Thiết kê hệ thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lượng nhà máy xi măng

MỤC LỤC
2.3.3. Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha............................48
Lời nói
đầu............................................................................................................7
2.3.4.
Các bộ biến đổi DAC, ADC............................................................50
Phần 2.3.5.
mở đầu.........................................................................................................1
Đầu cân...........................................................................................53
1. Lý do
đề tài....................................................................................1
2.3.6.
Bộ chọn
lập trình
PLC điều khiển hệ thống cân băng định lượng...........54
2. Mục đích.................................................................................................1
Chương 3. Giới thiệu hệ thông dcs tại nhà máy xi măng...................................55
3. Nội dung thực hiện.................................................................................1
3.1. Cấu trúc điều khiển điển hình của hệ thống tự động hoá.......................55
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn...............................................................1
3.1.1. Điều khiển tập trung........................................................................55
5. Hướng phát triển của đề tài...................................................................2
3.1.2. Điều khiển phân quyền...................................................................56
6. Phương pháp thực hiện...........................................................................2
3.1.3. Điều khiển phân tán........................................................................57

Phần nội dung.......................................................................................................3
3.2. Giới thiệu hệ thống DCS........................................................................59
Chương 1: Công nghệ sản xuất xi măng.............................................................3
3.2.1. Định nghĩa DCS:.............................................................................59
1.1. Khái niệm chung......................................................................................3

3.2.2. Tổng quan về các hệ thống điều khiển phân tán DCS....................60
1.1.1. Xi măng và các phương pháp sản xuất xi măng hiện nay.................3
3.3. Hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB........................................64

1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker...................................4

3.3.1. Tổ chức của hệ thống DCS của hãng ABB.....................................64
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng...................................................................5
3.3.2. Cấu hình phần cứng........................................................................66


4.4.5. Thao tác trên phần mềm lập trình STEP 7 V5.4............................94
4.4.6. Cổng truyền thông:.......................................................................104
4.4.7. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:......................................105
4.4.8. Chỉnh định tương tự:.....................................................................106
4.5. Chương trình điều khiển.......................................................................106


DANH MỤC HÌNH
Chưưng 1: ............................................................................................................3
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng.........................................12
Chương 2............................................................................................................17
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải...............................19
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý đo lường của hệ thống cân băng định lượng
................................................................................................................21
Hình 2.4: Sơ đồ bộ điều khiển cục bộ VLG 20110................................24
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG 20110:...........24
Hình 2.5: Sơ đồ điều khiển khối VSE 20100.........................................25
Hình 2.6: Bộ điều khiển VLB20120......................................................26
Hình 2.7 : Sơ đồ bộ điều khiển VLB 20120:..........................................26

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển VLB.............................20120
27
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục.....................................bộ
27
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung........................................................28


Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý máy đo góc Resolver.................................48
Hình 2.17: Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lượng.. .49
Hình 2.18: Đặc tính phụ tải....................................................................49
Hình 2.19: Sơ đồ bộ chuyển đổi AD9243 .............................................51
Hình 2.20: Sơ đồ cấu tạo bộ chuyển đổi AD9243 .................................51
Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi AD9243....................51
Bảng 2.16: Chú thích các chân của bộ chuyển đổi AD9243..................52
Hình 2.21: Giới thiệu hình ảnh một sô loại đẩu cân có trong thực tế....53
Chương 3............................................................................................................55
Hĩnh 3.1: Cấu trúc tập trung...................................................................55
Hình 3.2: Cấu trúc phân quyền...............................................................56
Hình 3.3: Một số giải pháp tiêu biểu trong một hệ điều khiển phân tán 58
Hình 3.4 : Môhìnhphâncấp.....................................................................61
Hình 3.5 : Cấu trúc chung của hệ thống DCS........................................63


DANH MỤC BANG

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG 20110:...........24
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển VLB 20120........................27
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫncục......................................bộ
27
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung........................................................28

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Loadcell.............................................28
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của đầu vào nhị.....................................phân
28
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của đầu ra nhị phân:.................................29


LỜI NÓI ĐÂU

Đối với một quốc gia nói chung và nước ta nói riêng thì những ngành
đóng vai trò then chốt của nền kinh tế là: Điện, than, dầu khí... và ngành công
nghiệp xi măng cũng không nằm ngoài chiến lược phát triển kinh tế. Công
nghiệp xi măng góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất
nước, xây dựng cơ sở hạ tầng phục vụ dân sinh.

