Tính toán phân tích hiện trạng lưới điện 10kv của điện lực huyện diễn châu công ty điện lực nghệ an và đánh giá độ tin cậy cung cấp điện

4 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ thống điều khiển và giám sát nhà máy xi măng Yên Bình ” là do tôi tự tìm hiểu nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của GS.TS P

Trang 1

1

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 4

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG 6

1.1 Giới thiệu nhà máy 6

1.1 1.2 Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng 8

1.2.1 Sơ bộ về quá trình sản xuất xi măng 8

1.2.1.1 Khái niệm về xi măng 8

1.2.1.2 Thành phần hóa học của xi măng 8

1.2.1.3 Quy trình sản xuất xi măng 9

1.2.2 Công nghệ sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Yên Bình 10

1.2.2.1 Sơ lược về quy trình sản xuất xi măng theo phương pháp ướt 10

1.2.2.2 Sơ lược về quy trình sản xuất xi măng theo phương pháp khô 13

1.2.3 Các công đoạn sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Yên Bình 15

1.2.3.1 Khai thác nguyên liệu 15

1.2.3.2 Gia công sơ bộ nguyên liệu 15

1.2.3.3 Nghiền nguyên liệu và đồng nhất 17

1.2.3.4 Công đoạn tiền nung 17

1.2.3.5 Công đoạn nung clinker 17

1.2.3.6 Nghiền xi măng và đóng bao 18

CHƯƠNG 2 CÔNG ĐOẠN LÀM MÁT CLINKER 19

1.2 2.1 Mục đích 19

1.3 2.2 Công nghệ làm mát clinker kiểu ghi 21

2.2.1 Cấu tạo chung của máy làm mát kiểu ghi : 21

2.2.1.1 Buồng máy 21

2.2.1.2 Ghi thép chịu nhiệt : 22

2.2.1.3 Quạt làm mát 23

2.2.2 Nguyên lý làm việc của máy làm mát kiểu ghi 23

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CÔNG ĐOẠN LÀM MÁT CLINKER 25

1.4 3.1 Cấu hình hệ thống điều khiển 25

This is trial version www.adultpdf.com

Trang 2

2

1.5 3.2 Tổng hợp bộ điều khiển PID cho hệ thống điều khiển quạt gió làm mát

Clinker 25

3.2.1 Tổng hợp bộ điều khiển cho động cơ không đồng bộ roto lồng sóc(KĐB-RTLS) 25

3.2.1.1 Vector không gian 25

3.2.1.2 Mô hình toán học của động cơ KĐB-RTLS 28

3.2.1.3 Mô hình trạng thái liên tục của động cơ KĐB-RTLS 30

3.2.1.4 Mô hình trạng thái liên tục của động cơ KĐB-RTLS trên hệ toạ độ cố định stator 31

3.2.1.5 Tuyến tính hóa mô hình động cơ KĐB-RTLS 29

3.2.1.6 Tổng hợp bộ điều khiển động cơ KĐB-RTLS 33

3.2.1.7 Kết quả mô phỏng bộ điều khiển động cơ KĐB-RTLS 35

3.2.2 Tổng hợp bộ điều khiển cho hệ thống điều khiển làm mát clinker 38

3.2.2.1 Mô hình đối tượng lò làm mát clinker 38

3.3 Xây dựng chương trình điều khiển 40

3.3.1 Lưu đồ chương trình điều khiển 40

3.3.2 Giới thiệu về Mođule mềm PID liên tục FB41 (CONT_C) 41

3.3.3 Chương trình điều khiển nhiệt độ được viết trong OB35 43

3.3 4 Mô phỏng kiểm chứng chương trình trên PLCSIM 43

3.4 Xây dựng màn hình giám sát hiển thị nhiệt độ tại các điểm làm việc 44

KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHỤ LỤC 50

Trang 3

3

DANH MỤC HINH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất xi măng theo phương pháp ưót 12

Hình 1.2 Sơ đồ sản xuất xi măng theo phương pháp khô 14

Hình 2.1 Hệ thống làm lạnh kiểu ghi 19

Hình 2.2 Hệ thống làm lạnh kiểu hành tinh 20

Hình 2.3 Hệ thống làm lạnh lò quay hệ ướt 20

Hình 2.4 Mô hình máy làm mát kiểu ghi 21

Hình 2.5 Hình ảnh bên trong buồng lò tunel 22

Hình 2.6 Hệ thống ghi thép chịu nhiệt 22

Hình 2.7 Van điều chỉnh lưu lượng gió làm mát 23

Hình 3.1 Cấu hình hardware 25

Hình 3.2 Xây dựng vector dòng stator từ dòng pha 26

Hình 3.3 Biểu diễn vector dòng trên hệ tọa độ cố định stator  và dq 27

Hình 3.4 Sơ đồ khối mô hình của động cơ KĐB-RTLS trên hệ toạ độ dq 32

Hình 3.5 Mô hình liên tục của động cơ KĐB-RTLS trên hệ trục tọa độ dq 33

Hình 3.6 Mô hình tuyến tính hóa động cơ KĐB-RTLS trên hệ trục tọa độ dq 34

Hình 3.9 Đặc tính tốc độ của động cơ KĐB-RTLS 37

Hình 3.10 Đặc tính dòng điện động cơ KĐB-RTLS 38

Hình 3.11 Mô hình khối hệ thống điều khiển nhiệt độ làm mát clinker 38

Hình 3.12 Xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống trên matlab 39

