Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ áp suất cho hệ thống lò quay nhà máy xi măng

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHẠM HOÀI ANH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ - ÁP SUẤT CHO HỆ THỐNG
LÒ QUAY NHÀ MÁY XI MĂNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội – Năm 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHẠM HOÀI ANH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ - ÁP SUẤT CHO HỆ THỐNG
LÒ QUAY NHÀ MÁY XI MĂNG

Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. ĐỖ MẠNH CƯỜNG

Hà Nội – Năm 2017


LỜI CAM ĐOAN

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ - ÁP SUẤT CHO HỆ
THỐNG LÒ QUAY NHÀ MÁY XI MĂNG” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn
của thầy giáo TS. Đỗ Mạnh Cường. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với
thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em đã đi tìm hiểu thực tế tại nhà máy xi măng The
vissai Hà Nam tìm hiểu về cơng nghệ sản xuất xi măng để lấy các số liêu thực tế.
Những số liệu, tài liệu em sử dụng trong luận văn là những số liệu thực tế tại nhà
máy xi măng The vissai Hà Nam và tài liệu 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 24 tháng 3 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Phạm Hoài Anh

I

MỤC LỤC

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .......................................................v
DANH MỤC HÌNH VẼ ...........................................................................................vi
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ viii
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MẰNG THE
VISSAI NINH BÌNH.................................................................................................1
1.1. Thơng tin chung ................................................................................................1
1.2. Cơng nghệ sản xuất xi măng .............................................................................4
1.2.1. Bản vẽ tổng thể...........................................................................................4
1.2.2. Giới thiệu các cơng đoạn chính trong dây chuyền sản xuất xi măng.........5
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LỊ
NUNG CLINKER ...................................................................................................11
2.1. Quy trình sấy lớp lót chịu lửa .........................................................................11
2.1.1. Trước khi đốt lửa......................................................................................11
2.1.2. Sấy lò ........................................................................................................11
2.1.3. Cấp liệu lò ................................................................................................13
2.1.4. Dừng lò chủ động .....................................................................................15
2.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nung luyện Clinker ..........................16
2.2.1. Ảnh hưởng của độ đồng nhất: ..................................................................16
2.2.2. Ảnh hưởng của thành phần hóa học: ........................................................16
2.2.3. Ảnh hưởng của nhiên liệu: chủ yếu là dùng than. ....................................18
2.3. Một số sự cố quan trọng thường gặp và cách xử lý ........................................19
2.3.1. Tắc cyclone...............................................................................................19

II

MỤC LỤC

2.3.2. Bám dính buồng khói ...............................................................................20
2.3.3. Nóng đỏ vỏ lò ...........................................................................................20
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN............................................................22
3.1. Mục tiêu thiết kế điều khiển............................................................................22
3.1.1. An toàn .....................................................................................................22
3.1.2. Ổn định hệ thống ......................................................................................24
3.1.3. Chất lượng ................................................................................................26
3.1.4. Kinh tế ......................................................................................................27
3.2. Phân tích đầu vào, đầu ra, các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống ......................29
3.2.1. Hệ thống điều khiển áp suất .....................................................................30
3.2.2. Hệ thống điều khiển nhiệt độ....................................................................30
3.3. Xây dựng sơ đồ nguyên lý điều khiển P&ID và mạch vòng điều khiển áp suất
-nhiệt độ .................................................................................................................31
3.3.1. Sơ đồ P&ID ..............................................................................................31
3.3.2. Mạch vòng điều khiển áp suất ..................................................................32
3.3.3. Mạch vòng điều khiển nhiệt độ ................................................................32
3.4. Xác định đặc tính của cơ cấu chấp hành – đo lường ......................................33
3.4.1. Đặc tính của van và cân băngđịnh lượng .................................................33
3.4.2. Đặc tính của thiết bị đo áp suất và nhiệt...................................................37
3.5. Mơ hình hóa q trình.....................................................................................39
3.5.1. Các phương trình phản ứng hóa học.........................................................39
3.5.2. Quan hệ nhiệt độ - áp suất ........................................................................41
3.5.3. Phương trình bảo tồn thành phần............................................................43
3.5.4. Phương trình bảo tồn năng lượng ...........................................................43

III

MỤC LỤC

3.6. Xây dựng mơ hình điều khiển.........................................................................45
3.7. Xây dựng bộ điều khiển theo phương pháp IMC ...........................................52
3.8. Kết quả mơ phỏng ...........................................................................................56
CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ THIẾT KẾ
GIAO DIỆN VẬN HÀNH GIÁM SÁT .................................................................65
4.1. Xây dựng chương trình điều khiển trên nền PLC S7 400...............................65
4.1.1. Giới thiệu chung về PLC S7 400..............................................................65
4.1.2. Chương trình điều khiển...........................................................................68
KẾT LUẬN ..............................................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................80
PHỤ LỤC .................................................................................................................81

IV


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
PID: Bộ điều khiển tỉ lệ tích phân vi phân (Proportional Integral Derivative)
P&ID: Sơ đồ quá trình và thiết bị (Process and Instrumentation Diagram)
IMC: Phương pháp điều khiển mơ hình nội (Internal Model Control)
PLC: Bộ điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Controller)
WCC: Phần mềm WinCC
PC: bộ điều khiển áp suất (Pressure Controller)
TT: khối đo lường và chuyển đổi nhiệt độ (Temperature Transmitter)
PT: khối đo lường và chuyển đổi áp suất (Pressure Transmitter)
LSF: Hệ số bão hịa vơi (Lime Saturation Factor)
SR: Tỉ lệ silicat (Silica Ratio)

