Đề tài Các vấn đề về hệ thống sấy của hệ thống BTNN

Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí nóng khói lò ( tác nhân sấy). Sấy tiếp xúc: không cho vật liệu sấy tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy. Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy. Sấy bằng dòng điện cao tần: phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường cao tần có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu. Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không cao, nhiệt độ thấp nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn sang hơi không qua trạng thái lỏng. Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, công nghệ và thiết bị sấy đối lưu và tiếp xúc là phổ biến hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu. Nó có nhiều dạng khác nhau và có thể sấy được hầu hết các loại vật liệu. Theo kết cấu nhóm thiết bị sấy đối lưu có thể chia thành các nhóm sau: Thiết bị sấy buồng: năng suất thấp, làm việc không thường xuyên Thiết bị sấy hầm: năng suất cao, làm việc bán liên tục. Thiết bị sấy tháp sấy: sấy vật liệu dạng hạt như thóc, ngô Thiết bị sấy thùng quay: năng suất không cao, sấy các vật liệu dạng hạt, cục, bột Thiết bị sấy phun: sấy vật liệu dạng huyền phù như cà phê sữa bột Thiết bị sấy thiết bị khí động: sấy các vật liệu dạng bé, nhẹ và có độ ẩm bề mặt. Thiết bị sấy tầng sôi: năng suất cao. PHẦN II : Nội dung thực hiện 1:TANG SẤY Trong trạm trộn bê tông nhựa nóng (BTNN) người ta thường sử dụng thiết bị sấy thùng quay để sấy vật liệu. Phần này chúng ta sẽ đi tìm hiểu về tang sấy thùng quay. 1.1:Nhiệm vụ của tang sấy. Chứa các vật liệu( cát, đá các cỡ ) và rang sấy đến nhiệt độ cần thiết ( 180÷220 ͦC). Làm giảm độ ẩm của vật liệu, làm sạch cốt liệu, tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình dính bám với nhựa đường và từ đó các hạt cốt liệu dễ dính bám với nhau hơn. Tuy nhiên nếu sấy với nhiệt độ ≥ 250 ͦC thì đá răm sẽ có hiện tượng vôi hóa do đó làm giảm độ chịu lực của vật liệu dẫn đến làm giảm độ chịu lực của bê tong nhựa. Nếu nhiệt độ sấy dưới 180 ͦC thì nhiệt độ bê tông sau khi trộn không đảm bảo yêu cầu. Chính vì vậy các trạm trộn thường có bộ khống chế nhiệt độ sấy tự động. 1.2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc Cấu tạo chung. 1, Thùng quay 2, bánh đai đỡ 3, con lăn đỡ 4, Bánh răng 5, Phễu hứng sản phẩm 6, Quạt hút 7, Thiết bị lọc bụi 8, Lò đốt 9, Bộ phận dẫn động 10, Động cơ truyền động 11, Bệ đỡ bê tông 12, băng tải nhận vật liệu ra 13, phễu tiếp liệu 14, van điều chỉnh 15, quạt thổi. Bên trong thùng quay có lắp các cánh đệm để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt được hiệu suất cao hơn. Các đệm ngăn trong thùng vừa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối cho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu và tác nhân sấy. Nguyên lý hoạt động của tang sấy: Tang sấy thùng quay gồm một thùng hình trụ (1) đặt nghiêng một góc với mặt phẳng ngang 1÷6◦. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2). Bánh đai được đặt trên 4 con lăn đỡ (3). Thùng quay được là nhờ có bánh răng (4). Bánh răng (4) ăn khớp với bộ phận dẫn động (9) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc. Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng qua phễu chứa (13) và được chuyển động dọc theo thùng qua các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân phối đều vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tang bề mặt tiếp xúc của vât liệu sấy với tác nhân sấy. cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy, tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của khói lò hay không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2÷3 m/s, thùng quay khoảng 5÷8 vòng/phút. Vât liệu khô ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (12) vận chuyển. Khói lò hay không khí thải được quạt (6) hút vào hệ thống tách bụi (7) để hút các hạt bụi bị cuốn theo khí thải. Các hạt bụi thô được tách ra hồi lưu trở lại băng tải xích. Khí sạch thải ra ngoài. Thông số các loại tang sấy. Kích thước (m) Năng suất (tấn/h) Tốc độ vòng quay (r/min) Cống suất động cơ(Kw) Góc nghiêng lắp đặt ( độ) Độ ẩm sau sấy (%) 𝟇1x5 Tùy vào loại vật liệu 0,6-6 5 3-5 1 𝟇1,2x6-10 0,6-6 7 3-5 1 𝟇1,5x12-18 0,6-6 10 3-5 1 𝟇1,8x12-18 0,6-6 2,5-3 3-5 1 𝟇2,2x12-22 0,6-6 4 3-5 1 𝟇2,4x15-20 0,6-6 11 3-5 1 𝟇3x25 0,6-6 15 3-5 1 Ưu điểm và nhược điểm của tang sấy thùng quay *Ưu điểm: - Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc vật liệu sấy và tác nhân sấy. cường độ sấy lớn. - Thiết bị nhỏ gọn có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn * Nhược điểm: - Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn. Do đó trong nhiều trường hợp gây giảm chất lượng sản phẩm sấy. 2:Giới thiệu đầu đốt dầu 2.1: Cấu tạo đầu đốt dầu .. 1. CẤU TẠO +Đánh lửa biến áp (ignition transformer ) Thiết bị làm thay đổi điện áp của một mạch điện để sản xuất ra một tia lửa giữa hai điện cực. +Béc phun (nozzle) Ống qua đó dầu sưởi đi để được nghiền thành bột thành những giọt nhỏ; khi đi ra, nó trộn lẫn với không khí. +Cụm điện (electrode assembly ) Các hỗn hợp của dầu nóng và không khí được chiếu sáng bởi một tia lửa điện phóng điện hồ quang giữa hai điện cực. +Ống khí (air tube ) Phần hình trụ bao gồm các vòi phun và các điện cực đánh lửa; nó gia nhập burner vào nồi lửa. +Đường cung cấp dầu (oil supply line ) Ống tiêm dầu nóng vào ổ ghi và hướng tới các vòi phun. +Bơm dầu (oil pump ) Thiết bị nén dầu nóng và chuyển nó vào vòi phun. +Cung cấp dầu đầu vào (oil supply inlet ) Ống vận chuyển dầu nóng để bơm. + Quạt gió (fan) Thiết bị thổi khí ra khỏi ổ ghi để trộn với sương mù bằng dầu nóng. +Động cơ điện (electric motor ) Thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học để lái xe một thiết bị khác. +Kiểm soát nhiệt (heat control ) Cơ chế kiểm soát sự dao động của nhiệt độ; nó có thể được thiết lập để tự động chuyển đổi các ổ ghi hoặc tắt. 2.2: Nguyên lý làm việc và nhiệm vụ của đầu đốt Các cách phân loại đầu đốt : + Theo cấp nhiệt độ: 1, 2, 3, vô cấp +Nhiên liệu đốt: FO, DO, khí ga +Cách vận hành: bằng tay, tự động Nguyên