NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP LIỆU NHÀ MÁY XI MĂNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP
====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hà Nội - 6/2015


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP

====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP LIỆU NHÀ MÁY
XI MĂNG

Trưởng bộ môn

: TS. Trần Trọng Minh

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Nguyễn Huy Phương

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Văn Dũng

Lớp

: ĐK&TĐH4 - K55

MSSV

: 20102620

Hà Nội - 6/2015


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “ Nghiên cứu hệ thống cấp liệu nhà máy
xi măng” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Huy Phương.
Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục
tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát hiện

có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 29 tháng 05 năm 2010
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Dũng


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ...................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU ......................................................................................... ii
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG ......................... 2
1.1. Giới thiệu về nhà máy xi măng Hoàng Thạch ......................................................... 2
1.1.1. Khái niệm xi măng ............................................................................................ 2
1.1.2. Phân loại xi măng .............................................................................................. 3
1.2. Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng ................................................................. 4
1.2.1. Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu ....................................................................... 6
1.2.2. Công đoạn nghiền nguyên liệu .......................................................................... 7
1.2.3. Công đoạn cấp liệu vào lò nung ........................................................................ 7
1.2.4. Công đoạn tiền nung.......................................................................................... 8
1.2.5. Công đoạn nghiền xi măng ................................................................................ 9
1.2.6. Công đoạn đóng bao ........................................................................................ 10
Chương 2. NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP LIỆU.................................................... 11

2.1. Thiết bị và công nghệ của hệ thống cấp liệu .......................................................... 11
2.1.1. Kho đồng nhất sơ bộ........................................................................................ 11
2.1.2. Cầu xúc liệu ..................................................................................................... 11
2.1.3. Các băng tải ..................................................................................................... 12
2.1.4. Máy nghiền ...................................................................................................... 12
2.2. Mô tả nguyên lý làm việc của hệ thống cấp liệu .................................................... 16
2.3. Tổng quan về hệ thống điều khiển ......................................................................... 17
2.3.1. Các bộ điều khiển điều chỉnh .......................................................................... 17
2.3.2. Hệ thống cân định lượng ................................................................................. 18
2.3.3. Bộ điều khiển tỉ lệ PIDCON............................................................................ 19
2.3.4. Hệ thống ổn định chất lượng QCX .................................................................. 20
2.4. Nghiên cứu hệ thống cân băng định lượng ............................................................ 23

2.4.1. Khái niệm ........................................................................................................ 23
2.4.2. Cấu tạo của cân băng ....................................................................................... 23
2.4.3. Nguyên lý tính lưu lượng của cân băng định lượng ........................................ 24
Chương 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CẤP LIỆU............................... 27
3.1. Nghiên cứu cấu trúc điều khiển công đoạn cấp liệu .............................................. 27
3.1.1 . Khái quát về điều khiển cấp liệu cho cân băng ............................................. 27
3.1.2. Sơ đồ điều khiển hệ thống cấp liệu máy nghiền.............................................. 29
3.1.2. Cấu trúc điều khiển cân băng. ......................................................................... 30
3.2. Hệ thống điều khiển cân băng định lượng ............................................................ 31
3.2.1. Động cơ không đồng bộ ba pha ....................................................................... 32
3.2.2. Biến tần ............................................................................................................ 36
3.2.3. Encoder ............................................................................................................ 39

3.2.4. Cảm biến lực (loadcell) ................................................................................... 41


3.2.5. Hộp số giảm tốc ............................................................................................... 44
Chương 4. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG HỆ THỐNG CẤP LIỆU 46
4.1. Hệ thống điều khiển cân băng định lượng ............................................................. 46
4.2. Thiết kế bộ điều khiển lưu lượng ........................................................................... 47
4.2.1. Thiết kế bộ điều khiển tốc độ cân băng ........................................................... 48
4.2.2. Thiết kế bộ điều khiển lưu lượng .................................................................... 52
KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 64

Danh mục hình vẽ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Hoàng Thạch. ........... 5
Hình 1.2. Công đoạn nghiền và vận chuyển đá. .................................................................. 6
Hình 1.3. Sơ đồ công đoạn nghiền nguyên liệu. ................................................................. 7
Hình 1.4. Sơ đồ công đoạn cấp liệu cho lò .......................................................................... 8
Hình 1.5. Sơ đồ công đoạn nung. ........................................................................................ 9
Hình 1.6. Sơ đồ công đoạn nghiền xi măng. ..................................................................... 10
Hình 2.1. Kho đồng nhất sơ bộ. ......................................................................................... 11
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của công đoạn cấp liệu. ........................................... 16