A/F: Tỉ lệ oxit nhôm/sắt (Alumina-Iron Ratio)
P: Ký hiệu áp suất (Pa)
T: Ký hiệu nhiệt độ (K)
V: Ký hiệu thể tích (m3)
F: Ký hiệu lưu lượng chất khí (m3/s)
W: Ký hiệu lưu lượng chất rắn (kg/s)
M: Khối lượng mol phân tử (g/mol)
m: Độ mở van (%)
g: Khối lượng riêng (kg/m3)
VHTT: Vận hành trung tâm

V


DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Bảng 1.1. Các chỉ tiêu chất lượng của clanker xi măng poóclăng thương phẩm được
quy định ở tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7024:2002 ...................................................3
Hình 1.2. Tổng quan dây chuyền công nghệ xi măng VISSAI Hà Nam ....................4
Bảng 1.3: Liệu cấp lò tiêu chuẩn.................................................................................6
Bảng 1.4: Liệu sau nghiền tiêu chuẩn .........................................................................6
Hình 3.1: Sơ đồ P&ID cho hệ thống Calciner ..........................................................31
Hình 3.2: Mạch vịng điều khiển áp suất ..................................................................32
Hình 3.3: Mạch vịng điều khiển nhiệt độ.................................................................33
Hình 3.4: Vị trí van điều khiển trong hệ thống điều khiển q trình ........................33
Hình 3.5: Mơ hình van điều khiển ............................................................................35
Hình 3.6: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều chỉnh lưu lượng chất rắn......................37
Hình 3.7. Mơ hình cặp nhiệt điện..............................................................................38
Hình 3.8. Mơ hình đo lưu lượng ...............................................................................38

Hình 3.9. Sơ đồ khối mơ hình điều khiển .................................................................51
Hình 3.10. Sơ đồ khối điều khiển IMC .....................................................................52
Bảng 3.1: Thông số vận hành ổn định của nhà máy .................................................57
Hình 3.10: Sơ đồ mơ phỏng Matlab Simulink ..........................................................58
Hình 3.11: Đồ thị thay đổi nhiệt độ tại Calciner khi liệu cấp tăng ...........................58
Hình 3.12: Đồ thị thay đổi lượng cấp than khi liệu cấp tăng ....................................59
Hình 3.13: Đồ thị thay đổi nhiệt độ tại Calciner khi áp suất đặt giảm......................60
Hình 3.14: Đồ thị áp suất thay đổi khi áp suất đặt giảm ...........................................60
Hình 3.15: Đồ thị than cấp thay đổi khi áp suất giảm...............................................61
Hình 3.16: Đồ thị độ mở van thay đổi khi áp suất giảm ...........................................61
Hình 3.17: Nhiệt độ thay đổi khi nhiệt độ đặt thay đổi.............................................62
Hình 3.18: Than cấp thay đổi khi nhiệt độ đặt thay đổi............................................62
Hình 3.19: Liệu thay đổi ngẫu nhiên.........................................................................63
Hình 3.20: Nhiệt độ thay đổi khi liệu thay đổi ngẫu nhiên.......................................63

VI


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 3.21: Than cấp thay đổi khi liệu thay đổi ngẫu nhiên ......................................64
Hình 4.1. PLC S7 - 400.............................................................................................68
Hình 4.2. Giao diện mơ phỏng PLC SIM .................................................................74
Hình 4.3. Giao diện màn hình vận hành thiết kế trên nền phần mềm WCC.............75
Hình 4.4. Áp suất đặt mong muốn đầu ra canciner là -1700Pa ................................75
Hình 4.5. Tự động tăng độ mở van quạt ID ..............................................................76
Hình 4.6. Tự động giảm độ mở van quạt ID .............................................................77
Hình 4.7. Tự động tăng giá trị than cấp cho calciner................................................77
Hình 4.8. Tự động giảm giá trị than cấp cho calciner...............................................78

