Công ty xi măng Bỉm Sơn trụ sở tại thị xã Bỉm Sơn thuộc tỉnh Thanh Hoá nằm trên diện tích 50ha cách quốc lộ 1A 3Km về phía tây , cách Hà Nội 120Km về phía nam, cách thành phố Thanh Hoá 34Km về phía bắc, có vị trí địa lý nằm kề bên dãy núi đá vôi được bao bọc bởi vùng đất thạch sét do vậy rất thuận lợi cho việc khai thác nguyên liệu. Với vị trí địa lý như vậy rất thuận lợi về giao thông vận tải đường bộ cũng như đường sắt, tuy nhiên lại hạn chế về giao thông đường thuỷ, hệ thống đường sắt trong công ty có tổng chiều dài là 13Km trong đó có đường sắt nối với ga Bỉm Sơn có chiều dài 4Km. Được sử dụng là nơi luân chuyển hàng hoá vật tư, nguyên nhiên liệu cho công ty, hệ thống đường bộ được làm bằng bê tông và thảm nhựa để vận chuyển đất đá, sản phẩm đi tiêu thụ.
Trang 1Lời nói đầu
Trong thời kì công nghiệp hóa và hiện đại hóa thì ngành công nghiệp sản xuất xi măng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự phát triển của đất nước Chính vì vai trò
to lớn đó, nhiều nhà máy xi măng trên dọc miền đất nước đã được xây dựng và đưa vào vận hành để đáp ứng nhu cầu cấp thiết trong quá trình hội nhập và phát triển của đất nước Là một trong những trường đại học hàng đầu về kĩ thuật, đại học Bách Khoa Hà Nội đã và đang đào tạo ra nhiều cán bộ công nhân viên có chất lượng đáp ứng nhu cầu nhân lực của ngành xi măng Một trong những môn học liên quan trực tiếp đến quá trình sản xuất xi măng đang được giảng dạy trong trường là môn “ Hệ thống tự động hóa nhà máy xi măng”
Trong kì học này, em có đăng kí môn “ Hệ thống tự động hóa nhà máy xi măng “thầy Nguyễn Mạnh Tiến trực tiếp giảng dạy, qua môn học em đã nắm được nhiều về quátrình sản xuất xi măng hiện nay Để nắm rõ hơn về những lí thuyết trên lớp và có cơ hộitiếp xúc với thực tế sản xuất, thầy đã giao cho em tìm hiểu về: “Hệ thống điềukhiển dây chuyền sản xuất Xi măng Công ty Xi măng Bỉm Sơn”
Trang 2Chương I: Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của
công ty
I Sơ lược về công ty xi măng Bỉm Sơn
Công ty xi măng Bỉm Sơn trụ sở tại thị xã Bỉm Sơn thuộc tỉnh Thanh Hoá nằmtrên diện tích 50ha cách quốc lộ 1A 3Km về phía tây , cách Hà Nội 120Km về phía nam,cách thành phố Thanh Hoá 34Km về phía bắc, có vị trí địa lý nằm kề bên dãy núi đá vôiđược bao bọc bởi vùng đất thạch sét do vậy rất thuận lợi cho việc khai thác nguyên liệu.Với vị trí địa lý như vậy rất thuận lợi về giao thông vận tải đường bộ cũng như đường sắt,tuy nhiên lại hạn chế về giao thông đường thuỷ, hệ thống đường sắt trong công ty có tổngchiều dài là 13Km trong đó có đường sắt nối với ga Bỉm Sơn có chiều dài 4Km Được sửdụng là nơi luân chuyển hàng hoá vật tư, nguyên nhiên liệu cho công ty, hệ thống đường
bộ được làm bằng bê tông và thảm nhựa để vận chuyển đất đá, sản phẩm đi tiêu thụ
Công ty xi măng Bỉm Sơn được khởi công xây dựng từ năm 1976 do Liên Xô (cũ)thiết kế và giúp đỡ xây dựng với dây chuyền công nghệ sản suất xi măng bằng phươngpháp ướt và năm 1983 nhà máy đã đi vào hoạt động với công suất thiết kế1.200.000T/năm Dây chuyền sản suất được thiết kế và lắp đặt trang thiết bị hiện đại, cóđội ngũ cán bộ kỹ sư và công nhân lành nghề đáp ứng được yêu cầu sản suất và kinhdoanh cho ra đời những sản phẩm đạt chất lượng cao trên thị trường trong nước và quốc
tế, đã tham gia xây dựng các công trình trọng điểm của nhà nước như cầu Thăng Long,thuỷ điện Hoà Bình …Hiện nay công ty xi măng Bỉm Sơn đang đầu tư cải tạo hiện đạihoá dây chuyền công nghệ, chuyển sản suất xi măng từ phương pháp ướt sang phươngpháp khô, bước đầu nâng sản lượng giai đoạn đầu lên 1,8Triệu Tấn/năm, kết thúc giaiđoạn cải tạo sẽ đưa công suất lên 3,5 triệu tấn /năm