Hình 3.13 Kết quả của bộ điều khiển nhiệt độ lò clinker 40

Hình 3.14 Lưu đồ chương trình điều khiển 40

Hình 3.15 Cấu trúc module FB41 (CONT_C) 42

Hình 3.16 Thuật điều khiển PID 43

Hình 3.17 Khi hệ thống chưa có clinker vào 44

Hình 3.18 Hệ thống hoạt động 44

Hình 3.19 Màn hình ở chế độ chờ 45

Hình 3.20 Màn hình ở chế độ làm việc 46

Hình 3.21 Màn hình hiển thị bộ điều khiển ở chế độ chờ 46

Hình 3.22 Màn hình hiển thị bộ điều khiển ở chế độ hoạt động 47

Trang 4

4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ thống điều khiển và giám sát nhà máy xi măng Yên Bình ” là do tôi tự tìm hiểu nghiên cứu dưới sự

hướng dẫn của GS.TS Phan Xuân Minh Bộ môn Điều khiển tự động – Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu và kết quả trong luận văn hoàn toàn trung thực

Học viên

Trang 5

5

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các công nghệ tiên tiến, các dây chuyền và thiết bị hiện đại đang được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội Trong bối cảnh đất nước ta không ngừng phát triển, đẩy mạnh quá trình CNH-HĐH đất nước, việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống tự động hóa nói chung và các hệ điều khiển công nghiệp nói riêng đã và đang trở thành một yêu cầu cấp thiết

Xi măng là một trong những nghành công nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng xã hội Để đáp ứng với nhu cầu xây dựng trong quá trình phát triển và hội nhập, nhiều nhà máy xi măng đã không ngừng cải tiến công nghệ, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Nhiều sáng kiến, cải tiến kỹ thuật,

đề tài nghiên cứu khoa học đã được áp dụng vào sản xuất kinh doanh mang lại hiệu quả kinh tế to lớn

Với mục đích tìm hiểu về quy trình công nghệ và kỹ thuật mới trong nghành

công nghiệp sản xuất xi măng, em đã được giao đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển và giám sát nhà máy xi măng Yên Bình”

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo GS.TS Phan Xuân Minh và toàn thể các

thầy cô giáo trong bộ môn Tự Động Hóa đã hướng dẫn và giúp đỡ tác giả

hoàn thành luận văn

Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu tác giả đã hoàn thành việc tìm hiểu hệ thống điều khiển và giám sá ttrong công đoạn làm mát Clinker

Kết quả của hệ thống điều khiển phù hợp với yêu cầu của bài toán công nghệ đặt ra.Tuy nhiên do còn hạn chế về mặt kiến thức và thời gian do vậy mặc dù đã rất cố gắng nhưng cũng không tránh khỏi thiếu xót.Tác giả xin trân trọng cảm ơn mọi ý kiến đóng góp của các Thầy Cô cùng bạn bè đồng nghiệp để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Trang 6

6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

1.1 Giới thiệu nhà máy

Công ty Cổ phần Xi măng và Khoáng sản Yên Bái tiền thân là Nhà máy Xi măng Yên Bái, đặt trụ sở chính tại thị trấn Yên Bình, huyện Yên Bình, tỉnh Yên Bái, cách thành phố Yên Bái 13 km về phía Nam, cách thành phố Hà Nội về phía Bắc 160

km và cách Cảng Hải Phòng 270 km Vị trí của Nhà máy sản xuất Xi măng và Nhà máy chế biến sản phẩm CaCO3 nằm tiếp giáp với Hồ Thác Bà có vùng núi đá vôi Mông Sơn được đánh giá chất lượng tốt nhất Việt Nam và Đông Nam Á, đất sét có trữ lượng dồi dào và chất lượng tốt, đây là 2 nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất xi măng và chế biến sản phẩm CaCO3 có chất lượng cao

Được xây dựng vào đầu những năm 80, Nhà máy Xi măng Yên Bái có công suất thiết kế ban đầu là 60.000 tấn sản phẩm xi măng/năm với thiết bị kỹ thuật công nghệ lò đứng hiện đại của Trung Quốc lúc bấy giờ Trong suốt quá trình hình thành phát triển, Công ty luôn chú trọng trang bị tài sản và nâng cao năng lực sản xuất của mình

Cùng với xu hướng phát triển chung của các doanh nghiệp trên cả nước, với chiến lược đầu tư mở rộng sản xuất, kinh doanh đa dạng hoá các loại sản phẩm, phát huy tiềm năng và lợi thế sẵn có Đầu năm 2000, YBC bước vào thực hiện Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy chế biến sản phẩm Cácbonat can xi (CaCO3) theo công nghệ cao của Châu Âu với thiết bị do Cộng hoà Liên bang Đức và Vương quốc Tây Ban Nha chế tạo Qua các giai đoạn đầu tư phát triển cho đến nay Nhà máy Chế biến CaCO3 có công suất 200.000 tấn/năm và là Nhà máy Chế biến CaCO3 lớn nhất Việt Nam với 04 dây chuyền nghiền sản phẩm bột CaCO3 siêu mịn; 04 dây chuyền nghiền sản phẩm bột CaCO3 mịn; 01 dây chuyền tráng phủ sản phẩm bằng axit béo; 01 dây chuyền nghiền sản phẩm hạt đã cho ra các loại sản phẩm thay thế hàng nhập khẩu, làm phụ gia cho các ngành giấy, sơn, nhựa, cao su, hoá mỹ phẩm, nuôi trồng thuỷ sản và vật liệu trang trí trong xây dựng

Ngày 17/12/2003, Uỷ ban Nhân dân tỉnh Yên Bái có Quyết định số 376/QĐ-UB

về việc phê duyệt phương án cổ phần hoá và chuyển doanh nghiệp nhà nước Nhà máy

Xi măng Yên Bái thành Công ty cổ phần Xi măng Yên Bái

Trang 7

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng xi măng ngày càng cao theo sự tăng trưởng chung của đất nước, tháng 5/2005, Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định phê duyệt Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020; cho phép Công ty Cổ phần Xi măng Yên Bái được chuyển đổi công nghệ sản xuất xi măng từ lò đứng sang lò quay công suất 350.000 tấn/năm Dự án Nhà máy