Để nâng cao chất lượng, số lượng sản phẩm cũng như hỗ trợ cho con
người
những công việc phức tạp, ngành tự động hoá đã ra đời và mang lại hiệu quả rất
cao đáp ứng hoàn toàn những yêu cầu đó của con người.

Tự động hoá là một lĩnh vực đã được hình thành và phát triển rộng lớn
trên
phạm vi toàn thế giới, nó đem lại một phần không nhỏ cho việc tạo ra các sản
phẩm có chất lượng và độ phức tạp cao phục vụ nhu cầu thiết yếu trong cuộc
sống. Ớ nước ta, lĩnh vực tự động hoá đã được Đảng và Nhà nước quan tâm và
đầu tư rất lớn, cùng với các lĩnh vực công nghiệp chuyển dịch nền kinh tế theo
định hướng công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước.

Nói đến tự động hoá ngày nay không thể không nhắc đến các thiết bị điều
khiển có lập trình. Trong đó PLC (Programmable Logic Controler) là một thiết
bị điển hình. Với những tính năng ưu việt như dễ dàng lập trình thông qua nhiều

kiểu ngôn ngữ (LADDER, STL, FBD), có thể thay đổi chương trình điều khiển
một cách đơn giản, khả năng truyền thông mạnh với môi trường bên ngoài (với
PC, PLC...), gọn nhẹ, làm việc tin cậy trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt


cụm đóng bao và cảng nhà máy. Đặc biệt là hệ thống cân băng định lượng trong
nhà máy xi măng.
Được sự đồng ý của nhà trường, khoa Điện - Điện Tử, với sự hướng dẫn
của cô giáo Trần Thị Kim Dung. Em đã nhận đề tài: “Thiết kê hệ thống điều
khiển cho dây chuyền cân băng định lượng nhà máy xi măng”.

Với thời gian và kiến thức có hạn chắc hẳn trong đồ án không tránh được
những sai sót rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đồ án

ngày 30 tháng 06 năm
2009

Trần Gia Tuấn


1
PHẦN MỞ ĐÂU
1. Lý do chọn đề tài.

Nền kinh tế nước ta đang ngày càng phát triển, nhu cầu về xây dựng cơ sở
hạ tầng ngày càng cao để có thể đáp ứng được đòi hỏi của quá trình công nghiệp
hoá- hiện đại hoá. Đế đáp ứng được điều đó thì hàng loạt các nhà máy xi măng
đã được xây dựng và để đảm bảo chất lượng của xi măng thì việc xác định chính
xác tỷ lệ của các thành phần đế sản xuất xi măng là việc rất quan trọng chính vì
vậy hệ thống cân băng định lượng đã được đưa vào nhà máy. Chính vì vậy em

chọn đề tài này nhằm giúp em đánh giá được khả năng tích luỹ kiến thức bấy lâu
trong nhà trường, cũng từ đó mà nắm vững được kiến thức chuyên ngành, áp
dụng tốt linh hoạt vào thực tiễn.
2. Mục đích.

Trong quá trình thực hiện đồ án chúng ta phải tìm tòi, trao đổi kiến thức,
tổng hợp nó để vận dụng vào thiết kế sao cho việc thiết kế hệ thống điều khiển
cho dây chuyền cân băng định lượng đảm bảo kỹ thuật, phù hợp với yêu cầu
thực tế.
3. Nội dung thực hiện.

Phạm vi nội dung đồ án tập trung vào các vấn đề sau:

- Công nghệ sản xuất xi măng.

- Các thiết bị trong hệ thống cân băng định lượng.

- Giới thiệu hệ thống DCS tại nhà máy.


2

quả công việc rất cao. Một trong những phương án tốt nhất và được sử dụng
rộng
rãi hiện nay là thay thế hệ thống đó bằng bộ điều khiển PLC. Vì vậy thiết kế hệ
thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lượng sử dụng thiết bị lập trình
điều khiển PLC làm nâng cao năng suất, chất lượng của xi măng là một điều tất
yếu hiện nay.
5. Hướng phát triển của đề tài.

