1.1.1. Quy trình chung công nghệ sản suất xi măng: Hình 1.2 Quy trình chung công nghệ sản xuất xi măng 1.2.1. Các công đoạn sản xuất của dây chuyền 3 1.1.2.1. Nguyên liệu đầu vào Đá vôi từ bãi được ô tô chuyên chở vào silo chứa đá vôi. Tại đây đá vôi được chuyển xuống băng xích có nhiệm vụ loại các đá có kích thước nhỏ vừa đủ để lọt qua khe vào phễu ( hopper ) rồi đổ xuống băng tải đá còn những viên đá có kích thước lớn hơn được băng xích chuyền đi đến máy đập để đập nhỏ ra rồi cũng được đổ vào băng tải đá. Băng tải được lọc bụi bởi máy lọc bụi túi 2205. Đá vôi được chuyền qua băng được cân bằng cân băng định lượng. Tại cuối của băng tải đá có 1 van 2 ngả ZS van này có nhiệm vụ khi muốn kiểm tra khối lượng đá vôi đi vào người ta sẽ bật van này để đá được chuyển qua 1 đường khác đổ vào ô tô sau đó ô tô sẽ đem đá đi cân để xem có sai lệch không? Nếu như có sẽ báo lên phòng điều hành để điều chỉnh lại thông số tốc độ băng cũng như độ mở của silo để cho ra đúng lưu lượng đá đầu vào đã đặt. Đá đi qua băng tải đưa vào máy rải đá. Hình 1.3 Lọc bụi túi 1.1.2.2. Kho chứa đá vôi(máy rải và cào đá): Đá theo băng tải được đổ vào cầu rải đá 2210 để chất đá thành đống sau đó được cào đồng nhất bằng máy bừa cào 2211. Đá sau khi cào được đổ xuống hầm ngay dưới chân máy rải rồi được chuyền lên băng tải tiếp theo. Tại đây đá cũng được cân để điều chỉnh lưu lượng trước khi vào silo chứa. Silo chứa đá vôi limestone có sức chứa 900 tấn. Silo này có 2 cửa ra 1 cửa ra đi xuống băng tải để cân ( 40400 tấngiờ ) và từ cân này đưa xuống băng tải khác có lưu lượng 540 tấngiờ để đưa đến máy nghiền. Một cửa khác được đưa ra băng tải có lưu lượng 550 tấngiờ để đưa vào kho chứa đá vôi. Hình 1.4 Máy cào 1.2. 1.1.2.3. Kho chứa sét ( máy rải và cào sét ) Đất sét được chuyên chở từ bãi khai thác vào silo chứa bằng ô tô. Được chuyền đến băng xích để tách các viên sét có kích thước vừa đủ xuống phễu đưa xuống băng tải sét những viên có kích thước lớn sẽ được băng xích đưa đến máy đập sét 21.103. Tại đây sét được đập nhỏ để đưa đến băng tải sét. Tại băng sét cũng có lọc bụi túi. Sét được đưa đến băng tải để cân sau đó được chuyền đến máy rải sét, nếu như tại máy rải sét đầy ( máy rải sét có 2 đống sét) thì băng tải tự động đảo chiều để đưa sét vào kho chứa hoặc đưa lên ô tô đưa đi. Tại máy rải sét,có các băng tải 21.112 và 21.113 có khả năng di động để tạo thành 2 đống sét ( mỗi đống có trọng lượng 7500 tấn ). Tại kho cào, rải sét có máy cào sét 21.114 có tốc độ cào 150 tấngiờ. Sét sau khi cào được đưa xuống băng tải 21.115 tại đây đá sét được cân kiểm tra sau đó được dẫn tới băng tải 21.116 để dẫn đến silo chứa. Trên băng tải cũng được đặt lọc bụi túi 24.102. Liệu sét đổ vào si lô chứa 24.104 có sức chứa 200 tấn. Sét được cân bằng băng xích 24.106 ( lưu lượng 10100 tấngiờ) từ đây sét cùng các nguyên liệu khác được đưa đến máy nghiền. Máy đập sét Máy rải sét Hình 1.5 Máy đập và máy rải sét 1.1.2.4. Các nguyên liệu khác (quặng sắt