ĐỒ án LIÊN môn 3 kĩ THUẬT điều KHIỂN và tự ĐỘNG hóa đề tài xây DỰNG hệ THỐNG điện và điều KHIỂN CHO TRẠM NGHIỀN XI MĂNG

PROJECTBASEDLEARNING3 NHÓM 42 CHƯƠNGI:TỔNG QUANVÀQUYTRÌNHCÔNGNGHỆ Phần 1: Tổng quan giới thiệu1.1:Giớithiệuđềtài Quytrình sảnxuất ximăngtrongnghiệplàchuổicáccôngđoạnthựchiệnbằng các loạ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGTRƯỜNGĐẠIHỌCBÁCHK HOA

KHOA ĐIỆN

ĐỒÁNLIÊNMÔN3

KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG

HÓAĐỀTÀI:

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ

ĐIỀUKHIỂNCHOTRẠMNGHIỀNXIMĂNG

Sinhviênthựchiện:DƯƠNGTIẾNĐẠT(LD)

ĐINH VIẾT THANH HÙNGLÊVŨ HOÀINAM NGUYỄN THỊ MINH TRANGNGUYỄNMAINHẬTLA M

Giáoviênhướngdẫn:TS.NGUYỄNKIMÁNH

ThS.NGUYỄN VĂN TẤNTS.VÕQUANG SƠN

Danang,2022

PROJECTBASEDLEARNING3 NHÓM 4

1

Mụclục

Mụclục 1

CHƯƠNGI:TỔNGQUANVÀQUYTRÌNHCÔNGNGHỆ 2

Phần1:Tổngquangiớithiệu 2

1.1:Giớithiệuđềtài 2

1.2 Nguyênliệucấutrúcximăng 2

1.2.1 Nguyênliệu 2

1.2.2 Nhiênliệu 3

1.2.3 Clinker 4

Phần2:Quytrìnhcôngnghệ 5

2.1 Kháiquátquytrìnhcôngnghệ 5

2.2 Quytrìnhcôngnghệthực hiệntrongdự án 10

2.2.1 Quy trình 10

2.2.2 Cácphânđoạnmáymóccụthể 11

PROJECTBASEDLEARNING3 NHÓM 4

2

CHƯƠNGI:TỔNG QUANVÀQUYTRÌNHCÔNGNGHỆ

Phần 1: Tổng quan giới

thiệu1.1:Giớithiệuđềtài

Quytrình sảnxuất ximăngtrongnghiệplàchuổicáccôngđoạnthựchiệnbằng các

loại máy móc, động cơ biến những nguyên liệu thô ban đầu thành xi măng phục

vụchođờisống

Trong dự án lần này, nhóm sẽ tập trung xây dựng hệ thống và điều khiển từ phân đoạnclinkerđếnthànhphẩmximăng(khôngđóngbao)

1.2 Nguyênliệucấutrúcximăng

1.2.1 Nguyênliệu

 Có2nguyênliệuchính đávôivàđấtsét

 Đá vôi: Đá vôi dùng để sản xuất xi măng pooc lăng là loại đá có

hàmlượng Ô Xít Can xi cao, MgO và kiềm thấp Tiêu chuẩn Việt NamTCVN 6072:1996 quy định thành phần hóa học của đá vôi làm nguyênliệusảnxuấtximăngnhư sau:

CaCO3≥85%;MgCO3≤5%;K2O+ Na2O ≤1%

Khaithácđávôi sảnxuấtxi măng Đất séttựnhiên

 Đất sét: Đất sét là loại nham thạch trầm tích Tiêu chuẩn Việt

NamTCVN 6071:1996 quy định thành phần hóa học của đất sét làm nguyênliệusảnxuấtximăngpooclăngnhư sau:

SiO2:55-70%,Al2O3:10-24%, K2O+Na2O≤3%

 Nguyênliệukhác:

o Bùnnhephelin

o Xỉlòcao

o Phụgiađiềuchỉnh

o Phụgiaxi măng

o Phụgiađiềuchỉnh

o Phụgiađầy

o Phụgiabảoquản

o Phụgiatrợnghiền

o Phụgiakhoánghóa

Phụgiagiàusilic

1.2.2 Nhiênliệu

 Nhiênliệu dùngcholò quaycóthể lànhiênliệurắn,lỏng, khí

 Nhiên liệu khí: đây là loại nhiên liệu tốt nhất vì khí dễ cháy, nhiệt lượngcao, không có tro và thiết bị đốt đơn giản Tuy nhiên giá thành quá caonênkhôngkinhtếkhisử dụngtronglòquaysảnxuấtxi măng

 Nhiên liệu lỏng: thường sử dụng dầu DO, MFO, nhiệt lượng cao

(>9000Kcal/kg), không có tro, dễ cháy nhưng thiết bị đốt phức tạp và phải có bộphận sấy dầu trước khi phun vào lò để đốt Nhiên liệu lỏng cũng có giáthành khá cao nên không kinh tế khi sử dụng trong lò quay sản xuất ximăng

 Nhiên liệu rắn: nhiên liệu rắn không có các ưu điểm như 2 loại

trênnhưng lại được dùng phổ biến lý do kinh tế Các công ty thường sử dụngthan antraxit có chứa 75- 85% Cacbon, nhiệt lượng từ 5000-7000Kcal/kg, hàm lượng tro từ 15-35%, thành phần hóa học của tro than gầngiống như đất sét đã nung Đối với công nghệ sản xuất xi măng lò quayphương pháp khô nên sử dụng loại than có hàm lượng tro ít, nhiệt lượngcaovà

hàmlượnglưuhuỳnhcàngthấpcàngtốt

1.2.3 Clinker

 Là kết quả nung luyện bột liệu lò, khi bột liệu lò di chuyển từ tháp traođổinhiệtxuốnglònungvàrakhỏi máylàmnguộiclinker

 Clinker (Portland) pooc lăng: là sản phẩm nhận được sau khi nung đếnkết khối hỗn hợp phối liệu đến nhiệt độ 1450 độ C tạo ra các khoángchính: C3S

(3CaO.SiO2), C2S (2CaO.SiO2), C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3) vàC3A(3CaO.Al2O3)

 Cáchệsốchếtạoclinker:

 Hệ số bảo hòa vôi LSF = 100 C/(2,8S+1,18A+0,65S) hoặc theo côngthứcKH=(C1,65A0,35F)/2,8S

 HệsốsilicMS=S/(A+F)

 HệsốaluminMA=A/F

 Với C, S, A, F: hàm lượng % lần lượt của ô xít CaO, SiO2,

Al2O3,Fe2O3trongclinker

2.1 Kháiquátquytrìnhcông nghệ

Quy trình sản xuất xi măng trải qua 6 giai đoạn chính, tương ứng với 6 giai đoạn sẽ là6khuvực đượcđiềukhiểnđộc lậpnhau:

 GIAIĐOẠN1:TÁCH CHIẾTNGUYÊNLIỆUTHÔ

Sản xuấtximăngsẽ cầnđến cácnguyên liệuthô gồmcanxi, silic,sắt, vànhôm.Những nguyên liệu thô này được tách từ các núi đá vôi sau đó thông qua băng chuyềnđược vận chuyển tới các nhà máy Ngoài ra còn rất nhiều chất phụ gia khác được

dùngđểsảnxuất ximăngnhư:đáphiến,vảythépcán,trobayvàbôxítvớisốlượngít

Trước khi được vận chuyển tới nhà máy thì những khối đá lớn được nghiền nhỏ cókíchthướctươngđươngvớikíchthước củaviênsỏi

Khaithácđávôi

+ Đá vôi: Đá vôi được khai thác bằng cách khoan nổ và cắt tầng theo đúng quy định vàquy hoạch khai thác Sau đó đá vôi được xúc và vận chuyển tới máy đập bằng các xetải chuyên chở cỡ lớn Tại đây