Đề tài này cho ta nắm khái quát một hệ thống tự động, tuy nhiên trên thực
tế có nhiều hình thức cân định lượng, tuỳ theo nhu cầu công việc mà ta thiết kế
cho họp lý. Từ những kiến thức tiếp thu được qua đề tài này ta có thể phát triển
hệ thống cân băng định lượng sang nhiều lĩnh vực khác như trong sản xuất thực
phẩm, thức ăn gia súc,...
6. Phương pháp thực hiện.

Trong quá trình làm đồ án thường sử dụng những phương pháp sau:


3

PHẦN NỘI DƯNG
Chương 1
CÔNG NGHỆ SẢN XUÂT XI MẢNG

1.1. Khái niệm chung.
1.1.1. Xi măng và các phương pháp sản xuất xi măng hiện nay.

Nước ta đã và đang bước vào thời kỳ hiện đại hoá - công nehiệp hoá
nhiều
công trình xây dựng cần được sửa chữa, xây mới. Để đáp ứng được nhu cầu đó ở
trong nước cũng như ở nước ngoài, nhiều nhà máy xi măng như: Bỉm Sơn, Bút
Sơn, Tam Điệp, Duyên Hà, Hoàng Thạch,...đã được xây dựng với công suất từ
một đến vài triệu tấn/năm. Tuỳ thuộc vào dạng phối liệu được chuẩn bị trước khi
đưa vào lò nung mà người ta phân ra các phương pháp sản xuất khác nhau:

- Công nghệ ướt: hỗn hợp nguyên liệu được khuấy đồng nhất trong nước

dưới dạng bùn lỏng trước khi đưa vào lò nung.

- Công nghệ bán khô: hỗn hợp bột nguyên liệu được trộn ít nước và tạo

thành dạng viên trước khi đưa vào lò nung.

- Công nghệ khô: hỗn hợp bột nguyên liệu được đồng nhất dưới dạng bột

khô hoàn toàn trước khi đưa vào lò nung.

Tương ứng với các phương pháp sản xuất khác nhau đó thì lại có các hệ


4

và thạch cao được lấy từ tự nhiên (các mỏ), còn clinker thì được tạo ra nhờ quá
trình nung luyện các chất như đá vôi, đá sét, silicát, xỉ sắt. Chất lượng của
clinker phụ thuộc vào thành phần hoá học và thành phần khoáng của nó.
1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker.
Nung phối liệu được thực hiện chủ yếu trong lò quay. Nếu nguyên liệu
chuẩn bị theo phương pháp khô có thể nung cả trong lò đứng.

Lò quay là ống trụ bằng thép đặt nghiêng 3-4 độ, trong lót bằng vật liệu
chịu lửa. Chiều dài lò 95 - 185 - 230 m, đường kính 5 - 7 m.

Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngược dòng. Hỗn hợp nguyên liệu
được
đưa vào đầu cao, khí nóng được phun lên từ đầu thấp.

Khi lò quay (1-2 vòng/phút), phối liệu chuyển dần xuống và tiếp xúc với
các vùng nhiệt có nhiệt độ khác nhau, tạo ra những quá trình lý hoá phù hợp để

cuối cùng hình thành clinker. Phối liệu từ khi vào lò đến khi tạo thành clinker ra
khỏi lò lần lượt trải qua 6 vùng nhiệt độ:

- Tại vùng bay hơi (vùng sấy), với nhiệt độ 70 - 80°c, nước tự do bay hơi,

phối liệu đóng thành cục rồi vỡ vụn ra.

- Tại vùng đốt nóng, với khoảng nhiệt độ từ 200 đến 700°c, làm cho chất

hữu cơ cháy, nước hoá học bay hơi (ở 450 - 500°C) tạo ra caolinit khan
(Al2o3.Si02) và các liên kết khác. Trong phương pháp ướt vùng đốt nóng chiếm


5

đều toả ra một nhiệt lượng lớn (100 Kcal/kg clinker), làm tăng nhanh nhiệt độ
của vật liệu trong vùng tương đối ngắn (5- 7% chiều dài lò).