iron ore, đá silica shale, thạch cao gypsum và các phụ gia khác additive ) Từ kho chứa nguyên liệu ( nguyên liệu được đưa đến kho nhờ tầu hỏa hoặc ôtô) tại đây gầu múc sẽ đưa nguyên liệu khác nhau vào các silo chứa nguyên liệu. Silo chứa đá silica có sức chứa 90 tấn. Silo chứa quặng sắt có sức chứa 100 tấn.Từ đây 2 nguyên liệu trên được trộn lẫn với đá vôi và sét để đưa đến máy nghiền. Ngoài ra các nguyên liệu khác là phụ gia và thạch cao được đựng trong 2 silo đều có sức chứa 90 tấn các phụ gia này được thêm vào trong quá trình sản xuất xi măng để tạo ra các loại xi măng khác nhau. 1.1.2.5. Nghiền nguyên liệu thô: Nguyên liệu thô được nghiền trong xưởng nghiền. Nguyên liệu thô được tách các tạp chất lạ nhờ các máy phát hiện như máy phát hiện vật liệu từ tính 24.116 hút các vật nhiễm từ lên băng tải rồi đưa ra ngoài và máy lọc các vật liệu phi từ tính 24.117 phát hiện các vật liệu không nhiễm từ rồi được van 2 ngả 24.118 đổ gạt ra ngoài. Nguyên liệu được đổ vào máy nghiền 24.121 qua băng tải 24.119. Hình 1.6 Máy nghiền đứng Máy nghiền có công suất nghiền 450 tấngiờ trong quá trình nghiền nước được phun vào để làm mát vì nguyên liệu được nghiền ở nhiệt độ cao. Trong quá trình nghiền có quạt gió 24.121 đẩy vào để cho các nguyên liệu nghiền ở dạng bụi được hút lên đưa vào các silo chứa 24.123 để đưa đến công đoạn đồng nhất. Những nguyên liệu vẫn còn có kích thước to sẽ được đưa xuống qua các máng rung khí dộng 24.127 và 24.128 để đưa đến băng gầu 24.129 đưa lên quay lại quá trình nghiền để nghiền nhỏ hơn. Trong quá trình nghiền trường hợp khi máy nghiền trong trạng thái đầy liệu thì băng tải 24.130 sẽ đảo chiều đưa nguyên liệu qua silo chứa
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU .3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN .4 1.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG: 1.2 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN 1.1.1 Quy trình chung công nghệ sản suất xi măng: 1.2.1 Các công đoạn sản xuất dây chuyền CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TRANG THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG ĐOẠN LÕ NUNG 18 2.1 TỔNG QUAN CHUNG CƠNG ĐOẠN LỊ NUNG NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN 18 2.2 HỆ THỐNG CẤP LIỆU LÒ NUNG: 19 2.2.1 Mục đích hệ thống cấp liệu lò nung: 19 2.2.2 Đường liệu thiết bị chính: .19 2.2.3 Quá trình hoạt động: 21 2.2.4 Hệ thống điều khiển cấp liệu 21 2.3 HỆ THỐNG CẤP THAN 24 2.3.1 Nhiệm vụ 24 2.3.2 Giới thiệu chung hệ thống cấp than 24 2.3.3 Hệ thống điều khiển cấp than cho lò nung 25 2.4 CYCLONE TRAO ĐỔI NHIỆT ( THÁP TIỀN NUNG ) .26 2.4.1 Nhiệm vụ 26 2.4.2 Giới thiệu chung tháp tiền nung .26 2.4.3 Nguyên lý làm việc 27 2.5 CALCINER 27 2.5.1 Giới thiệu chung Calciner 27 2.5.2 Hệ thống điều khiển nhiệt độ buồng calciner .29 2.6 LÒ QUAY 31 2.6.1 Giới thiệu chung Lò quay 31 2.6.2 Hệ thống điều khiển tốc độ quay lò .33 2.7 MÁY LÀM LẠNH CLINKER .34 2.7.1 Giới thiệu chung máy làm lạnh clinker 