Nghiên cứu hệ thống cấp than lò quay nhà máy xi măng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XNCN ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hà nội, 6-2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XNCN ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẤP THAN LÒ QUAY NHÀ MÁY XI MĂNG Trưởng bộ môn : TS. Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : Hà Tất Thắng Sinh viên thực hiện : Trần Hải Bình Lớp : TĐH3 - K52 MSSV : 20076176 Hà nội, 6-2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Khóa Khoa/Viện Ngành 1. Đầu đề thiết kế: 2. Các số liệu ban đầu: 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): 5. Họ tên cán bộ hướng dẫn: 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 7. Ngày hoàn thành đồ án: Ngày tháng năm …. Trưởng bộ môn ( Ký, ghi rõ họ, tên) Cán bộ hướng dẫn ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày…. tháng …. năm 2012 Người duyệt ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên ( Ký, ghi rõ họ, tên) LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu hệ thống cấp than cho lò nung nhà máy xi măng” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Hà Tất Thắng. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế. Để hoàn thành đồ án này 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 05 tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực hiện Trần Hải Bình MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 5 79 MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 79 KẾT LUẬN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC 96 Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Sự bùng nổ của tiến bộ khoa học kỹ thuật trong thế kỷ 20 đã mang lại cho loài người rất nhiều thay đổi lớn trong các lĩnh vực từ đời sống hàng ngày cho đến sản xuất công nghiệp. Bên cạnh những ngành sản xuất công nghiệp lâu đời, ngành sản xuất xi măng cũng có nhiều thay đổi đáng kể. Với những dây chuyền sản xuất xi măng ngày càng hiện đại, không những góp phần làm tăng sản lượng mà còn góp phần tiết kiệm nguyên – nhiên, vật liệu. Sau khi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy xi măng Hải Phòng mới, em được giao đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ thống cấp than cho lò nung nhà máy xi măng”. Với nội dung là: Chương 1: tìm hiểu tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Hải Phòng mới và đặc điểm của công nghệ sản xuất xi măng. Phần công nghệ sản xuất được trình bày chi tiết thông qua các công đoạn chính của quá trình sản xuất xi măng. Chương 2: tìm hiểu về hệ thống mạng điều khiển dây chuyền sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Hải Phòng mới, xuất phát từ mô hình phân cấp hệ thống điều khiển và mạng truyền thông. Phần thứ hai giới thiệu hệ thống điều khiển ECS của hãng FLSmith tại nhà máy xi măng Hải Phòng mới. Chương 3: nghiên cứu hệ thống cấp than thuộc công đoạn lò nung bao gồm hoạt động của hệ thống cấp than và nguyên lí hoạt động của cân Rotor. Chương 4: lập mô hình đối tượng điều khiển cho mạch vòng điều khiển lưu lượng than trên phần mềm Matlab từ đó tính toán tham số cho bộ điều khiển PID, thiết lập cấu hình phần cứng PLC, thiết kế giao diện điều khiển bằng WinCC và thực hiện kết nối với S7 – 300, kết nối mô hình đối tượng trên Matlab với bộ điều khiển PID số trong PLC S7-300 qua một OPCServer tạo trong WinCC Chương 5: mô phỏng hoạt động của hệ thống cấp