VII

LỜI MỞ ĐẦU

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, với định hướng xây dựng đất nước cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Nhiều cơng trình cần được sửa chữa, xây mới. Để đáp ứng nhu cầu đó nhiều nhà
máy xi măng ra đời với công xuất từ một đến vài triệu tấn năm với công nghệ sản
xuất tiên tiến, dây chuyền và thiết bị sản xuất hiện đại. Việc nghiên cứu về công
nghệ sản xuất cũng như điều khiển vận hành nhà máy nhằm mục đích làm chú cộng
nghệ cũng như thiết bị trong lĩnh vực sản xuất xi măng là hết sức quan trọng. Chính
vì vậy em chọn đề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ - ÁP SUẤT CHO HỆ THỐNG LÒ QUAY NHÀ MÁY XI
MĂNG” làm đề tài luận văn tốt nghiệp của mình.
Nội dung đề tài luận văn “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ - ÁP SUẤT CHO HỆ THỐNG LÒ QUAY NHÀ
MÁY XI MĂNG” tập trung nghiên cứu về công nghệ sản xuất Clinker và đặc biệt
là công đoạn lị nung Clinker đây là cơng đoạn quan trọng nhất quyết định đến chất
lượng xi măng. Trong đề tài em nghiên cứu và xây dựng mơ hình điều khiển, giám
sát tự động nhiệt độ, áp xuất cho buồng đốt Calciner, một vị trí trung tâm của hệ
thống cơng đoạn lị nung clinker. Trong đề tài của em đã xây dựng mơ hình điều
khiển và kiểm chứng những thơng số xây dựng trên phần mềm matlab, xây dựng
một chương trình điều khiển giám sát vận hành thực tế tự động thay đổi các thông
số điều khiển (là độ mở van đối với điều khiển áp xuất, lượng nhiên liệu cung cấp
đối với điều khiển nhiệt độ) một cách tự động nhằm làm tăng độ ổn định của hệ
thống lò nung, tăng chất lượng Clinker.
Để có thể hồn thành đồ án này, em đã nhân được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận
tình của thầy TS. Đỗ Mạnh Cường cùng với sự giúp đỡ của các thầy cơ giáo bộ
mơn tự động hóa, khoa điện đại học Bách Khoa Hà Nội trong suốt thời gian học tập
và thực hiện đồ án.

VIII


LỜI MỞ ĐẦU
Sự hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ của ban lãnh đạo nhà máy xi măng The
Vissai Hà Nam, phòng điều khiển trung tâm Nhà máy đã tạo đều kiện để tơi được
tìm hiểu thực tế cơng nghệ sản xuất xi măng tại nhà máy.
Lời cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn TS. Đỗ Mạnh Cường cùng thầy cơ
trong bộ mơn.
Do thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế, khó khăn về tài liệu tham khảo,
luận văn của tôi chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được
sự thơng cảm và góp ý của các thầy cô và bạn đọc.
Xin chân thành cảm ơn!
Học viên cao học thực hiện

Phạm Hoài Anh

IX


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT XI
MẰNG THE VISSAI NINH BÌNH
1.1. Thơng tin chung
Tập đồn xi măng The Vissai Ninh Bình có các nhà máy sản xuất xi măng
được bố trí trên địa bàn các tỉnh Ninh Bình, Hà Nam, Lạng Sơn, Nghệ An với tổng
số lượng 8 dây chuyền sản xuất.

Các dây chuyền sản xuất có năng suất thiết kế từ 2500 đến 6000 tấn
clinker/ngày, tất cả các nhà máy cùng được thiết kế theo Công nghệ Nhật Bản
(riêng các máy nghiền con lăn được nhập khẩu trực tiếp từ CHLB Đức). Sản xuất
Clinker theo cơng nghệ lị quay phương pháp khơ, có Calciner hệ ILC, đốt theo kiểu
phân tán và có tháp trao đổi nhiệt 5 tầng cyclon. Hệ thống có những tính năng vượt
trội như tiêu hao nhiên liệu thấp , nhỏ hơn 750kcal/kgCLK, sử dụng than có chât
lượng thấp khó cháy (than cám 4A giá rẻ- giảm giá thành sản phẩm). Khí thải lị và
khí dư làm nguội clinker được xử lý bằng lọc bụi tĩnh điện, khí thải có hàm lượng
NOx thấp (nhỏ hơn 200 ppm). Nồng độ bụi đo tại ống khói thường nhỏ hơn 30
mg/Nm3 (TCVN: 50 mg/Nm3).
Các dây chuyền được tự động hố 100%, tồn bộ thiết bị đều được điều khiển,
theo dõi q trình tại Phịng Điều hành trung tâm; Phòng Quản lý chất lượng của
các nhà máy được trang bị hiện đại và đồng bộ. Hệ thống điều khiển chất lượng tự
động QCS gồm hệ máy tính và phổ kế Rơngen loại mới nhất với chương trình phần
mềm chuyên nghành tối ưu, quản lý chất lượng bột liệu cho phép phân tích chính
xác và đưa các tỷ lệ cấp liệu hợp lý, đảm bảo sai số nhỏ nhất khống chế các hệ số
chế tạo bột liệu; phân tích chính xác thành phần các nguyên nhiên liệu đầu vào,
Clinker, xi măng sản xuất và xuất xưởng. Các thiết bị thí nghiệm đo lường có độ
chính xác cao thường xuyên có sự kiểm định của cơ quan chức năng theo quy định
của Nhà nước, đảm bảo kiểm soát chất lượng, số lượng với sai số nhỏ nhất.
Clinker ra lò đạt được chất lượng cao (cường độ sau 3 ngày lớn hơn 30
N/mm2, cường độ sau 28 ngày lớn hơn 60 N/mm2), hiện tại chất lượng clinker của
nhà máy đang thuộc tốp đầu các nhà máy xi măng của Việt Nam. Chất lượng xi

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH
măng được sản xuất có khoảng dư mác nhiều hơn so với Tiêu chuẩn Việt Nam quy

