ảnh hưởng tới động
cơ.
21
Chương 2. Hệ truyền động điện của lò quay
Chương 2
HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CỦA LÒ QUAY
2.1. Khái quát chung.
Lò quay là một thiết bị chính trong công nghiệp sản xuất đá vôi, clinker xi
măng. Trong ống trụ nghiêng nhẹ quay luôn quay quanh trục dọc khi nung, bụi đá vôi

được nung ở nhiệt độ 1450
o
C và trở thành clinker xi măng. Quá trình quay để vận
chuyển và cung cấp khí. Một cái lò như vậy có thể có chiều dài lên tới 100 m. Với
kiểu lò này, đá vôi được nạp từng ít một vào lúc cuối, sau đó đến quá trình quay, và
được vận chuyển từ từ ra khỏi lò. Tất cả các thành phần truyền động đều phải được
đặt ở vị trí nghiêng tương ứng. Trong lĩnh vực truyền động lớn, Flender cung cấp hầu
hết các hệ truyền động hiện đại cho các kiểu lò quay như: động cơ điện điều khiển
bằng tần số; bộ truyền động bánh răng hành tinh hoặc bánh răng côn - trụ, hoặc bánh
răng côn xoắn; bộ truyền động bánh răng phụ có tích hợp khớp ly hợp 1 chiều và
phanh ly tâm, phanh ngắt, động cơ phụ và các loại khớp.
Lò nung Hoàng Thạch 2 dùng động cơ 1 chiều công suất 450 KW để dùng
làm động cơ quay lò. Động cơ này được điều chỉnh bằng bộ biến đổi SIMOREG.
Bộ SIMOREG là bộ biến đổi, trong đó có tích hợp bộ chỉnh lưu có điều khiển
cấp nguồn cho động cơ một chiều quay lò nung của dây chuyền 2. Động cơ và bộ
giảm tốc được đặt ở phía đầu lò quay, tốc độ lò quay có thể lên tới 3 vòng/phút.
2.2. Động cơ truyền động lò quay.
2.2.1. Giới thiệu về động cơ một chiều kích từ độc lập.
Động cơ sử dụng lò quay là động cơ một chiều kích từ độc lập được cấp
nguồn từ bộ biến đổi Tiristor, phần ứng được cấp nguồn từ cầu chỉnh lưu T điều
khiển hoàn toàn, phần kích từ được cấp nguồn từ cầu chỉnh lưu 2 pha bán điều khiển.
22