Xi măng lò quay công suất 300.000 tấn/năm chính thức đi vào hoạt động trong Quý

I năm 2008

Kể từ khi thành lập cho đến nay Công ty đã luôn hoàn thành tốt các chỉ tiêu sản xuất kinh doanh và đã được Nhà nước, các bộ ban ngành trao tặng nhiều huân chương như: huân chương Lao động, cờ thi đua, bằng khen Sản phẩm bột CaCO3 của Công

ty đã đạt cúp vàng “Vì sự nghiệp xanh Việt Nam” năm 2001; huy chương vàng tại Hội chợ triển lãm “Hàng Việt Nam chất lượng cao - Hà Nội năm 2002”; cúp vàng tại Madrid (Tây Ban Nha) cho các sản phẩm và dịch vụ xuất sắc nhất - giải thưởng đặc biệt về “quản lý chất lượng toàn cầu”

Ngày 17/12/2007 Công ty chính thức được đổi tên thành Công ty cổ phần Xi măng và Khoáng sản Yên Bái

Trang 8

8

1.1.1.2 Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng

1.2.1 Sơ bộ về quá trình sản xuất xi măng

1.2.1.1 Khái niệm về xi măng

Chất kết dính vô cơ là là chất vô cơ dạng bột khi trộn với nước thành vật hất dẻo sau đó hoá cứng

Xi măng là chất kết dính bền trong môi trường nước, sản xuất bằng cách nghiền Klinker măng poóc lăng với thạch cao và phụ gia (< 15%)

Clinker xi măng pooc lăng là sản phẩm nung đến kết khối hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét và một số nguyên liệu khác với tỷ lệ sao cho tạo ra đủ các khoáng silicát, aluminat, alumô fezít can xi

1.2.1.2 Thành phần hóa học của xi măng

Là yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng Clinker gồm 4 ô xít chính:

1 CaO chiếm 63-67% ký hiệu là C

Là xít quan trọng nhất Để xi măng có chất lượng cao CaO phải liên kết với các

ô xít khác Lượng CaO tự do còn lại ở dạng quá lửa làm ho xi măng không ổn định thể tích gây hại

Lượng CaO liên kết lớn - Xi măng có cường độ cao đóng rắn nhanh, khi đóng rắn tảo nhiều nhiệt không bền hoá

2 SiO2 Chiếm 21-24 % Ký hiệu: S

SiO2 liên kết với CaO tạo khoáng SCL các khoáng này có khả năng đống rắn, SiO2 tự do không ảnh hưởng đến chất lượng xi măng

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

3 Al2O3 Chiếm 4-8 % Ký hiệu là A

Al2O3 liên kết với CaO tạo thành khoáng Aluminát và Alumô fezít can xi

Al2O3 liên kết lớn xi măng có cường độ phát triển lúc đầu cao lúc sau chậm, thời gian đóng rắn nhanh, Q toả ra nhiều khi đóng rắn, kém bền hoá

4 Fe2O3 Chiếm 2.5 – 5 % Ký hiệu là F

Fe2O3 liên kết với CaO tạo ra fezít can xi hoặc Alumô fezít can xi, Fe2O3 lớn nhiệt độ kết khối của phối liệu giảm, độ nhớt pha lỏng nhỏ dễ tạo khoáng trong Clinker Nếu Fe2O3 quá lớn xi măng có tỷ trọng cao, cường độ thấp đóng rắn chậm bền hoá

Trang 9

9

5 MgO < 5-6%

Khi MgO > 5-6 % làm cho xi măng không ổn định thể tích khi đống rắn vì nó ở dạng ddr thuỷ tinh periclaz (Giống CaO tự do)

6 Kiềm chiếm từ 0.1-1 % Ký hiệu R2O

Khi nung một phần bay đi một phần ở lại trong Clinker (K2O>Na2O) là thành phần không mong muốn vì nó làm giảm độ nhớt của pha lỏng, tăng dính bết, thay đổi tốc độ đóng rắn xi măng, tạo những vết loang trên cấu trúc Tác dụng với SiO2 tạo gel silicát kiềm có thể tích lớn gây mất ổn định thể tích, bền nước

Ngoài ra còn có các ô xít khác như TiO2, Mn2O3, P2O5 v v có ảnh hưởng nhỏ không đáng kể với chất lượng xi măng

1.2.1.3 Quy trình sản xuất xi măng

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi và đất sét, ngoài ra người

ta còn dùng quặng sắt và Bôxít hoặc phiến Silíc để làm nguyên liệu điều chỉnh

Đá vôi và đất sét cũng như những vật liệu chứa các oxid nhôm, sắt, canxi, silic được khai thác từ mỏ bằng kĩ thuật nổ mìn hay khoan

Vật liệu từ mỏ được làm giảm kích thước bằng những máy đập khác nhau.Các khối đá được làm giảm kich thước từ 120cm đến khoảng từ 1.2 – 8cm Vật liệu thô cũng có thể cần được sấy để việc pha trộn và đập hiệu quả hơn Sau khi đập nhỏ, vật liệu được vận chuyển bằng hệ thống băng tải cao su hoặc những biện pháp hậu cần thích hợp khác đưa về kho Đá vôi đã nghiền và đất sét được đồng nhất bằng cách chất thành đống và cào thanh từng lớp trong kho dự trữ Những vật liệu này được sẵn sàng cho việc nghiền và sấy trong lò nung.Đá vôi, Sét, và phụ gia điều chỉnh được đưa vào các két chứa trung gian Từ đó, qua hệ thống cân băng định lượng, nguyên liệu được cấp vào máy nghiền qua băng tải chung