định. (Cường độ PCB30 lớn hơn 45 N/mm2, Cường độ PCB40 lớn hơn 55 N/mm2,
Cường độ PC50 lớn hơn 58 N/mm2). xi măng có độ dẻo cao, rất ổn định thể tích khi
đóng rắn.
Cơng xuất các dây chuyền sản xuất xi măng của tập đoàn xi măng The vissai
cụ thể như sau: tại tỉnh Ninh Bình có 02 dây chuyền với cơng xuất dây chuyền 1 là
2500 tấn clinker/ngày ~ 1 triệu tấn xi măng/năm, dây chuyền 2 với công suất là
6500 tấn clinker/ngày ~ 2,6 triệu tấn xi măng/năm;địa bàn tỉnh Hà Nam có 02 dây
chuyền sản xuất với cơng xuất lị 1 là 2500 tấn clinker/ngày, lị 2 với cơng xuất là
3000 tấn clinker/ngày; địa bàn tỉnh Lạng Sơn có 01 dây chuyền sản xuất vớt công
suất 2500 tấn clinker/ngày ~ 1 triệu tấn xi măng/năm; Địa bàn tỉnh Nghệ An có 03
dây chuyền sản xuất với cơng suất các lị là 6000 tấn clinker/ngày.
Trong đề tài của tơi tập trung nghiên cứu về công nghệ sản xuất và yếu tố ảnh
hưởng đến chất lượng clinker và xây dựng chương trình điều khiển giám sát nhiệt
độ, áp xuất cho hệ thống lò nung clinker của dây chuyền sản xuất 3000 tấn
clinker/ngày của Tập đoàn xi măng The Vissai tại Tỉnh Hà Nam.
Dây chuyền sản xuất 3000 tấn clinker/ngày của Tập đồn xi măng The Vissai
tại Tỉnh Hà Nam có tổng sản lượng sản xuất thực tế năm 2016 là 1.254.284 tấn
clinker. Dây chuyền hoạt động ổn định, sản phẩm Clinker của đây chuyền sản xuất
có chất lượng cao với chất lượng clinker luôn đạt tiêu chuẩn Việt Nam.
Mức

Tên chỉ tiêu

CPC30

CPC40

CPC50

CPC60

- 3 ngày ± 45 phút

16

21

25

30

- 28 ngày ± 8 giờ

30

40

50

60

2. Hệ số nghiền, khơng nhỏ hơn

1,2

1. Hoạt tính cường độ, N/mm2 (MPa), không
nhỏ hơn:

3. Cỡ hạt

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH
- Nhỏ hơn 1mm, %, khơng lớn hơn
- Nhỏ hơn 25 mm và lớn hơn 5 mm, %,
không nhỏ hơn

10

10

40

50

4. Hàm lượng canxi oxit (CaO), %

Từ 58 đến 67

5. Hàm lượng silic oxit (SiO2), %

Từ 18 đến 26

6. Hàm lượng nhôm oxit (Al2O3), %

Từ 3 đến 8

7. Hàm lượng sắt oxit (Fe2O3), %

Từ 2 đến 5

8. Hàm lượng magiê oxit (MgO), %, không
lớn hơn
9. Hàm lượng canxi oxit tự do (CaOtd), %,
không lớn hơn

5

1,5

10. Hàm lượng kiềm tương đương
Na2Otđ = Na2O + 0,658 K2O, %, không lớn
hơn

1,0

Trong clanhke xi măng ít kiềm:
Na2Otđ, %, khơng lớn hơn

0,6

11. Hàm lượng cặn không tan (CKT), %,
không lớn hơn
12. Hàm lượng mất khi nung (MKN), %,
không lớn hơn
13. Độ ẩm, %, không lớn hơn

0,75

1,0
1,0

1 Bảng 1.1. Các chỉ tiêu chất lượng của clanker xi măng poóclăng thương phẩm
được quy định ở tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7024:2002

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH
1.2. Cơng nghệ sản xuất xi măng
1.2.1. Bản vẽ tổng thể

2 Hình 1.2. Tổng quan dây chuyền cơng nghệ xi măng VISSAI Hà Nam

4


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH
1.2.2. Giới thiệu các cơng đoạn chính trong dây chuyền sản xuất xi măng
1.2.2.1. Công đoạn nghiền liệu
a) Giới thiệu chung
Cơng đoạn nghiền liệu có nhiệm vụ đập và nghiền đá vơi, đá sét, quặng sắt, bơ
xít đến sản phẩm đạt độ mịn và độ ẩm theo yêu cầu kỹ thuật
Công đọan bao gồm:
- Hệ thống rải và cào đá vơi, đá sét, quặng sắt ,bơ xít
- Hệ thống cấp liệu máy nghiền