Công ty xi măng Bỉm Sơn với mạng lưới tiêu thụ rộng rãi được nhiều người tiêudùng tin tưởng sử dụng, được các nhà thầu quốc tế chấp nhận xây dựng các công trìnhlớn, trọng điểm Ngoài trung tâm giao dịch tiêu thụ là nơi đầu não để phân phối sảnphẩm, Công ty xi măng Bỉm Sơn còn có 6 chi nhánh ở các tỉnh thành để thuận lợi choviệc tiêu thụ sản phẩm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, bao gồm chi nhánh xi măngBỉm Sơn ở Thái Bình, Ninh Bình, Nam Định, Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hoá
Trang 31 Dây chuyền sản xuất xi măng ở Việt Nam
Gồm 3 giai đoạn chính là:
Sơ đồ khối của công nghệ sản xuất xi măng nói chung:
Trang 4*) Công nghệ sản xuất xi măng của Công ty Bỉm Sơn ứng với từng giai đoạn:
- 3/1980: dây chuyền 1 ứng dụng công nghệ ướt
- Năm 2003: dây chuyền 2 cải tạo, sử dụng công nghệ khô (1,8T tấn/năm)
- Dây chuyền 3 cải tạo sử dụng công nghệ khô (2T tấn/năm)
2 Dây chuyền công nghệ sản xuất của công ty Bỉm Sơn
a Nguyên liệu thô
Trang 5Nguyên liệu thôi được khai thác từ các mỏ của công ty và được vận chuyển bằngoto về công ty.
- Đá vôi: vôi được khai thác từ mỏ Yên Duyên bằng phương pháp khoan nổmìn có kích thước không quá 1000mm được đưa về công ty bằng xe Benla, qua máy đậphàm kích thước không quá 300mm được đưa qua máy đập búa kích thước không quá60mm Được vận chuyển vào kho chứa
- Đất xét: được khai thác tại mỏ Cổ Đam cách công ty khoảng 2km, bằngphương pháp khoan nổ mìn kích thước không quá 500mm, được đưa tới máy búa đập vớikích cỡ 60mm và được vận chuyển vào kho chứa, bằng băng tải cao su
- Phiến silic Hà Trung: Dùng để làm nguyên luyện liệu chỉnh modum silicat
MS được chở về bằng xe KMAZ, đổ vào bãi chứa Phiến silic có kích thước không quá
thước không quá 60mm đưa vào kho chứa riêng trong ngăn kho cùng phiến sét
- Sỉ pirit (Lâm Thao- Phú Thọ): được dùng làm nguyên liệu điều chỉnh phốiliệu sản xuất clinke, được vận chuyển bằng tàu hỏa qua hệ thống tiếp nhận về kho
- Quặng sắt: được dùng làm nguyên liệu chỉnh phối liệu sản xuất clinke,quặng được khia thắc từ Thạch Bàn chở về công ty bằng oto
- Thạch cao: dùng làm phụ gia điều chỉnh tốc độ đóng rắn xi măng Thạchcao có kích thước không quá 500mm được đạp qua máy đạp búa CMD 102 đến kíchthước không quá 25mm và đưa vào kho chứa
- Phụ gia cho xi măng: phụ gia hoạt tính: đá bazan Phủ Quỳ- Nghệ An, đábazan Thanh Hóa, phụ gia trơ đá đen Tam Điệp với màu xám, xanh, xám đen, không lẫn
đá mồ côi
b Kho chứa liệu:
Đất sét được phân chia tại điểm tiếp liệu với kho chưa đất sét hiện có bằng van 2ngả hoạt động bằng động cơ lắp mới Một hướng dẫn tới kho sét hiện có và một hướngdẫn tới kho sét mới Thông thường vị trí của van 2 ngả mở về phía kho sét hiện có Khinhân viên vận hành trung tâm khởi động nhóm vẫn chuyển sét và nhóm máy đánh sét từCCR, máy đánh đống và các băng tải sẽ khởi động trình tự và sai đó van 2 ngả sẽ tự độngchuyển về hướng kho sét mới khi nhóm bị dừng bởi nhân viện vận hành trung tâm, van 2ngả sẽ tự động chuyển về vị trí kho sét hiện có
Một tín hiệu liên động truyền tới phòng điều khiển của trạm đập sét hiện có từphòng điều khiển trung tâm thông qua hộp đấu dây của trạm đạp sét hiện có từ phòngđiều khiển trung tâm thông qua hộp đấy dây mới của van 2 ngả khi van 3 ngả không trởlại vị trí kho sét hiện có và băng tải mới bị dừng, băng tải sé hiện có và máy đập sẽ dừng
vì tín hiệu liên động các tín hiệu công tắc giới hạn vị trí của 2 ngả cũng sẽ được truyềntới phòng điều khiển máy đập hiện có
Trang 6Đá vôi và phụ gia được vận chuyển bằng các băng tải tới máy nghiền liệu thôngqua các phễu chứa hiện có và 5 băng cân định lượng lắp đặt mới các lọc túi bụi núi lắpđặt tại các điểm giao nhau tại các băng tải để thu bụi.
c Quá trình sản xuất xi măng (quá trình sản xuất theo công nghệ khô)
c.1 Liệu từ các két chứa nhờ hệ thống căn băng định lượng để định tỷ lệ rồi đưavào thùng chứa; hỗn hợp liệu từ thùng chứa được đổ vào băng tải xích rồi đổ vào cânbăng đinh lượng để xác định lượng liệu đổ vào máy nghiền đứng kiểu con lăn với năngsuất 280 tấn/ giờ, công suất động cơ máy nghiền là 2650kw Vật liệu vào máy nghiền cókích thước nhỏ hơn 25mm và độ ẩm không quá 10%
Liệu được nghiền nhỏ rồi nhờ hệ thống phân ly (khí động) phân loại, những hạt đủnhỏ thì nhờ quạt hút lên và lắng lại tại cylone lắng Những hạt liệu còn to thì được hồi lưutrở lại máy nghiền bằng băng tải và gầu nâng
c.2 Công đoạn đồng nhất
Liệu từ cylone lắng được tháo qua hệ thống máng khí động đổ vào silochứa silo được trang bị thiết bị đồng nhất và thiết bị tháo liệu, silo có thể chưa 15000 tấnbột liệu Trong silo hệ thống trộn liệu liên tục được hoạt động để đạt hiệu suất đồng nhấtcao Hệ thống trộn liệu theo nguyên lí trọng lực được dùng trong silo chính và hệ thốngsục khí nén dùng trong buồng đồng nhất trung tâm
c.3 Cấp bột liệu cho lò:
Bột liệu từ silo chứa được tháo vào máng khí động nhờ tháo bằng tay hoặccổng điều khiển lưu lượng bằng khí nén Tốc độ tháo liệu từ silo được điều khiển tự độngsao cho trọng lượng của két cân luôn ở mức xác định
Nạp liệu vào lò nung: hệ thống cung cấp lò nung gồm két cân, cân băngđịnh lượng và các máng khí động Tốc độ liệu cấp vào lò nung được đặt tại phòng điềuhành trung tâm CCR Giá trị đo được ở lưu tốc kế Bột liệu đã được cân để dẫn tới lònung sẽ được chuyển tới tháp tiền nung (tháp trao đổi nhiệt) nhờ băng tải gầu và mángkhí động
c.4 Công đoạn tiền nung
Liệu được đưa tới tháp tiền nung, tháp gồm 5 tầng qua thiết bị khí nén, cáccyclone trên cùng thuộc loại thu gom hiệu quả cáo để làm giảm tổng số bột liệu xoáy tuầnhoàn bên ngoài
Nguyên liệu dể đốt là than mịn, trong tháp tiền nung, bộ đánh lửa được đặttại cửa khí gió 3 và việc đốt cháy sẽ được thực hiện trong vùng có nhiệt độ cao sau khipha trộn khí thải lò nung và khí gió 3
Một quạt gió cho tháp tiền nung được dùng để hút khí xả tháp tiền nung vàgiải phóng khí thải tới tháp điều hòa khí thải, tốc độ quạt gió có thể điều khiển từ phòngCCR
Trang 7c.5 Công đoạn nung Clinke:
Lò nung có chiều dài 70m, được kính 5m, tốc độ quay là 2,7 vòng/ phút Động cơtruyền động chính là động cơ một chiều công suất 500KW Lò nung chia làm 5 phần:
Năng suất lò nung là 3500 tấn/ giờ Nhiên liệu để nung là than mịn được phun với
áp suất cao dưới dạng sương mù Dòng liệu vào lò có nhiệt độ cao dần, nhiệt độ ởcanxiner khoảng 8500C- 9000C, mức độ canxi hóa khoảng 90%-93% Phối liệu đi vào lònung nhiệt độ tăng làm các phản ứng pha rắn xảy ra được kết khối ở nhiệt độ 13000C-
14000C và tạo thành clinke
c.6 Làm mát và vận chuyển clinke:
Clinke từ lò nung được đưa vào hệ thống làm nguội Máy lạnh clinke kiểu ghi liênhợp gồm 2 tầng, nhiệt độ clinke giảm xuống khoảng 1200C Hệ thống làm ngượi clinkegồm 14 quạt gió công suất lớn và hệ thống nước phun vào dưới dạng sương mù áp suấtcao
Các tấm ghi chịu nhiệt cao và hệ thống điều khiển không khí làm mát có phânđoạn bảo đảm hiệu quả thu nhiệt rất cao và kéo dài tuổi thọ của tấm ghi Máy đập clinkedạng búa được sử dụng để đạp miếng clinke lớn sau ghi làm mát; một xích tải được lắpdưới ghi làm mát; các hạt clinke mịn được đựng trong các két chứa, khi nào đầy thì đượctháo xuống băng tải xiên để đổ clinke vào các silo chứa clinke, ở đây clinke được ủ từ 7-
15 ngày trước khi dược đưa vào máy nghiện xi măng
Khí trong buông làm mất một phần được đưa vào canxiner để duy trì sự cháy (ốnggió 3) một phần đi trực tiếp vào lò nung, một phần đưa vào lọc bụi tĩnh điện Lượngclinke lắng trong lọc bụi được thu lại đổ vào băng tải xiên
Trang 8Tốc độ nạp được tự động điều khiển theo điểm đặt và lưu lượng quá cỡ phân ly.Tốc độ quay của thiết bị phân lý được điều chỉnh theo số liệu của phòng thí nghiệm KCSđưa lên
Thiết bị phun nước được cung cấp để làm mát xi măng trong máy nghiền; lưulượng nước được điều chỉnh tự động theo nhiệt độ xi măng trong máy nghiền
Xy măng từ cyclone lắng sẽ được tháo xuống máng khí động, gầu nâng rồi đổ vàocác silo chưa
c.8 Vận chuyển xi măng:
Sản phảm xi măng sẽ được vận chuyển bằng máng khí động, gầu nâng, và băng tảitới silo chứa Hệ thống phân phối khí động cửa đóng mở bằng động cơ được trang bị vàviệc cung cấp liệu vào silo được điều khiển từ CCR Trong các silo chứa xi măng nàyđược sục khí liên tục nhờ các máy nén khí để đồng nhất lần cuối trước khí xi măng đượcđóng bao hoặc xuất rời
c.9 Công đoạn đóng bao:
Xi măng từ xilo được bơm từ buồng liên kết chứa qua săng khiểm tra và máng sớitơi, đi và thùng của máy đóng bao bàn quay 14 vòi Xi măng được vận chuyển qua các hệthống băng tải cao su cấp thẳng cho phương tiện hoặc xếp vào kho Kho chứa xi măngbao có sức chứa khoảng 3000 tấn bao xi măng xếp trong kho theo nguyên tắc lò: ‘’hạ bãitrước xuất trước, hạ sau suất sau’’
c.10 Các phân xưởng phụ trợ:
Bên cạnh các phân xưởng trực tiếp tham gia vào dây truyền công nghệ sản xuất cócác phân xưởng phụ trợ có nhiệm vụ bổ trợ cùng với các phân xưởng chính nhằm đưadây truyền sản xuất được liên tục và giải phóng mọi sự cố nhanh nhất, đáp ứng với yêucầu của chất lượng
Các phân xưởng phụ trợ bao gồm:
- Xưởng sữa chữa cơ khí, gia công chế tạo
- Xưởng cấp thoát nước, nén khí
- Xưởng sửa chữa công trình
- Xưởng sữa chữa thiết bị
- Xưởng điện tự động
- Phòng thí nghiệm KCS
Chương II: Cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền
sản xuất
Trang 9I. Mô tả cấu hình hệ thống DCS (Distributed Control System - Hệ thống điều khiển phân tán)
- Hệ thống điều khiển phân tán dựa trên các phần cứng và phần mềm điềukhiển và thu thập dữ liệu trên cơ sở 1 đường truyền thông tin tốc độ cao, các moduleđược phân tán và tổ chức theo 1 cấu trúc nhất định với một chức năng và nhiệm vụ riêng.Các thiết bị giao tiếp trên đường truyền tốc độ cao này cho phép ghép nối dễ dàng với các