Các vật liệu thô được nghiền và sấy trong máy nghiền bi hoặc nghiền con lăn Vật liệu thô được nghiền cho đến khi chúng đủ mịn để chuyển đến silo đồng nhất bằng không khí Bột liệu đạt yêu cầu Theo bài phối liệu được tính toán trước, được vận chuyển tới Silô đồng nhất qua hệ thống máng khí động và gầu nâng Ở đây người ta bố trí nhiều túi lọc bằng vải hoặc nỉ để tách các hạt mịn từ khí thải lò Gas thải từ nhiều lò nung được dùng để sấy vật liệu thô, vì vậy cải thiện việc sử dụng năng lượng hiệu quả của nhà máy

Trang 10

Lò nung với hệ thống Cyclon trao đổi nhiệt 1 hoặc 2 nhánh 5 tầng cùng hệ thống Canciner kiểu đặc trưng dễ vận hành và dễ hiệu chỉnh nhiệt Clinker sau khi ra khỏi lò được đưa vào giàn làm nguội kiểu ghi BMH SA Hiệu suất thu hồi nhiệt cao (nhiệt độ gió 3 >9000 C) khả năng làm nguội nhanh, làm cho chất lượng Clinker luôn

ổn định

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 máy nghiền, Clinker được cấp vào máy nghiền sơ bộ CKP 200 bằng các cân cấp liệu được điều chỉnh tự động Thông thường người ta thường sử dụng 2 hệ thống nghiền: nghiền sơ

bộ bằng máy nghiền đứng và nghiền tinh bằng máy nghiền bi Thạch cao và phụ gia được cho vào trong xi măng ở giai đoạn nghiền bi Loại m áy nghiền bi thường được

sử dụng là loại máy nghiền bi 2 ngăn làm việc theo chu trình kín có hệ thống phân ly hiệu suất cao

Xi măng thành phẩm được vận chuyển tới những silô chứa xi măng bột bằng hệ thống máng khí động và gầu nâng

Từ đáy các Silô chứa, qua hệ thống cửa tháo liệu xi măng được vận chuyển tới các két chứa của máy đóng bao hoặc các bộ phận xuất xi măng rời

1.2.2 Công nghệ sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Yên Bình

1.2.2.1 Sơ lược về quy trình sản xuất xi măng theo phương pháp ướt

Lò quay phương pháp ướt thường có đường kính và chiều dài lớn, bên trong phía đầu lò mắc xích để thu hồi nguyên liệu, tăng cường trao đổi nhiệt, thu hồi nhiệt khí thải, tạo hạt rơi vào các zôn khác

Lò chia thành các zôn:

Trang 11

C4AF, C5A3 C3A và SiO2 C2S và CaO

+ Zôn kết khối: chiếm 11 – 15% chiều dài lò to

=1300 – 1450 – 1300oC ở cuối zôn toả nhiệt đã cò CaO, các khoáng C2S, C3a, C4AF và 1 phần pha lỏng hình thành ở

1280oC Tại 1380oC các khoáng C3A, C2AF chảy lỏng tạo pha lỏng có sự hoà tan C,

C2S và phản ứng tạo C3S quá trình tạo C3S mạnh nhất ở to

= 1450 – 1470oC phụ thuộc vào lượng, bản chất linh động của pha lỏng ở 1450 – 1300o

C có sự kết tinh và tái kết tinh trong pha lỏng của C3S và C2S quá trình tạo khoáng ta có 4 khoáng chính C3S ,

C2S, C3A, C4AF

Và pha lỏng làm lạnh thuỷ tinh và CaO tự do

+ Zôn làm lạnh : chiếm 2 – 4% chiều dài lò to

=1300 – 1000oC Sau đó clinker rơi vào thiết bị làm lạnh to

giảm < 100oC Phương pháp ướt có ưu điểm là dễ nghiền, độ đồng nhất của phối liệu cao

Nhược điểm:

Do phải nung nguyên liệu ướt nên thời gian nung dài và tiêu hao nhiều

nhiên liệu(l 400-1700/Kcal) Năng suất lại thấp do phải mất nhiều thời gian cho

quá trình khuấy Lò nung đài và diện tích xây dựng lớn

Trang 12

12

Hình 1.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất xi măng theo phương pháp ưót

Trang 13

13

1.2.2.2 Sơ lược về quy trình sản xuất xi măng theo phương pháp khô

Phối liệu vào lò dạng bột mịn độ ẩm <1% Khí ra khỏi lò có to

>900oC trao đổi nhiệt với bột liệu ở hệ thống trao đổi nhiệt Ở hệ thống này vật liệu được sấy khô, phân huỷ sét và 1 phần CaCO3 Xu hướng hiện đại là có thêm bộ canciner để tận dụng nhiệt khí làm nguội clinker, để bột liệu phân huỷ khoảng 95% ở canciner, thực hiện chức năng như Zôn phân huỷ to

= 900 – 1200oC Lượng nhiệt tiêu tốn ở đây chiếm khoảng 60% tổng lượng nhiên liệu sản xuất clinker

Bột liệu vào lò quay tiếp tục phân huỷ và tạo clinker như trong các zôn toả nhiệt, zôn kết khối v.v như ở phương pháp ướt

Clinker được làm nguội ở thiết bị làm nguội Có hai loại thiết bị làm nguội: Kiểu ghi, kiểu hành tinh