Hình 2.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân liệu. ..................................................... 19
Hình 2.4. Sơ đồ cấu trúc hệ QCX trong nhà máy xi măng................................................ 20
Hình 2.5. Sơ đồ tổng quan việc tích hợp các thành phần trong hệ thống QCX. ............... 22
Hình 2.6. Cấu tạo cân băng. .............................................................................................. 23
Hình 3.1. Định lượng gián đoạn. ....................................................................................... 27
Hình 3.2. Định lượng liên tục. ........................................................................................... 28
Hình 3.3. Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ cân băng. ............................................................. 30
Hình 3.4. Đặc tính cơ khi thay đổi tần số động cơ KĐB................................................... 34
Hình 3.5. Biến tần. ............................................................................................................. 36
Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của biến tần............................................................ 37
Hình 3.7. Sơ đồ mạch lực bộ biến tần nguồn áp dùng Tranzitor ...................................... 38
Hình 3.8. Giản đồ điện thế và điện áp pha A dùng phương pháp PWM. .......................... 38

Hình 3.9. Cấu tạo bộ đo tốc độ encoder tương đối............................................................ 40
Hình 3.10. Mạch đo tín hiệu tốc độ. .................................................................................. 41
Hình 3.11. Sơ đồ tế bào cân............................................................................................... 42
Hình 3.12. Cấu trúc cầu cân bằng momen lực. ................................................................. 43
Hình 3.13. Cấu tạo hộp giảm tốc. ...................................................................................... 44
Hình 4.1. Cấu trúc hệ thống điều khiển cân băng định lượng. .......................................... 46
Hình 4.2. Sơ đồ cấu trúc điều khiển lưu lượng. ................................................................ 47
Hình 4.3. Sơ đồ cấu trúc điều khiển tốc độ cân băng. ....................................................... 48
Hình 4.4. Sơ đồ mô phỏng mạch vòng tốc độ. .................................................................. 51
Hình 4.5. Đáp ứng tốc độ băng tải..................................................................................... 51
Hình 4.6. Sơ đồ cấu trúc điều khiển lưu lượng. ................................................................ 52
Hình 4.7. Sơ đồ cấu trúc điều khiển lưu lượng xét tại điểm làm việc. ............................. 53

Hình 4.8. Sơ đồ cấu trúc điều khiển lưu lượng tương đương. ........................................... 53
Hình 4.9. Mạch vòng điều khiển lưu lượng theo mô hình nội. ......................................... 55
Hình 4.10. Đáp ứng độ thay đổi lưu lượng và độ thay đổi tốc độkhi có nhiễu theo
phương pháp mô hình nội. ................................................................................................. 56
Hình 4.11. Mạch vòng điều khiển lưu lượng theo phương pháp tối ưu đối xứng. ............ 57
Hình 4.12. Đáp ứng độ thay đổi lưu lượng và độ thay đổi tốc độ khi có nhiễu theo
phương pháp tối ưu đối xứng. ........................................................................................... 59
Hình 4.13. Mạch vòng điều khiển lưu lượng áp dụng 2 phương pháp............................. 60

i

Danh mục hình vẽ

Hình 4.14. So sánh đáp ứng độ thay đổi lưu lượng và độ thay đổi tốc độ của cân băng khi
có nhiễu theo 2 phương pháp điều khiển. .......................................................................... 62

ii


Danh mục bảng số liệu

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 2.1. Lượng bi nạp trong máy nghiền…………………………………..….……….15

Bảng 2.2. Thông số của máy nghiền liệu………………………………………………...16
Bảng 3.1. Thông số động cơ của cân băng........................................................................38
Bảng 3.2. Thông số biến tần..............................................................................................42
Bảng 3.3. Thông số encorder.............................................................................................44
Bảng 3.4. Thông số Loadcell.............................................................................................48
Bảng 4.1. Thông số động cơ..............................................................................................52

iii


Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU
Với bất kỳ một nhà máy xi măng nào, nhất là đối với những nhà máy có mức độ tự
động hoá cao thì việc cấp liệu cho máy nghiền được giám sát, điều khiển các thành phần
phối liệu là vô cùng quan trọng, nó là một trong những yếu tố quyết định đến năng suất
của cả dây chuyền và tỷ lệ các thành phần phối liệu nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất
lượng xi măng sản xuất ra.
Với đề tài: “Nghiên cứu hệ thống cấp liệu nhà máy xi măng”. Bản đồ án được
trình bày với các nội dung chính như sau:
Chương 1. Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng.
Chương 2. Nghiên cứu hệ thống cấp liệu.
Chương 3. Hệ thống điều khiển cấp liệu.
Chương 4. Thiết kế bộ điều khiển lưu lượng cấp liệu.

Phạm vi đề cập của bản đồ án này là nghiên cứu hệ thống cấp liệu trong nhà máy
sản xuất xi măng. Bản đồ án này được thực hiện với sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy
giáo TS. Nguyễn Huy Phương và các thầy trong Bộ môn Tự Động Hóa Công Nghiệp.
Nội dung của bản đồ án này còn nhiều thiếu sót, em rất mong được tiếp thu những ý kiến
đóng góp bổ sung của các thầy, cô giáo để bản đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.