- Máy nghiền bi
- Máy phân ly XWXS55
- Hệ thống thơng gió máy nghiền
- Hệ thống thu hồi và vận chuyển sản phẩm
b) Mô tả quá trình hoạt động của cơng đoạn
Ngun liệu gồm đá vơi, đá sét quặng sắt, bơxít, được cào và vận chuyển từ
kho chứa đồng nhất sơ bộ đến các két chứa riêng biệt, trong các két chứa này đá
vôi, đá sét, quặng sắt bơ xít được rút xuống qua hệ thống cân định lượng theo tỷ
lệ % và được đổ vào băng tải chung 35.08 để vận chuyển vào máy nghiền .Khi
vào máy nghiền nguyên liệu được đổ vào khoang sấy nhằm để giảm độ ẩm của
nguyên liệu,nhờ quá trình quay của máy nghiền và các cánh dẫn hướng mà
nguyên liệu sau khi sấy được vận chuyển từ khoang sấy sang khoang nghiền I để
đập nhỏ và nghiền mịn vật liệu, liệu được tháo ở giữa máy nghiền (giữa ngăn I
và ngăn nghiền II ). Sau khi bột liệu được tháo ra khỏi ngăn nghiền I thì được
gầu nâng và máng khí động vận chuyển tới máy phân ly ,cịn một lượng nhỏ liệu
mịn từ ngăn I và II theo luồng gió từ quạt hút thơng gió máy nghiền để đi theo
đường ống lên máy phân ly, như vậy liệu ra khỏi máy nghiền được vận chuyển
lên máy phân ly và được đổ xuống đĩa tán liệu sau khi qua hệ thống phân ly qua
các cánh động và cánh tĩnh những hạt thô sẽ va đập vào các cánh phân ly do mất
động năng nên bị rơi xuống phễu thu ở giới máy phân ly để hồi lưu phần lớn về
ngăn II nghiền mịn, còn những hạt liệu đủ tiêu chuẩn (thành phẩm) thì được thu

5


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH
hồi cùng luồng gió về 4 cyclơn lắng, tại 4 cyclơn lắng bột liệu được lắng xuống
cịn dịng khí được hút đi lên vào lọc bụi điện và khí sạch qua lọc bụi điện ra mơi
trường nhờ ống khói. Bột liệu lắng ở 4 cyclơn được hệ thống vận chuyển máng

khí động và gầu nâng đưa đến silơ chứa và đồng nhất liệu.

3Bảng 1.3: Liệu cấp lò tiêu chuẩn

4Bảng 1.4: Liệu sau nghiền tiêu chuẩn
1.2.2.2. Công đoạn nghiền than
a) Giới thiệu chung
Hệ thống máy nghiền than là hệ thống máy nghiền sấy liên hợp chu trình kín
với phân ly khí động hiệu suất cao. Nguyên liệu là than Antraxít thơ có độ ẩm W <
10%, sản phẩm là than mịn có độ mịn trên sàng R

008<

2.5%, W< 1%. Máy nghiền

than là máy nghiền bi khí quét dẫn động với năng suất 20 T/h.
b) Mơ tả q trình hoạt động của công đoạn
Than thô được vận chuyển về kho đổ vào phễu cấp than, sau than được vận
chuyển đến máy rải qua hệ thống cấp liệu tấm và băng tải cao su, than được máy
giải giải trong kho đồng nhất sơ bộ, giải theo kiểu CHEVRON rải thành hai đống
riêng biệt với sức chứa mỗi đống là 6.500 tấn. Than sau khi được đồng nhất sơ bộ
trong kho sẽ được máy cào, loại máy cào hai bàn cào với năng suất. Sau đó qua hệ
thống băng tải và than được vận chuyển tới két chứa với sứa chứa 90 tấn, từ két
chứa than được tháo qua van que xuống cân băng để định lượng cho máy nghiền
than. Máy nghiền than là máy nghiền khí quét với năng suất 20 t/h, than từ cân băng
6


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH

được cấp vào máy nghiền qua van đối trọng 2 lớp. Tác nhân sấy của máy nghiền
được lấy từ khí dư của giàn ghi làm lạnh đưa vào đầu máy nghiền, nhiệt độ của
dịng khí nóng này được điều chỉnh bởi van từ ghi làm sang. Than sau khi nghiền
mịn được dịng khí cuốn lên máy phân ly, tại đây những hạt thô sẽ hồi lưu lại máy
nghiền để nghiền tiếp qua van quay và vít tải, cịn những hạt mịn đạt tiêu chuẩn
được cuốn lên lọc bụi túi bằng quạt hút máy nghiền than. Nhiệt độ và lưu lượng vào
máy nghiền được điều chỉnh bởi van gió lạnh. Tại lọc bụi túi than mịn sẽ được thu
hồi, sau đó được vít tải vận chuyển tới vít đảo chiều sau khi tham mịn đã được bộ
phận quản lý chất lượng kiểm tra mẫu theo từng giờ, từ vít tải đảo chiều than mịn sẽ
được vận chuyển lần lượt tới các két chứa than mịn với sức chứa của mỗi két là
80m3. Than mịn cung cấp cho vòi đốt Lị và Calciner qua các cân Roto.
1.2.2.3. Cơng đoạn nung Clinker
a) Giới thiệu chung
Hệ thống lị nung của Cơng ty xi măng The Vissai có năng suất 2500 tấn
clinker/ngày, loại ILC (in-line calciner) bao gồm tháp trao đổi nhiệt một nhánh 5
tầng cyclon, calciner, lị quay, ống gió (3) và máy làm nguội clinker hiệu suất cao.
Khí thải lị và khí dư làm nguội clinker được xử lý bằng lọc bụi tĩnh điện. Hệ thống
có những tính năng vượt trội như tiêu hao nhiên liệu thấp 780kcal/kgCLK, sử dụng
than có chât lượng thấp khó cháy, khí thải có hàm lượng NOx thấp.
b) Mơ tả q trình
Hệ calciner ILC được lắp đặt và bố trí chung với ống đứng lị nung. Khí cháy
cung cấp cho calciner là khí thảI thu hồi từ máy làm nguội kiểu ghi cooler. Lò nung
được trang bởi hệ calciner ILC và một nhánh cyclone 5 tầng. Vịi phun chính của lị
nung là loại vịi phun NC-7 hỗn hợp than, dầu. Bột liệu được xả từ si lo NGF qua
thùng cấp liệu, cấp tới nhánh preheater bởi hệ thống gầu nâng và máng khí động.
Bột liệu được cấp ống nối giữa cyclone số 1và cyclone số 2 của preheater qua van
quay và van đối trọng. Bột liệu đi xuống gặp gió nóng cuốn lên cyclone tầng 1, trên
đường đị bột liệu và khí nóng có sự trao đổi nhiệt cùng chiều. Tại cyclone tầng 1
bột liệu được tách ra đi xuống dưới qua van đối trọng còn khí nóng tiếp tục đi lên.