Kiểu hành tinh không thể cấp khí cho buồng phân huỷ được nên thường dùng với hệ thống lò có tháp trao đổi nhiệt kiểu treo không có buồng phân huỷ

Xu hướng hiện đại dùng thiết bị làm nguội kiểu ghi kết hợp buồng phân huỷ trước, thiết bị làm nguội kiểu ghi này có ưu điểm là: Quá trình cal si hoá sảy ra bên ngoài lò quay, giảm tải nhiệt của zôn nung, tăng sản lượng gần 2 lần so với lò không có canciner, tận dụng nhiên liệu có chất lượng thấp

Nhiệt độ clinker vào ghi 1350 – 1450oC ra khỏi ghi : 60 – 1000oC lượng khí cần :3 – 3,5 kg khí cho 1kg clinker riêng khí 2 + 3 khoảng 1-1,2 kg/1kg clinker

*Ưu điểm:

Tiêu tốn ít nhiên liệu khi nung thấp (720-1200 Kcal/kg Clinker), kích thước lò

nung ngắn, mức độ tự động hóa cao Khi sản xuất xi măng theo phương pháp khô, thể tích khí cháy nhỏ hơn từ 35-40% so với phương pháp ướt khi năng xuất lò như nhau, khả năng sử đụng khí thải để sấy nguyên liệu lớn hơn, làm giảm tiêu tốn nhiệt dùng để sản xuất Clinker

Trang 14

14

Hình 1.2 Sơ đồ sản xuất xi măng theo phương pháp khô

Trang 15

15

1.2.3 Các công đoạn sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Yên Bình

1.2.3.1 Khai thác nguyên liệu

Các nguyên liệu chính để sản xuất xi măng là đá vôi và đất sét Ngoài ra còn xử dụng xỉ pyryte và đá đá đen và cát làm các nguyên liệu điều chỉnh

- Đá vôi khai thác ở mỏ Mông Sơn cách nhà máy 16 Km bằng phương pháp khoan

nổ mìn, sẽ được bốc xếp lên xe ô tô có trọng tải lớn để vận chuyển tới máy đập đá vôi Máy đập đá vôi là loại IMPACT APPR 1822, Có năng xuất trung bình là 600 tấn/giờ Loại máy này có thể đập được các cục đá vôi có kích thước tới 1 mét và cho ra sản phẩm có kích thước 70mm Sau khi được đập nhỏ, đá vôi sẽ được cân và vận chuyển bằng băng tải cao su về silô chứa và xuất theo đường băng tải đến cảng xuất đấ vôi Tại cảng xuất đá vôi, đá vôi được xuất bằng thiết bị rót tự động xuống xà lan Xà lan vận chuyển là loại xà lan lớn tải trọng 500 tấn được tàu kéo đưa về cảng nhập đá vôi thuộc nhà máy xi măng Yên Bình Đá vôi từ xà lan được cần cẩu ngoạm lên phễu và rót xuống băng tải cao su về kho kho đồng nhất sơ bộ Kho đồng nhất sơ bộ là loại kho tròn đá vôi được thiết bị dải thành hình vành khăn sức chứa của kho là 24.000 tấn đảm bảo dự trữ đá vôi sản xuất 7,7 ngày Đá vôi được lấy đi cung cấp cho giai đoạn nghiền phối liệu nguyên liệu nhờ thiết bị cẩu kiểu cần gạt quay tròn quanh kho CS 40-460 tấn/giờ

- Đất sét khai thác ở mỏ Hợp Minh cách nhà máy 18 km sẽ được vận chuyển bằng ô tô tới trạm đập, trạm đập bố trí máy cán sét hai trục có năng xuất 240-260 tấn/ giờ Loại máy này cho phép cán được các cục đất sét có kích thước đến 800mm, độ ẩm đến 15% và cho ra sản có kích thước 70mm Sau đó, đất sét được cân và chuyển đến kho đồng nhất sơ bộ và rải thành 2 đống, mỗi đống 3.655 tấn, theo phương pháp rải WINDROW với mức độ đồng nhất là 8:1

- Cát đen khai thác ở bãI cát Phúc Lộc cách nhà máy 15 km

- Xỉ pyríte: dùng xỉ pyríte của máy Supe phốt phát Lâm thao, qua công ty Vật

tư – vận tải xi măng cung ứng

- Thạch cao : sẽ mua thạch cao Lào hoặc thạch caoThái lan qua Công ty kinh

doanh thạchcao xi măng cung ứng hoặc thạch cao Trung quốc

1.2.3.2 Gia công sơ bộ nguyên liệu

 Đập đá vôi, đất sét

a Đập đá vôi

Trang 16

16

Nhà máy hiện đang sử dụng hệ thống đập đá vôi hai cấp để cung cấp cho sản xuất

do Liên Xô thiết kế và lắp đặt:

- Máy đập sơ cấp là máy kẹp hàm (động cơ chính 250kW, n=500vg/ph) có năng suất thiết kế 220 – 660 T/h Năng suất bình quân sử dụng là 450T/h với cỡ hạt vào max 1300 mm và cỡ hạt ra max 300 mm

- Máy đập thứ cấp là máy đập búa (động cơ chính 1000kW, n=600 vg/ph) có cùng năng suất trên Cỡ vào máy đập max 300 mm, cỡ hạt ra max 25mm

b Đập đất sét

Công ty hiện đang sử dụng máy đập đất sét kiểu đập búa có năng suất là 220 –

660 T/h, năng suất danh định thiết kế là 300 T/h, năng suất khai thác thực tế là 270 –

285 T/h với kích thước sản phẩm max là 25 mm Đất sét cung cấp cho máy đập được vận chuyển bằng ô tô trọng tải 12 tấn

Lưu kho nguyên liệu thô

Đá vôi Máy đập Két chứa

Kho nguyên liệu

Két chứaMáy đập

Đất sét

Đất sét được phân chia tại điểm cấp liệu dần đến sân dự trữ đất sét hiện hành bằng một bộ chuyển tuyến hai đường do motor kéo (21.01-2/ZV2111) Một đường dẫn đến sân chứa đất sét hiện hành, đường kia dẫn đến khoang trộn hai đống Trạng thái bình thường và trạng thái ban đầu của chuyến tuyến hai đường dẫn đến sân đất sét hiện hành