lý : Nguyên lý của các đầu đốt hoạt động bằng cách làm hoá hơi: dầu được làm hoá hơi dưới điểm cháy, sau đó hơi dầu đã tạo thành được hoà trộn với không khí cần thiết cho sự cháy và được đốt cháy. a.Nhiệm vụ đầu đốt dầu . -Nhiệm vụ của các đầu đốt dầu hoạt động theo kiểu phun sương là dẫn nhiên liệu vào vùng đốt và cùng lúc phân tán chúng ra thành các hạt sương nhỏ. Dầu được phun sương, được hoá hơi bởi nhiệt bức xạ của ngọn lửa, bởi sự truyền nhiệt và bởi nhiệt lượng tuần hoàn trong ngọn lửa. b.Yêu cầu . Yêu cầu cơ bản được đặt ra đối với các đầu đốt là phải đảm bảo một sự phân bố các hạt sương một cách hợp lý, để việc hoá hơi nhanh nhất. Ngoài ra, nhiên liệu phải được phân bổ đều đặn trong không khí, chúng ta có thể xếp nhóm các đầu đốt như sau: b1:Đầu đốt phun sương bằng không khí (kiểu gió tán sương – air atomizing) + ưu diểm sau: – Phun sương mịn, vận tốc tương đối lớn, nên hoà trộn tốt với không khí dùng để đốt cháy. – Kết cấu đơn giản, không cầu kì mà vẫn cháy tốt, hiệu suất cao. – Không kén dầu, có thể đốt được dầu xấu. – Cần phải trang bị thêm máy nén khí. b2. Đầu đốt phun sương bằng hơi bão hoà (hơi nóng tán sương – steam atomizing) . +ưu điểm: – Dầu tiếp tục được hâm nóng từ hơi dùng để phun sương. – Kết cấu đơn giản, không cầu kỳ mà vẫn cháy tốt, hiệu suất cao. – Không kén dầu, có thể đốt được dầu xấu. +Nhược điểm: – Tiêu hoá hơi để phun sương, mất khoảng 2 – 3% sản lượng hơi. b3. Đầu đốt dùng áp lực phun sương (cao áp) + ưu điểm : – Dầu có áp suất cao (đến 30 at) được dưa vào đầu đốt sẽ cải thiện độ mịn của việc phun sương. – Kết cấu đơn giản. +Nhược điểm: – Béc phun dầu là chi tiết đòi hỏi gia công cầu kỳ, chính xác và đòi hỏi vật liệu chịu mài mòn. – Chất lượng dầu ảnh hưởng nhiều đến việc đốt cháy. b4. Đầu đốt phun sương bằng phương pháp ly tâm (kiểu chén xoay) + ưu điểm: – Xét về quan điểm hoà trộn với không khí, đây là kiểu có lợi nhất. Sự phân bố các hạt sương thừa hơn so với sự phân bố của kiểu phun sương dùng áp lực. -Không kén dầu, có thể đốt được dầu xấu. +Nhược điểm: -Kết cấu phức tạp, chi tiết đòi hỏi gia công chính xác, chén xoay có vận tốc cao, giá thành cao. C.Giới thiệu đầu đốt dầu NOL-13: Đầu đốt NOL-13 là loại đầu đốt dầu DO có cơ chế kiểm soát nhiệt độ sử dụng 2 vòi phun điều khiển tự động. Đặc điểm: - Chế độ làm việc: Tự động hoá hoàn toàn. - Đầu đốt dùng áp lực phun sương (cao áp). - Nhiên liệu vào: Dầu - Công suất sấy tối đa: 328kCal/h - Công suất động cơ điện: 0,25kW - Dòng khởi động: 3,5A. 3. Gia nhiệt cho cốt liệu. 3.1: Tổng quan quá trình gia nhiệt cho cốt liệu Hệ thống gia nhiệt cho cốt liệu ( 180℃ - 220 ℃ ) Gia nhiệt cho cốt liệu = quá trình bơm dầu nhiên liệu + lưu lượng gió Đặc điểm của quá trình gia nhiệt Ngọn lửa của đầu đốt trong quá trình gia nhiệt cốt liệu được hình thành từ 2 thành phần là gió được quạt cung cấp và bơm dầu nhiên liệu từ bơm dầu . - Duy trì nhiệt độ sấy cho cốt liệu . - Nhiên liệu càng nhẹ thì quá trình gia nhiệt càng mãnh liệt . - Nếu nhiệt độ sấy thấp quá sẽ không đủ nhiệt độ giữ cho nhựa chảy loãng trong quá trình trộn và không đủ nhiệt khi rải và lu lèn => hỏng sản phẩm - Nếu nhiệt độ cáo quá (>240℃ ) sẽ làm đá bị vôi hóa ,mất độ chịu lực ,gây cháy nhựa đường => hỏng sản phẩm - Sai số cốt liệu không quá 15℃ - Công suất hệ thống sấy cốt liệu . + Phải khá lớn + Phải điều chỉnh trong dải phạm vi rộng theo độ ẩm,khối lượng + Phải tỉ lệ tương đối với vật liệu đầu vào => Dùng FO thuận tiện cho việc sử dụng nhiên liệu toàn trạm, tiết kiệm trong quá trình khai thác. Bảng các đặc tính của Đặc tính kĩ thuật Đơn vị Số lượng Thành phần cốt liệu theo mặt sàng + Cát + Đá mạt + Đá nhỏ + Đá to - Nhiệt độ sản phẩm (thảm nóng) - Nhiệt độ sấy cốt liệu - Tiêu hao nhiên liệu (FO) cho 1 tấn sản phẩm BTN mm mm mm mm ℃ ℃ kg 0 ÷ 5 5 ÷ 10 10 ÷ 20 20 ÷ 40 130 ÷ 160 180÷220 6 ÷ 8 Bơm Bơm dầu Là cung cấp dầu liên tục có áp suất cao đến các bề mặt . Bơm dầu kiểu bánh răng Trong đó 1 : bánh răng chủ động 2 : cửa đầu ra 3 : bánh răng bị động 4 : phao ( có chức năng giữ một mức nhiên liệu liên tục để động cơ có thể được cấp một nguồn cấp ổn định hỗn hợp khí nhiên liệu cần thiết) 5: lưới lọc thô 6 : đường dầu hồi 7: van điều chỉnh áp suất 8 : vít điều chỉnh a, Sơ đồ cấu tạo Gồm hai bánh răng chủ đông (1) và bị động (3) .Bánh răng chủ động được lắp với trục bơm .Trục bơm được dẫn động từ trục khủy thông qua cặp bánh răng . b,Nguyên lí làm việc Hai bánh răng ăn khớp với nhau tạo thành hai khoang riêng biệt khoang hút và khoang đẩy.Khi trục bơm quay làm bánh răng chủ động quay kéo theo bánh răng bị động quay.Dầu có áp suất thấp (khoang hút) được các bánh răng hút và đẩy sang khoang đẩy có áp suất cao hơn . Khi áp suất dầu vượt quá giá trị cho phép thì van điều chỉnh áp suất mở ra ,một phần dầu chảy về khoang hút làm dầu không tăng quá mức ,tránh hỏng lọc dầu và tổn hao động cơ . Để điều chỉnh áp suất dầu của hệ thống thì t thay đổi lò xo của vít điều chỉnh áp suất . Để thấy rõ hơn chi tiết thì ta sẽ xem video 1 . 3.Quạt Sơ đồ cấu tạo của quạt Dị chuyển dòng khí song song trục quay của quạt . a, Cấu tạo : 1: guồng gắn cánh quạt 2: vỏ 3: cửa hút 4:cửa ra 6: trục động cơ b,Đặc điểm của quạt - Cung cấp không khí cho quá trình cháy của tang sấy ,đảm bảo quá trình sấy nóng ổn định . - Quạt có tác dụng xé nhỏ tia dầu phun, hòa trộn không khí với nhiên liệu kéo dài thời gian ngọn lửa cháy tới cuối tang sấy ,đảm bảo cho quá trình sấy nóng được đều. - Quạt hướng trục là loại quạt đẩy chạy nhanh (tốc độ n>1000 vòng/phút ) - Công suất động cơ kéo quạt P =P.k Công suất (KW) Hệ số dự trữ <0,5 0,5÷1 1,01÷2 2,00÷5 >5 1,2 1,15 1,1 1,05 1,05 3.2: Công nghệ gia nhiệt cho cốt liệu .. a.Yêu cầu trước khi gia nhiệt -Nhiên liệu dầu FO phải đảm bảo sạch ,không lẫn tạp chất ,nhiệt độ dầu đạt 50℃ . -Van chỉnh áp suất mở hết để dầu được bơm tuần hoàn ổn định ,điều chỉnh van đảm bảo áp suất để luôn đủ dầu cấp cho bơm dầu cấp cho tang sấy . -Dầu phải được bơm tuần hoàn ổn định . -Chất lượng dầu phải đạt tiêu chuẩn chất lượng ,lẫn tạp chất sẽ gây hỏng đầu đốt . -Kiểm tra vòi phun ,đường ống xem có bị tắc bẩn hay không . -Kiểm