7


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH
Preheater vận hành trao đổi nhiệt, bột liệu đi xuống theo các nhánh preheater
do trọng lượng và khí nóng đi từ dưới lên do sức hút của quạt ID. Do đó bột liệu
được gia nhiệt trao đổi trên lộ trình cịn khí nóng thì mất nhiệt dần.
Khi bột liệu ra khỏi cyclone tầng 4 bột liệu được chia thành 3 đường cấp vào
calciner. Sự phân chia bột liệu sẽ được điều chỉnh trong quá trình vận hành.
Trong caciner, xấp xỉ 60% nhiên liệu được đốt cháy. Nhiên liệu trong calciner
được đốt trong vòi phun hai kênh cùng với gió 1 cung cấp cho vịi phun calciner bởi
quạt Root 75.06 và quạt dự phịng 75.05. Khí nóng thu hồi từ cooler một phần được
đưa vào ống gió 3 cung cấp cho q trình cháy tại calciner (gió 3), một phần được
đưa vào lị nung cung cấp cho q trình cháy của vịi phun trung tâm (gió 2), một
phần được trích đưa sang cơng đoạn nghiền than để sấy than thơ, phần cịn lại khí
dư thì thải ra mơi trường sau khi qua lọc bụi điện 57.14. Bột liệu sau khi ra khỏi
calciner được canxi hóa khoảng 80-85% được đưa tới cyclone tầng 5. Tại cyclone
tầng 5, bột liệu được tách khỏi dịng khí và được cung cấp vào lị nung với mức độ
canxi hóa xấp xỉ 90%.
c) Các thiết bị chính
Lị nung: Cơng suất: 3000tCLK/ngày; Kích thước: 4,3x60m; Độ nghiêng 4%
Tốc độ 0.41~4.07 vòng/phút
Đ/c phụ: 7,93 r/h ↔ 0.132r/min.
- Tháp trao đổi nhiệt 5 tầng cyclon
C1x2: Φ 5600mm.
C2:

Φ 7000mm.

C3:

Φ 7000mm.

C4:

Φ 7200mm.

C5:

Φ 7200mm.

Calciner: Φ 6300x 31000mm
- Ghi: 2 dàn ghi công suất 3000 t/ngày.
- Quạt ID công suất 1600 kW
- Động cơ chính quay lị là động cơ một chiều công xuất: 400 kW

8


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH
1.2.2.4. Cơng đoạn nghiền xi măng
a) Giới thiệu chung

Công đoạn nghiền xi măng của nhà máy được bố trí 02 hệ thống máy
nghiền bi năng suất, cơng suất thiết bị đều như nhau hoạt động song song, độc
lập .
Clinker, thạch cao và phụ gia được tháo từ các két chứa riêng biệt xuống
các băng cân định lượng theo tỷ lệ nhất định đã được đặt trước cấp vào hệ

thống máy nghiền bi. Quá trình nghiền được sẩy ra tại hai khoang của máy
nghiền bi. Dưới tác dụng của lực ly tâm, va đập, chà xát giữa bi nghiền và vật
liệu nghiền, sản phẩm sau nghiền được gầu nâng đưa vào thiết bị phân ly lọai
XWXS34. Tại đây quá trình chia tách vật liệu được thực hiện, các hạt đủ độ
mịn được thu hồi bởi tổ hợp 4 Cyclon lắng, sau đó nhờ hệ thống vận chuyển
máng khí động và gầu nâng đưa vào hai silô chứa xi măng có sức chứa
2x10000 tấn, khí và bụi ra khỏi cyclon lắng được thu hồi bằng 2 lọc bụi túi.
Các hạt thô hồi lưu trở lại máy nghiền để nghiền lại. Độ mịn của sản phẩm
được điều chỉnh nhờ tốc độ phân ly và dịng khí qua máy nghiền.
Cơng đoạn bao gồm:
- Hệ thống cấp liệu máy nghiền.
- Máy nghiền bi.
- Máy phân ly và cyclone lắng.
- Hệ thống thơng gió máy nghiền.
- Hệ thống thu hồi và vận chuyển xi măng.
- Hệ thống bơi trơn.
b)Thơng số kỹ thuật chính của máy nghiền:
Máy nghiền bi : Loại 4x13m kiểu tròn (Số lượng 02 cái ; 2x315 tấn)
- Năng suất: 75~100 tấn/h
- Độ mịn: 35003900 cm2/g