Bộ phận chữ V đặt cạnh bên máy nhập kho và cầu cào được sử dụng cho khoang trộn đất sét Đất sét đã pha trộn được truyền bằng băng truyền có trọng tải tới thùng chứa đất sét 120 tấn (24.02) trong nhà chứa nguyên liệu Tốc độ của máy cào (24.05) có thể chỉnh sửa do người điều hành CCR bằng cách theo dõi trọng lượng của thùng chứa đất sét

Trang 17

17

Mặt khác đá vôi được nhào trộn trong sân hiện hành bằng thiết bị cào cẩu trục

Đá vôi và phụ gia được vận chuyển bằng băng truyền đến máy nghiền (24.10) qua các phễu và có 5 cân chuyển liệu mới Các bộ lọc bằng túi bảo đảm không có bụi bắn tại các điểm nối của băng truyền

1.2.3.3 Nghiền nguyên liệu và đồng nhất

Các cấu trúc đá vôi, đất sét, xỉ và đá cát có nhiệm vụ cấp liệu vào các két chứa của máy nghiền Từ đó, qua hệ thống cân định lượng liệu được cấp vào máy nghiền Máy nghiền nguyên liệu là loại máy nghiền con lăn trục đứng PFEIFFER MPS 4750

có năng xuất 190-220 tấn /giờ Bột liệu đạt yêu cầu sẽ được vận chuyển tới si lô đồng nhất bột liệu, có sức chứa 8.700 tấn, bằng hệ thống máy khí động và gầu nâng Si lô đồng nhất bột liệu làm việc theo nguyên tắc đồng nhất và tháo liên tục Việc đồng nhất bột liệu được thực hiền trong quá trình tháo bột liệu ra khỏi si lô Mức độ đồng nhất của silô này là 10:1

1.2.3.4 Công đoạn tiền nung

Bột liệu sau khi cân được chuyển vào tháp tiền nung IHF-NSF 5 tầng được trang bị bộ tiền nung thiêu kết khí xoắn Trong bộ tiền nung, bộ đánh lửa mồi được đặt tại vùng vào của gió bậc ba (tertiary) và cháy trong vùng nhiệt độ cao, sau khi trộn với khí xả lò nung Đỉnh Cyclon thuộc loại thu góp hiệu quả cao để làm giảm lượng bột thô xoáy ở ngoài

Bộ chuyển hướng điều khiển lưu lượng (32.01-1/ZCV3203) được đặt trong ống khí bậc ba Cân bằng giữa khí thứ cấp đến lò nung và khí bậc ba đến bộ tiền nung sẽ được điều chỉnh từ xa lưu lượng bộ chuyển hướng do thao tác viên CCR giám sát theo

tỉ lệ phần trăm O2 trong Cyclon tầng 5

Một quạt gió tới tháp tiền nung được lắp đặt để hút khí xả tiền nung và đưa khí tới tháp điều hòa không khí Tốc độ quay quạt của tiền nung có thể được điều chỉnh từ

xa Bộ chuyển dừng máy (31.03-1/ZCV3201) được lắp đặt vào quạt tiền nung Bộ chuyển “đóng” được đặt ở đầu vào của quạt tiền nung và nó được mở trong suốt thời gian làm việc bình thường

1.2.3.5 Công đoạn nung clinker

Nhà máy hiện tồn tại hai lò nung phục vụ cho hai dây chuyền sản xuất:

Trang 18

18

Lò nung ướt của dây chuyền 1 có kích thước ɸ5 x L185m, độ nghiêng 3,5%, có

8 bệ đỡ, năng suất lò 1.750T/ngày đêm, nhiên liệu sử dụng là hỗn hợp 75% than cám hồng gai và 25% than Na Dương

Lò nung khô của dây chuyền 2 được cải tạo từ lò nung ướt có kích thước lò ɸ5

x L170m, độ nghiêng 3,5%, có 3 bệ đỡ, năng suất 3500T/ngày đêm, nhiên liệu sử dụng

là 100% than cám Hồng Gai Bộ truyền động mới gồm bộ giảm tốc độ cao, 1 motor chính, 1 bộ giảm tốc điều chỉnh từng nấc, 1 motor điều chỉnh từng nấc và một máy động lực sự cố Tốc độ quay của lò được tăng lên nhờ bộ truyền động mới Tốc độ của rotor chính được điều chỉnh từ xa Nguyên liệu sau khi qua tháp trao đổi nhiệt 5 tầng được đưa vào lò nung Tại đây nguyên liệu được nung nóng, chảy từ đầu lò đến cuối

lò, tạo thành sản phẩm Clinker

1.2.3.6 Nghiền xi măng và đóng bao

Clinker, thạch cao và phụ gia (nếu có) sẽ được vân chuyển lên két máy nghiền bằng

hệ thống băng tải và gầu nâng Từ két máy nghiền, clinker và phụ gia sẽ được đưa qua máy nghiền sơ bộ 2 trục nhằm làm giảm kích thước và làm nứt vỡcấu trúc để phù hợp với điều kiện làm việc của máy nghiền bi xi măng (kích thước bi lớn nhất trong máy nghiền bi là 70mm ) Sau đó qua máy đập phân ly những hạt lớn được quay trở lại máy nghiền sơ bộ, những hạt đạt yêu cầu về độ cỡ hạt sẽ được cấp vào máy nghiền xi măng