Hà Nội, ngày 15 tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Dũng

1

Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG
1.1. Giới thiệu về nhà máy xi măng Hoàng Thạch
Xi măng là một loại vật liệu xây dựng, một chất kết dính trong xây dựng mà các nhà
khoa học đã tìm ra vào cuối thế kỉ 19 và đã sản xuất đầu tiên ở một số nước như Đan
Mạch, Anh, Pháp, Mỹ…. Đầu thế kỉ 20, xi măng đã thực sự trở thành nhu cầu không thể
thiếu trong xây dựng và phát triển kinh tế. Xi măng hiện xuất trên khắp thị trường thế
giới.

Nhà máy xi măng Hoàng Thạch được xây dựng trên một khu đồi có diện tích 15 ha,
thuộc xã Minh Tân, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương. Nhà máy do hãng F.L.SMIDTH
của Đan Mạch thiết kế và xây dựng với dây chuyền công nghệ khép kín, hiện đại, mức độ
tự động hóa cao, sản xuất xi măng theo phương pháp khô sử dụng lò quay, tháp trao đổi
nhiệt gồm hai nhánh, buồng phân hủy (Canciner) đốt hoàn toàn bằng than cám.
Hiện nay, nhà máy xi măng Hoàng Thạch gồm có 3 dây chuyền sản xuất với tổng
công suất nhà máy là 3,5 triệu tấn/năm:
 Dây chuyền 1 với công suất 1,1 tiệu tấn/năm.
 Dây chuyền 2 với công suất 1,2 triệu tấn/năm.
 Dây chuyền 3 với công suất 1.2 triệu tấn/năm.
1.1.1. Khái niệm xi măng
Xi măng là chất kết dính thủy lực cứng trong nước và không khí, được tạo 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.
Clinker là sản phẩm nung kết phối hợp nguyên liệu đá vôi, đá sét và một số nguyên
liệu khác như cát thạch anh, sỉ sắt. Hỗn hợp trên được nghiền thật mịn, đồng nhất
và được nung ở nhiệt độ cao. Sau quá trình hóa học xảy ra ở nhiệt độ cao, đến 13000 C
xuất hiện một phần chất nóng chảy và bắt đầu kết khối. Ở nhiệt độ 1400  15000 C clinker
được hình thành, tức hoàn thành tạo các khoáng chính của clinker.

2


Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

1.1.2. Phân loại xi măng
Phân loại xi măng theo tiêu chuẩn TCVN 5439-2004, trong thực tế có nhiều cách
khác nhau để phân loại xi măng như dựa vào loại clinker và thành phần clinker, dựa vào
đồ bền của xi măng (hay còn gọi là mác xi măng), dựa vào tốc độ đóng rắn, dựa vào thời
gian đông kết của xi măng.
a. Phân loại theo loại và thành phần Clinker
 Phân loại xi măng trên cơ sở clinker xi măng Pooclăng bao gồm xi măng Pooclăng
không có phụ gia khoáng và loại xi măng Pooclăng có phụ gia khoáng.
 Phân loại xi măng trên cơ sở clinker xi măng alumin bao gồm loại xi măng alumin
có hàm lượng Al2O3 lớn hơn 30% và nhỏ hơn 46%, loại xi măng cao alumin có
hàm lượng Al2O3từ 46% đến 70%, loại xi măng đặc biệt cao alumin có hàm

lượng Al2O3 lớn hơn 70%.
 Phân loại xi măng trên cơ sở Clinker xi măng Canxi Sunfo Aluminat gồm loại xi
măng nở (EC), loại xi măng dự áp lực (PSC).
 Các loại xi măng khác bao gồm loại xi măng chịu axit (ARC) và loại xi măng cản
xạ (RSC).
b. Phân loại theo mác xi măng
Có ba loại bao gồm:
 Mác thấp: độ bền tiêu chuẩn nhỏ hớn 25 Mpa / cm2 .
 Mác thường: độ bền tiêu chuẩn trong khoảng 25 – 45 Mpa / cm2 .
 Mác cao: độ bền tiêu chuẩn lớn hơn 45 Mpa / cm2 .
Mác xi măng là cường độ chịu nén của xi măng. Khi đem vữa xi măng, cát, nước
trộn theo tỷ lệ tiêu chuẩn. Đúc mẫu 40x40x160 cm, dưỡng ẩm trong vòng 28 ngày đem

thử cường độ, cường độ của mẫu đo được chính là mác xi măng.
Xi măng PCB là xi măng Pooclăng hỗn hợp được sản xuất từ việc nghiền hỗn hợp
clinker, thạch cao và phụ gia (lượng phụ gia kể cả thạch cao không quá 40% trong đó phụ
gia đầy không quá 20%). Chất lượng xi măng Pooclăng hỗn hợp được xác định theo tiêu
chuẩn TCVN 6260 : 1997.
c. Phân loại theo tốc độ đóng rắn
3


Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

Bao gồm:

 Loại đóng rắn bình thường: cường độ nén của mẫu chuẩn xi măng ở tuổi 3 ngày từ
40% đến 70% cường độ nén sau 28 ngày.
 Loại đóng rắn nhanh: cường độ nén sau 3 ngày đêm đạt được trên 70% cường độ
nén sau 28 ngày đêm.
 Loại đóng rắn rất nhanh: cường độ nén sau 6 giờ đạt được trên 70% cường độ nén
sau 28 ngày đêm.
 Loại đóng rắn chậm: cường độ nén của mẫu chuẩn xi măng ở tuổi 3 ngày nhỏ hơn
40% cường độ nén sau 28 ngày.
d. Phân loại theo thời gian đông kết
Bao gồm:
 Đông kết chậm: thời gian bắt đầu đông kết quy định trên 2 giờ.
 Đông kết bình thường: thời gian bắt đầu đông kết quy định từ 45 phút đến 2 giờ.

 Đông kết nhanh: khi thời gian bắt đầu đông kết quy định dưới 45 phút.

1.2. Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng

4


Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

Đá vôi

Máy đập

Máy đập, cán

Kho đồng nhất sơ bộ

Kho đồng nhất sơ bộ

Phụ gia (bôxit,
pirit)

Than

Cân định lượng

Đá sét

Sấy, nghiền nguyên liệu

Máy nghiền than

Lò nung

Silô chứa đồng nhất

Làm nguội Cliker

Máy đập Clinker

Thạch cao, phụ gia

Máy nghiền Clinker

Silo chứa Clinker

Xuất xi măng rời

Silo chứa xi măng

Đóng bao xi măng

Dầu

Hâm, sấy dầu

Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Hoàng Thạch.
Dây chuyền sản xuất chính của công ty xi măng Hoàng Thạch bao gồm các
công đoạn sau đây:
 Khu khai thác đá vôi và đá sét, được khai thác theo phương pháp cắt tầng, nổ mìn

phá đá.
 Phân xưởng nguyên liệu, với nhiệm vụ đập nhỏ đá vôi và đá sét để đưa vào kho
sau đó đưa qua máy nghiền và được đồng nhất phối liệu.

5


Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

 Phân xưởng lò, làm nhiệm vụ nung luyện bột liệu đã được đồng nhất thành
Clinker.
 Phân xưởng xi măng, có nhiệm vụ nghiền Clinker thành xi măng và được đưa

vào silô chứa.
 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 sắt và đường sông.
1.2.1. Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu

Hình 1.2. Công đoạn nghiền và vận chuyển đá.
 Đá vôi: đá vôi khai thác bằng cách khoan nổ, cắt tầng, sau đó đá vôi vận chuyển
tới máy đập búa. Đá vôi được đổ vào băng tải kiểu xích cào J10. Tại đây những
loại đá có kích thước nhỏ được đưa trực tiếp xuống băng tải J12. Còn những loại
đá to phải đưa qua máy đập kiểu búa để đập nhỏ, sau khi đập nhỏ nó cũng đổ
xuống băng tải J12. Đá vôi sau khi được đổ xuống J12 sẽ được tiếp tục đưa
xuống băng tải U10 và U12 để vận chuyển vào kho chứa liệu. Kho chứa liệu là nơi

vừa để dự phòng vừa để đồng nhất nguyên vật liệu.
 Đá sét: khai thác bằng phương pháp cầy ủi hoặc khoan nổ mìn và bốc xúc vận
chuyển bằng các thiết bị có trọng tải lớn về máy đập búa xuống kích thước 75 mm
và đập bằng máy cán trục xuống kích thước 25 mm.
6


Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

 Phụ gia điều chỉnh: theo yêu cầu để đảm bảo chất lượng Clinker các chất phụ gia
được thêm vào với hàm lượng phù hợp. Do đó ngoài đá vôi và đá sét còn có các
nguyên liệu điều chỉnh là quặng sắt, quặng bôxít và đá silic.

1.2.2. Công đoạn nghiền nguyên liệu
Từ kho tới
U15 +U16
M

M

S15

S17

S20

Bôxit
L01

Quặng
sắt
L02
M

S18

S16

M

S01
A01

U17

A02

U18
U01

Đá vôi+đá sét
J04
J07+J08

J09

J06

M

J02

R2M01

J01

M22

Hình 1.3. Sơ đồ công đoạn nghiền nguyên liệu.
Các nguyên liệu gồm: đá vôi, đá sét, phụ gia được cấp vào máy nghiền qua hệ thống
cân DOSIMAT và cân băng điện tử qua van điều liệu được đưa vào máy nghiền bi
R2M01. Sau khi nghiền, liệu được đưa qua buồng phân ly S01. Nếu liệu nhỏ và mịn sẽ
được thổi lên đưa vào 2 cyclon S15 và S17, liệu mịn lắng xuống vào 2 van S16, S18 và

được đổ xuống máng U01. Những hạt liệu to sẽ được đưa trở lại máy nghiền thông qua
J04.
1.2.3. Công đoạn cấp liệu vào lò nung
Công đoạn cấp liệu cho lò bao gồm 2 gầu nâng:
 Gầu nâng chính R2A20.