bộ PLC, Controller , các máy tính điều khiển giám sát khác
- Các chức năng điều khiển được phân bố khắp hệ thống thay vì xử lý tậptrung trên một máy tính đơn lẻ Một hệ thống DCS tiêu biểu có các trạm điều khiển hoạtđộng độc lập và điều khiển từng bộ phận chuyên dụng của nhà máy
- Khả năng xử lý tín hiệu tương tự và chạy các trình tự phức tạp là thế mạnhcủa hệ thống DCS
- Cấu trúc điển hình cảu hệ điều khiển DCS:
Gồm 3 cấp:
- Cấp trường: gồm có các cơ cấu chấp hành, cảm biến
- Cấp điều khiển là: PLC
- Cấp giám sát CCR: là các máy tính vận hành…
II Các khâu chính trong hệ thống DCS của xi măng Bỉm Sơn
a Khối điều khiển trung tâm:
Trang 10Khối điều khiển trung tâm CCR gồm các máy tính trung tâm điều khiển các hoạtđộng của toàn bộ hệ thống, bao gồm:
- Kiln optimization: máy tính điều khiển tối ưu lò nung
- Management station: trạm quản lí hệ thống, có máy in lazer thông báo dữliệu hoạt động
- Engineering station: trạm kĩ thuật , cũng có 1 máy in lazer thông báo cácthông số kĩ thuật của hệ thống
- 6 máy tính điều khiển các PLC chính: operator station coal mill: máy tínhđiều khiển nghiền than; operator station no.1 Cement mill và operator station no.2Cement mill 2 trạm điều khiển nghiền xi măng; operator station clinker cooler: điều khiểnlàm mát clinke sau khi nung; operator station kiln: trạm điều khiển lò quay; operatorstation raw mill: trạm điều khiển nghiền liệu thô; các trạm này có chức năng lập trình chocác PLC điều khiển nghiền than đá, nghiền xi măng, làm lạnh clinke…có kết nối với cácmáy in màu đơn sắc, máy in phun màn, máy in phun màu laze
Trang 11
Engineering room: phòng kĩ thuật có chức năng cài đặt các công cụ pháttriển (Engineering Tool), cho phép đặt cấu hình cho hệ thống, tạo và theo dõi các chươngtrình ứng dụng điều khiển và giao diện người máy, đặt cấu hình và tham số hóa các thiết
bị trường Theo dõi điều độ sản xuất, các phân xưởng sản xuất chính và phụ, theo dõi vàkiểm tra chất lượng sản phẩm
- Kiln scaner: máy quét nhiệt độ lò quay
- Kiln hood spyometer: áp suất khí cổ lò
- Cooler grate spyometer; áp suất khí ở bộ làm nguội kiểu ghi
b Phòng điều khiển cục bộ LCR
Gồm có 4 phòng điều khiển sau:
- LCR1: limstone crushing- phòng điều khiển nghiền đá vôi có 1 máy tínhlập trình cho 2 PLC Tosline S2T điều khiểnLimestone crushing và PLC limstone storage
- LCR2: clay crushing- phòng điều khiển nghiền đất sét với một máy tính
Trang 12- LCR3: No.1 packing plant- xưởng đóng bao số 1 gồm 1 máy tính lập trìnhcho PLC PLC Tosline S2T điều khiển đóng bao số 1
- LCR4: No.2 packing plant- xưởng đóng bao số 2 gồm 1 máy tính lập trìnhcho PLC PLC Tosline S2T điền khiển đóng bao số 2
Mỗi phòng đều có 1 máy in phun màu cho các bản sao cứng
c Phòng thí nghiệm Laboratory
Gồm máy tính thu thập và đo lường dữ liệu chất lượng sản phẩm từ các máy tính ởphòng điều khiển CCR, được in ra bởi máy in laze đơn sắc, dữ liệu được phân tích bằngmột máy X- ray Pc thực hiện phân tích tia X phát hiện lỗi