- Tại vùng kết khối (1300 - 1450 - 1300°C) nhiệt độ lò nung đạt giá trị

cao nhất (1450°C). Ở giai đoạn đầu kết khối (1300°C), một phần khoáng dễ
chảy
như 3Ca0.Al203, 4Ca0.AF03.Fe003, MgO và các tạp chất dễ chảy khác bị chảy
lỏng ra (20 - 30% thể tích hỗn hợp nung). Khi nhiệt độ đạt đến 1450°c 2CaO.
SiQ, và CaO tan vào dung dịch clinker lỏng để hình thành Alit 3CaO.Siơ,
(khoáng cơ bản của clinker). Quá trình này tiếp tục đến khi liên kết hầu như
hoàn toàn oxit canxi (trong clinker CaO tự do không lớn hơn 0.5 - 1%). Alit ít
hoà tan, nó được tách ra khỏi dung dịch nóng chảy ở dạng tinh thể mịn. Quá
trình tạo Alit diễn ra trong khoảng 15-20 phút (Chiếm 10 - 15% chiều dài lò).
Ra khỏi vùng kết khối (nhiệt độ giẩm từ 1450 xuống 1300°C) từ dung dịch lỏng

các khoáng 3Ca0.Al203, 4Ca0.AL,03.Fe203, MgO được kết tinh lại.

- Tại vùng làm nguội: nhiệt độ giảm từ 1300 xuống 1000°c cấu trúc và

thành phần của clinker hoàn toàn được hình thành và hoàn thiện thêm. Clinker
đưa ra khỏi lò nung ở dạng hạt màu xẫm hoặc vàng xanh được làm nguội từ
1000°c xuống đến 100 - 200°c trong các thiết bị làm nguội bằng không khí rồi
được giữ trong một kho 1-2 tuần.
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng.
1.2.1. Khai thác đá.

*Đá vôi: được khai thác theo phương pháp cắt tầng bằng nổ mìn sau đó
dùng xe ủi xuống chân núi. Dưới chân núi, máy xúc có công suất lớn xúc đá lên


6

xích đá sét đi vào máy đập kiểu va đập đàn hồi đập sơ bộ xuống cỡ < 75 min.
Sau đó đá sét được băng tải cao su vận chuyển tới máy cán hai trục để đập lần
hai xuống kích thước còn < 25 mm. Sau khi cán đá sét được hệ thống băng tải
cao su vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ.

* Kho đồng nhất sơ bộ: Đá vôi và đá sét và silicat sau khi đập được
chuyển về kho xếp thành hai đống mỗi loại. Mỗi đống đá vôi là 1600 tấn, đá sét
là 7000 tấn. Đá vôi được đổ vào kho bởi 1 trong hai cầu rải liệu. Cầu rải sẽ rải
liệu thành từng luống ở cả lượt đi và lượt về. Có từ 8 đến 29 luống được rải 20
lớp theo chiều cao. Trên các cầu rải liệu có đặt các cân điện tử. Khi xúc liệu sẽ
được xúc cắt qua tất cả các lớp từ dưới lên nhằm tạo sự đồng nhất sơ bộ. Nguyên
tắc làm việc của kho là đống này được đổ thì đống kia được xúc. Đá sét cũng
được rải và xúc tương tự như đá vôi.

Ngoài ra còn có các kho thạch cao, đá Bazan, silicat, xỉ sắt, than,...
1.2.2. Nghiền nguyên liệu.

Đá vôi, đá sét, thạch cao và xỉ sắt từ các kho chứa được đưa tới 4 Bunke
tương ứng nhờ hệ thống băng tải. Các bunke chứa liệu được lắp đặt các sensor
báo mức và Loadcell để giám sát mức liệu có trong bunke. Tại đáy hình côn của
mỗi bunke được gắn thiết bị điều chỉnh lưu lượng khi liệu được tháo ra. Từ 4
bunker, liệu được tháo xuống hệ thống cân định lượng để xác định thành phần
phần trăm các chất theo tỷ lệ tiêu chuẩn. Tỷ lệ các chất được xác định nhờ hệ
thống băng tải cấp liệu tấm và thiết bị loadcell đặt trên hệ thống cân băng.Tỷ lệ
của các loại nguyên liệu có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ
băng tải hoặc điều chỉnh độ mở của van cấp liệu. Để giám sát tốc độ động cơ thì


7

dò và tách kim loại để loại bỏ các thành phần kim loại lẫn trong các chất ra khỏi
băng tải.

