NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA

ĐẶC TÍNH KĨ THUẬT CÁC TRẠM BTNN 30 -120T/h DO VIỆT NAM CHẾ TẠO - Nhiệt độ sấy cốt liệu - Nhiệt độ nấu nhựa đường nhiệt độ làm việc theo tiêu chuẩn - Tiêu hao nhiên liệu FO cho 1 tấn s

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRUNG TÂM KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

CHUYÊN ĐỀ 2:

NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ GIÁM SÁT

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA

Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Bính

Email: binhthuan2356@gmail.com Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm MXD

SỰ CẦN THIẾT CỦA KHÓA HỌC

Chất lượng của hỗn hợp bê tông

nhựa đóng vai trò quyết định, ảnh

hưởng trực tiếp đến chất lượng của

mặt đường Để đảm bảo chất lượng,

phải sản xuất được hỗn hợp BTN đảm

bảo yêu cầu kỹ thuật Muốn vậy, phải

đồng thời thực hiện được hai yêu cầu

quan trọng sau:

1 Có thiết bị phù hợp và đang ở tình

trạng hoạt động tốt

2 Có nguồn nhân lực được đào

tạo đủ kỹ năng làm chủ công nghệ,

vận hành máy móc thiết bị một cách

thuần thục

 Cần có chương trình đào tạo

nâng cao trình độ quản lý, điều hành

sản xuất, vận hành trạm đạt hiệu quả

cao

TRẠM SẢN XUẤT BTNN NĂNG SUẤT 200T/H

- Trộn cưỡng bức chu kì

tự động

- Lọc bụi túi vải

-Nhiên liệu FO

- Nấu nhựa gián tiếp

- Móng bê tông xi măng

TRẠM SẢN XUẤT BÊ TÔNG NHỰA NÓNG NĂNG SUẤT 104 T/H

ĐƠN VỊ SẢN XUẤT: CÔNG TY CỔ PHẦN Ô TÔ 1-5

Nguồn điện:220/380V50Hz

Trọng lượng: 75 Tấn

Kích thước tổng thể

(DxRxC): 35x35x18 m

Kiểu lọc bụi: ướt

Nấu nhựa: gián tiếp

-Cưỡng bức chu kì

-Cưỡng bức liên tục

-Tự do chu kì

- Tự do liên tục

- Khô (xiclo)

- Ướt: sục qua nước/vòi nước phun

- Túi vải

- Tự động, có hệ thống giám sát

- Bán tự động

- Ba chế độ: tự động, bán tự động, trực tiếp

Vai trò của trạm BTNN trong dây chuyền thi công

mặt đường BTNN

Sản xuất hỗn hợp BTNN

đúng tiêu chuẩn kĩ thuật

Nếu sản phẩm không đúng tiêu chuẩn

- Số hạt dẹt <%

quy định

Loại bỏ Xây dựng mặt đường

- Quá trình tổ chức, điều động nhân lực và máy thi công phù hợp với trạm BTNN -> hiệu quả kinh tế cao

- Xử lý tình huống, sự

cố

- Điều hành công tác sửa chữa, bảo dưỡng trạm

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG NHẤT VỀ TRẠM BTNN

VÀ CÔNG TÁC SẢN XUẤT BTNN

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Trạm D508 – Nga – 30T/h Khôi phục và lắp đặt tại Xuân Đỉnh – HN -1990

Trạm ĐH GTVT -30T/h Chế tạo và lắp đặt tại Sơn La -1998

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Sơ đồ công nghệ của tram sản xuất BTNN thường gặp

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

ĐẶC TÍNH KĨ THUẬT CÁC TRẠM BTNN 30 -120T/h DO VIỆT NAM CHẾ TẠO

- Nhiệt độ sấy cốt liệu

- Nhiệt độ nấu nhựa đường (nhiệt độ

làm việc theo tiêu chuẩn)

- Tiêu hao nhiên liệu (FO) cho 1 tấn sản

phẩm BTN

- Tiêu hao nhiên liệu (FO) để nấu 1 tấn

nhựa đường từ nhiệt độ môi trường đến

nhiệt độ làm việc

- Điều khiển

- Cân, đong định lượng

- Buồng điều khiển

- Chịu được gió bão với áp lực

Sơ đồ cấu tạo của thiết bị cấp liệu nguội

và định lượng sơ

bộ

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Sơ đồ hệ thống cấp dầu FO

Sơ đồ hệ thống cấp

bột khoáng

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Bép dầu phun dọc Bép dầu phun ngang

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Hệ thống phễu chứa cốt liệu nóng

Mỗi nhóm hạt được chứa vào

một ngăn phễu riêng biệt Mỗi

phễu chứa cốt liệu nóng có 1

cửa tràn, cửa này có 2 tác

dụng:

- Không để cho cốt liệu của

1 phễu có thể tràn sang các

phễu bên cạnh và xả cốt liệu

thừa qua cửa tràn theo ống

dẫn xuống dưới

- Duy trì mực cốt liệu cao

nhất trong các phễu luôn cách

- Cốt liệu sẽ được cân theo

mẻ, để thực hiện 1 mẻ cân, cửa

xả của thùng cân được đóng lại, cốt liệu từ các phễu nóng được

xả lần lượt xuống thùng cân theo

số liệu đã nạp trong bộ nhớ Khi

đã cân xong toàn bộ cốt liệu sẽ được xả xuống thùng trộn qua cửa xả ở phía đáy thùng cân

Hệ thống phễu cân cốt liệu nóng

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Thiết bị sàng rung có hướng

Cụm phễu chứa đá nóng – phễu cân và hệ thống khí nén

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Đầu đốt tang sấy

trạm 120 t/h có hệ

thống khí nén hỗ trợ

Hình dạng ngọn lửa trong tang sấy

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

8 Đường ống nhựa cấp lên bình cân

9 Đường ống nhựa hồi về bồn nhựa 10,12, 15 Van 2 ngả

11,14 Bơm nhựa 2 lớp vỏ

13 Đường ống cấp nhựa vào bồn thứ cấp

16 Đường ống cấp nhựa từ bồn vào bơm

17 Bồn nấu nhựa sơ cấp

18 Bồn nấu nhựa thứ cấp số 1

19 Bồn nấu dầu truyền nhiệt

20 Bồn nấu nhựa thứ cấp số 2

 Hệ thống đường ống cấp dầu truyền nhiệt ?

Hệ thống nấu nhựa gián tiếp

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Kết cấu bên trong buồng trộn kiểu

1 động cơ dẫn động

Buồng trộn dùng 2 động cơ

dẫn động

1 CÔNG NGHỆ VÀ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

Hệ thống lọc bụi kiểu túi vải

- Xiclo lọc khô

- Buồng lắng có túi vải + vít xoắn đẩy bụi

- Hệ thống ống dẫn

- Quạt gió và ống khói

Hệ thống lọc bụi kiểu ướt

- Xiclo lọc khô

- Ống dẫn khói bụi tới quạt

- Bồn dập bụi kiểu vòi phun

- Tháp tách bùn nước

- Ống thoát khói

2 NHIÊN LIỆU VÀ DẦU TRUYỀN NHIỆT

1 Khối lượng riêng ở 15 o C, kg/L, max 0,965 0,991 0,970 0,991

2 Độ nhớt động học ở 50 o C, cSt 1) , max 87 180 180 180

3 Hàm lượng lưu huỳnh, % khối lượng, max 2,0 2,0 3,0 3,5

4 Điểm chớp cháy cốc kín, o C, min 66

5 Hàm lượng nước, % thể tích, max 1,0

6 Nhiệt trị, cal/g 2) , min 9800 9800 10150 9800

8 Giới hạn nồng độ cháy tối đa (% hỗn hợp

a) Dầu FO

TT

0,05S 0,25S

3 Độ nhớt động học ở 400C(2), cSt (3) 2 – 4,5

4 Cặn các bon của 10% cặn chưng cất, % khối lượng, max 0,3

5 Khối lượng riêng (ở 15oC)(2), kg/m3 820 - 860

8 Giới hạn nồng độ cháy tối đa (% hỗn hợp với không khí) 10

2 NHIÊN LIỆU VÀ DẦU TRUYỀN NHIỆT

b) Dầu Diezel - DO

2 NHIÊN LIỆU VÀ DẦU TRUYỀN NHIỆT

c) Tình hình sử dụng DO và FO tại các trạm BTNN ở Việt Nam

- Các trạm dùng nhiên liệu DO: Teltomat (Đức) -100T/h; Linhop (Đức) -100T/h; Nigata 600B (Nhật) -36/48T/h – trạm Linhop và Nigata đã chuyển đổi sang dùng FO nhờ công nghệ chuyển đổi của Trung tâm NCTN MXD – Trường ĐH GTVT – Mỗi năm tiết kiệm từ 3 đến 8 tỉ VNĐ (DO 22.000 đ/kg, FO 15.000 đ/kg)

- Tất cả các trạm còn lại đều dùng FO cho đầu đốt tang sấy

- Tổng số trạm hiện có (2014): khoảng 610 trạm

- Của các nước: Việt Nam (500); Hàn Quốc (90); Mỹ (10); Đức (3); Nhật (5); Ý (1)

- Một số đầu đốt nấu nhựa hoặc nấu dầu truyền nhiệt: dùng FO hoặc DO

+ Nếu dùng FO thì thuận tiện cho việc sử dụng nhiên liệu toàn trạm, tiết kiệm trong quá trình khai thác nhưng kinh phí mua đầu đốt thì đắt hơn

+ Nếu dùng DO thì ngược lại

Transcal N Đơn vị Trị số tiêu

200°C

25 4,7 1,2

Tỉ trọng ở 15°C, kg/l 0,868 Điểm chớp cháy kín , °C 220 Điểm bùng cháy, °C 255 Điểm đông đặc, °C -12 Điểm sôi, °C > 355 Nhiệt độ tự bốc cháy,°C 360

Hệ số dãn nở nhiệt, trên 1°C 0,0008

Độ trung hoà,mg KOH/g 0,05

Ăn mòn đồng , 3h/100 0 C Class 1

2 NHIÊN LIỆU VÀ DẦU TRUYỀN NHIỆT

2.2 Dầu truyền nhiệt

43,3 6,5

Dầu truyền nhiệt Caltex texatherm Dầu truyền nhiệt Total

2 NHIÊN LIỆU VÀ DẦU TRUYỀN NHIỆT

 Nhiệt lượng Q của dầu truyền nhiệt cấp cho nhựa đường

 Sơ đồ bố trí các ống truyền nhiệt trong bồn nấu nhựa kiểu gián tiếp

2 NHIÊN LIỆU VÀ DẦU TRUYỀN NHIỆT

Đánh lửa cao áp trước bép phun

nhiên liệu trong đầu đốt Bobin cao áp 10.000 – 20.000 Vol

Các chi tiết bên trong bép phun Hình dạng và kích cỡ một số loại

bép phun

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

3.1 Nguyên lý vận hành trạm trộn (1)

Cần tiến hành chu đáo và chính xác qua các bước sau:

a) Chuẩn bị

- Nấu nhựa trước thời gian khoảng 4 ÷6 giờ ( 0t nhựa =150)

- Vật liệu theo mác thảm đầy đủ cho ca sản xuất

-Kiểm tra từng cụm máy và toàn trạm xem đã ở trạng thái làm việc tốt chưa

-Sấy hai bơm nhựa đến khi quay khớp bằng tay thấy nhẹ thì dừng sấy

- Sấy dầu FO

- Đóng cánh gió của quạt hút bụi (?)

- Mở cửa thùng trộn và các ngăn phễu vật liệu nóng để xả hết vật liệu còn tồn lại trong phễu

- Chạy máy nén khí để thử hệ thống xi lanh định lượng vật liệu và cấp nhựa

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

- Chạy băng gầu nóng

- Quay tang sấy

- Đốt lửa đầu đốt tang sấy…(khởi động quạt gió -> mở van dầu -> đánh lửa) (Chỉnh cho ngọn lửa cháy ổn định 5ph -7ph tang sấy nóng), thì chạy tiếp:

- Băng gầu nguội

- Băng tải

-Máng rung

-Cấp khí nén

- Máy trộn

- Băng gầu phụ gia (chưa cho phụ gia lên vít tải)

- Khởi động bơm nhựa

- Mở van nồi nấu nhựa cho bơm nhựa tuần hoàn

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

3.1 Nguyên lý vận hành trạm trộn (3)

Kiểm tra mọi hoạt động và điều chỉnh đồng bộ về

- Lưu lượng cốt liệu (máng rung, băng tải, băng gầu nguội)

- Nhiệt độ cốt liệu đầu tang sấy điều chỉnh ngọn lửa để đạt tới 200c

- Kiểm tra hoạt động của sàng, máy trộn, bơm nhựa và hồi nhựa

- Xả cát đá ban đầu trong phễu chứa chưa đủ nhiệt từ 3 đến 5 mẻ vào xe ben

Khởi động máy tính trên bàn điều khiển

- Bật công tác nguồn để máy tính tự hoạt động đến khi hiện tên của công ty trên màn hình thì ấn <ENTER> 2 lần cách nhau 2s sẽ ra chương trình định mục cân và mức cân từng loại cốt liệu

Ghi chú: Việc định ra tỉ lệ thành phần cấp phối thể hiện trên màn hình do các

bộ kĩ thuật trạm và thợ chuyên vận hành điều khiển cabin thực hiện theo yêu cầu của bên thiết kế từ trước ca làm việc

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

Các linh kiện điện tử của hệ thống cân và máy tính cần được bảo

quản trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm theo quy định

Đảm bảo đủ điện áp nguồn Yêu cầu

- Cho phép tạo mác, lưu mác, chọn mác bê tông Đặt trước tham số cho mỗi xe (chọn mác, khối lượng mẻ, số mẻ, thời gian trộn, thời gian xả )

- Cho phép làm việc ở chế độ tự động và bán tự động Điều khiển 3 cân: Nhựa, phụ gia, cốt liệu Cân Cốt liệu cân theo nguyên tắc cộng dồn từng thành phần Có cơ chế

bù sai số hệ thống Độ chính xác cân tĩnh: 0.1%; cân động: 0.5%

- Đo và đặt mức cảnh báo cho 3 điểm nhiệt độ: nhựa, cốt liệu, thảm với độ chính xác

±3 0 C trên dải 0-300 0 C -Hoạt động phân cấp: Bộ APC điều khiển, máy tính mô phỏng, lưu trữ và quản lý dữ liệu Bộ APC có chế độ làm việc độc lập và lưu trữ số liệu cho 300 xe

- Có chế độ chạy kiểm tra toàn bộ hệ thống khi không tải Cho phép in số liệu từng

mẻ để kiểm tra độ chính xác, in phiếu xuất cho từng xe, in báo cáo thống kê ngày, thống kê tháng

Hỗ trợ vận hành: Hướng dẫn vận hành hệ thống trực tiếp trên màn hình, hướng dẫn liên quan đến các thông báo sự cố trong quá trình làm việc

- Có hệ thống chỉ thị cân dự phòng độc lập với hệ thống chính, cho phép duy trì sản xuất ( chế độ bằng tay) trong trường hợp PLC hỏng

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

3 Phải duy trì lượng cốt liệu trong phễu luôn ở mức 2/3 thể tích trở lên

để đảm bảo tốc độ của cốt liệu chảy xuống băng tải ổn định

4 Cốt liệu mịn có độ ẩm cao chứa trong các phễu loại A (thường xảy ra với cát nghiền sau khi mưa) rất dễ tạo khoảng trống trước cửa phễu dẫn đến hậu quả Khắc phục bằng cách lắp lắp thêm một bộ phận cảm biến

ở trước cửa phễu và một máy rung ở phía sau cửa phễu

Nhiệt độ của cốt liệu sau sấy giảm vì tang sấy không điều chỉnh kịp

Thành phần hạt của cốt liệu trong phễu nóng thay đổi, nhất là các phễu chứa nhóm hạt mịn, làm cho cấp phối của hỗn hợp nhựa sản xuất ra không đạt yêu cầu

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

3.5 Lưu ý khi vận hành tang sấy

Một số trạm trộn không

coi trọng đúng mức

công tác hiệu chuẩn hệ

thống phễu chứa cốt

liệu nguội hoặc không

thực hiện công tác hiệu

chuẩn như hướng dẫn

thì không kiểm soát

được tốc độ cấp cốt

liệu nguội cho tang sấy

dẫn đến không kiểm

soát được nhiệt độ của

cốt liệu sau sấy

1 Trường hợp thứ nhất – lượng cốt liệu được cấp vào tang sấy quá nhiều, tang sấy bị quá tải, làm cho cốt liệu không được đốt nóng đến nhiệt độ cần thiết

2 Trường hợp thứ hai – lượng cốt liệu được cấp vào tang sấy quá ít, các phễu nóng luôn thiếu cốt liệu, quá trình cân cốt liệu tốn nhiều thời gian hơn dự tính, nhân viên vận

Nhiệt độ đá thấp Nhiệt độ đá cao

Điều chỉnh ngọn lửa đầu đốt

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

3.5 (2) Nếu tang sấy sử

dụng đầu đốt dầu FO, thì

phải đảm bảo 2 nguyên tắc

1 Phải dùng đúng chủng loại dầu theo quy định của nhà sản xuất trạm trộn;

và độ ẩm của các cốt liệu này

3 Điều chỉnh lưu lượng của dòng khí vào tang sấy tương ứng với lượng dầu cần đốt, để đảm bảo dầu được đốt cháy hoàn toàn

4 Điều chỉnh lưu lượng của dòng khí được hút ra khỏi tang sấy phù hợp với lưu lượng của dòng khí vào

2 Dầu phải được đốt cháy hoàn toàn

4 công việc phải làm

3.6 Đặc điểm hoạt động của sàng cốt liệu và chú ý khi vận hành

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

Có 3 yếu tố chính ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất của sàng và chất lượng của cốt liệu sau khi sàng

1 Hạt cốt liệu bị kẹt lại tại các mắt sàng quá nhiều, năng suất sàng sẽ giảm rõ rệt;

2 Nếu như tốc độ cấp cốt liệu cho cụm sàng không ổn định, sẽ dẫn đến tỷ lệ của hạt nhỏ nằm tại phễu chứa hạt lớn (tỷ lệ carry-over) thay đổi thất thường, làm cho cấp phối của hỗn hợp BTN sản xuất ra không phù hợp với công thức phối trộn

3 Ngược lại với hiện tượng

carry-over, nếu như sàng đã quá cũ, các

mắt sàng bị mòn hoặc bị đứt thì một

số hạt lớn lại rơi xuống phễu chứa

hạt nhỏ, làm cho cấp phối của hỗn

hợp bê tông nhựa thay đổi

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

2 Giai đoạn trộn ướt: từ lúc phun nhựa đến khi mở cửa xả

- Nếu thời gian trộn ướt quá ngắn, tỷ lệ các hạt cốt liệu được nhựa bọc hoàn toàn sẽ thấp, hỗn hợp trộn ra không đồng đều

- Thời gian trộn ướt dài thì tỷ lệ các hạt được nhựa bao bọc hoàn toàn sẽ lớn, hỗn hợp trộn ra có độ đồng đều cao Nhưng vì màng nhựa bám xung quanh các hạt cốt liệu rất dễ bị ôxy hóa dưới tác động của nhiệt độ cao, ảnh hưởng đến chất lượng bê tông nhựa

Do vậy, thời gian trộn ướt là thời gian ngắn nhất để:

- Ít nhất 90% số hạt cốt liệu được nhựa bao bọc hoàn toàn khi trộn các loại bê tông nhựa dùng cho lớp dưới (base mix);

- Ít nhất 95% số hạt cốt liệu được nhựa bao bọc hoàn toàn khi trộn các loại bê tông nhựa dùng cho lớp mặt (surface mix)

Cách thức xác định thời gian trộn ướt ngắn nhất được quy định trong AASHTO T195 (ASTM D 2489)

3.8 Buồng trộn và thời gian trộn

Thời gian trộn hỗn hợp trong buồng trộn được tính từ lúc mở cửa xả của thùng cân đến khi mở cửa xả của thùng trộn để xả hỗn hợp bê tông nhựa vào xe vận tải Thời gian trộn được chia làm 2 giai đoạn:

3 NGUYÊN LÝ VẬN HÀNH TRẠM TRỘN VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN

2 Nếu nhiệt độ trộn càng cao thì sẽ càng dễ trộn, nhưng sẽ làm cho nhựa bị suy giảm chất lượng Đối với các loại nhựa đường thông thường, không chứa phụ gia (conventional asphalt binder) thì nhiệt độ trộn không được vượt quá 177o C

3 Thông thường, khi xả hỗn hợp vừa trộn từ thùng trộn vào xe,

nhiệt độ của hỗn hợp phải lớn hơn 135 o C