34 2.7.2 Hệ thống điều khiển lưu lượng gió làm lạnh clinker 36 SVTH: Trần Việt Anh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CƠNG ĐOẠN CẤP THAN NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN 37 3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN CẤP THAN 37 3.1.1 Cân Rotor, thiết bị điều khiển hệ thống cấp than .37 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển lưu lượng than cấp cho lị nung .39 3.1.3 Xác định thơng số điều khiển 40 3.1.4 Tác động nhiễu 43 3.1.5 Thiết kế bù 45 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG 49 KẾT LUẬN 52 SVTH: Trần Việt Anh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH LỜI NĨI ĐẦU Điều khiển tự động ngày ứng dụng nhiều ngành công nghiệp sống Từ nhà máy, dây chuyền sản xuất đồ dùng phục vụ sinh hoạt người có ứng dụng điều khiển tự động Việc tìm hiểu hoạt động xí nghiệp cơng nghiệp thực tế bao gồm hoạt động sản xuất, dây chuyền công nghệ, trang thiết bị, máy móc đặc biệt vai trị người kỹ sư q trình sản xuất hành trang cần thiết ban đầu cho sinh viên Nhờ mà sinh viên cịn có hội phát triển thêm kỹ sống thực tế cần phải tự giải Qua tìm hiểu nhà máy xi măng Bỉm Sơn – Thanh Hóa thực đem đến cho em thêm nhiều kiến thức trải nghiệm nhà máy lớn.Đặc biệt qua em có kiến thức chung ngành sản xuất xi măng, ngành sản xuất vật liệu khơng thể thiếu xây dựng.Cơng đoạn lị nung cơng đoạn quan trọng q trình sản xuất xi măng Đó lý em chọn đề tài: " Nghiên cứu hệ thống điều khiển cơng đoạn lị nung nhà máy xi măng Bỉm Sơn " Đồ án em gồm có bốn chương: Chương 1: Tổng quan chung nhà máy xi măng Bỉm Sơn Chương 2: Nghiên cứu trang thiết bị hệ thống điều khiển cơng đoạn lị nung Chương 3: Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển cơng đoạn cấp than nhà máy xi măng Bỉm Sơn Chương 4: Mô kết luận Qua em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Thái Hữu Nguyên với kiến thức, nhiệt huyết tận tụy mình, nhiệt tình giúp đỡ,hướng dẫn cung cấp tài liệu trình tìm hiểu nhà máy toàn thể kỹ sư Xưởng Điện Tự Động nhà máy xi măng Bỉm Sơn Trong viết cịn có nhiều thiếu sót kính mong thầy giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Trần Việt Anh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SVTH: Trần Việt Anh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN Nước ta có nhiều nhà máy xi măng công suất từ đến vài triệu tấn/năm Hoàng Thạch, Bỉm Sơn, Hoàng Mai, Nghi Sơn,Bút Sơn… Trong công nghệ sản xuất xi măng, tùy thuộc vào dạng phối liệu chuẩn bị từ trước đưa vào lò nung clinker mà người ta phân phương pháp sản xuất khác như: khô, ướt, nửa khơ kết hợp Trong phương pháp phương pháp khô sử dụng rộng rãi giới hầu hết nhà máy xi măng Việt Nam 1.1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG: Xi măng chất kết dính thuỷ lực cứng nước khơng khí, tạo việc nghiền chung clinker với thạch cao số phụ gia khác Clinker thành phần quan trọng xi măng, định tính chất xi măng Nguyên liệu để sản xuất clinker đá vôi (CaO) đá sét (SiO 2, Fe2O3, Al2O3) Chất lượng clinker phụ thuộc vào thành phần hoá học thành phần khoáng Thành phần hố học clinker biểu diễn tỉ lệ thành phần ơxít phối liệu tiêu quan trọng để kiểm tra chất lượng clinker Tổng hàm lượng ơxít bản: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 clinker chiếm tỉ lệ từ 95 – 98%, tính chất clinker xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ ơxít Tỉ lệ hàm lượng ơxít clinker thông thường sau: CaO 63 - 67% Fe2O3 - % SiO2 21 - 24% Al2O3 - 7% Bằng việc thay đổi tỷ lệ hàm lượng ôxít cấp vào máy nghiền ta thay đổi tính chất xi măng Ngồi ơxít clinker cịn có ơxít khác như: MgO, Na2O, P2O5,MnO2… Trong q trình nung luyện clinker bốn ơxít tác dụng với để tạo thành khống xác định tính chất xi măng Trong xi măng có khống sau: SVTH: Trần Việt Anh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH Silicat Canxi (Alit) CaO.SiO2 Silicat Canxi (Bezit) CaO.SiO2 Aluminat Canxi CaO.Al2O3 Alumoferit Canxi CaO.Al2O3.Fe2O3 Hàm lượng khoáng clinker nằm khoảng sau: Silicat Canxi (Alit) (42 - 60)% Silicat Canxi (Bezit) (15 - 50)% Aluminat Canxi (2 - 15)% Alumoferit Canxi (10 - 25)% Ngồi phối liệu cịn có phụ gia đưa vào phối liệu nung nghiền clinker nhằm tăng cường hạn chế số tính chất xi măng: Phụ gia khống làm xúc tác cho phản ứng hóa học, sau hồn thành nằm lại ln sản phẩm Phụ gia điều chỉnh dùng để điều chỉnh kết dính độ đóng rắn xi măng, thường dùng thạch cao - Phụ gia thủy làm tăng tính bền nước xi măng - Phụ gia điền đầy: nhằm tăng sản lượng xi măng, giảm giá thành sản - Phụ gia bảo quản: có tác dụng tạo màng ngăn ẩm bao bọc hạt xi phẩm măng, ngăn không cho chúng hút ẩm, thường dùng dầu thực vật dầu lạc có độ phân tán cao Xi măng chất kết dính xây dựng, thành phần hố học gồm hợp chất có độ bazơ cao Trên quan điểm hoá học người ta phân chia sau: - Nhóm xi măng Silíc – Mơi trường nước - Nhóm xi măng Alumin – Mơi trường nhiệt độ cao - Nhóm xi măng khác – Mơi trường đặc biệt Xi măng Pooclăng chất kết dính thuỷ lực sản xuất cách nghiền mịn clinker xi măng với thạch cao (3 – 5%) phụ gia (nếu có) SVTH: Trần Việt Anh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH Xi măng Pooclăng hỗn hợp sản phẩm nghiền mịn hỗn hợp clinker, thạch cao (3 – 5%) với phụ gia hỗn hợp (tổng lượng khơng lớn 40%, phụ gia đầy không lớn 20%) Khi thành phần trọng lượng phụ gia thêm vào > 15% xi măng gọi theo tên gốc với tên phụ gia xi măng Pooclăng xỉ, xi măng Pooclăng pudơlan… Clinker xi măng sản phẩm nung đến kết khối hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét theo môđun hệ số phù hợp để tạo thành phần khống theo mong muốn Q trình sản xuất xi măng có trình tự thao tác cơng nghệ sau: Khai thác nguyên liệu Nghiền liệu Nung luyện Clinker Nghiền Clinker với phụ gia Hình 1.1 Quá trình sản xuất xi măng SVTH: Trần Việt Anh Đồng liệu Đóng Bao ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH 1.2 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY XI MĂNG BỈM SƠN Nhà máy xi măng