Trong máy nghiền, liệu được cung cấp ở dạng hỗn hợp và được sấy khô
tới
1%. Máy nghiền nguyên liệu là loại máy nghiền con lăn trục đứng PFEIFFER
MPS 4785 có năng suất 320 tấn/h. Qua máy nghiền, liệu được tán nhỏ nhờ hai
cơ cấu con lăn và bàn nghiền. Để sấy khô bột liệu đồng thời thì trong quá trình
nghiền, khí nóng được dẫn đến từ tháp trao đổi nhiệt của lò nung. Lượng khí
nóng cung cấp cho máy nghiền phụ thuộc vào độ ẩm của hỗn hợp phối liệu trong
máy. Máy tính của quá trình sẽ nhận tín hiệu từ các thiết bị phân tích độ ẩm của
hỗn hợp phối liệu có trong máy, từ đó điều chỉnh lưu lượng và nhiệt độ của hỗn
họp phối liệu ra khỏi máy nghiền đạt 90°c, độ ẩm không quá 1%.

Trong máy nghiền, khí thải sẽ mang bột liệu đến thiết bị phân ly động.
Trong bộ phân ly, các hạt có kích thước lớn được tách ra và đưa trở lại bàn
nghiền, các hạt có độ mịn đạt yêu cầu được đưa về 4 cyclone lắng hiệu suất cao.
Thông qua các van gió quay, liệu được tháo ra theo máng khí động đến silo đồng
nhất để chuẩn bị đưa vào lò nung.
1.2.3. Đồng nhất liệu

Liệu sau khi được gom lại ở 4 cyclone lắng (hiệu suất đạt 90%), qua các
van gió kiểu quay theo máng khí động đến gầu nâng. Tại đầu vào gầu nâng, bột
liệu sẽ được lấy mẫu nhờ thiết bị lấy mẫu tự động với tần suất lấy mẫu 1 lần/h.
Mẫu sẽ được phân tích các thành phần hoá học và so sánh với giá trị đặt trước.
Nếu không thoả mãn giá trị đặt trước thì các chất sẽ được điều chỉnh nhờ hệ


8

10:1. Đáy silo có hệ thống khí nén, khí được sục vào trong silo để đồng nhất
phối liệu và tạo ra sự linh động cho phối liệu khi tháo được dễ dàng.

Buồng trộn và cửa tháo của silo được liên thông với nhau để đảm bảo
liệu
từ silo nạp vào buồng trộn diễn ra đồng thời với nhau bằng dòng khí nén áp suất
cao theo cụm thiết bị tháo và máng khí động. Liệu sau khi được tháo từ buồng
trộn đưa xuống gầu nâng để đến tháp trao đổi nhiệt. Để phân tích thành phần hoá
học và chất lượng của hỗn hợp phối liệu sau khi đồng nhất, thiết bị lấy mẫu tự
động được đặt ở đáy gầu nâng, tần suất lấy mẫu ở công đoạn này được quy định
cụ thể trong quá trình vận hành và sản xuất. Dòng liệu theo máng khí động
xuống van gió kiểu quay và cửa tấm lật vào tháp trao đổi nhiệt theo hai luồng
riêng biệt.

1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker.
1. Than.

Than nhập phải phù hợp với các đặc tính kỹ thuật cho phép như:

•

Độ ẩm : w < 11.5%

•

Kích thước hạt: từ (0 - 15)mm

•

Chất bốc : (5 - 8)%

•

Hàm lượng s < 0.6%


9

nhiệt độ cao hơn nhiệt độ cân bằng. Đây chính là lý do tại sao đốt ở canciner dễ
bị sự cố hơn ở lò nung. Ớ lò nung thường được trang bị với vòi đốt nhiều kênh,
hiện đại để dễ điều chỉnh ngọn lửa, ít sự cố, trong lò nhiệt độ nung cao than dễ
cháy hết như mong muốn.

2. Dầu năng:

Dầu được dự trữ trong các bể chứa và được bơm tới các bể tiếp liệu, được
bom với áp lực cao tới tháp trao đổi nhiệt và trạm vòi đốt đến các vòi đốt.