đá vôi được đập nhỏ thành đá dăm và vận chuyển vềkho.Sauđóđược rải

thành2đốngriêngbiệt,khoảng15.000tấn/1đống

+ Đá sét: Đá sét được khai thác bằng phương pháp cày ủi hoặc nổ mìn Xúc lên các xetải bằng máy xúc và chuyển về máy đập búa Đá sét được đập bằng máy đập búaxuống kích thước 75 mm rồi tiếp tục đập bằng máy cán trục xuống kích thước 25 mm.Sau đập đá sét được vận chuyển về rải thành 2 đống riêng biệt trong kho Mỗi đốngkhoảng6.600tấn

+ Phụ gia điều chỉnh: Để đảm bảo chất lượng thành phẩm Cần kiểm soát quá trình giacông và chế biến hỗn hợp vật liệu theo đúng các hệ số xác định Do đó ngoài đá vôi vàđásétcòncócácnguyênliệuđiều chỉnhlà quặng,quặng bôxitvàđáSilic

Chúng ta thấy rằng các nhà máy sản xuất xi măng thường được đặt ở khu vực gần núiđá vôi Nhằm mục đích tiết kiệm chi phí vận chuyển nguyên liệu và giúp giảm giáthành của xi măng Nguyên liệu thô được tách chiết từ các núi đá vôi Sau đó được vậnchuyểntrực tiếpđếncácnhàmáygầnđó

 GIAIĐOẠN2:PHÂNCHIATỈLỆ,TRỘNLẪNVÀNGHIỀN

Nguyên liệu thô sẽ được chuyển đến phòng thí nghiệm của nhà máy Tại phòng

thínghiệmcủanhàmáy sẽtiếnhành phântích,phân chiatỉ lệchính xácgiữađá vôivàđất sét bằng hệ thống cân định lượng Trước khi bắt đầu nghiền nguyên liệu Theo tỉ

lệthôngthườngthì80%đávôivà20%đấtsét

Tiếp theo sau khi phòng thí nghiệm phân tích nguyên liệu xong mới đến nhiệm vụ củanhà máy Tại nhà máy chính sẽ nghiền hỗn hợp dựa vào các con lăn và bàn xoay Bànxoayquayliêntụcdướiconlănvàconlăntiếpxúctrựctiếp vớihỗn hợp.Conlăn

sẽ nghiền hỗn hợp thành bột mịn là đảm bảo yêu cầu Sau khi nghiền thành bột mịn thìhỗn hợp này được lưu giữ trong hệ thống đường ống lớn của nhà máy(còn gọi là các silô)

Máynghiềnđứng

 GIAIĐOẠN3:TRƯỚCKHINUNG

Sau khi kết thúc giai đoạn nghiền nguyên liệu thô và lưu trữ với một khối lượng nhấtđịnh Nguyên liệu sẽ được đưa và buồng chứa trước khi nung Buồng chứa chứa mộtchuỗicácbuồngxoáytrụcđứng,nguyênliệuthôđiquađâytrướckhivàolònung

Buồng trước nung này tận dụng nhiệt lượng tỏa ra từ lò để làm nóng nguyên liệu Việcnàysẽgiúp tiếtkiệmnănglượngvàgiảmkhí thảichonhàmáy

 GIAIĐOẠN 4:GIAIĐOẠNTRONGLÒ

Lò nung của nhà máy khá lớn và có thể xoay được Nó cũng được coi là phần

quantrọng nhất của quá trình sản xuất xi măng Trong lò nhiệt độ có thể lên tới 14500

độ C.Nhiệt độ này đạt được là do phản ứng hóa học khử Cacbon Quá trình này thải ra khíCO2

Giaiđoạn nungtronglò

Nhiệtđộcaotronglònunglàmchonguyênliệunhãora

Chuỗi phản ứng hóa học giữa Ca và SiO2 trong lò tạo ra thành phần chính của xi mănglà CaSiO3 hay còn gọi là clinker Lò nhận được năng lượng nhiệt từ bên ngoài nhờ vàokhí tự nhiên hoặc than đá Khi nguyên liệu ở phần thấp nhất của lò thì nó sẽ hình thànhxỉkhô