Bỉm Sơn nằm thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa khởi cơng xây dựng từ năm 1976 Liên Xô (cũ) thiết kế giúp đỡ xây dựng theo công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp ướt, năm 1983 nhà máy vào hoạt động công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/ năm Hiện công ty xi măng Bỉm Sơn đầu tư cải tạo đại hóa dây chuyền công nghệ, sản xuất xi măng theo phương pháo khô, bao gồm dây chuyền với suất 1,8 triệu tân/năm dây chuyền với suất triệu /năm Dây chuyền nhà máy xi măng Bỉm Sơn có tổng mức đầu tư 4399 tỷ đồng, sử dụng công nghệ Nhật Bản, nhà thầu IHI cung cấp thiết bị Sau năm thi công(khởi công ngày 9/1/2007 sản phẩm vào 1/3/2010), dây chuyền hoạt động ổn định với công suất thiết kế Là dự án đầu tư xây dựng lớn nằm quy hoạch điều chỉnh phát triểu công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 định hướng phát triển đến năm 2020 phủ, việc bổ sung dây chuyền đưa nhà máy xi măng Bỉm Sơn thành nhà máy cơng nghệ đạt trình độ tiên tiến giới, với tổng cơng suất 3,8 triệu tấn/năm, góp phần thực thắng lợi tiêu kinh tế, xã hội khu vực SVTH: Trần Việt Anh ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH 1.1.1 Quy trình chung cơng nghệ sản suất xi măng: Đá vôi Máy đập đá vôi Đất sét Máy đập đất sét Kho chứa đá vôi, đất sét Xỉ pirit Kho chứa xỉ sắt, bơxít Máy nghiền liệu Than Silô chứa đồng Máy nghiền than Hệ thống Cyclone trao đổi nhiệt Sấy Lị nung Silơ chứa clinker Dầu Phối liệu Máy nghiền xi măng Silô chứa xi măng Đóng bao Xuất xi măng rời Hình 1.2 Quy trình chung công nghệ sản xuất xi măng SVTH: Trần Việt Anh Bơxít ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH 1.2.1 Các cơng đoạn sản xuất dây chuyền 1.1.2.1 Nguyên liệu đầu vào Đá vôi từ bãi ô tô chuyên chở vào silo chứa đá vôi Tại đá vôi chuyển xuống băng xích có nhiệm vụ loại đá có kích thước nhỏ vừa đủ để lọt qua khe vào phễu ( hopper ) đổ xuống băng tải đá viên đá có kích thước lớn băng xích chuyền đến máy đập để đập nhỏ đổ vào băng tải đá Băng tải lọc bụi máy lọc bụi túi 22-05 Đá vôi chuyền qua băng cân cân băng định lượng Tại cuối băng tải đá có van ngả ZS van có nhiệm vụ muốn kiểm tra khối lượng đá vôi vào người ta bật van để đá chuyển qua đường khác đổ vào tơ sau tơ đem đá cân để xem có sai lệch khơng? Nếu có báo lên phịng điều hành để điều chỉnh lại thông số tốc độ băng độ mở silo lưu lượng đá đầu vào đặt Đá qua băng tải đưa vào máy rải đá Hình 1.3 Lọc bụi túi 1.1.2.2 Kho chứa đá vôi(máy rải cào đá): Đá theo băng tải đổ vào cầu rải đá 22-10 để chất đá thành đống sau cào đồng máy bừa cào 22-11 Đá sau cào đổ xuống hầm chân máy rải chuyền lên băng tải Tại đá cân để điều chỉnh lưu lượng trước vào silo chứa Silo chứa đá vôi limestone có sức chứa 900 Silo có cửa cửa xuống băng tải để cân ( 40-400 tấn/giờ ) từ cân đưa xuống băng tải khác có lưu lượng 540 tấn/giờ để đưa đến máy nghiền Một cửa khác đưa băng tải có lưu lượng 550 tấn/giờ để đưa vào kho chứa đá vôi SVTH: Trần Việt Anh 10