7


Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

 Gầu nâng phụ W2B20.

Nguyên liệu sau khi vào một trong hai gầu nâng R2A20 hoặc W2B20 sẽ được chuyển
xuống máng khí động R2A21, từ đây liệu sẽ được đưa vào silô đồng nhất H01. Dòng khí
trong silô sục liên tục này có tác dụng đồng nhất liệu một cách hiệu quả.

Hình 1.4. Sơ đồ công đoạn cấp liệu cho lò.
Nếu có sự cố hoặc gầu nâng R2A20 đầy thì khi đó van phân chia R2U06 sẽ đưa liệu
vào gầu nâng phụ W2B20, từ đây liệu được đưa lên máng trượt W2A21, qua van phân
chia W2A24 và W2A25 để đưa xuống máng trượt R2A21. Sau đó nguyên liệu sẽ được
đưa vào silô H01 để đồng nhất liệu.
Các van điều chỉnh lưu lượng liệu qua bộ giám sát H23-050, qua van xuống két cân
W2A01, qua máng xuống đường ống dẫn theo kiểu vít xoắn W2A06, tiếp tục qua van
phân chia W2A09 đưa liệu vào gầu nâng W2A20, qua máng trượt W2A21 để đưa

liệu vào hệ thống tháp trao đổi nhiệt.
1.2.4. Công đoạn tiền nung
Dây chuyền 2 Hoàng Thạch lắp đặt hệ thống sấy cyclon 5 tầng và hệ thống làm mát
kiểu dàn ghi được điều khiển bằng biến tần. Khi sử dụng hệ thống sấy cyclon 5 tầng có
các đặc điểm sau:
+ Năng suất lò tăng lên 2,5 lần.
+ Mức độ canxi hóa trong Canciner không quá 90 đến 95 % để tránh quá nhiệt
và tổn thất nhiệt lớn tại Canciner.
8


Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

Hình 1.5. Sơ đồ công đoạn nung.
Nhiệt độ trong tháp trao đổi nhiệt khoảng 8000 C . Bột liệu được đưa tới lò quay W01.
Nhiệt độ sau lò cỡ khoảng 13000 C . Ban đầu lò được đốt bằng dầu FO, sấy lên cỡ

C,

đưa vào vòi phun dưới dạng mù để dầu cháy được dễ dàng và triệt để. Sau khi cháy sơ
bộ, nhiệt độ trong lò đủ lớn thì sẽ phun than dạng sương mù vào lò.
Nguyên vật liệu sau khi được nung sẽ chuyển thành Clinker. Sau đó Clinker được
đưa vào khu vực làm mát, qua máy đập búa M01 đập nhỏ chuyển vào silô chứa. Dây
chuyền Hoàng Thạch 2 sử dụng dàn ghi, liệu sau khi đi qua dàn ghi này sẽ được hệ

thống quạt thổi làm mát, đồng thời nguyên liệu dưới tác động của dàn ghi rung sẽ được
rơi xuống và rút ra ngoài qua 11 cửa tháo. Khí nóng thoát ra trong quá trình này sẽ được
tận dụng đưa vào lò sấy, phương pháp này giúp Clinker nguội nhanh và tối ưu hóa được
quá trình sấy.
1.2.5. Công đoạn nghiền xi măng
Máy nghiền xi măng trong dây chuyền làm việc theo chu trình kín (có phân ly trung
gian), với năng suất thiết kế là 200 tấn/h.
Clinker từ các silô, 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 nghiền clinker, thạch cao, phụ
gia cấp vào máy nghiền được định lượng bằng hệ thống cân DOSIMAT. Tùy theo tỷ lệ
yêu cầu giữa các nguyên liệu đã được tính toán trước để kết hợp với nhau. Sau đó nguyên
vật liệu sẽ đổ xuống hệ thống băng tải để đưa vào máy nghiền xi măng.

9


Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

Hình 1.6. Sơ đồ công đoạn nghiền xi măng.
Quá trình nghiền kết thúc, xi măng được đưa xuống máng trượt M22 qua hệ thống
gầu nâng J01 và đưa xuống máng trượt J02. Tại đây những hạt đủ tiêu chuẩn sẽ được
cuốn theo dòng khí động vào buồn phân ly, từ buồng phân ly này sẽ được đi qua các
cyclon S15, S17, S19, S21. Tại các cyclon này, xi măng được lắng xuống, qua van S16,
S18 xuống máng trượt J04 và qua van S20, S22 xuống máng trượt J07. Từ 2 máng trượt

này xi măng được đổ xuống đường ống dẫn có vít xoắn U01, qua hệ thống băng tải U02.
Trường hợp những hạt có kích thước vừa và to thì sẽ theo máng trượt J02, được đưa tiếp
qua máng trượt J08, qua bộ đo lưu lượng J10-320 để đưa trở lại máy nghiền M01 nghiền
lại cho đạt độ mịn yêu cầu.
1.2.6. Công đoạn đóng bao
Liệu được tháo từ đáy silo chứa, xi măng được vận chuyển tới các kết chứa để
đóng bao hoặc các bộ phận xuất xi măng rời theo đường bộ. Trong dây chuyền 2, mỗi
máy có 8 vòi, năng suất 120 tấn/h. Các bao xi măng sau khi đóng xong qua hệ thống qua
hệ thống băng tải sẽ được vận chuyển đến các máng để xuất xi măng theo đường bộ,
đường sắt và đường thủy.