9


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG THE VISSAI
NINH BÌNH

- Cấp liệu đầu vào ≤ 25mm (90%)
- Tốc độ quay: 16.3 v/phút
- Động cơ chính (84A, B.01M1 ) loại YR800-8; Công suất: 2800 kW

- Bi nghiền: 180 tấn (max 190 tấn)
- Hệ thống dẫn động: Kiểu trung tâm

10


CHƯƠNG II: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LỊ
NUNG CLINKER

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG LỊ NUNG CLINKER
2.1. Quy trình sấy lớp lót chịu lửa
2.1.1. Trước khi đốt lửa
 Nếu van gió lạnh 51.04Z01 bình thường chỉ cần mở van này ra độ mở 100%
để tạo sức hút nhẹ qua hệ thống.
 Chạy quạt gió 1: 57.21, đặt tần số hoạt động của động cơ quạt khoảng 10Hz
 Các kênh gió 1, tọa độ vòi phun lò phải được điều chỉnh trước theo nhà cung
cấp thiết bị để tạo ngon lửa phù hợp, sẽ có điều chỉnh tiếp theo trong q
trình sấy hoặc khi đang chạy lị bình thường.
2.1.2. Sấy lị
 Đốt lửa sất lị, khi lửa cháy tăng nhanh quạt gió 1 lên đặt tần số hoạt động
của động cơ quạt khoảng 30-35 Hz.
 Thơng qua camera hiện thị tại phịng điều khiển dầu ban đầu khoảng 200400L/h. Phải đảm bảo dầu cháy tốt và không rớt xuống bề mặt gạch, lửa
phải ở dạng lửa nến và hơi vếch lên trên.
 Vận hành trung tâm dựa vào hàm lượng Oxy và CO ra khỏi tháp sấy để điều
chỉnh thơng gió q trình. Thường Oxy ≥ 4%, CO ≤ 0.1%.
 Thông thường thời gian sấy lị với lớp lót mới hồn tồn khoảng 68 – 72h
 Điều chỉnh sấy lò theo nhiệt độ buồng khói, tốc độ tăng nhiệt ban đầu
khoảng 20 – 25oC/h đối với gạch lị mới hồn tồn.
 Khi nhiệt độ buồng khói đạt 550 → 600 oC đốt kèm than sấy lò với lượng

ban đầu khoảng 0,8 → 1t/h. Từ đây điều chỉnh nhiệt sấy lò bằng lượng than
cấp cho lị Khi nhiệt độ buồng khói đạt từ 9500C trở lên thì VHTT bắt đầu
cơng tác chuẩn bị thao tác cấp liệu lị, tức là kết thúc q trình sấy vật liệu
chịu lửa.
- Trong q trình sấy lị, lị phải được quay chậm bằng động cơ phụ theo
quy trình nhiệt độ như sau:
11


CHƯƠNG II: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LỊ
NUNG CLINKER
+ 0÷2500C : 30 phút/ 1 lần=1/4vịng(khoảng 2phút).
+ 250÷ 4500C : 20 phút/ 1 lần.
0
+ 450 ÷ 650 C: 10 phút/ 1 lần.
+ trên 6500C: quay chậm lò liên tục.
- Mỗi lần quay lò bằng động cơ phụ khoảng 90° tương ứng với 1/4 vòng.
 Nếu ngọn lửa cháy khơng ổn định thì vận hành trung tâm phải khởi động
quạt hút khí dư của ghi làm lạnh để tạo áp suất âm lý tưởng tại chụp lò
(kiln hood). Thường giá trị áp suất này ở điểm “0” là lý tưởng, tương đương
với 0Pa, thực tế giá trị này khoảng -10± 5Pa khi sấy lị. Nếu ngọn lửa vẫn
khơng ổn định thì phải kiểm tra lại các kênh gió vòi phun lò, bơm dầu, bầu
lọc hoặc chất lượng dầu.
- Khi tạm dừng sấy vì lý do nào đó, người vận hành trung tâm phải thao tác
đóng bớt các van thơng gió để giữ nhiệt độ hệ thống tránh thất thốt nhiệt. Sau đó,
khởi động lại vịi đốt lị và tiếp tục sấy bình thường theo biểu đồ.
- Trong quá trình sấy lị, nếu trời mưa to, lị phải được quay chậm bằng động
cơ phụ liên tục cho đến khi hết mưa để chống việc ứng suất nhiệt dẫn đến co
ngót vỏ lị và ảnh hưởng đến vật liệu chịu lửa.
- Khi quá trình sấy bình thường sắp kết thúc:

+ Trước khi cấp liệu 30 phút → 1h phải chạy cụm thiết bị hồi lưu cấp liệu lò
để đảm bảo độ đồng nhất, rút, tháo liệu bình thường và biết được các hệ số phối
liệu chuẩn bị nạp lò.
+ Chạy các thiết bị cụm vận chuyển clinker lên silo chứa, các quạt ghi làm
lạnh với van đóng, các giàn ghi với tốc độ nhỏ nhất.
+ Chạy các thiết bị còn lại trong hệ thống lò. Cụm vận chuyển
clinker COOLER FAN, ELEC DUST, bộ gõ lọc bụi điện
- Khoảng 10 phút trước khi cấp liệu, vận hành trung tâm phải yêu cầu vận
hành tại chỗ tháo toàn bộ dây chằng cố định van đối trọng ở tháp sấy (nếu trước đó
phải sấy vật liệu chịu lửa tháp sấy).