Nhiệt hâm sấy dầu có thể thực hiện bằng: hơi nước, điện, và truyền nhiệt
thông qua dầu. Khi xử lý dầu không cần đề phòng đặc biệt vì điểm bốc cháy của
nó cao tới 110°c, tuy nhiên nhiệt độ sấy không được quá cao. Khi đốt dầu cần
phải xử lý như sau :

• Làm nóng tới nhiệt độ không đổi và độ nhớt mong muốn.

• Tạo áp lực cần thiết để phun mù.

• Điều chỉnh lưu lượng dầu thích hợp cho vòi đốt.

• Chỉnh góc phun dầu thích hợp.

3. Nung Clinker.

* Nạp liệu cho lò:


10

* Tháp trao đổi nhiệt và lò nung:

Tháp trao đổi nhiệt gồm có 5 cyclone và 1 canxiner. Bột liệu nạp vào
nhánh cyclone qua van quay vào vị trí ống giữa C2 và C1 (sấy 5 tầng). Liệu có
thể sấy 4 tầng (bỏ qua Cl) hoặc tầng 5 tuỳ theo yêu cầu về nhiệt. Liệu đi từ trên
xuống còn khí thải lò nung đi từ dưới lên giúp cho quá trình trao đổi nhiệt diễn

ra dễ dàng và đồng thời liệu còn được đồng nhất thêm một lần nữa. Sau khi
được
Canxi hoá trong RSP Precanxiner khoảng 90% đến 95% và đạt được nhiệt độ
khoảng 870 - 900°c thì liệu được đưa qua C5 vào lò nung để quá trình clinker
hoá xảy ra hoàn toàn. Trong lò quay liệu được clinker hoá ở nhiệt độ 1430°c sau
đó đổ vào hệ thống làm mát kiểu tấm ghi (grate cooler).
* Hệ thống làm mát clinker kiểu tấm ghi (grate cooler) 1440:

Có 3 tấm ghi chuyển động với vận tốc stroke/phút, công suất 62 tấn/h
được truyền động bằng 3 động cơ xoay chiều 380V, 50Hz. Các tấm ghi này có
tác dụng như sàng. Chúng sàng các hạt clinker to đế dưa tới búa đập (công suất
167tấn/h) đập nhỏ kích thước xuống. Clinker được làm mát xuống nhiệt độ
110°c nhờ không khí cấp vào grate cooler bằng các quạt hút theo chiều ngang và
từ dưới lên. Các hạt clinker sau khi sàng, đập và làm mát được đổ xuống băng
tải
xích và vít tải để đưa vào silo chứa và ủ. Clinker phế phẩm hoặc clinker sống
dùng để kinh doanh sẽ được đưa qua một máng riêng để đổ ra bãi chứa.
* Lọc bụi tĩnh điện:

Khí thải ở phần cuối của grate cooler và phần cuối lò trước khi thải ra
ngoài được phun nước giảm áp và phân tích khí rồi đưa qua bộ lọc bụi tĩnh điện
để tách bụi. Quạt hút sẽ hút các khí đã lọc bụi để đẩy ra ống khói còn các hạt bụi


11

izatio
n si
lo

tow
Cli
er quạt hút có
nke
r tác dụng điều khiển toàn bộ quá trình nhiệt độ trong buồng đốt. Liệu
coo
đọng
máttảikhí thải lò nung sẽ rơi xuống vít tải qua van và một số
Xe
tảilại sau khi làm Xe
vít tải khác hồi về két cân.

Đá

3

Băng
tải NghiBăng tải
Nghi
ền 4. Nghiền xi măng.

Silicat
Đá vôi 0
Quặng sắt

Nghiề
n
thô
Raw

Clinker, thạch cao, và phụ gia sauPhụ
khigia
đồngè nhất được điều chỉnh đế đạt
?
được chất lượng xi măng theo yêu cầu rồi cho vào máy nghiền xi măng để tạo ra
sản phẩm xi măng. Công đoạn nghiền xi măng gồm hai phần: nghiền thô và
nghiền tinh. Máy nghiền thô là máy nghiền kiểu CKP, máy nghiền tinh là máy
nghiền bi xi măng. Để đảm bảo nhiệt độ của xi măng trong khi nghiền nước Xi
măn
g
được phun vào dưới dạng sương mù ở áp suất cao.