10

Chương 2. Nghiên cứu hệ thống cấp liệu

Chương 2
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP LIỆU

2.1. Thiết bị và công nghệ của hệ thống cấp liệu
2.1.1. Kho đồng nhất sơ bộ
Nguyên liệu đá vôi và đá sét sau khi được gia công sơ bộ bởi các máy đập, máy cán
trục được vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ nguyên liệu. Đồng nhất theo phương thức
đánh đống, rải theo từng lớp, kiểu luống.

Hình 2.1. Kho đồng nhất sơ bộ.
2.1.2. Cầu xúc liệu
 Cầu xúc đá vôi : A2L03
 Cầu xúc đá sét : C2L03
Vật liệu sau khi đồng nhất thô được vận chuyển lên các băng tải để đi vào máy nghiền
liệu R2M01. Việc chuyển liệu từ các đống liệu trong kho đồng nhất được thực hiện bởi
cầu xúc liệu. Có hai cầu xúc liệu là 1 cầu xúc đá vôi và 1 cầu xúc đá sét. Khi hoạt động
thì cả hai cầu xúc được hoạt động đồng thời.Việc xúc liệu được diễn ra tại đầu đống liệu,
tại mặt vát nghiêng tự nhiên của đống liệu.
Nguyên lý làm việc:
11

Chương 2. Nghiên cứu hệ thống cấp liệu

Cầu xúc đá vôi và đá sét cùng đưa liệu lên các băng tải đồng thời cũng là cân định
lượng qua các cửa đổ sau đó vật liệu được đổ xuống băng tải chạy dọc kho, băng tải này
sẽ chuyển vật liệu tới một băng tải 2 chiều để đưa vật liệu vào máy nghiền hoặc đổ ra
ngoài theo sự lựa chọn từ trung tâm. Hai cân băng xác định lượng vật liệu được đưa vào
máy nghiền, số liệu được báo về bộ điều khiển trung tâm của công đoạn. Từ đó nó sẽ
điều chỉnh tốc độ của mỗi cầu xúc để đạt được lượng liệu theo yêu cầu công nghệ. Cầu
chính thì chạy dọc kho, trong khi đó kết cấu bên trên (mang xích cào) chạy ngang kho.
Khi phần trên ở vị trí xa nhất nó sẽ tác động vào công tắc đảo chiều. Khi đó cụm máy di

chuyển ngang dừng và cụm máy di chuyển dọc bắt đầu chạy. Cầu xúc tiến về phía trước
(vào đống liệu) theo một tốc độ đã được tính toán để đạt được lượng liệu theo yêu cầu.
Khi cầu chính đã thực hiện di chuyển về phía trước tương ứng với độ sâu đã được tính
toán thì di chuyển dọc dừng và thiết bị di chuyển ngang bắt đầu hoạt động và tiếp tục cho
tới khi nó tác động vào công tắc đảo chiều thì quá trình lại diễn ra như trên. Quá trình
này được lặp đi lặp lại cho tới khi cầu xúc xúc hết đống liệu.
2.1.3. Các băng tải
Các băng tải cao su được mắc vào hai tang quay và đỡ trên hệ thống con lăn sắp xếp
theo hình máng. Tang chủ động gắn với động cơ kéo băng. Tang bị động chuyển động
quay theo và thường được gắn bộ phận giám sát tốc độ, để kiểm soát việc chạy thực sự
của băng tải. Ngoài ra còn có thể có hệ thống báo lệch băng, các công tắc an toàn dọc 2
bên theo chiều dài băng tải giúp cho việc sử lý sự cố được kịp thời.