than. Nội dụng mô phỏng bao gồm trình tự hoạt động của hệ thống cấp than và kết quả điều khiển lưu lượng than theo luật PID. Em xin cảm ơn thầy Hà Tất Thắng, các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, và các anh chị trong xưởng điện – TĐH nha máy xi măng Hải Phòng đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thời gian làm đồ án. Do thời gian và trình độ bản thân còn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp này chắc chắn không tránh khỏi còn nhiều sai sót, kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô cùng các bạn để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 5 tháng 6 năm 2012 Sinh viên thực hiện Trần Hải Bình 1 Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG 1.1. Giới thiệu về nhà máy xi măng Hải Phòng 1.1.1. Giới thiệu chung về nhà máy Công ty xi măng Hải Phòng tiền thân là Nhà máy xi măng Hải Phòng, được người Pháp khởi công xây dựng ngày 25/12/1899 trên vùng đất ngã ba sông Cấm và kênh đào Hạ Lý, là nhà máy sản xuất xi măng đầu tiên tại Việt Nam… Hình 1.1. Hình ảnh nhà máy xi măng Hải Phòng mới Xi măng Hải Phòng với nhãn hiệu “Con Rồng” truyền thống từ lâu đã in sâu trong tiềm thức mỗi người dân Việt Nam. Sản phẩm của chính công ty là xi măng Pooclăng hỗn hợp PCB30, PCB40 và các loại xi măng đặc biệt khác theo đơn đặt hàng. Với trên 100 năm tồn tại và phát triển, Công ty xi măng Hải Phòng đã từng cung cấp xi măng xây dựng nên các công trình lịch sử như Lăng Bác Hồ, Bảo tàng Hồ Chí Minh, Cầu Thăng Long, Thủy điện Hòa Bình… 2 Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng Theo Quyết định số 1019/TTg ngày 29/11/1997 của Thủ tướng Chính Phủ về việc đầu tư dự án Nhà máy xi măng Hải Phòng (mới), trên mảnh đất Tràng Kênh – bên cạnh dòng sông Bạch Đằng lịch sử, dây chuyền Xi măng Hải Phòng mới theo phương pháp khô (lò quay) do hãng F.L.Smidth (Đan Mạch) chế tạo, cung cấp với công suất 1,4 triệu tấn xi măng / năm đã hoàn thành và đi vào hoạt động. Đây là dây chuyền sản xuất xi măng hiện đại nhất Việt Nam hiện nay với công nghệ riêng biệt Clinker và phụ gia, giúp chủ động hoàn toàn trong việc kiểm soát mác xi măng. Trên vùng đất ngã ba sông Cấm và kênh đào Hạ Lý năm xưa, dự án khu Đô thị xi măng Hải Phòng - điểm nhấn cửa ngõ Thành phố đang bắt đầu chuyển mình tạo nên một diện mạo mới cho Thành Phố Cảng. Hiện nay, với đội ngũ cán bộ nhân viên khoảng trên 1000 người, làm việc tại các khu vực chính: Nhà máy xi măng tại Minh Đức - Thủy Nguyên - Hải Phòng, Trung tâm tiêu thụ tại Hải Phòng, Văn phòng Trung tâm tiêu thụ tại T.P Hồ Chí Minh, Ban Quản lý dự án khu đô thị xi măng Hải Phòng, câu lạc bộ bóng đá xi măng Hải Phòng. Công ty đã tạo một môi trường làm việc an toàn, hấp dẫn, tạo cơ hội phát triển nghề nghiệp cho từng cá nhân và đóng góp tích cực vào các hoạt động vì sự phát triển cộng đồng. 1.1.2. Dây chuyền sản xuất xi măng Hải Phòng Nhà máy xi măng Hải Phòng mới được khởi công xây dựng từ năm 2003 và khánh thành vào ngày 15/7/2005, do hãng FLSmidth của Đan Mạch thiết kế và cung cấp thiết bị chủ yếu, với năng suất thiết kế 3300 tấn Clinker/ngày và 1,4 triệu tấn Clinker/năm. Xi măng được sản xuất theo phương pháp khô hiện đại, với dây chuyền đồng bộ, mức độ cơ khí hóa và tự động hóa cao, nối mạng toàn nhà máy. Các thiết bị trong dây chuyền được điều khiển tự động từ trung tâm điều hành chính và cụm điều khiển các công đoạn. Toàn bộ các thông số kỹ thuật được đo đạc, chuẩn hóa và gửi về trung tâm điều khiển bằng mạng lưới cáp quang và cáp đôi dây xoắn. Chất lượng của sản phẩm ở đầu ra của toàn bộ các công đoạn đều được quản lý một cách nghiêm ngặt bằng hệ thống phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm QCX. Từ việc phân tích chất lượng sản phẩm mỗi công đoạn, hệ thống có sự điều chỉnh cần thiết để đảm bảo chất lượng của sản phẩm ở khâu cuối cùng. 1.2. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng 1.2.1. Khái niệm xi măng 3 Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng Xi măng là sản phẩm được tạo ra khi nghiền Clinke với các chất phụ gia đến một độ mịn nhất định hoặc trộn chung hỗn hợp Clinke với các phụ gia cần thiết sau khi đã được nghiền mịn riêng. Khi được sử dụng với các vật liệu xây dựng khác, xi măng trở thành một chất kết dính, liên kết các thành phần với nhau một cách vững chắc. Clinke là sản phẩm nung kết khối của hỗn hợp đá vôi, đá sét và cấu tử điều chỉnh (nếu có). Thành phần hóa học chủ yếu để sản xuất ra Clinke gồm 4 oxit chính là CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 . Oxit CaO chủ yếu lấy từ đá vôi CaCO 3 , các oxit còn lại do khoáng sét cung cấp. Trong trường hợp thiếu Al 2 O 3 sẽ dùng quặng bô xít để tăng cường. 4 oxit chính trong phối liệu khi nung đến 1450ºC sẽ phản ứng với nhau tạo thành 4 khóang chính trong clinker C 3 S (3CaO. SiO 2 ) ; C 2 S( 2Cao.SiO 2 ) ; C 3 A (3CaO.Al 2 O 3 ) ; C 4 AF ( 4CaO. Al 2 O 3 . Fe 2 O 3 ). Các khoáng này có cấu trúc tinh thể khác nhau và quyết định đến tính chất của clinker. Chất lượng của clinker sẽ quyết định tính chất của xi măng. Thành phần tổng quát của clinker bao gồm: CaO = 62 - 68 %; SiO 2 = 21 - 24 %; Al 2 O 3 = 4 - 8 %; Fe 2 O 3 = 2 - 5%. Ngoài ra còn có một số các oxit khác ở hàm lượng nhỏ : MgO, Na 2 O, K 2 O ( Hàm lượng MgO <=5%, tổng hàm lượng kiềm không vượt quá 2%). Hình 1.2. Hình ảnh và kích thước tương đối về clinke 1.2.2. Phân loại xi măng Có nhiều cách để phân loại xi măng như: 4 [...]... chất lượng sản phẩm mỗi công đoạn, hệ thống tự động có sự điều chỉnh cần thiết để đảm bảo chất lượng của sản phẩm ở khâu cuối cùng Quá trình sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Hải Phòng được mô tả như sơ đồ công nghệ dưới đây: 6 Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng nhà máy xi măng Hải Phòng Công nghệ sản xuất xi măng nói chung gồm các công đoạn sau:... khoáng + Xi măng Poóclăng có phụ gia (với tỷ lệ phụ gia khoáng hoạt tính 20%) + Xi măng Poóclăng xỉ (với tỷ lệ phụ gia xỉ hạt >20%) + Xi măng Poóclăng Puzôlan với tỷ lệ phụ gia Puzôlan >20%) - Xi măng trên cơ sở Clinke xi măng alumin: + Xi măng alumin có hàm lượng Al2O3 lớn hơn 30% và nhỏ hơn 60% + Xi măng giàu alumin có hàm lượng Al2O3 lớn hơn 60% Theo tốc độ đóng rắn xi măng trên cơ sở Clinke xi măng. .. điều khiển của nhà máy xi măng Hải Phòng 2.2.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển ECS của hãng FLSmidth Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất xi măng Hải phòng là hệ điều khiển chuyên gia (ECS – Expert Control System) của hãng FLSmith Cấu hình chung của hệ thống điều khiển này được mô tả như hình vẽ dưới đây: 24 Chương 2: Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất Hình 2.2 Cấu hình chung hệ thống điều khiển... vệ hệ thống, ngăn ngừa người không có nhiệm vụ truy nhập dữ liệu một cách không an toàn Hệ thống điều khiển ECS có thể cung cấp các dịch vụ tại mọi cấp điều khiển trong sơ đồ hình chóp phân cấp hệ thống điều khiển tổng quát Thậm chí, hệ thống điều khiển này không giới hạn ở mạng tại công ty, nhà máy đang hoạt động mà còn mở rộng thành mạng toàn tập đoàn trên toàn Thế giới Hệ thống mạng của một nhà máy. .. đóng bao 17 Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng Qua hệ thống van, xi măng từ silô xi măng được đổ vào máng khí động, nhờ hệ thống gầu nâng đổ vào sàn rung rồi đưa vào két chứa của cân PFISTER Từ két chứa, xi măng được tháo xuống bao qua các van mở Các van mở này có gắn các cảm biến mức (với ba mức là thấp, bình thường và cao) để nhận biết khối lượng xi măng trong bao đang đóng Khi khối lượng... bất thường Các hệ thống bus trường thường được sử dụng hiện PROFIBUS,ControlNet, INTERBUS, CAN, WorldFIP, P-NET, Modbus … nay là b.Bus hệ thống, bus điều khiển Các hệ thống mạng công nghiệp được dùng để kết nối các máy tính điều khiển và các máy tính trên cấp điều khiển giám sát với nhau được gọi chung là bus hệ thống (system bus) hoặc bus quá trình (process bus) Qua bus hệ thống mà các máy tính điều... đóng Khi khối lượng bao chưa đủ thì van vẫn được mở để xi măng xuống tiếp đến khi đủ thì đóng van Bao ra qua hệ thống băng tải cao su (có gắn các sensor đếm bao), được làm sạch bằng hệ thống khí nén, đưa xuống băng xi n để xuất lên ôtô hoặc tầu 18 Chương 2: Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất Chương 2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG 2.1 Tổng quan về mạng truyền thông công nghiệp 2.1.1... công nghệ sản xuất xi măng - Phân loại theo kiểu lò nung clinke - Phân loại theo phương pháp phối liệu trước khi nung - Loại Clinke và thành phần xi măng - Độ bền (mác xi măng) - Tốc độ đóng rắn - Thời gian đông kết - Các tính chất đặc biệt Trong các cách phân loại trên, cách phân loại theo độ bền hay mác xi măng thường được sử dụng nhất, tiếp đó là đến phân loại theo loại Clinke và thành phần xi măng. .. Phân loại theo mác xi măng (khi dùng cùng cát nhiều cỡ hạt) - Mác thấp: độ bền tiêu chuẩn nhỏ hớn 25 Mpa/ cm2 - Mác thường: độ bền tiêu chuẩn trong khoảng 25 – 45 Mpa/ cm2 - Mác cao: độ bền tiêu chuẩn lớn hơn 45 Mpa/ cm2 b Phân loại theo loại Clinke Phân loại theo loại Clinke và thành phần xi măng, xi măng chia làm hai loại chính: - Xi măng trên cơ sở Clinke xi măng Poóclăng + Xi măng Poóclăng không... thức Khác với cấp điều khiển, cấp điều hành không yêu cầu phần cứng đặc biệt ngoài các máy tính thông thường có giao diện mạng, gọi chung là máy tính điều hành Trong các hệ tự động hóa, khi loại bỏ các khâu không cần thiết, ranh giới giữa cấp điều khiển quá trình và cấp điều khiển nhiều khi không rõ ràng, xu hướng là nhập hai cấp này làm một gọi là cấp điều hành Các cấp cao hơn thuộc về hệ thống quản . nhà máy xi măng Hải Phòng mới, em được giao đề tài tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống cấp than cho lò nung nhà máy xi măng . Với nội dung là: Chương 1: tìm hiểu tổng quan về công nghệ sản xuất xi. xuất xi măng tại nhà máy xi măng Hải Phòng được mô tả như sơ đồ công nghệ dưới đây: 6 Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng nhà máy xi măng. nghệ sản xuất xi măng CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG 1.1. Giới thiệu về nhà máy xi măng Hải Phòng 1.1.1. Giới thiệu chung về nhà máy Công ty xi măng Hải Phòng tiền thân là Nhà máy