tra các bộ phận của máy bơm dầu hoạt động tốt hay không -Phải đạt hiệu suất tốt nhất, đảm bảo an toàn vận hành và giảm thiểu sự ô nhiễm đối với không khí . -Phải đảm bảo được việc tỉ lệ giữa dầu và không khí dùng để đốt cháy Cấu trúc quá trình gia nhiệt b.Cơ chế chuyền nhiệt Trao đổi nhiệt giữa các bề mặt rắn và chất lỏng là quá trình phức tạp bao gồm quá trình dẫn nhiệt qua các lớp chất lỏng và truyền nhiệt đối lưu do các phần tử chất lỏng chuyển động trong quá trình . Tỏa nhiệt đối lưu là một phương thức truyền nhiệt xảy ra giữa bề mặt chất rắn và chất lỏng ,khí khi có sự chênh lệch nhiệt độ và lớp tiếp xúc với nhau. Đối lưu được sử dụng là đối lưu cưỡng bức : Đối lưu cưỡng bức là quá trình chuyển động do các tác động cơ học bên ngoài như dòng máy nén ,quạt ,..Và thực tế nó luôn có trong tự nhiên . Tỏa nhiệt đối lưu phụ thuộc vào bản chất vật lý của chất :khí ,dầu , Cơ chế dòng chảy theo tầng Dòng chảy tầng là dòng chảy các phần tử chất lỏng chuyển động theo những đường riêng biệt ,tạo thành các lớp song song và song song với thành ống .Các phần tử trong mỗi lớp không chuyển động xáo trộn với nhau .Trong dòng chảy tầng thì tỏa nhiệt chủ yếu bằng phương thức dẫn nhiệt qua các lớp chất lỏng .Hệ số dẫn nhiệt nói chung là thấp ,bởi vậy tỏa nhiệt đối lưu khi dòng chảy tầng là nhỏ .Chảy tầng thường xuất hiện ở lớp chất lỏng sát với mặt ống do có mặt ma sát . Để có kết cấu dòng phun như trên thì vòi phun là sử dụng vòi phun ngang (chữ U ) . Dựa vào hình trên thì ta thấy khi dầu được cấp vào .Đầu đốt sử dụng hệ thống sung phun sương hoạt động sẽ làm dầu được phun sương ,bộ phận nén khí sẽ nén áp lực lớn tác động vào đầu phun làm cho dòng phun chảy mạnh hơn .Bộ phận phát hiện ngọn lửa sẽ tác động đánh lửa và có sự cháy .Không khí sẽ được quạt tác động vào để duy trì ngọn lửa và ,cửa gió vào được quạt điều chỉnh bằng cần để tăng,giảm quá trình cháy . c.Cơ chế dòng chảy rối Dòng chảy rối là dòng có các phần tử chất lỏng chuyển động xáo trộn không theo một quy luật nào cả .Trong dòng chảy rối các dòng xoáy luôn sinh ra làm quá trình truyền nhiệt xảy ra mãnh liệt và nhiệt truyề đi bằng cơ cấu đối lưu . Để có kết cấu của dòng chảy thì hệ thống sử dụng vòi đốt Để xác định được dòng chảy là tầng hay rối thì nhìn vào voi phun hoặc có thể xác định bằng tính toán dựa vào tiêu chuẩn Raynon . Re=W.lv Với W : tốc độ dòng chảy v : hệ số nhớt m2/s l : kích thước xác định Re < 2300 → chảy tầng Re >2300 → chảy rối Ví dụ về tỉ lệ gió và dầu của vòi đốt trong quá trình gia nhiệt d.Định hình ngọn lửa Tùy vào cấu trúc tang sấy mà có ngọn lửa ngắn rậm ,hoặc ngọn lửa dài ,hẹp,nhọn ngọn lửa ngắn rậm ngọn lửa dài ,hẹp nhọn Ngọn lửa đốt được cháy ổn định vì trong vòi đốt của đầu đốt được thiết kế với một vùng khí nóng tuần hoàn. - Cường độ ngọn lửa và cấp nhiệt nhanh là chìa khóa ảnh hưởng tới hiệu suất của cốt liệu. Cháy trong không gian hẹp (tang sấy ) : để hạn chế việc ngọn lửa bị dập tắt trong quá trình đảo cốt liệu e.Yêu cầu vận hành Hệ thống sấy cốt liệu chỉ hoạt động khi chắc chắn bơm dầu cấp FO đã hoạt động. Sau thời gian chu trình hoạt động xong thì tắt các bộ phận ,trong đó hệ thống gia nhiệt sẽ được tắt từ đầu đốt tang sấy ,rồi tắt bơm cấp dầu FO ,mở to van chỉnh áp . Trong thực tế việc ổn định nhiệt độ cốt liệu khó đạt được độ chính xác cao → Do vậy thường được giám sát và điều khiển bằng tay . Hệ thống giám sát của trạm chỉ đo thông báo và cảnh báo nhiệt độ của đối tượng,độ ẩm của vật liệu ,tỷ lệ các vật liệu và lượng vật liệu nguội cấp vào lò còn quá trình tăng giảm nhiệt độ được công nhân vận hành điều chỉnh bằng cách tăng ,giảm nhiên liệu cấp vào lò . f. Kiểm Soát Nhiệt Độ Để kiểm soát nhiệt độ cốt liệu thì ta bố trí cảm biến nhiệt độ ( nhiệt điện trở hoặc cặp nhiệt điện ) tại : Tại chân băng tải gầu nóng Tại khoang chứa vật liệu nóng sau sang Xác định được nhiệt độ của vât liệu sau khi sấy trong lò . Tuy nhiên điểm này không thường xuyên có vật liệu →Nhiệt độ theo dõi không phản ánh liên tục và chính xác nhiệt độ lò . Nhiệt độ vật liệu sẽ ổn định và dễ dàng hơn ( vì phễu chứa một lượng lớn vật liệu ) . Nhiệt độ này sẽ thấp hơn nhiệt độ đầu ra tang sấy 10℃ -20℃ . Thông thường cảm biến nhiệt độ được bố trí ở ngăn có kích thước hạt nhỏ nhất để tăng cường khả năng tiếp xúc và trao đổi nhiệt giữa giữa cảm biến và vật liệu . 4. Hệ thống lọc bụi không khí nóng đầu ra tang sấy. 4.1: Chức năng và tầm quan trọng của hệ thống lọc bụi.. Bụi có tác hại rất lớn đối với sức khỏe con người.Các hạt bụi nhỏ có thể thâm nhập sâu vào tới phế quản,phế bào và nằm lại ở trong đó gây ra rất nhiều căn bệnh nguy hiểm như:viêm phổi,viêm đường hô hấp cấp,hen xuyễn. Bụi còn góp phần gây ra nhiều hiện tượng thời tiết phức tạp khác và làm ô nhiễm môi trường sống.Chính vì thế việc xử lý bụi trước khi thải ra môi trường là một vấn đề cấp thiết cần phải được quan tâm đúng mức. Hoạt động của trạm trộn BTNN mà chủ yếu là ở 2 quá trình:rang sấy vật liệu trong tang sấy và sàng vật liệu là nguồn tạo ra một lượng khói bụi rất lớn.Vì vậy cần phải bố trí hệ thống xử lí bụi cho trạm để hạn chế tối đa lượng khói bụi có thể trước khi thải ra môi trường,giảm thiểu những ảnh hưởng xấu gây ra đối với sức khỏe con người và môi trường sống xung quanh. 4.2: giới thiệu sơ bộ về hệ thông lọc bụi.. 1.Thiết bị lọc bụi ly tâm: *Cấu tạo và nguyên lí hoạt động; 1-ống nối 2-thân hình trụ đứng 3-phễu 4-ống xả 5-ống thoát khí sạch 6a,6b-van xả - Bản chất của quá trình lọc bụi xảy ra trong thiết bị lọc ly tâm kiểu đứng là lợi dụng lực quán tính ly tâm tác dụng lên hạt bụi khi tham gia chuyển động xoáy để tách nó ra khỏi quỹ đạo chuyển động dòng khí và làm mất động năng của nó. - Không khí mang bụi đi vào thiết bị theo đường ống nối (1) theo phương tiếp tuyến với thân hình trụ đứng(2).Phần dưới của thân hình trụ có phễu(3) và dưới cùng là ống xả bụi (4).Bên trong thân hình trụ có ống thoát khí sạch (5) lắp cùng trục đứng với thân hình trụ.Nhờ ống dẫn(1) lắp theo phương tiếp tuyến,không khí sẽ có chuyển động xoáy ốc bên trong thân hình trụ của xiclô và khi chạm vào ống đáy hình phễu,dòng không khí bị dội ngược trở lên nhưng vẫn giữ được chuyển động xoáy ốc và cuối cùng theo ống(5) thoát ra ngoài. -Trong dòng chuyển động xoắn ốc,các hạt bụi chịu lực tác dụng của lực ly tâm làm cho chúng có xu hướng tiến dần về phía thành ống của thân hình trụ rồi chạm vào đó,mất động năng và rơi xuống đáy phễu.Trên ỗng xả(4) người ta có lắp van (6) để xả bụi vào thúng chứa. -Thông thường ở đáy phễu có áp suất âm(áp suất tương đối),do đó khi mở van (6) không khí bên ngoài sẽ bị hút vào xiclo từ dưới lên trên và có thể làm cho bụi đã lắng đọng ở đáy phễu bay ngược lên và theo không khí thoát ra ngoài qua ống (5) làm mất tác dụng của việc lọc bụi.