Xi măng ra khỏi máy nghiền được đưa qua hệ thống phân ly. Tại đây có
sự
sàng lọc. Nếu hạt xi măng qua to thì được thu hồi trở lại đầu máy nghiền. Nếu xi
măng đạt tiêu chuẩn thì được đưa vào kho chứa, xi măng qua nhỏ được thu hồi
bởi hệ thống lọc bụi.

5. Đóng bao và xuất xi măng.

Xi măng từ silo chứa được vận chuyển bằng vít tải, gầu xích và băng tải
tới phân xưởng đóng bao. Tại đây có 2 silo chứa, ở các silo chứa này xi măng
được sục liên tục nhờ các máy nén khí để đồng nhất lần cuối cùng trước khi đưa
đến các máy đóng bao hoặc đưa đến cầu cảng để xuất xi măng rời.

Đón
g
bao

13

1.3. Bản chất của quá trình phôi liệu
1.3.1. Tỷ lệ của thành phần bột liệu.

1. Thành phần hoá học của clinker.

Là yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng clinker, nó gồm 4 ôxit chính:

1) CaO: chiếm (63 - 67)%. Là ôxit quan trọng nhất. Đế xi măng có

chất
lượng cao CaO phải liên kết với các ôxit khác. Lượng CaO tự do còn lại ở dạng
quá lửa làm cho đá xi măng không ổn định thể tích gây hại.

Lượng CaO liên kết lớn - xi măng có cường độ cao. Đóng rắn nhanh,
khi đóng rắn toả nhiệt nhiều, không bền hoá.

2) Si02: chiếm (21- 24)%. Liên kết với CaO tạo khoáng SLC, các

khoáng này có khả năng đóng rắn. SiCL tự do không ảnh hưởng gì đến chất
lượng xi măng. Lượng Si02 liên kết lớn xi măng có cường độ sau 28 ngày lớn,
đóng rắn chậm, toả nhiệt nhỏ khi đóng rắn, bền hoá hơn.

3) AL03: chiếm (4 - 8)%. Liên kết với CaO tạo thành khoáng

Aluminát
và Alumô fezit can xi. A1203 liên kết lớn - xi măng có cường độ phát triển lúc
đầu cao sau chậm, thời gian đóng rắn nhanh, toả nhiệt nhiều khi đóng rắn, kém
bền hoá.

14

Ngoài ra còn có các ôxit khác như Ti02, Mn203, P205,...có ảnh hưởng
nhỏ, không đáng kể đến chất lượng xi măng.

2. Thành phần khoáng của Clinker xi măng pooclăng.

1) Alít: chiếm (45-65)%. Là khoáng quan trọng nhất, là dung dịch rắn

của
C3S (3Ca0.Si02) có tan lẫn (24)% các ôxit khác. Alít (C3S) tạo thành ở nhiệt độ
1250°c:
c + ọ>s = C3S
Và chủ yếu tạo thành khi có mặt pha lỏng. Nó bền ở nhiệt độ 1250°c 1900°c. Khi nhiệt độ < 1250°c thì C3S = c + C2S. Sự biến đổi này phụ thuộc
vào
chế độ làm lạnh và sự có mặt các hợp chất hoà tan trong C3S .
Tính chất của Alít trong xi măng:

•

Cho xi măng có cường độ cao nhất sau 28 ngày

•

Thời gian đông kết nhanh, đóng rắn nhanh

•

Toả nhiệt nhiều khi đóng rắn

•

Không bền trong môi trường sulfat


15

•

Thời gian đông kết nhanh nhất

•

Toả nhiệt nhiều khi đóng rắn

•

Không bền trong môi trường sulfat

4) Celít:

chiếm

(5-12)%.

Là

dung

dịch

rắn

của

C4AF

(4Ca0.AL03.Fe203)
có các phần khác nhau phụ thuộc vào phối liệu và điều kiện nung luyện: C8A3F,
C4AF, C2AF,... Chủ yếu là C4AF.
Tính chất của C4AF:

•

Cho xi măng có cường độ thấp nhất

•

Thời gian đông kết chậm

•

Toả nhiệt ít nhất khi đóng rắn

•

Bền trong môi trường sulfat

5) Pha thuỷ tinh trong Clinker.

Do C3A, C4AF Ở nhiệt độ cao -> lỏng -> làm lạnh -> thuỷ tinh

•

Pha thuỷ tinh có lẫn MgO và các tạp chất khác


16

độ ẩm Wmax =(25-30)%, kích thước liệu ra dmax = 70 mm sau đó vật liệu được
vận
chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ.