12


CHƯƠNG II: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LÒ
NUNG CLINKER
- Một vài phút trước khi cấp liệu VHTT phải làm thủ tục chạy quạt ID với tốc
độ nhỏ nhất, van trước quạt đóng hồn tồn, tránh trường hợp chưa cấp liệu ngay
được sẽ dẫn đến nguy hiểm cho quạt ID và mất nhiệt lò.
- Chạy động cơ chính lị với tốc độ nhỏ nhất.
- Lượng than cấp cho lò tại thời điểm này khoảng  2t/h. Đảm bảo lò sáng và
trong.
2.1.3. Cấp liệu lò
-

Ngay trước khi cấp liệu lò, nhân viên VHTT phải yêu cầu bằng bộ đàm
đối với Trưởng ca hoặc lãnh đạo xưởng Lò Nung để bố trí nhân lực ở các vị
trí như sau:
+ Sàn lò để điều chỉnh dầu và theo dõi thiết bị trạm vòi đốt : 1 người.

-

+ Mỗi tầng cyclone trên tháp sấy 1 người

: 5 người.

+ Ghi làm lạnh

: 1 người.

+ Vị trí rút liệu từ silo

: 1 người.

+ Vị trí sàn dọc theo lị

: 1 người.

Tất cả các vị trí này phải có bộ đàm liên hệ trực tiếp và chờ mệnh lệnh từ vận
hành trung tâm

-

Mở các van quạt đầu ghi làm lạnh khoảng 60-80%;

-

Chạy quạt thổi than cho calciner 75.06

-

Đặt mức cấp liệu lò ban đầu khoảng 110-120 tấn/h, tương đương 50-55%
công suất thiết kế.

-

Tăng từ từ tốc độ ID lên khoảng 560-600v/p để đảm bảo gió nâng liệu và
thơng gió hệ thống.

-

Đóng van gió lạnh 51.04Z01 về 1%, mở van trước quạt ID lên 100%.

-

Sau khoảng 5-8 phút liệu đi qua hệ thống tháp sấy và vào lò, vận hành trung
tâm phải tăng thêm nhiên liệu lò

 Tăng sức hút qua lò
 Tăng cấp liệu
 Tăng nhiên liệu vào calciner

13


CHƯƠNG II: QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LỊ
NUNG CLINKER
 Tăng tốc độ lị
 Mỗi lần tăng cấp liệu lị từ 5-10t/h
-

Khi có Clinker ra ghi ổn định:

 Tăng dần cấp liệu lò, cứ sau 5-7 phút tăng thêm 5-10 tấn, cứ thêm 10 tấn liệu
tăng thêm mỗi quạt khoảng 5% độ mở van và đảm bảo áp chụp lị duy trì -50
20 (Pa).
 Duy trì hàm lượng CO tại đầu ra của tháp trao đổi nhiệt để đảm bảo an toàn
cho lọc bụi tĩnh điện và khả năng trao đổi nhiệt ổn định của hệ thống lò.
+ Tăng từ từ tốc độ ghi dựa theo camera quan sát và áp suất khoang ghi,
chỉnh tốc độ ghi theo một thông số áp suất ổn định để đảm bảo việc thu hồi
gió 2 và gió 3 ổn định, đảm bảo quá trình cháy ổn định ở calciner và lị, đồng
nghĩa với việc ổn định hệ thống.
-

Trong q trình hoạt động của lị phải duy trì hàm lượng CO tại đầu ra của
tháp trao đổi nhiệt ≤ 0,2% để đảm bảo an toàn cho lọc bụi tĩnh điện và khả
năng trao đổi nhiệt ổn định của hệ thống lò.

-

Khoảng 1 – 2h đầu sau khi cấp liệu lị có thể chưa tạo được sản phẩm
Clinker có chất lượng ổn định, VHTT phải báo cho phòng q u ả n l ý
c h ấ t l ư ợ n g để lấy mẫu và phân tích nhanh về chất lượng Clinker để
nhanh chóng đưa ra những điều chỉnh phù hợp:
+ Vôi tự do: < 1,5%
+ Dung trọng: khoảng 1250 – 1450 (g/l)
o
Khi nhiệt độ gió 2 ổn định ở khoảng 1000 C tiến hành giảm dần dầu lị;

nhiệt gió 2 đạt 1050oC tiến hành cắt dầu lị.

Lị hoạt động có ổn định hay không cần đánh giá dựa vào các giá trị nhiệt
độ, áp suất dao động nhỏ. Khi đạt năng suất 220  5t/h, các thơng số cường độ
dịng động cơ chính lị, tốc độ..., nhiệt độ ra khỏi tháp, nhiệt độ Clinker, áp ghi và
tốc độ ghi ổn định, khi đó dựa vào đồ thị q trình và chất lượng Clinker. Đồng
thời phải quan sát màn hình scaner qt nhiệt độ vỏ lị xem có bất thường hay

14