Để tránh tình trạng trên người ta dùng van kép,trước khi xả bụi ta đóng kín van (6a) rồi mở van dưới (6b). -Cũng có thể sử dụng van tự động để xả bụi.Với loại van này thì lượng bụi còn lại sau 1 lần xả cũng phải đảm bảo đủ để ngăn cản không cho không khí bên ngoài có thể tràn vào trong xiclo làm mất tác dụng của thiết bị lọc. *Phạm vi ứng dụng hợp lí: Thường được sử dụng trong trường hợp: -Bụi thô -Nồng độ bụi ban đầu cao≥ 20 g/m3 -Không đòi hỏi hiệu quả lọc cao 2.Lưới lọc bụi(thiết bị lọc túi vải) *Nguyên lí hoạt động:Khi dòng khí mang bụi đi qua lưới lọc,các hạt bụi tiếp cận với các sợi của vật liệu lọc và tại đó xảy ra các tác động tương hỗ giữa hạt bụi và vật liệu lọc. Các tác động tương hỗ này phụ thuộc vào kích thước tương đối và vận tốc của hạt,loại vật liệu lọc cũng như sự có mặt của các lực tĩnh điện,lực trọng trường cũng như lực nhiệt(lực hút cũng như lực đẩy).Nhờ các tác động tương hỗ này mà hạt bụi sẽ bị giữ lại trong lưới lọc. Các dạng chính của tác động tương hỗ giữa hạt bụi và vật liệu lọc là:va đập quán tính,thu bắt do tiếp xúc và do khuếch tán. *Phạm vi ứng dụng hợp lí: Thường sử dụng trong các trường hợp sau: -cần đạt hiệu quả lọc cao hoặc rất cao -cần thu hồi bụi có giá trị ở trạng thái khô -lưu lượng khí thải cần lọc không quá lớn -nhiệt độ khí thải tương đối thấp Sử dụng thiết bị lọc túi vải trong trạm trộn BTNN không hợp lí do nhiều nguyên nhân như: trong nước chưa sản xuất được,hoàn toàn có thể thay thế thiết bị lọc đắt tiền này bằng cách sử dụng 2 cấp lọc liên tiếp đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo đạt được hiệu quả lọc cao cũng như 1 số chỉ tiêu khác. 3.Thiết bị lọc kiểu ướt: *Bản chất: Quá trình lọc bụi trong thiết bị lọc bụi kiểu ướt được dựa trên nguyên lí tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi và chất lỏng,bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cắn bùn. *Đặc điểm: -Ưu điểm: +Dễ chế tạo,giá thành thấp,hiệu quả lọc cao +Có thể lọc được bụi có kích thước nhỏ +Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số các thiết bị lọc bụi khác không thể đáp ứng được +Thiết bị lọc kiểu ướt không những lọc được bụi mà còn lọc được cả khí độc hại nhờ quá trình hấp thụ,bên cạnh đó nó còn được sử dụng như thiết bị làm nguội và làm ẩm khí trong nhiều trường hợp -Nhược điểm: +Bụi được thải ra dưới dạng cắn bùn do đó có thể làm phức tạp cho hệ thống thoát nước và xử lí khí thải. +Dòng khí thoát ra từ đường ống có độ ẩm cao và có thể mang theo cả những giọt nước làm han gỉ đường ống,ống khói và các bộ phận khác ở phía sau thiết bị lọc +Trường hợp khí thải có chứa các chất ăn mòn cần phải bảo vệ thiết bị và hệ thống đường ống bằng sơn chống gỉ hoặc phải chế tạo thiết bị và đường ống bằng vật liệu không han gỉ *Phạm vi ứng dụng hợp lí: Việc sử dụng thiết bị lọc bụi kiểu ướt ở cấp lọc tinh kết hợp với thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu xiclo đứng ở cấp lọc thô là hoàn toàn hợp lí để áp dụng cho việc xử lí bụi trong trạm BTNN. Trong thiết bị lọc kiểu ướt có các loại: a)buồng phun-thùng rửa khí rỗng: *Cấu tạo và hoạt động: Buồng phun hoặc thùng rửa khí rỗng được sử dụng rất phổ biến để lọc bụi thô trong khí thải đồng thời để làm nguội khí như một cấp lọc chuẩn bị cho những cấp lọc tinh tiếp sau đó. 1-vỏ thiết bị 2-vòi phun nước 3-tấm chắn nước 4-bộ phận hướng dòng và phân phối khí -Nước được phun từ trên xuống dưới và dòng khí được dẫn ngược chiều từ dưới lên trên.Cũng có thể bố trí vòi phun từ bốn phía xung quanh và phun theo phương ngang vào dòng khí. -Vận tốc dòng khí trong thiết bị vào khoảng 0,6-1,2 m/s.Nếu vận tốc khí lớn hơn,nước có thể bị dòng khí mang theo nhiều mà tấm chắn nước không đủ khả năng để ngăn cản lại. -Để dòng khí phân bổ được đều đặn trên toàn tiết diện ngang của thiết bị,người ta bố trí bộ phận phân phối khí ở tiết diện vào của dòng khí. b.Thiết bị khử bụi có lớp đệm bằng vật liệu rỗng được tưới nước *Cấu tạo và hoạt động: 1-tấm đục lỗ 2-lớp vật liệu rỗng 3-dàn ống phun nước -Thiết bị gồm một thùng tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật bên trong có chứa 1 lớp đệm bằng vật liệu rỗng,khi tiếp xúc với bề mặt ướt của lớp vật liệu rỗng bụi sẽ bị bám lại ở đó,không khí sạch thoát ra ngoài.Một phần bụi bị nước cuốn trôi xuống thùng chứa và được xả dưới dạng cắn bùn.Đối với loại thiết bị này trong quá trình sử dụng phải thường xuyên lau rửa lớp vật liệu rỗng.Cấu tạo loại thiết bị này cho phép làm việc với vận tốc khí tối đa là 10m/s.Khi vận tốc khí cao hơn,thiết bị không thể hoạt động được do có hiện tượng “sặc nước” tức nước bị dòng khí thổi ngược trở lên và có thể dâng trào vào đường ống thoát khí sạch C.Thiết bị lọc bụi(rửa khí) có đĩa chứa nước sủi bọt *Cấu tạo và hoạt động: 1-Vỏ thiết bị 2-Vòi phun nước 3-Đĩa đục lỗ -Nguyên lí làm việc của thiết bị có đĩa chứa nước sủi bọt là cấp nước vào đĩa vừa đủ để tạo 1 lớp nước có bề cao thích hợp,dòng khí đi từ dưới lên trên qua đĩa đục lỗ,làm cho lớp nước sủi bọt.Bụi trong khí tiếp xúc với những bề mặt của những bong bóng nước và bị giữ lại rồi theo nước chảy xuống thùng chứa. -Thiết bị lọc bụi kiểu ướt kiểu đĩa chứa nước sủi bọt có khả năng lọc được bụi ≥ 5µm với hiệu quả lọc tương đối cao. D.Thiết bị lọc bụi (rửa khí) với lớp hạt hình cầu di động: *Cấu tạo và hoạt động: 1,3-tấm chắn đục lỗ 2-hạt cầu 4-vòi phun nước 5-tấm chắn nước -Vật liệu để chế tạo hạt cầu là nhựa,cao su hoặc thủy tinh,hạt rỗng hoặc hạt đặc.Dòng khí mang bụi đi vào thiết bị qua tấm chắn đục lỗ (1) gặp lớp hạt cầu xáo động (2),nước từ vòi phun (4) đặt phía trên tấm chắn (3) được phun qua tấm chắn vào lớp khí-hạt cầu.Bụi trong dòng khí sẽ va đập quán tính với những hạt cầu dính nước và những hạt nước được phun ra bị giữ lại rồi bị nước rửa trôi chảy xuống khoang chứa bùn.Hơi nước trong dòng khí được giữ lại nhờ tấm chắn nước(5),còn khí sạch thoát ra ngoài. E.xichlo ướt. *cấu tạo và hoạt động: 1-cánh tản khí 2-đĩa trung tâm 3-hệ thống phun nước 4-miệng dẫn khí vào 5-ống xả cắn bùn 6-ống dẫn nước vào vòi phun -Sử dụng lực ly tâm để phân ly bụi khỏi dòng khí kết hợp với việc phun nước tạo màng bên trong thành xiclo để bụi khí đã bị phân ly khỏi dòng khí chạm vào thành không thể bắn ngược trở lại vào dòng khí *Phạm vi ứng dụng hợp lí: -Lọc với hiệu quả cao -Lọc được bụi có kích thước nhỏ -Chi phí thấp do chế tạo khá đơn giản III.Phương pháp lọc bụi sử dụng trong trạm trộn BTNN: -Trong các trạm trộn BTNN,người ta thường sử dụng phương pháp lọc bụi giữa xiclo khô và tháp phun kiểu ướt. 1-đế quạt kiểu móng nổi 11-ống hút bụi buồng trộn 2-quạt hút bụi 12-ống nối từ quạt sang lọc ướt 3-ống nối đứng 13-bồn dập bụi bằng nước 4-chân xiclo 14-tháp tách nước 5-xiclo lọc bụi 15-ống khói 6-vit tải dẫn bụi xả 16-dây chằng ống khói 7-ống dẫn bụi từ tang sấy 17-bép phun nước dập bụi 8-ống đầu tang sấy 18-đường ống dẫn nước 9-ống cong dẫn khói và bụi nhỏ 19-bơm nước 10-ống dẫn bụi từ sàng vật liệu 20-ống xả bùn *Hoạt động:bụi từ tang sấy và sàng phân loại được dẫn vào xichlo lắng bụi khô.Tại đây,những hạt bụi to sẽ được giữ lại và rơi xuống đáy của xiclo lắng bụi khô.Khói và bụi nhỏ tiếp tục được quạt hút đưa tới tháp dập bụi ướt.Tại đây bụi được giữ lại là do kết hợp tác động của 2 nguyên nhân: - Sự giảm động năng đột ngột của hạt bụi khi tiết diện dòng khí thay đổi đột ngột. - Lực quán tính ly tâm tác động lên hạt bụi khi bụi chuyển động xoáy ốc trong thân tháp ép hạt bụi lên thành trong của thân tháp kết hợp với nước được phun ra từ bép phun dưới dạng sương mù tạo thành dạng bùn chảy trên thân trong của tháp phun ra tháp tách nước rồi được thải ra ngoài. Phần còn lại là khí sạch qua ống khói ra ngoài môi trường. *Ưu điểm: - dễ chế tạo ,giá thành thấp,hiệu quả lọc cao - có thể lọc được bụi có kích thước nhỏ - có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà 1 số thiết bị lọc bụi khác không đáp ứng được - không những lọc được bụi mà còn lọc được cả khí độc hại nhờ quá trình hấp thụ, bên cạnh đó nó còn được sử dụng như thiết bị làm nguội và làm ẩm khí trong nhiều trường hợp. *Nhược điểm: - bụi được thải ra dưới dạng cắn bùn do đó có thể làm phức tạp cho hệ thống thoát nước và xử lí nước thải. - dòng khí thoát ra từ đường ống có độ ẩm cao và có thể mang theo cả những giọt nước làm han gỉ đường ống,ống khói và các bộ phận khác phía sau thiết bị lọc. 5.Hệ Thống Gia Nhiệt Nhựa Đường Tổng quan hệ thống gia nhiệt cho nhựa đường Hệ thống gia nhiệt được sử dụng trong kho chứa nhựa đường để giảm độ nhớt của nhựa xuống dưới 2000cSt trước khi bơm rót. Nhiệt độ tồn chứa tiết kiệm nhất là nhiệt độ tối thiểu đủ để nhựa chảy vào đầu ống hút.Để hiệu quả hơn thường dùng bộ gia nhiệt đầu ống hút. Dưới đây là hướng dẫn, nhiệt độ tồn chứa và xử lý cho các loại nhựa đường. Nhiệt độ này đã được tính toán dựa trên cơ sở các chỉ số đo độ nhớt của các loại nhựa đường khác nhau và đã được kiểm chứng qua thực tế. Đối với các hoạt động thông thường như trộn và vận chuyển nhựa đường đặc nóng, nên duy trì nhựa đường ở nhiệt độ cao hơn từ 10-150C so với nhiệt độ bơm tối thiểu, nhưng để ngăn ngừa hỏa hoạn, tuyệt đối không gia nhiệt nhựa đường đến quá 2300C. Bảng – Nhiệt độ xử lý nhựa đường được khuyến cáo. Phẩm cấp (a)            Nhiệt độ bơm tối thiểu (oC) Nhiệt độ sử dụng thông thường Nhiệt độ an toàn tối đa (oC) (b)              Trộn/phủ (oC) (c)            Phun (oC) Nhựa đường thường 450 300 200 100 70 50 40HD 35 25 15 90 95 100 105 110 115 120 125 125 135 130 135 140 155 160 165 175 175 185 190 160 165 175 190 - - - - - - 190 190 190 200 200 200 200 220 220 220 Nhựa đường oxy thổi khí 75/30 85/25 85/40 95/25 105/35 115/15 150 165 165 175 195 205 195 210 210 220 220 230 - - - - - - 230 230 230 230 230 230 Nhựa đường cứng H80/90 H110/120 160 190 200 230 - - 230 230 Nhựa đường lỏng cutback 50 giây 100 giây 200 giây 65 70 80 105 110 120 150 160 170 160 170 180 (a)  Độ nhớt bơm tối đa (b)  Độ nhớt trôn/phủ (c)  Độ nhớt phun -        Nhựa đường thường với phẩm cẩp khác nhau -        Nhựa đường lỏng cutback với phẩm cẩp khác nhau -        2 Pa.s -        0,2 Pa.s -        0,06 Pa.s -        0,03 Pa.s Ghi chú: nên bảo quản nhựa đường ở nhiệt độ thấp nhất có thể để phù hợp với hiệu quả sư dụng của nó. Có nhiều loại nhiệt: Theo phương pháp gia nhiệt: Bằng ống lửa(gia nhiêt trực tiếp) Gia nhiệt bằng dầu Bằng hơi nước Bằng điện Theo kiểu dáng: gồm kiểu dọc kiểu ngang. kiểu két di động Theo cấu trúc sắp xếp ông dẫn dầu trong buồng đốt: 1 lớp Đa lớp Vì: - Nhiệt độ nhựa đòi hỏi được khống chế một cách chính xác (khoảng 140- 160O C). Nhiệt độ thấp quá, nhựa đường sẽ chưa chảy loãng, khó bơm dẫn và tưới đều vào cốt liệu. Nhiệt độ cao quá khiến nhựa đường bị cháy vàng, mất độ kết dính. - Nhựa đường đông đặc là một khối cứng, có dẫn nhiệt kém. Do vậy, cần gia nhiệt với tốc độ chậm và thời gian khá dài (1-2h). - Nhựa đường chịu quá nhiệt kém hơn so với cốt liệu. Nếu gia nhiệt trực tiếp, tại bề mặt tiếp xúc (qua thành nồi đun nhựa), nhiệt độ của ngọn lửa quá cao có thể làm biến chất vật liệu. Do vậy, đối với BTNN, nhất thiết phải sử dụng hệ thống nấu nhựa gián tiếp thông qua chất dẫn nhiệt trung gian (thường là dầu chịu nhiệt). Phương pháp gia nhiệt bằng dầu nóng Cấu tạo gồm 2 thành phần chính: Thiết bị gia nhiệt dầu nóng Két đựng nhựa đường Thiết bị gia nhiệt dầu nóng Bơm tuần hoàn Cấu tạo: Đầu đốt Bộ điều khiển Đầu vào Ống khí thải Đầu đốt(burner) Đầu ra Đầu đốt Dùng để cung cấp nhiệt cho quá trình gia nhiệt dầu. Nguyên liệu: gas, khí đốt tự nhiên, dầu fo hoặc do. Hệ thống ống chứa dầu gia nhiệt Cấu tạo thiết bị gia nhiệt dầu nóng Bộ điều khiển (plc): quá trình gia nhiệt được tự động hoàn toàn, cảm biến đo nhiệt độ của dầu, nhựa đường sau đó gủi tín hiệu về bộ điều khiển. Bộ điều khiên dựa vào những dữ liệu thu đươc để điều khiển bật, tắt, hoặc điều chỉnh công suất của đầu đốt. Bơm tuần hoàn: Hút dầu và làm tăng áp lực trong đường ống. Bơm bánh răng được sử dụng thường xuyên trong các lò gia nhiệt dầu vì đơn giản, ổn định và giá cả thấp. Thường sử dụng động cơ roto lồng sóc để truyền động. Buồng đốt: nơi gia nhiệt cho dầu, có bố trí cảm biến ánh sáng để phát hiện ngọn lửa, trong quá trình hoạt động nếu ngọn tắt thì dừng toàn bộ hệ thống. Vách ngăn: làm bằng thép không gỉ lớp trong cùng được cách nhiệt có thể dùng sợi gốm. Các ống đựng dầu Ống chứa dầu gia nhiêt bên trong buồng đốt được bồ trí hình xoắn ốc bao quanh lò. Tùy theo loại lò gia nhiệt mà hệ thông ống có thể bố trí 1 lớp hoặc đa lớp. Dầu chịu nhiệt Với áp lực thấp, độ nhớt trung bình và độ ổn định nhiệt cao, dầu chịu nhiệt thường dùng để kiểm soát nhiệt độ nhanh và hoạt động đơn giản- một điều kiện tiên quyết để làm nóng đồng đều nhựa đường, chất lượng sản phẩm cao, không bị quá nhiệt. Thông số một số lọai dầu chịu nhiệt Trong đó : Điểm chớp cháy cốc hở là  là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển (101, 3 KPa), mẫu dầu được nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa. Mẫu sẽ chớp cháy khi có ngọn lửa và lan truyền tức thì ra khắp bề mặt của mẫu dầu. Điểm chớp cháy cốc kín là là nhiệt độ thấp nhất ở điều kiện áp suất không khí, dầu chịu nhiệt hầu như bắt cháy khi ngọn lửa xuất hiện và tự lan truyền một cách nhanh chóng trên bề mặt.  Chỉ số độ nhớt là sự thay đổi độ nhớt của dầu trong khoảng nhiệt độ cho trước. Hoat động của hệ thống gia nhiệt loại 2 lớp: -Dầu chịu nhiệt lạnh đi bên trong buồng đốt. -Dầu được gia nhiệt nhiệt bằng lò gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết thường duy trì khoảng 250oC.  -Quá trình gia nhiệt : Giai đoạn 1: đầu đốt tạo ra ngon lửa gia nhiệt trong buồng đốt bằng thép không gỉ, truyền nhiệt cho các ông dầu nhỏ. Giai đoạn 2: khí nóng bị đẩy vào giữa 2 cuộn ống dầu to và nhỏ, tiếp tục truyền nhiệt cho dầu. (dầu lạnh đi vào lớp ống dầu to sau đó chuyển sang lớp nhỏ hơn, dầu nóng được lấy ra từ lớp ống dầu nhỏ). Giai đoạn 3: khí nóng thoát ra lớp ngoài cùng tiếp xúc với măt ngoài của cuộn ống dầu to hơn sau đó thoát ra ngoài ống khói. -Dầu tuần hoàn trong thiết bị trên nhờ bơm tuần hoàn đến từng nơi cần gia nhiệt như đến bể chứa theo chu trình kín được truyền động bởi động cơ lồng sóc. -Bộ gia nhiệt đầu ống hút, van và hệ ống nhập và xuất có bọc lớp bảo ôn bên ngoài sau đó quay về lò gia nhiệt (nhiệt độ khoảng 190oC) và cứ thế tuần hoàn liên tục tuỳ theo thời gian cần thiết. 2: Phương pháp gia nhiệt và hệ thống đường dẫn nhựa đường đến buồng trộn . Két đựng nhựa đường Cấu tạo chính bao gồm: Máy đo mức nhựa đường (4) Máy trộn (8) Thiết bị ngưng khói (9) Vách ngăn cách nhiệt (15) Ống chứa dầu gia nhiệt (16) Bộ điều khiển nhiệt độ nhựa đường (19) Khoang làm nóng (20) Ngoài ra còn có các bộ phận phụ khác: 1.Vỏ ngoài bằng nhôm 2.Nắp chịu nhiệt 3.Công tắc đóng cắt 4.6 Máy đo mức nhựa đường 5.Màng thủy tinh cách nhiệt 7.Tường bể bằng thép 8.Máy trộn 9.Thiết bị ngưng khói 10.Lớp gia cố cốt thép 11.Thang 12.Thiết bị đo định lượng 13.Khung đỡ phía sau 14.Bánh xe kéo 15.Vách ngăn cánh nhiệt 16.Ống chứa dầu gia nhiệt 17.Khớp mở rộng 18.Bệ đỡ 19.Bộ điều khiển nhiệt độ nhựa đường 20.Khoang làm nóng Phân loại Dựa vào kiểu dáng chia làm 2 loại sau : Kiểu két dọc (vertical asphalt tanks) Kiểu két ngang (horizontal asphalt tanks) Hoạt động Dầu chịu nhiệt đi vào đầu vào két đựng nhựa. Dầu mang nhiệt lượng lớn, gia nhiệt gián tiếp qua bề mặt với nhựa đường. Nhựa đường được đảo đều nhờ các cánh khuấy của máy trộn (Mixer), được truyền động bởi các động cơ rotor lồng sóc. Dầu chịu nhiệt sau khi gia nhiệt xong, tuần hoàn trở lại thiết bị gia nhiệt dầu nóng. Đầu ra nhựa đường có nhiệt độ như mong muốn (được điều khiển bởi bộ điều khiển nhiệt độ), được trộn đều. 6. Hệ thống cảm biến nhiệt và điều khiển nhiệt độ của hệ thống sấy BTNN . Sơ đồ nguyên lý hoạt đông của một loại đầu đốt , sử dụng nguyên liệu dầu đốt FO. Buồng gia nhiệt . Thiết bị gia nhiệt . Đo và khống chế nhiệt độ . Can Nhiệt Sơ đồ 1: Sơ đồ khối của hệ thống 6.1: Các phương pháp điều khiển hệ thống sấy . 1.1:Phương pháp điều khiển tay: Hệ thống giám sát của trạm chỉ đo , thông báo và cảnh báo nhiệt độ của đối tượng , quá trình điều chỉnh nhiệt độ được công nhận vận hành trực tiếp điều chỉnh nhiệt lượng cấp vào buồng đốt theo yêu cầu . 1.2: Điều khiển tại chỗ. Hệ thống đo, giám sát , điều khiển được tích hợp trong một thiết bị tổng thành . Trong các đầu đốt dầu FO thường có bộ khống chế nhiệt độ lò sấy . Thiết bị này đảm bảo tự động hoàn toàn quá trình cháy mồi , tăng giảm công suất lò, kiểm soát quá trình cháy , ổn định nhiệt độ vòng gần và an toàn . Hệ thống điều khiển trung tâm sẽ ra lệnh bật tắt lò , khống chế nhiệt độ vòng xa . Những hệ thống này có độ tin cậy và an toàn cao . 1.3: Điều khiển on/off thông qua Rơ-le nhiệt . Các rơ le nhiệt có chức năng đo , hiển thị nhiệt độ . Thông thường Rơ-le nhiệt được sử dụng trong khống chế nhiệt độ vòng xa , điều khiển nhiệt độ của hệ thống sấy điện . 1.4 : Điều khiển tự động tập trung . Tín hiệu được đưa về hệ thông điều khiển tập trung .Hệ thống sẽ thực hiện việc đo , kiểm soát nhiệt độ và điều chỉnh công suất thiết bị gia nhiệt theo yêu cầu . Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống kiểm soát nhiệt độ . 6.2 :Các thiết bị sử dụng kiểm soát nhiệt độ . Một số cảm biên nhiệt độ thường sử dụng để đo nhiệt độ : -Cảm biến nhiệt điện trở -Can nhiệt(được sử dụng trong tất cả các máy trộn bê tong nhựa nóng) . -Cảm biến bán dẫn 1: Cấu tạo và nguyên lý của Can Nhiệt. Can nhiệt được sử dụng trong tất cả các trạm trộn bê tông nhựa nóng bởi có các ưu điếm sau : -Độ chính xác , độ ổn định cao. -Dải đo hợp lý . -Độ bền cao: Do được bọc bằng vỏ kim loại nên các can nhiệt có khả năng chịu va đập, chịu mài mòn tốt, chịu nước, phù hợp với điều kiện thực tế của trạm trộn BTNN. - Giá thành rẻ. Tuy nhiên, tín hiệu từ can nhiệt thường rất nhỏ, nên cần phải khuếch đại ở các bộ khuếch đại nhiệt hoặc rơ le nhiệt. a : Cấu tạo . Hình 2: Cấu tạo Can nhiệt Can nhiệt hay còn được gọi với cái tên là: Cảm biến nhiệt độ, cặp nhiệt, nhiệt điện trở với nhiệm vụ đó là cho ra đại lượng điện (điện áp, dòng điện, điện trở...) thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ theo 1 đặc tuyến của loại cảm biến đó (Nhiệt điện trở biến sự thay đổi của nhiệt độ thành sự thay đổi điện trở, cặp nhiệt ngẫu biến sự thay đổi của nhiệt độ thành sự thay đổi sức điện động) Các nhiệt điện trở và cặp nhiệt là có giá trị trong một phạm vi rộng của việc thiết kế cho các ứng dụng trong quá trình công nghiệp. các loại vật liệu, các kiểu kết nối quá trình, thiết kế và các phụ kiện phù hợp với các yêu cầu quá trình. b. Một số cảm biến nhiệt điện trở : Cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở 1:Cặp nhiệt điện . - Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu. -Nguyên lý làm việc : nguyên lý làm việc của cặp nhiệt điện dựa trên hiện tượng nhiệt điện . Seebek đã chứng minh rằng , nếu nhiệt độ mối hàn t1 và t0 khác nhau thì mạch khép kín có dòng điện chạy qua . +Khi chưa làm việc nhiệt độ t1=t0 , do 2 thanh kim loại khác nhau được hàn với nhau ở một đầu , các điện tích ở 2 thanh kim loại khác nhau chúng khuếch tán sang nhau , nhưng sự khuếch tán này là không đáng kể vì vậy sức điện động nhiệt điện trở ở 2 đầu E= 0 . +Khi làm việc , nhiệt độ t1≠t0 , sự khuếch tán điện tử tự do sang nhau diễn ra nhiều hơn => xuất hiện hiệu điện thế giữa 2 đầu tự do (mV). E = f(t1) – f(t0) - Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao. - Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số. Độ nhạy không cao. - Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén, - Dải đo: -100 ~ 1400oC - Ứng dụng: sản xuất công nghiệp, luyện kim, giáo dục hay gia công vật liệu Trên thị trường hiện nay có nhiều loại Cặp nhiệt điện khác nhau (E, J, K, R, S, T) đó là vì mỗi loại Cặp nhiệt điện đó được cấu tạo bởi 1 chất liệu khác nhau, từ đó sức điện động tạo ra cũng khác nhau dẫn đến dải đo cũng khác nhau. Người sử dụng cần chú ý điều này để có thể lựa chọn loại Cặp nhiệt điện phù hợp với yêu cầu của mình. + Đồng thời khi lắp đặt sử dụng loại Cặp nhiệt điện thì cần chú ý tới những điểm sau đây: - Dây nối từ đầu đo đến bộ điều khiển càng ngắn càng tốt (vì tín hiệu truyền đi dưới dạng điện áp mV nên nếu dây dài sẽ dẫn đến sai số nhiều). - Thực hiện việc cài đặt giá trị bù nhiệt (Offset) để bù lại tổn thất mất mát trên đường dây. Giá trị Offset lớn hay nhỏ tùy thuộc vào độ dài, chất liệu dây và môi trường lắp đặt. - Không để các đầu dây nối của Cặp nhiệt điện tiếp xúc với môi trường cần đo. - Đấu nối đúng chiều âm, dương cho Cặp nhiệt điện. 2: Cảm biến nhiệt điện trở.( Resitance temperature detector –RTD) Ống xuyến cách điện . Vỏ bảo vệ Dây nhiệt điện trở Hộp đầu ra - Cấu tạo của RTD gồm có: + Dây nhiệt điện trở làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo. + ống xuyến cách điện bằng gốm sứ . + Lõi quấn các nhiệt điện trở bằng gốm sứ , Bakerlit , vật liệu cách điện chịu được nhiệt độ cao . + Hộp đầu ra (để lấy tín hiệu ra bên ngoài) - Nguyên lí hoạt động:Dựa trên hiệu ứng nhiệt độ , khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định. - Ưu điểm: độ chính xác cao hơn Cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây không hạn chế. - Khuyết điểm: Dải đo bé hơn Cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn Cặp nhiệt điện - Dải đo: -200~700oC - Ứng dụng: Trong các ngành công nghiệp chung, công nghiệp môi trường hay gia công vật liệu, hóa chất Hiện nay phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platinum. Platinum có điện trở suất cao, chống oxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được dài. Thường có các loại: 100, 200, 500, 1000 ohm (khi ở 0 oC). Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao. - RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây. Loại 4 dây cho kết quả đo chính xác nhất . 3 : Mạch đo khuếch đại kết hợp với kim chỉ thị (mV) hoặc kết hợp với chỉ thị số . Chỉ thị CB Khuếch đại E Ura SDD2: Mạch đo sử dụng khuếch đại kết hợp với chỉ thị. Sử dụng nguyên lý cầu Wheatstone với cấu trúc cầu 4 nhánh.Dựa trên sự biến đổi về nhiệt điện trở khi có nhiệt độ tác dụng vào cảm biến .sơ đồ cầu như hình vẽ. Hình 3 mạch cầu Wheatstone 4 nhánh. Khi bình thường cầu cân bằng điện áp ra trên vôn kế là 0V.khi nhiệt độ thay đổi dưới tác dụng của cảm biến cặp nhiệt điện Un = E thay đổi làm cầu mất cân bằng => điện áp đầu ra thay đổi Mạch khuếch đại . Yêu cầu:Do tín hiệu đầu vào cần khuếch đại là điện áp DC rất nhỏ cỡ mV vì vậy mà ta cần sử dụng bộ khuếch đại có hệ số khuếch đại cao nhằm nâng điên áp ra lên để xử lý được dễ dàng . Hình 4 : Mạch khuêch đại đo lường -Mạch khuếch đại được chia làm 2 tầng,tầng 1 là mạch khuếch đại vi sai. Tầng 2 là mạch khuếch đại đảo. Ta có điện áp đầu ra được xác định như sau: Ura= A(U+ - U-)=A*∆U Trong đó :U+ là điện áp ở nhánh ra lớn hơn U- là điện áp ở nhánh ra thấp hơn Trong đó hệ số khuếch đại của mạch là A được xác định theo CT : A=(1+2*R/Ra)*R3/R2 Để chọn được hệ số khuếch đại mong muốn ta chọn bằng việc thông qua chọn các giá trị điện trở R, Ra, R3, R2. 4: Sai số trong đo lường của cảm biến cặp nhiệt điện và cách khắc phục . -Sai số do nhiệt độ đầu tự do thay đổi : Khắc phục bằng cách sử dụng thiết bị bù nhiệt độ tự động . -Sai số do sự thay đổi nhiệt trở cuả đường dây : khắc phục bằng cách làm tính chất dây giống tính chất cặp nhiệt . -Sai số do đặt cảm biến không đúng vị trí cần đo , không đúng hướng và diện tích tiếp xúc với đối tượng đo quá nhỏ . 5: Bù nhiệt . -Dùng thiết bị hiệu chỉnh tự động nhiệt độ đầu tự do . Đặt đầu tự do xuống độ sâu 4m Sử dụng các hộp bù đầu tự do . Hình 5 : Mạch bù nhiệt độ tự động Mắc một mạch cầu trong đó có 3 nhánh làm bằng điện trở không đổi và một nhánh có điện trở thay đổi theo nhiệt độ . Cầu được mắc nối tiếp với đầu tự do của cặp nhiệt điện , cầu cân bằng ở 0 độ C . Khi nhiệt độ môi trường thay đổi , Rt làm cầu mất cân bằng , trên đường chéo cầu xuất hiện một điện áp ∆u , ∆u này bù cho lượng ∆E bị giảm khi môi trường có nhiệt độ khác 0 . -Ngoài ra người ta còn dùng dụng cụ điện kế tự động ghi dể đo nhiệt độ với cặp nhiệt . Thiết bị tự động bù nhiệt độ đầu tự do . 6: Vị trí đặt cảm biến . -Cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ của môi trường nên nó sẽ được đặt bên trong môi trường đó để có thể đo một cách chính xác nhất nhiệt độ của cả môi trường. Trong lò sấy gỗ có rất nhiều chỗ để đặt cảm biến và chúng ta cần đặt ở những điểm có thể khái quát rõ ràng nhất nhiệt độ của phòng. -Để đo chính xác dải nhiệt độ trong phòng chúng ta sẽ sử dụng 3 cảm biến nhiệt độ LM335 được đặt ở các vị trí lần lượt là: 1 cảm biến trên trẩn của lò,2 cảm biến còn lại lần lượt đặt đối diện 2 bên tường không có thiết bị gia nhiệt. -Thiết bị hiển thị và chuông báo sự cố nhiệt độ phòng sấy nên đặt bên ngoài cạnh cửa lò để thuận tiện cho việc theo dõi. -Không nên đặt cảm biến gần thiết bị gia nhiệt vì như vậy thiết bị cảm biến có thể bị hỏng do sức nóng của thiết bị gia nhiệt,cũng như cho sai lệch về kết quả đo . 6.3: ứng dụng lập trình bài toán bộ điều đầu đốt dầu cấp nhiệt cho cốt liệu . Khởi động/ tắt Chọn kiểu trạm trộn BTNN là loại trạm trộn theo chu kì, sản phẩm được lấy ra khỏi buồng trộn theo từng mẻ, nên bài toán điều khiển đầu đốt cũng cần phải có khởi động/tắt để đảm bảo ăn khớp với các chu trình khác đó của trạm Khống chế tỷ lệ hỗn hợp cháy Tỷ lệ không khí – nhiên liệu là tỷ lệ khối lượng giữa không khí và khối lượng nhien liệu. Muốn nhiên liệu cháy hoàn toàn và không bị lãng phí, phải điều chỉnh tỷ lệ này. Đối với xăng, cần 14,7 phần không khí mới đốt hết 1 phần nhiên liệu, còn đối với dầu diesel là 14,3 Khống chế lượng dầu phun Tùy vào yêu cầu của sản phẩn mà chúng ta sẽ điều chỉnh lượng dầu phun vào sao cho thích hợp Đánh lửa:Khi đã có 2 yếu tố là oxy và nhiên liệu, để quá trình cháy diễn ra cần yếu tố thứ 3 đó là mồi lửa. Bugi đánh lửa sẽ đảm nhiệm vai trò này Kiểm soát nhiệt độ sản phẩm, kiểm soát nhiệt độ lửa, kiểm soát lỗi Các bài toán này giúp hệ thống gia nhiệt 1 cách chính xác, tự động và an toàn Cấu trúc và công nghệ đầu đốt dạng 2 vòi phun Phân tích Nhiên liệu (dầu FO) trước khi được đưa vào bơm dầu phải được sấy đến nhiệt độ đặt trước. Mục đích là để làm tăng hiệu suất cháy Giải thích +Nhiệt độ tỷ lệ nghịch với độ nhớt +Độ nhớt cao, kích thước hạt nhiên liệu phun vào buồng đốt sẽ lớn gây khó bay hơi để tạo với không khí hỗn hợp cháy, làm giảm hiệu suất cháy và gây ô nhiễm môi trường Độ nhớt cao làm tăng trở lực ma sát trong hệ thống bơm Cảm biến đo nhiệt độ từ buồng đốt trả về bộ khống chế. Bộ khống chế → khống chế tỷ lệ không khí/nhiên liệu và van cấp dầu. Không khí và dầu hòa trộn theo 1 tỷ lệ thích hợp nhờ điều khiển ON/OFF 2 van và 2 cửa gió. Hỗn hợp khí công tác cháy nhờ bugi đánh lửa. Kiểm soát hoạt động của đầu đốt (ON/OFF) bằng bộ kiểm soát nhiệt độ vòng xa, kiểm soát nhiệt vòng gần và kiểm soát an toàn Các bước hoạt động của bộ trình tự Bước Tên Ý nghĩa Điều kiện chuyển trạng thái tiếp theo Điều kiện chuyển trạng Thái sự cố 1 Sẵn sàng Lệnh start và tiếp điểm kiểm soát nhiệt vòng xa đóng. 2 Sấy dầu Sấy dầu FO đến 90 độ C Đạt nhiệt độ sấy (Không khống chế thời gian) 3 Tăng áp Bật động cơ bơm Mở cửa ga đến khi chạm CTHT mở hết cỡ CTHT mở hết cỡ tác động Khống chế thời gian 4 Phun dầu vòi phun 1 Bật vòi phun dầu 1 Đóng cửa ga đến vị trí 1 vòi phun CTHT vị trí 1 tác động Khống chế thời gian 5 Đốt mồi Bật bobin đánh lửa trong vòng (10 giây) Thời gian >= t đánh lửa 6 Đốt Kiểm soát ngọn lửa Kiểm soát nhiệt độ vòng gần Đóng/mở vòi 2 và động cơ ga theo nhiệt độ vòng gần Lệnh stop (hoặc tiếp điểm kiểm soát nhiệt vòng xa mở) Tắt lửa 7 Tắt Tắt 2 vòi phun Tắt động cơ bơm Đóng cửa ga CTHT đóng hết 0 Sự cố Tắt toàn bộ thiết bị Nút khôi phục -Bộ điều khiển ở trạnh thái nghỉ, khi có tín hiệu khởi động bộ điều khiển sẽ lần lượt chuyển sang các bước chuẩn bị, đánh lửa, đốt và vận hành bình thường. Bộ trình tự cũng đồng thời xác định thời gian cho những bước cần khống chế về mặt thời gian. Nếu quá thời gian cho phép mà điều khiện chuyển trạng thái không đạt được sẽ chuyển sang trạng thái lỗi. Khi đang trong các bước trên mà có tín hiệu dừng hoặc tiếp điểm kiểm soát nhiệt vòng xa mở sẽ chuyển về trạng thái nghỉ để chờ lệnh tái khởi động tiếp theo. Cảm biến quang phát hiện ngọn lửa trong buồng đốt. Vì một lý do nào đó, ngọn lửa trong buồng đốt tắt, cảm biến quang mất tín hiệu, bộ điều khiển lập tức chuyển qua trạng thái lỗi. Grafcet cho bài toán điều khiển đầu đốt Một số quy tắc để đảm bảo tính chính xác cho chu trình Một trạng thái chỉ có duy nhất một network điều khiển đầu ra Mỗi trạng thái chỉ có duy nhất một netwwork chuyển trạng thái Trạng thái của chu trình này chính là điều kiện chuyển trạng thái của chu trình khác và ngược lại Chương trình PLC – s7 300 Khi nhấn nút start và tiếp điểm kiểm soát nhiệt vòng xa đóng thì sẽ tiến hành sấy nhiên liệu Nhiên liệu đạt đến nhiệt độ sấy đặt trước, cảm biến nhiệt độ “b” tác động sẽ dừng việc sấy dầu, đồng thời bật động cơ bơm áp dầu và mở cửa gió hết cỡ (vị trí 2). Bật timer T1 nhằm kiểm soát, khống chế thời gian mở cửa gió. Động cơ điều khiển cửa gió mở nếu gặp CTHT vị trí 2 sẽ ngay lập tức ngừng lại, đồng thời mở cửa van 1 và đóng cửa gió đến vị trí 1, bật timer khống chế thời gian đóng cửa gió Cửa gió đóng đến vị trí 1 (CTHT vị trí 1) thì ngừng đóng và bật boobin đánh lửa trong vòng 10s nhờ delay T3 Sau 10s, tức là trễ T3 có tín hiệu, ngay lập tức tắt bobin đánh lửa. Hệ thống kiểm soát ngọn lửa bằng tiếp điểm kiểm soát nhiệt độ vòng gần. Sau khi đầu đốt cháy ổn định mà nhiệt lượng chưa đủ sẽ mở van 2 và cửa gió vị trí 2 để tăng hỗn hợp cháy Đóng van 2 và đóng cửa gió cũng nhờ tiếp điểm kiểm soát nhiệt độ vòng gần này Trong quá trính cháy, nhấn nút stop hoặc tiếp điểm kiểm soát nhiệt vòng xa mở (sản phẩm đạt đủ nhiệt độ mong muốn) sẽ tắt tất cả các van, đóng cửa gió hoàn toàn (vị trí 0) và chờ lệnh start tiếp theo Kiểm soát sự cố bởi các timer khống chế thời gian đóng mở cửa gió và cảm biến quang