3) Các chất phụ gia: như đá bazan, thạch cao, đá đen, đá cao silíc,

boxit,...
lượng ít hơn thường được khai thác vận chuyển riêng tới nhà máy và được chứa
vào các kho, két riêng.

Các nguyên liệu đá vôi, đá sét được cầu xúc cấp liệu lên các két chứa


17

Chương 2
CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG CÂN BĂNG
ĐỊNH LƯỢNG

2.1. Giới thiệu về hệ thống cân băng định lượng.

Hiện nay việc đảm bảo chất lượng cho mỗi sản phẩm là việc rất quan trọng
đối với các doanh nghiệp. Do đó yêu cầu đặt ra là phải làm sao cho các sản
phẩm
đó phải có chất lượng và mẫu mã giống nhau. Vì vậy nhà sản xuất phải nắm bắt
được các thông số kỹ thuật, các tỷ lệ pha trộn phải được cài đặt chính xác. Việc
hiệu chỉnh các thông số đầu vào cũng như đầu ra phải dễ thực hiện và thuận lợi
cho người sản xuất và người điều khiển trung tâm. Đặc biệt trong công nghệ sản
xuất xi măng công đoạn phối liệu để nghiền liệu và định lượng nghiền xi măng
là rất quan trọng, nó quyết định đến chất lượng của xi măng.

Với tầm quan trọng của hệ thống cân băng định lượng nên hệ thống này
nằm ngay đầu dây chuyền sản xuất, công nghệ sản xuất xi măng thiết bị định
lượng này có nhiều loại:

- Theo chế độ vận hành được chia thành vận hành liên tục và gián

đoạn.

- Theo phương pháp định lượng chia thành: định lượng theo thể tích

hay
đong (tính theo m3); định lượng bằng cân (tĩnh theo kg, tấn,...) hoặc cả dạng hỗn
hợp cân và đong.


Khuếc
h

Cảm
biến tốc
Băn
g

Cám
biến

18
19

2.1.1. Khuếc
Nguyên lý hoạt động

h

Chỉ thị tốc độ
Hệ thống cân băng được thiết kế để điều chỉnh tốc độ cấp liệu của vật rắn.
Vật liệu rắn được tháo ra từ các silô. Bề dầy của vật liệu trên băng tải thường
được trải đều
để đảm bảo mức chịu tải của băng tải là không thay đổi. Lưu lượng
khiển
vật liệu có thể đạt được thông qua việc điều chỉnh tốc độ của băng tải.
A
Nguyên lý: Động cơ quay kéo theo hộp giảm tốc làm quay băng tải hoạt
Gia
o

Máy động đưa nhiên liệu xuống băng tải để vào máy nghiền. Liệu sẽ tác động lên tế
tính bào cân và tín hiệu từ tế bào cân sẽ đưa vào tủ điện phòng điều khiển. Tại đây

nhờ bộ biến tần điều khiển tốc độ quay băng tải theo giá trị cần thiết.
D
khiể
n

Hệ thống định lượng được điều khiển nhờ PLC được sử dụng ở nhà máy xi
măng bao gồm 4 băng cân giống nhau để cân 4 loại liệu: đá vôi, đá sét, đá bazan
và quặng sắt.

Mỗi băng tải cân được lắp các đầu cân điện tử để đo trọng lượng m
(loadcell) trên băng và có đầu đo tốc độ để đo vận tốc dài của băng. Vì băng tải
cân ngắn, tốc độ từ động cơ đến băng tải truyền qua hộp số cứng nên tốc độ
băng
tải được đo thông qua tốc độ động cơ. Các tín hiệu m và V được đưa vào máy
tính
thông qua bộ chuyển đổi A/D và máy tính sẽ tính năng suất thực của cân Q, =
m.v và so sánh với giá trị định mức Qđ của chúng. Từ đó đưa ra tín hiệu điều
khiển Ưđk để điều khiển động cơ thông qua các bộ biến tần nhằm đảm bảo duy
trì ổn định các thông số trên theo giá trị đặt trước.


20

Điều

Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải

Hình 2.2 :Hình ảnh hệ thống cân băng định lượng