khảo sát hệ thống cân băng định lượng nhà máy xi măng cosevco sông gianh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG - ĐO LƯỜNG NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT HỆ THỐNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG - ĐO LƯỜNG

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG NHÀ

MÁY XI MĂNG COSEVCO SÔNG GIANH

2 NỘI DUNG PHẦN THUYẾT MINH:

CHƯƠNG1 : TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY XIMĂNG

COSEVCO SÔNG GIANH

CHƯƠNG 2 : QUY TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG TẠI CÔNG TY XIMĂNG COSEVCO SÔNG GIANH

CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG

CHƯƠNG 4 : TRANG BỊ ĐIỆN DÙNG TRONG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG

CHƯƠNG 5: GIỚI THIÊU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ KIỂM

TRA PHÉP ĐO DISOCONT CHƯƠNG 6: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN

LẬP TRÌNH - PLC

(PROGAMMABLE LOGIC CONTROLLER)

CHƯỜNG 7 : THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH SIMANTIC S 7 -200

3 BẢN VẼ:

BẢN VẼ A0

4 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

5 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NGUYỄN HOÀNG MAI

SINH VIÊN THỰC HIỆN : ĐẶNG NGỌC TÀI

NGUYỄN HUY HƯNG

LÊ QUÝ VƯƠNG

(Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG BỘ MÔN SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU

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

Để nâng cao chất lượng sản phẩm, số lượng sản phẩm cũng như hổ trợ chocon người những công việc phức tạp, nghành tự động hoá đã ra đời và mang lạihiệu 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 trênphạm vi toàn thế giới, nó đem lại một phần không nhỏ cho việc tạo ra các sảnphẩm có chất lượng và độ phức tạp cao phục vụ nhu cầu thiết yếu trong cuộcsống Ở nước ta, lĩnh vực tự động hoá đã được Đảng và Nhà nước quan tâm vàđấu tư rất lớn, cùng với các lĩnh vực công nghiệp chuyển dịch nền kinh tế theođịnh hướng công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước

Nói đến tự động hoá ngày nay không thể không nhắc đến các thiết bị điềukhiển có lập trình Trong đó PLC (Programmable Logic Controler) là một thiết bịđiển hình Với những tính năng ưu việt như dể dàng lập trình thông qua nhiềukiểu ngôn ngữ (LADDER, STL, FBD), có thể thay đổi chương trình điều khiểnmột 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 khắcnghiệt đã làm cho mọi quá trình sản xuất trở nên đơn giản và hiệu quả Tạo nênmối liên kết giữa điều khiển quá trình sản xuất và quản lý kinh doanh (hệ điềukhiển giám sát thu thập số liệu - SCADA)

Tại nhà máy ximăng Sông Gianh hầu hết các công đoạn chính trên dâychuyền sản xuất đều dùng PLC AC800M, các công đoạn sau đây có dùng PLCS7-200: Máy rút liệu trong các kho đá vôi, đá sét, phụ gia, kho than, cụm đóngbao và cảng nhà máy

SIMATIC S7-200 là một thiết bị lập trình với những tính năng mạnh, nhanh,linh hoạt thể hiện ở tập lệnh đầy đủ, khả năng kết nối đa điểm (MPI), tốc độ xử lýlệnh cực nhanh, nhiều modul mở rộng với phạm vi ứng dụng cao Cùng với tiệních HMI và phần mềm STEP 7 đã tạo nên mối hệ ngày càng thân thiện giữa conngười và các thiết bị công nghiệp.

Với thời gian và kiến thức có hạn chắc hẳn trong đồ án không tránhđược những sai sót em mong các thầy, các cô giúp đỡ và chỉ dẫn thêm để đồ áncủa em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong trường cũng nhưkhoa điện nói chung và các thầy, các cô trong bộ môn tự động hoá - đo lường nóiriêng đã giúp đỡ em nhiều kiến thức trong những năm qua và đặc biệt là sựhướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Hoàng Mai đã giúp em hoàn thành đồ

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY XIMĂNG COSEVCO SÔNG GIANH

1.1 Vài nét vét nền ngành công nghiệp ximăng Việt Nam.

 Trong giai đoạn công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, để hội nhập vớinền kinh tế đầy biến động của thế giới, đòi hỏi nước ta phải nhanh chóng nângcấp, hoàn thiện cơ sở hạ tầng và kiến trúc thượng tầng Vì thế nên nhu cầu sử dụngcác sản phẩm của ngành vật liệu xây dựng nói chung và các sản phẩm của ngànhximăng nói riêng đã tăng lên một cách nhanh chóng

 Để đáp ứng nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng, nhà nước ta đã có các dự ánđầu tư và xây dựng các nhà máy ximăng có công suất lớn và công nghệ sản xuấthiện đại như nhà máy ximăng Phúc Sơn, nhà máy ximăng Tây Ninh, nhà máyximăng Bút Sơn và nhà máy ximăng Hoàng Mai Đặc biệt dự án xây dựng nhàmáy ximăng Cosevco Sông Gianh hiện nay sắp đưa vào hoạt động Đây là nhàmáy sản xuất ximăng theo công nghệ tiên tiến của Cộng hòa liên bang Đức vớiphương pháp sản xuất ximăng lò quay, bằng những trang thiết bị mang tính tựđộng hóa cao, cải thiện điều kiện làm việc nhằm nâng cao năng suất , đảm bảo vềmôi trường và đạt chất lượng sản phẩm

1.2 Tổng quan về nhà máy ximăng Sông Gianh

 Do sự yêu cầu từ thị trường và đất nước ta đang trong giai đoạn xây dựng cơ

sở hạ tầng Sau thời gian khảo sát địa hình, địa chất, trữ lượng đá vôi ở các mỏlớn, điều kiện giao thông tốt nên dự án xây dựng nhà máy ximăng COSEVCOSông Gianh đã được đầu tư và xây dựng

 Vốn đầu tư: 200 triệu USD

 Các thông số chính của nhà máy :

 Diện tích mặt bằng: 33 hecta

 Công suất: 1,4 triệu tấn/năm

 Công suất lò nung : 4000 tấn clinke/ngày

 Chủng loại sản phẩm :

* Xi măng bao : 1.275.000 tấn /năm ( 50 kg/bao )

Trong đó :

- Xi măng PCB30 : 325.000 tấn /năm

- Xi măng PCB40 : 750.000 tấn /năm

- Xi măng PC50 : 200.000 tấn /năm  Trang thiết bị và công nghệ của POLYSIUS CHLB Đức, với quá trình sảnxuất được tự động hoàn toàn

CHƯƠNG II

QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG

COSEVCO SÔNG GIANH

2.1 Khái niệm:

Xi măng là chất kết dính vô cơ bền nước, sản xuất bằng cách nghiền clinker

xi măng pooclăng với thạch cao và phụ gia ( ≤ 40% )

Clinker xi măng pooclăng là sản phẩm nung đến kết khối hỗn hợp nguyênliệu đá vôi, đất sét và một số nguyên liệu khác với tỷ lệ sao cho tạo ra đủ cáckhoáng silicát, aluminat, alumô fezit can xi

2.2 Thành phần hoá học của Clinker xi măng pooclăng

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 Để xi măng có chấtlượng cao CaO phải liên kết với các ôxit khác Lượng CaO tự do còn lại ởdạng 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, khiđóng rắn toả nhiệt nhiều, không bền hoá

2) SiO2: chiếm (21÷24)% Liên kết với CaO tạo khoáng SLC, cáckhoáng này có khả năng đóng rắn SiO2 tự do không ảnh hưởng gì đến chất lượng

xi măng Lượng SiO2 liên kết lớn xi măng có cường độ sau 28 ngày lớn, đóng rắnchậm, toả nhiệt nhỏ khi đóng rắn, bền hoá hơn

3) Al2O3: chiếm (4÷8)% Liên kết với CaO tạo thành khoáng Aluminát

và Alumô fezit can xi Al2O3 liên kết lớn-xi măng có cường độ phát triển lúc đầucao sau chậm, thời gian đóng rắn nhanh, toả nhiệt nhiều khi đóng rắn, kém bềnhoá

4) Fe2O3: chiếm (2.5÷5)% Liên kết với CaO tạo fezit can xi Fe2O3 lớnnhiệt độ kết khối của phối liệu giảm, độ nhớt pha lỏng nhỏ dễ tạo khoáng trongclinker Nếu Fe2O3 quá lớn xi măng có tỷ trọng cao, cường độ thấp, đóng rắnchậm, toả nhiệt thấp,bền hoá

5) MgO (< 5%) Khi MgO > 5% làm xi măng không ổn định thể tích khiđóng rắn vì nó ở dạng dung dịch rắn, thuỷ tinh, periclaz

6) Kiềm: chiếm (0.1÷1)% Là thành phần không mong muốn vì nó làmgiảm độ nhớt pha lỏng, tăng dính bết, thay đổi tốc độ đóng rắn xi măng, tạo nhữngvết loang trên cấu trúc Tác dụng với SiO2 tạo gel silicát kiềm có thể tích lớn gâymất ổn định, không bền nước

Ngoài ra còn có các ôxit khác như TiO2, Mn2O3, P2O5 v.v…có ảnh hưởngnhỏ, không đáng kể đến chất lượng xi măng

2.3 Thành phần khoáng của Clinker xi măng pooclăng

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

C3S (3CaO.SiO2) có tan lẫn (2÷4)% các ôxit khác Alít (C3S) tạo thành ở nhiệt độ

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 sulfat2) Belít: chiếm (10÷30)% Là dung dịch rắn của C2S (2CaO.SiO2) có tanlẫn (1÷3)% các ôxit khác C2S có nhiều dạng thù hình αCC2S, βCC2S, γCC2S Nhưngchỉ có dạng βCC2S là chất có tính kết dính dạng mong muốn có

Tính chất của Belít trong xi măng:

 Thời gian đông kết chậm

 Toả nhiệt ít khi đóng rắn

 Bền trong môi trường sulfat

3) Aluminát can xi: chiếm (5÷15)% Là dung dịch rắn của C3A(CaO.3Al2O3) có tan lẫn (1÷2)% CaO,v.v Tuỳ theo lượng CaO, T0, và chế độ làmlạnh clinker mà Aluminát can xi có thể ở dạng C3A, C5A3 Trong clinker xi măngpooclăng chủ yếu là C3A

Tính chất của Aluminát can xi trong xi măng:

 Cho xi măng có cường độ phát triển nhanh nhưng sau chậm

 Thời gian đông kết nhanh nhất

 Toả nhiệt nhiều khi đóng rắn

 Không bền trong môi trường sulfat4) Celít: chiếm (5÷12)% Là dung dịch rắn của C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3)

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 C 4 AF:

 Cho xi măng có cường độ thấp nhất

 Thời gian đông kết chậm

 Toả nhiệt ít nhất khi đóng rắn

 Bền trong môi trường sulfat5) 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

 Tuỳ chế độ làm lạnh mà pha thuỷ tinh nhiều hay ít

 Pha thuỷ tinh nhiều, xi măng khi đóng rắn toả nhiệt nhiều

2.4 Các hệ số cơ bản của Clinker xi măng pooclăng

1) Hệ số bão hoà vôi LSF

= (90÷98)%

toàn các ôxit SiO2, Al2O3, Fe2O3 mặt khác phải tránh thừa CaO tự do gây hại cho

xi măng LSF có ảnh hưởng lớn đến khả năng nung của Clinker

2) Mô đun silic SM

3) Mô đun nhôm AM

1) Nhóm nguyên liệu cung cấp CaO

CaO được cấp chủ yếu từ đá vôi và đá sét Đá vôi thường có CaCO3 >90% và MgCO3 < 5%, thường CaCO3 yêu cầu là > 92% CaCO3 phân huỷ thànhCaO ở 6000c÷7000c mạnh nhất là ở 9000c÷10000c Khi ở nhiệt độ > 10000c CaOtạo thành có cấu trúc sít đặc kém hoạt tính ( gây hại )

2) Nhóm nguyên liệu khoáng sét

Lấy từ đất sét các loại Cung cấp từ (65÷75)% SiO2, (10÷20)% Al2O3,(4÷10)% Fe2O3

3) Các nguyên liệu điều chỉnh

Khi chọn các cấu tử nguyên liệu để tính phối liệu không thể bảo đảmcác hệ số AM, SM là chuẩn xác, có thể nguyên liệu có ít Al2O3 hoặc Fe2O3 hoặcSiO2 khi đó ta phải dùng các nguyên liệu điều chỉnh Thiếu Al2O3 ta dùng boxit,thiếu Fe2O3 ta dùng quặng sắt, thiếu SiO2 ta dùng đá silíc, sét có nhiều silíc hoặccát, cát có đặc điểm là khó nghiền mịn nên ít dùng

Ngoài các chất phụ gia điều chỉnh thành phần như đá bazal, thạch cao,

đá đen, đá cao silíc, sắt, người ta còn đưa một số phụ gia khoáng hoá vào nhằmgiảm quá trình nung như: muối HF, CaF2, HCl.v.v các chất đó tuỳ theo từng loại

có thể làm:

 Xuất hiện pha lỏng sớm

 Giảm độ nhớt pha lỏng

 Phá huỷ mạng tinh thể, tăng phản ứng tạo khoáng

 Ngăn sự hoà tan ngược của các khoáng có lợi

 Xúc tác phản ứng, v.v

2.5.2 Chuẩn bị và hỗn hợp nguyên liệu

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi và đá sét, ngoài racòn có một số nguyên liệu phụ bổ xung như sỉ sắt, boxit, cát,v.v

1) Đá vôi: được khai thác bằng khoan nổ mìn vận chuyển tới máy đập đávôi Sau khi được đập nhỏ trong máy đập, kích thước đá vào D = (1÷2)m giảm còn

d = (25÷70)mm, độ ẩm ≈1%, đá được vận chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ, đượcmáy đánh đống rải đồng nhất Máy đập đá vôi là loại máy đập xung lực làm việcvới năng suất 750 tấn/h

2) Đá sét: thường được khai thác bằng máy xúc, ủi, được vận chuyển tớimáy cán sét Trong công nghiệp xi măng thường dùng máy cán 2 trục có răng làmviệc với năng suất 200 tấn/h với vật liệu vào có kích thước Dmax = 800 mm, độ ẩm

Wmax =(25÷30)%, kích thước liệu ra dmax = 70 mm sau đó vật liệu được vận chuyểntới kho đồng nhất sơ bộ

3) Các chất phụ gia: như đá bazal, thạch cao, đá đen, đá cao silíc, sắt, sỉ,boxit.v.v lượng ít hơn thường được khai thác vận chuyển riêng tới nhà máy vàđược chứa vào các kho, két riêng

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

và chúng được định lượng theo tỷ lệ tính toán phối liệu và cấp vào máy nghiền.Sau khi nghiền, bột liệu phải đạt tiêu chuẩn về thành phần, độ mịn, độ ẩm Bột liệuđược đồng nhất trong các silo đồng nhất Có nhiều phương pháp đồng nhất, người

ta đánh giá mức độ đồng nhất qua sự giao động giữa hàm lượng CaCO3 của vậtliệu đầu vào và vật liệu đầu ra

2.6 Nhiên liệu để nung clinker xi măng pooclăng

Nhiệt năng là một trong các thông số quan trọng đánh giá chất lượng nhiênliệu, đơn vị đo là Cal/g, Kcal/g Người ta phân biệt giữa nhiệt trị tổng Hs và nhiệttrị thực Hi

Nhiệt trị tổng Hs của nhiên liệu xác định trong nhiệt lượng kế là số nhiệttoả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 đơn vị khối lượng nhiên liệu trong bom kín cóchứa đầy oxi ở áp suất (20÷30)kg/cm2

Nhiệt trị thực Hi khác Hs ở hàm lượng nước của nhiên liệu trước và sau khiđốt có trong sản phẩm ở dạng hơi (Hs ở dạng lỏng)

Hi đánh giá chính xác hơn về nhiệt trị của nhiên liệu, từ Hi có thể tính đượclượng nhiên liệu cần cho quá trình đốt Hàm lượng khoáng và ẩm của nhiên liệuảnh hưởng đến Hi Hi không ảnh hưởng đến khả năng đốt cháy của nhiên liệu

2.6.1 Đặc tính của nhiên liệu

1) Nhiên liệu rắn : dùng than anthracit

Độ ẩm < 3% Độ ẩm cao làm giảm nhiệt trị của than, nếu quá cao làmgiảm sự bốc cháy, giảm nhiệt độ ngọn lửa, tăng thời gian cháy hết, tăng tính bất ổnđịnh của than, gây ra sự bám dính trong thiết bị, gây ra hiện tượng cháy bấtngờ v.v.Tuy nhiên cần có một lượng ẩm nhất định để tránh nguy cơ nổ

Chất bốc ≈ (5÷8)% Là đặc tính quan trọng đánh giá khả năng đốt cháycủa than, độ bền dài ngọn lửa

Tro trong than :chiếm (10÷20)% Khi đốt than thì C và các thành phầnhữu cơ sẽ cháy và tạo thành CO2, SO2 và NO2 (nếu có), lượng tro còn lại phụ thuộcvào hàm lượng khoáng trong than Hàm lượng tro trong than ảnh hưởng tới khảnăng cháy của than : làm thấp nhiệt trị, giảm nhiệt độ ngọn lửa và ảnh hưởng tớithành phần khoáng hoá clinker

Độ mịn : để đạt được sự đốt cháy hoàn toàn trong lò, canciner, tạongọn lửa mong muốn, độ mịn của bột than là rất quan trọng, độ mịn tối ưu tỷ lệnghịch với hàm lượng chất bốc, do điều kiện đốt, nhiệt độ đốt cháy khác nhau.Thường than dùng cho canciner được nghiền mịn hơn

Nhiệt trị: than ≥ 6600 Kcal/kg

2)Nhiên liệu lỏng : Dầu

Trong công nghiệp xi măng thường dùng dầu năng chứa khoảng 86%C,(11÷17)%H và (1÷3)% sulfua Lượng sulfua ảnh hưởng lớn trong hệ thống lònung, 1 phần tạo sulfat kiền, 1 phần tạo sulfat can xi (CaSO4) ở tháp trao đổi nhiệt

và đến zôn nung thì phân huỷ thành SO2, chu kỳ đó làm tăng SO2 dễ tạo bám dínhkhông cần thiết trong tháp trao đổi nhiệt

Dầu năng thường có nhiệt trị cao (9800÷10000) Kcal/kg Sự khác biệtgiữa các loại dầu là nhiệt độ dầu cần để có độ nhớt phù hợp từ (2÷2.5)E (độEngler) hoặc (12÷18) CSt cần thiết đối với phần lớn các vòi đốt để phun dầu

Cần phải sấy nóng dầu để dầu có độ nhớt mong muốn thuận lợi cho việc vậnchuyển dầu, tạo giọt dầu phun phù hợp Nếu giọt dầu nhỏ quá khó hoà trộn vớikhông khí, nếu to quá dầu cháy chậm dễ tạo CO, tăng chu kỳ SO2 ảnh hưởng xấuđến chất lượng clinker, giảm tuổi thọ của vật liệu lót lò

2.6.2 Qúa trình gia công chế biến và đốt nhiên liệu

1) Than :

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

 Độ ẩm : W < 11.5%