 GIAIĐOẠN5:LÀMMÁTVÀNGHIỀNTHÀNHPHẨM

Sau khi ra khỏi lò, xỉ khô sẽ được làm mát nhờ vào khí cưỡng bức Xỉ sẽ tỏa ra lượngnhiệt hấp thụ được làm nguyên liệu từ từ giảm nhiệt Lượng nhiệt mà xỉ tỏa ra

sẽ đượcthu lại vào lò Việc làm này giúp tiết kiệm năng lượng Tiếp đến là giai đoạn nghiềnclinker hoàn chỉnh Giai đoạn này sử dụng các viên bi sắt, giúp nghiền bột mịn ra Đâychínhlà

kếtquảcủatoànbộquátrìnhtạoraximăng

Nghiềnthànhphẩm

 GIAIĐOẠN6:ĐÓNGGÓIVÀVẬNCHUYỂN

Sau khi nghiền thành bột mịn với số lượng lớn Xi măng được đóng bao với trọnglượng từ 20-50 kg/ bao Sau đó được đưa lên xe và chuyển đến các nhà phân phối.Cuốicùngđưađếncáccôngtrìnhxâydựng

Đóngbaoximăng

Đá vôi 18%

Puzzolan 11%

Thạch cao 4% Clinker 67%

Các Bin chứa liệu(15)

2.2 Quytrìnhcôngnghệthựchiệntrong dựán

2.2.1 Quytrình

Tómtắtquytrìnhcôngnghệbằng sơđồtưduy

Dưới mỗi Bin chứa,

nguyênliệu qua cân định

lượng theođúng khối lượng

của đơn

phốiliệuđưavàomáycán

Sau đó được đưa

vàomáynghiềnbi

Máycán(16) -Nghiền sơbộ

HạtcóØ<25mm

Máynghiềnbi(17)

Bột liệu mịn ra

khỏimáy nghiền

được

đưalênthiếtbịphânly

Những hạt đạt kích

thướcyêucầuđược

phânlytách ra, đi theo

dòng quạthút đưa lên lọc bụi

thuhồitoànbộ

Thiết bị phânly(18)

Lọcbụi(19)

Hạtcòn lớnhơn sovới yêucầu

Siloximang(22)

2.2.2 Cácphânđoạn máymóccụthể

1.Binnguyênliệu(15)

a.Hìnhảnh minhhọa

Bao gồm silo chứa nguyên liệu (Dung tích phụ thuộc vào yêu cầu của dự án) và cáccảmbiếndùngđểđolường

Sử dụng cảm biến LF20 để báo mức nguyên liệu liên tục trong silo, có ưu điểm hoặcđộng ở môi trường nhiều bụi như quy trình sản xuất xi măng và sai số thấp Nguyên líhoạt động sử dụng 1 sensor quay thả dây liên tục chạm đến nguyên vật liệu sau đó

gửitínhiệuvềbomạchvàhiểnthịlênmànhình

Sử dụng cảm biến DF23 để báo các mức nguyên liệu cố định như đầy silo hoặc cạnsilo, có ưu điểm đo chính xác và có độ bền lâu dài Nguyên lí hoạt động dựa trên việckhinguyên vậtliệu đượcđổđầychạmvàocánhxoay,sẽlàmcản trởcảnhxoay,sauđó

phát ra tín hiệu Chúng ta sử dụng các tín hiệu này để thiết lập đấu nối vào các đènhoặccòi báo



b Cácnguyênvậtliệu cầnthiếtvàtỉlệphốitrộn

 Phốiliệu:

Phối liệu máy nghiền liệu: là hỗn hợp các nguyên liệu chính là đá vôi, đất sét và cácphụ gia điều chỉnh (như laterite, cao silic…) được định lượng phối trộn theo tính toáncủaPhòngThíNghiệm

Phối liệu máy nghiền xi măng: là hỗn hợp vật liệu bao gồm clinker, thạch cao và cácloại phụ gia xi măng như : puzzolan, đá vôi phụ gia… được định lượng tỉ lệ theo tínhtoáncủaPhòngThíNghiệmvàcungcấpchomáynghiền ximăng