Hệ thống cấp liệu có các băng tải :
 R2J07 : băng tải dọc cầu xúc đá vôi.
 R2J08 : băng tải dọc cầu xúc đá sét.
 R2U17: băng tải vận chuyển quặng sắt.
 R2U18: băng tải vận chuyển bô xít từ két.
 R2J09: băng tải cấp liệu đầu vào máy nghiền R2M01.
2.1.4. Máy nghiền
Máy nghiền liệu là thiết bị dùng để nghiền nguyên liệu sau khi các nguyên liệu này đã
được điều chỉnh tỷ lệ các thành phần gồm: đá vôi, đá sét, boxit, pirit sắt, thông qua hệ
thống cân băng định lượng. Máy nghiền được sử dụng trong nhà máy là TUMS
5,4x11,5+3,15. Với kích thước 5,4 x11,5+3,15m.
12

Chương 2. Nghiên cứu hệ thống cấp liệu

 Cấu tạo của máy nghiền:
 Vỏ máy nghiền:
Là một bộ phận chính của máy và chứa vật thể nghiền. Là một chi tiết hình trụ bằng
thép, đảm bảo độ đồng tâm. Vỏ máy đựợc bảo vệ bởi các tấm lót .
 Ngõng trục máy nghiền:
Dùng để đỡ toàn bộ máy nghiền và được đặt trên hai ổ đỡ guốc trượt .
 Đầu máy nghiền:
Là phần nối giữa thân máy nghiền và ngõng trục, trên đó có lắp các tấm lót chịu mài

mòn .
 Thiết bị gầu múc:
Cung cấp cho máy nghiền dòng liệu đồng nhất. Vận chuyển vật liệu từ ngăn sấy sang
ngăn nghiền .
 Ngăn sấy:
Ngăn sấy dài 3.15m , trong đó có lắp các cánh xới và gầu múc liệu. Chức năng chủ yếu
của chúng là, làm tơi xốp vật liệu, tăng diện tích tiếp xúc với dòng khí nóng loại bỏ độ
ẩm tự nhiên, trước khi vào khoang nghiền .
 Ngăn nghiền:
Dài 11.5m trong đó có lắp các tấm lót chịu mài mòn và chứa từ 260- 290 tấn bi có
kích thước từ 20-90 .
Lượng bi nạp trong máy nghiền hiện nay như sau:

Bảng 2.1. Lượng bi nạp trong máy nghiền.
STT

Loại bi (mm)

KL nạp(tấn)

Tỷ lệ (%)

1

90

36,526

13,86

2

80

50,933

19,33

3

70

32,552

12,35

13

Chương 2. Nghiên cứu hệ thống cấp liệu

4

60

38

14,42

5

30

36,679

13,92

6

25

42

15,94

7

20

26,805

10,17

Tổng lượng bi nạp

263,495

100

 Phần chuyển tiếp:
Có các nhiệm vụ nối ngõng trục với khớp màng nhờ đó chuyển được momen quay từ
hộp số tới trục máy nghiền. Cho bột liệu nghiền đi ra khỏi máy nghiền, thông gió máy
nghiền .
Trong máy nghiền có lót các tấm lót chịu mài mòn bằng thép hợp kim, cụ thể ở ngăn
nghiền sử dụng tấm lót phân loại, tạo nên sự phân loại các kích cỡ bi nghiền ( bi
lớn ở đầu khoang sấy, bi nhỏ ở đầu ra bột liệu ). Các vách ngăn dùng để chia máy nghiền
thành các khoang khác nhau, trên đó có gắn các tấm ghi chịu mài mòn.

Nguyên lý làm việc:
Vật liệu được các thiết bị vận chuyển đến đầu vào máy nghiền và đến ngăn sấy có w
<6%. Dòng khí nóng được lấy từ sau hệ thống tháp trao đổi nhiệt năm tầng của lò nung
hoặc từ hệ thống gia nhiệt theo đường ống dẫn đến khoang sấy của máy. Dòng khí có
nhiệt độ từ 280 –

C.

Máy đựợc chia làm hai ngăn, ngăn sấy dài 3.15 (m) và ngăn nghiền dài 11.5 (m). Ngăn
sấy có các cánh xới nhằm làm tơi xốp vật liệu, tăng bề mặt tiếp xúc của dòng vật liệu
trong dòng khí nóng, làm hiệu quả quá trình sấy và nghiền đựợc tốt hơn. Tại khoang sấy
khi máy nghiền hoạt động, vật liệu đựợc các cánh xới và gầu múc liệu, múc lên theo

chiều quay của máy nghiền và dải đổ xuống phân tán vào dòng khí nóng và đựợc sấy
khô. Vật liệu đựợc chuyển sang ngăn nghiền nhờ dòng khí và các cánh dẫn hướng tại
phần vách ngăn. Tại ngăn nghiền vật liệu được đập và trà sát, giảm kích thước đến độ
mịn theo yêu cầu. Bột mịn được dòng khí đưa đến phần chuyển tiếp và đi qua các lỗ của
ghi ra liệu.
Tại phần chuyển tiếp, phần lớn bột liệu lọt qua các lỗ ghi đến thiết bị vận chuyển.
14


Chương 2. Nghiên cứu hệ thống cấp liệu

Bảng 2.2. Thông số của máy nghiền liệu.

STT

Danh mục

Thông số

1

Năng suất máy

300 t/h

2

Nhiệt độ tác nhân sấy vào

<

3

Nhiệt độ tác nhân sấy ra

70-

4

Độ ẩm liệu ra khỏi máy nghiền

<1%

5

Lượng sót sàng

<12%

6

Kích thước máy nghiền

5,4*(11,5+3,15)m

7

Công suất động cơ

4850 kW

8

Số vòng quay động cơ

591 vg/ph

9

Hiệu điện thế động cơ

6 kV

10

Dòng động cơ

590 A

11

Khối lượng bi cầu nạp

260-290 tấn

12

Công suất quạt hút

1700 kW

13

Hiệu điện thế quạt hút

6 kV

15


Chương 2. Nghiên cứu hệ thống cấp liệu

2.2. Mô tả nguyên lý làm việc của hệ thống cấp liệu
Từ kho tới
U15 +U16
M

M

S15

S17

S20

Bôxit
L01

Quặng
sắt
L02

M

S18

S16

M

S01
A01

A02

U17

U18
U01

Đá vôi+đá sét
J04
J07+J08

J09

J06

M

J02

R2M01

J01

M22

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của công đoạn cấp liệu.
Ký hiệu các thiết bị có trong sơ đồ:
1. Băng tải: J06, J07, J08, J09, U15,U16,U17,U18.
2. Máy nghiền: R2M01.
3. Két chứa: L01, L02.
4. Cân DOSIMAT: A01, A02.
5. Máng khí động: M22, J02, J04, U01.
6. Gầu nâng: J01.
7. Cyclore: S15, S17.
8. Quạt hướng trục: S20.
9. Buồng phân ly: S01.
10. Van kiểu vít: S16, S18.

16


Chương 2. Nghiên cứu hệ thống cấp liệu

Nguyên lý làm việc của hệ thống cấp liệu:
Đá vôi, đá sét được các cầu xúc liệu xúc từ kho đồng nhất sơ bộ, rồi đổ lên các
băng tải J07, J08 và J09 rồi vận chuyển tới máy nghiền R2M01. Công đoạn định lượng tỷ
lệ các nguyên liệu nhờ hệ thống cân băng định lượng. Công suất xúc liệu thay đổi nhờ
điều chỉnh điểm đặt tự động trong PLC sao cho đúng tỷ lệ các thành phần theo bài phối
liệu và phù hợp với công suất của máy nghiền. Đồng thời với việc xúc và định lượng đá
vôi, đá sét là việc định lượng các phụ gia quặng sắt, bôxít. Từ kho chứa bôxít và quặng

sắt được vận chuyển lên các két chứa L01, L02 nhờ các băng tải cao su U15 và U16.
Từ đây chúng được tháo ra và định lựợng bằng hệ thống cân DOSIMAT A01 và A02.
Sau đó chúng được các băng tải U17, U18 vận chuyển đến băng tải J08, rồi qua J09 để
đưa đến máy nghiền R2M01.
Các thành phần liệu vào gồm: đá vôi, đá sét, bô xít, quặng sắt đã được định lượng
theo đúng tỷ lệ bài phối hợp được nạp vào máy nghiền nhờ băng tải J09. Vật liệu ra khỏi
máy nghiền được chuyển lên phân ly SEPAX nhờ hệ thống máng khí động M22, J02 và
gầu nâng J01. Một phần nhỏ hạt rất mịn theo dòng khí thông gió máy nghiền đi lên
thẳng máy phân ly. Trên máng khí động M22 có trang bị thiết bị loại bi nghiền vỡ các hạt
thô nhằm chống lại sự tắc nghẽn máng M22. Qua máy phân ly hỗn hợp nguyên liệu sau
nghiền được phân tách làm hai phần. Phân hạt thô sẽ hồi lưu trở lại máy nghiền bằng
máng khí động J04, phần hạt mịn đạt yêu cầu được thu hồi bởi tổ hợp 2 Cyclore lắng

S15, S17. Như vậy lượng liệu tổng cấp vào máy nghiền sẽ gồm 2 phần: phần cấp từ băng
tải J09 và lượng hạt thô hồi lưu xác định bởi cân J06. Lượng bột liệu đạt yêu cầu được
tháo ra từ 2 cyclone lắng sau đó được vận chuyển đến silo đồng nhất nhờ hệ thống
máng khí động và gầu nâng. Phần khí sạch được hút ra từ đỉnh 2 Cylone lắng bằng quạt
hướng trục S20.

2.3. Tổng quan về hệ thống điều khiển
2.3.1. Các bộ điều khiển điều chỉnh
 Các bộ điều khiển P.I.D:
 R2J07F1_PID Limestone feed ctrl: điều chỉnh lượng đá vôi bằng cách điều chỉnh
tốc độ gầu, tốc độ di chuyển ngang, tốc độ băng của cầu vôi.
 R2J08F1_PID Shale feed Control: điều chỉnh lượng đá sét nhờ tác nhân điều chỉnh

là tốc độ gầu, tốc độ di chuyển ngang, tốc độ băng của cầu vôi.
 R2L01F1_PID: điều chỉnh lượng bôxit từ các két chứa.
17