để nghiền mịn Máy nghiền xi măng là loại máy nghiền bi 2 ngăn làm việt theo chu trình kín có phân ly trung giam kiểu O,

SEPA Xi măng bột dược vận chuyển tơi 2 si lô chứa xi măng bột, có tổng sức chứa là 2 x30.000 tấn, bằng hệ thống máng khí và gầu nâng

Từ đáy các si lô chứa, qua hệ thống cửa tháo, xi măng sẽ được vận chuyển đến các két chứa của các máy đóng bao hoạc hệ thống xuất xi măng rời Hệ thống xuất xi măng rời gồm 2 vòi xuất ch1 vòi xuất cho tàu hoả năng xuất 150 tấn /giờ Hệ thống đóng bao gồm 3 chiếc máy đóng bao kiểu HAVER kiểu quay, 8 vòi với hệ thống cân điện tử, năng xuất 120 tấn /giờ Các bao xi măng qua hệ thông băng tải sẽ được vận chuyển đến các máng xuất xi măng bao xuống tàu hoả và ô tô

Trang 19

Như đã nêu ở trên, tốc độ làm mát clinker có ảnh hưởng đến sự kết tinh các khoáng và hàm lượng pha thủy tinh trong clinker qua đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của xi măng Tùy theo đặc điểm công nghệ cũng như năng suất của nhà máy mà lựa chọn công nghệ làm mát phù hợp

Hình 2.1 Hệ thống làm lạnh kiểu ghi

Trang 20

Trang 21

21

Tên khoáng Thành phần (%) các khoáng clinker khi làm mát theo tốc độ

Bảng 2.1 Thành phần khoáng clinker theo tốc độ làm mát

1.3.2.2 Công nghệ làm mát clinker kiểu ghi

2.2.1 Cấu tạo chung của máy làm mát kiểu ghi :

Thiết bị thường được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy xi măng là máy làm mát clinker hiệu suất cao của Polysius hoặc của Claudius-Peters

Hình 2.4 Mô hình máy làm mát kiểu ghi

Cấu tạo chung của máy làm mát kiểu ghi gồm có các bộ phận chính sau đây :

- Buồng máy

- Ghi thép chịu nhiệt

- Quạt làm mát

2.2.1.1 Buồng máy

Buồng máy hình lò tunel có hai cửa thoát khí : Một cửa đầu lò và một cửa cuối

lò để thu hồi gió nóng II và gió nóng III Cuối buồng máy là máy đập sơ bộ, giúp giảm bớt kích thước của clinker sau khi ra khỏi buồng lò

Trang 22

22

Hình 2.5 Hình ảnh bên trong buồng lò tunel

2.2.1.2 Ghi thép chịu nhiệt :

Đây là bộ phận chính để tạo ra cơ cấu chuyển động tải clinker đi trong lò :

Hình 2.6 Hệ thống ghi thép chịu nhiệt

Các ghi thép chịu nhiệt được lắp thành hàng ngang buồng máy, cứ một hàng ghi tĩnh xen một hàng ghi động Chức năng của hàng ghi động là tải clinker đi dọc theo lò tunel về phía trước Còn chức năng của hàng ghi tĩnh là cho không khí lạnh từ các quạt

áp lực chui qua các khe hở của ghi quạt mát Toàn bộ chuyển động của hệ thống ghi được tạo ra là nhờ sử dụng các xylanh thủy lực được lắp đặt bên dưới

Hệ thống các ghi được lắp nghiêng dốc xuống dưới ( từ 3-4o

) để dễ tải clinker đến máy đập búa Trước đây phổ biến là máy làm lạnh ba cấp ghi thép Hiện nay người ta

đã cải tiến cơ cấu ghi tốt hơn về hiệu suất làm nguội clinker, cũng như tốt hơn về độ bền nhiệt và độ bền ăn mòn cơ học nên máy làm nguội clinker chỉ cần hai cấp với độ dốc hợp lí của ghi

Trang 23

23

2.2.1.3 Quạt làm mát

Hệ thống làm mát sử dụng các quạt áp lực công suất lớn được lắp đặt hai bên hông máy ( lò tunetl ) Số lượng quạt từ 9 đến 14 cái với tổng lưu lượng được thiết kế theo định mức 1.8-2.2 m3/kg clinker Áp lực các quạt không giống nhau nhưng lưu lượng gió phải đủ để ép qua các khe hở của ghi và chui qua chiều dày của lớp clinker trong quá trình làm mát và thu hồi nhiệt của clinker Việc điều chỉnh lưu lượng gió làm mát được thực hiện nhờ hệ thống điều khiển độ mở của các van gió Các van gió là các cơ cấu chấp hành, được điều khiển bởi các động cơ servo và hệ thống điều khiển riêng Khi nào cần lưu lượng gió làm mát nhiều, van sẽ mở nhiều và ngược lại

Hình 2.7 Van điều chỉnh lưu lượng gió làm mát

Các thiết bị còn lại của công đoạn làm mát clinker là máy đập clinker, băng tải, gàu xích đưa clinker lên đổ vào silô chứa, máy lọc bụi tĩnh điện và silô chứa clinker Máy đập clinker có thể là máy đập búa, máy đập cán áp hai trục, ba trục, có thể là máy đập hàm tùy theo năng suất lò

2.2.2 Nguyên lý làm việc của máy làm mát kiểu ghi

Nguyên lý làm việc của máy mát clinker kiểu ghi thép là : clinker từ phễu rót xuống trải rộng khắp trên diện tích ghi với chiều dày 250-350mm Nhờ sự chuyển động của hệ thống ghi thép, clinker được tải dọc theo lò tunel về phía trước Đồng thời không khí lạnh từ các quạt áp lực chui qua các khe hở của ghi quạt mát và lấy nhiệt của lớp clinker rồi thoát ra theo đường thu hồi khí nóng ( gió III ) đến cấp cho vòi phun của buồng phân hủy carbonat Hai cửa thoát khí của lò tunel sẽ thu hồi nhiệt lượng tỏa ra : Cửa đầu lò để thu hồi nhiệt của clinker từ 1200-1300oC xuống 600-

800oC Cửa thoát thứ hai ở cuối lò để thu hồi khí nóng 300-400oC Khí nóng thu qua cửa này mang đi cấp cho máy nghiền than

Trang 24

2 Hiệu suất thu hồi nhiệt của máy làm mát

Lưu lượng không khí lạnh cấp cho máy làm mát clinker bằng các quạt gió của máy Chỉ số lưu lượng của khí lạnh thường là 1.8-2.2 m3/kg clinker Chỉ số lưu lượng càng gần 1.8 thì hiệu suất làm mát càng tốt

Ngoài ra hiệu suất làm mát của máy làm mát clinker có chỉ tiêu chi tốn điện năng ( kWh/tấn clinker ) càng ít càng tốt Tương tự, đánh giá về độ bền của các ghi thép : độ bền nhiệt, khả năng truyền tải clinker …

Trang 25

25

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT

CÔNG ĐOẠN LÀM MÁT CLINKER

1.4.3.1 Cấu hình hệ thống điều khiển

Cấu hình của hệ thống điều khiển

Dựa trên hệ thống thực hiện có ta có cấu hình phần cứng của bộ điều khiển như sau:

Hình 3.1 Cấu hình hardware Cấu hình của hệ thống điều khiển bao gồm:

1.5.3.2.Tổng hợp bộ điều khiển PID cho hệ thống điều khiển quạt gió làm mát Clinker

3.2.1 Tổng hợp bộ điều khiển cho động cơ không đồng bộ roto lồng

sóc(KĐB-RTLS)

3.2.1.1 Vector không gian

Gọi i , su i sv và i sw là ba dòng pha hình sin phía stator của ĐCXCBP không nối trung tính, giá trị tức thời của tổng ba dòng này sẽ bằng không

0)()()(t i t i t 

Trang 26

26

Do ba cuộn dây stator được bố trí lệch nhau 1200 về điện, nên ta có thể mô tả ba dòng pha bằng một vector dòng is(t) quay trên không gian với tần số stator f s dưới dạng sau:

) ( )

( ) ( 3

2 )

Như vậy hình chiếu của vector dòng stator i snên các trục của cuộn dây chính là

ba dòng pha tương ứng Tương tự, ta cũng biểu diễn các đại lượng ba pha khác như điện áp stator, từ thông stator, từ thông rotor dưới dạng vector không gian u s,s và r

Với cách biểu diễn vector không gian như trên, thì các đại lượng điện ba pha của động cơ có thể được mô tả bởi một vector hai chiều trên bất kỳ một hệ tọa độ vuông góc nào

Dưới là cách biểu diễn qui ước các đại lượng điện của động cơ bằng một vector hai chiều trên hệ toạ độ 

- Trên hệ tọa độ cố định  của cuộn dây stator:

s

r

r r s

r

s s

s

s s s

s

s s s

s

j

ji i i

j

ji i i

ju u u

(3.3)

Trên hệ toạ độ  của cuộn dây rotor, chú ý rằng ở đây ta đã mô hình hệ thông dây cuốn rotor thành hệ thống dây cuốn 3 pha giống như stator:

s i

2 ( )

3i su t

2 j 3

2 ( )

3i sv t e



Im

4 j 3

2 ( )

3i sv t e



Re

u v

w

Trang 27

s r

s

r s r s r

s

r s r s r

s

r r r

r r

r

r r r r r

ju u u

j

ji i i

Tương tự, ta cũng có cách biểu diễn trên hệ toạ độ từ thông dq Hệ toạ độ dq là

hệ toạ độ quay đồng bộ với vector is và có trục thực d trùng với trục của vector từ thông rotor rnhư hình (Hình 3.1)

(3.5)

Hình 3.3 Biểu diễn vector dòng trên hệ tọa độ cố định stator  và dq

f

s sd sq f

Trang 28

sin cos

s s

r s

s s

r s

i i

i

i i

sin cos

r r r

r r

r r r

r r

i i

i

i i

r r j s r

i e i



(3.8) với  là góc giữa hai hệ tọa độ cố định stator và hệ tọa độ rotor

3.2.1.2 Mô hình toán học của động cơ KĐB-RTLS

Trước tiên ta tìm cách mô tả mô hình toán học của động cơ KĐB-RTLS bằng các phương trình được viết trên chính hệ thống các cuộn dây stator và rotor

- Các phương trình điện áp

+ Phương trình điện áp stator:

dt

d i R u

s s s s s s

s





 (3.9) + Phương trình điện áp rotor (do rotor bị ngắn mạch nên điện áp rotor bằng không)

dt

d i R

r r r r r

Với Rr,Rs : điện trở của rotor và stator tương ứng

m

r

r m s

s

i L i

L

i L i

r

s m

Lm, Ls,Lr: hỗ cảm giữa stator và rotor, điện cảm phía stator và rotor

L s, L r : điện cảm tản phía stator và rotor

- Phương trình chuyển động

dt

d z

J m

m

p w

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	3,03 MB