 Bộtliệulò:

Là sản phẩm bột mịn thu được sau khi qua máy nghiền liệu + hệ thống phân

ly,cyclone + lọc bụi công nghệ Bột liệu này được vận chuyển vào silo chứa bột liệu vàrútraởđáysilocấpvàotháptraođổinhiệt

 Clinker:

Là kết quả nung luyện bột liệu lò, khi bột liệu lò di chuyển từ tháp trao đổi nhiệt xuốnglònungvàrakhỏi máylàmnguộiclinker

Clinker (Portland) pooc lăng: là sản phẩm nhận được sau khi nung đến kết khối hỗnhợpphốiliệuđến nhiệtđộ1450độCtạoracáckhoángchính:

C3S(3CaO.SiO2),C2S(2CaO.SiO2),C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3)vàC3A(3CaO.Al2O3

)

 Cáchệsốchếtạoclinker:

 Hệ số bảo hòa vôi LSF= 100 C/(2,8S+1,18A+0,65S) hoặc theo côngthứcKH=(C1,65A0,35F)/2,8S

 Hệsốsilic MS=S/(A+F)

 HệsốaluminMA=A/F

 Với C, S, A, F: hàm lượng % lần lượt của ô xít CaO, SiO2,

Al2O3,Fe2O3trongclinker

 Chỉ tiêu chất lượng clinker pooc lăng thương phẩm Cpc50 được quyđịnhtheoTCVN7024:2002

 Tỉlệphốitrộn(Mỗinguyênliệuchứatrongmỗisiloriêngbiệt)

 Clinker:67%

 Đávôi:18%

 Puzzolan:11%

 Thạchcao:4%

 Những nguyên liệu này sẽ được cân đủ lượng % cần thiết trước khi chovàomáynghiềnsơbộđểnghiềnnhỏvàtrộnđềunguyênliệu

2.Máy nghiền sơ

bộ(16)a.Hìnhảnhminhh

ọa

 Máy nghiền rung RS 200 của Retschđược dùng nhiều trong các ngành:

ximăng,clinker,ceramic,than,bêtông,khoángsản,quặng, silicate,…

 Hiển thị số trên màn hình các thông số cài đặt và thời gian nghiền có thểlậptrìnhđược

 Dùngchuẩnbịmẫu choXRAY

 Loạivậtliệunghiền :cứng,cứngvừa,dạngsợi

 Thời gian nghiền ngắn, chỉ cần vận hành bởi 1 nút điều khiển với mànhìnhhiểnthị10thôngsốcó thểđượclưutrữ

 Thờigian nghiềnđượclậptrình

c.Thôngsốkỹthuật:

 Kíchthướcvậtliệuđầu vào:<15mm

 Độmịncuốicùng: <20mm

 Dung lượng mẫu nghiền: 15250 ml (tùy thuộcvào vật liệu nghiền vàcốinghiềnchứa mẫu)

 Sửdụngnhiềuloạicối nghiền:50ml/100ml/ 250ml

 Bộcốinghiềncónhiềukíchcỡvàbằngvậtliệukhácnhau

 Tốcđộnghiềncàiđặt: 7001 5 0 0 v ò n g / p h ú t

 Cài đặt thời gian nghiền bằng điện tử: 00 giờ 00 phút 01 giây đến 99 giờ59phút59giây

 Bộđĩanghiềnđượckhoá,kẹpnhanh

 Buồng nghiền đảm bảo độ thấp khoảng 79 dBA khi đang làm việc, đápứngtiêuchuẩnvềđộồnDIN456353101KL3

 Bảovệtheo tiêuchuẩn IP40

 Nguồnđiện220/380V,50/60Hz,3pha,1.5kW

 Kíchthước:836x1220/1900x780mm

 Khốilượng: nặng210 kgK è m theo:

 BộcốinghiềnTungstencarbide100ml,Code: 01.462.0265

 BằngvậtliệuTunsten Carbidecóđộcứng11801280HV30

 Dungtíchchứamẫu:100ml

 Dungtíchthuhồi:75ml

 Cỡhạtnghiềnmax.:<10mm

 Tốcđộnghiềnđápứng:1200vòng/phút

3 Máynghiềnbi(17)

a Chứcnăng:

Các vật liệu sau khi được cân chia tỉ lệ và nghiền sơ bộ, sau đó được bằng chuyền đưavàomáynghiềnbi đểtiếnhànhnghiềnhỗnhợpthànhbộtmịn(ximăng)

b Cấutạo:

Máy nghiền bi gồm vỏ máy hình trụ hay hình nón bằng thép, bên trong có lót các tấmlót bằng thép cứng đặc biệt và đổ bi đạn bằng thép hoặc bằng sứ, sỏi hay bằng các vậtliệu rắn khác Tùy theo từng loại máy có thể chia máy nghiền bi thành một hay nhiềungăn.Máynghiền hoạt độngquaytrònthông quaviệctruyềntảibánhrăngrangoài

c Nguyênlýhoạtđộng:

Đầu tiên các vật liệu nghiền sẽ được đưa vào thùng nghiền hình trụ, sau đó, thùng sẽquayvớitốc độ4-20vòng/phút

Lúc thùng nghiền quay, lực ly tâm sẽ được tạo ra, các loại vật liệu nghiền và bi sẽđược đưa lên độ cao nhất định, sau đó sẽ rơi xuống tự do dưới tác động của trọng lực.Cácbirơitựdovàvađậpvớivậtliệunghiềnlàmchúngbịvỡvụn.Mặtkhácvậtliệu

bị chà xát giữa bi đạn và tấm lót, cũng như giữa bi đạn và bi đạn cho đến khi nhỏ ra.Quátrìnhnàysẽđượcdiễnraliêntục

Kết quả của quá trình là vật liệu sẽ được nghiền thành bột

mịn.Nguyên tắc tác dụng lực: của máy nghiền bi là đập và mài.d.Thông sốkỹthuật:

a Chứcnăng:

Sản phẩm sau khi ra khỏi máy nghiền bi sau đó sẽ qua máy phân ly động để lọc thànhxi măng mịn Tại máy phân ly hỗn hợp xi măng đúng kích thước sẽ được tách và chođi vào silo chứa để chuẩn

bị công đoạn đóng bao, còn hỗn hợp xi măng có kích

thứclớnsẽbịtáchravàtheohệthốnghồilưutrở vềmáynghiềnbiđểtiếptụcnghiền

b Cấutạo:

Buồng phân loại của máy phân ly là một vỏ hình trụ làm bằng thép tấm Trong buồngphân loại, các cánh nhỏ và đĩa trải được cố định với nhau trên trục rotor Động cơđược quay bằng băng tải trong buồng phân loại Hai ống thông gió để dẫn gió từ máythổi khí bên ngoài Bên cạch đó còn có phễu nạp liệu, thanh giằng, các tấm lót, phễuhồilưu,vànhchặnkhí,hộpgiảmtốc

c Nguyên lýhoạtđộng:

Không khí tuần hoàn của máy phân ly xi măng được tạo ra bởi máy thổi khí

Trongquá trình phân loại bột, không khí được thổi bởi máy thổi khí từ trung tâm của thiết bịphân tách theo hướng tiếp tuyến và sau đó xoắn ốc đến buồng phân loại Sau khi đượcnghiền trong máy nghiền bi, vật liệu được đưa qua cổng tiếp liệu trên cùng của bộ táchkhílốcxoáyvàrơi xuốngđĩatrảiquay.Dotácđộngcủalựclytâmquántính,vậtliệu

được phân tán đều xung quanh tấm trải và gặp dòng chảy Các hạt mịn hơn bay đến vịtrí của các cánh quạt với luồng không khí, trong đó một số hạt lớn hơn rơi dọc theohình nón bên trong và đi vào ống dẫn bột thô Các hạt nhỏ hơn đi vào vùng xoáy

vớidòngchảyngượcsaukhiđiquacáccánhvàsauđóđượcthulạibằnglựcly tâm

d Thôngsốkỹ thuật: