Đồ án Sản xuất xi măng

hệ thống lò sử dụng thiết bị làm lạnh kiểu ghi so với thiết bị làm lạnh kiểu hành tinh. b. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động : + Loại : Coolax 1266 – HY – 2D + Có 2 modul : - Giàn ghi CFG (giàn ghi I) : gồm 3 khoang dƣới gầm giàn ghi và có 2 quạt làm kín riêng biệt với 6 quạt làm mát clinke. - RFT (giàn ghi II) : gồm 4 khoang dƣới gầm giàn ghi, quạt làm mát clinke đồng thời là quạt làm kín khoang. Cả 2 modul này cùng đƣợc kết cấu bởi hệ thống các hàng ghi động xen kẽ các hàng ghi tĩnh. Các hàng ghi động (gồm các tấm ghi lắp trên các đế và lắp trên ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 44 các thanh dầm ngang) lắp trên 2 thanh dầm động có khả năng dịch chuyển dọc theo chiều dài ghi nhờ các piston – xilanh thuỷ lực bố trí ở đầu và 2 bên ghi. Các hàng ghi tĩnh (gồm các tấm ghi lắp trên các đế và lắp trên các thanh dầm ngang) lắp trên 2 thanh dầm cố định dọc theo chiều dài ghi. Các thanh dầm, tấm đế, tấm ghi đều có kết cấu rỗng, khi lắp ráp thành một hệ thống thì có tác dụng nhƣ một đƣờng ống dẫn khí từ quạt lên mặt tấm ghi để làm mát clinke. + Kích thƣớc : - Chiều rộng danh định : 2,4x3,6 m - Chiều dài danh định : 21,8 m - Diện tích hữu ích ghi làm nguội : 71,7 m2 - Đầu ra của lò và bộ phận làm kín đƣợc làm mát bằng khí từ quạt trung áp. Các vòi phun đƣợc bố trí ở 3/4 đƣờng tròn phía dƣới. + Hệ thống cung cấp khí làm mát gồm 11 quạt (W1K10, W1K11, W1K12, W1K13, W1K14, W1K15, W1K17, W1K18, W1K19, W1K20) + 2 quạt làm kín cho giàn ghi CFG : W1K09, W1K16. + Máy đập clinke FK 90x300. + Hệ thống phun nƣớc làm mát khí dƣ W1K46 Clinke từ lò quay rơi xuống đầu giàn ghi CFG gặp dòng khí áp lực cao do các quạt W2K10, W2K11 cung cấp thổi lên qua các tấm ghi và đƣợc làm lạnh đột ngột. Sau đó clinke đƣợc vận chuyển dần tới các khoang tiếp theo của giàn ghi CFG và giàn ghi RFT để tới máy đập búa W2M01 nhờ sự dịch chuyển của các hàng ghi động trên bề mặt các hàng ghi tĩnh. Trong suốt quá trình vận chuyển đó, clinke tiếp tục đƣợc làm mát nhờ hệ thống các quạt làm mát ghi. Cuối giàn ghi RFT có một ghi sàng phân loại clinke, các hạt clinke có kích thƣớc đạt yêu cầu ( < 25 mm) sẽ lọt qua ghi sàng để xuống gầu xiên W2K08. Lƣợng clinke còn lại sẽ qua máy đập búa W2M01 để đập tới kích thƣớc yêu cầu. Sau khi ra khỏi ghi, nhiệt độ clinke khoảng 150 – 1800C. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 45 Dƣới sức hút của quạt hút đầu lò J2J15, không khí sau khi làm lạnh clinke, một phần lên tham gia vào quá trình đốt nhiên liệu trong lò, một phần đƣợc thu hồi qua ống gió 3 để tới làm gió đốt trong Calciner (gió 3). Phần còn lại (chủ yếu ở giàn ghi RFT) sẽ đƣợc hút sang lọc bụi tĩnh điện W2P21 nhờ quạt W2P27 để lắng bụi rồi đƣa gió nóng sạch tới nghiền than K2 để sấy than trong máy nghiền và sang lò I làm gió 1 cho lò. Hệ thống phun nƣớc làm nguội khí dƣ W2K46 gồm 2 giàn vòi phun bố trí 2 bên thành của buồng ghi có nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ khí trƣớc khi vào lọc bụi điện W2P21. 2.5 - Vòi phun : Lò II sử dụng vòi phun Centrax. Đây là loại vòi phun đa kênh bao gồm vòi đốt gas, vòi phun dầu, kênh than, kênh khí. Theo thiết kế, vòi đốt 100% than. Vòi phun đƣợc treo trên 1 bộ giá đƣợc kết hợp mang cả đƣờng ống gió 1 nối với quạt thổi W2V91. Vòi phun đƣợc treo trên dầm dọc sàn lò qua ống đỡ có cửa gió 1 vào để tiếp nhận gió 1 từ quạt W2V91. ống vòi phun đƣợc lắp bao quanh ống đỡ. Giữa thân ống đỡ và ống vòi phun có 1 khe hở cách đều suốt dọc chiều dài thân ống. ống vòi phun đƣợc nối với cửa gió 1. ống than ngoài đƣợc lắp bên trong ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 46 ống đỡ tỳ lên các cánh dẫn hƣớng. Vành phun ngoài đƣợc hàn lên ống vòi phun và ống than ngoài. ống vòi phun và phần ngoài cùng của vành phun ngoài đƣợc phủ 1 lớp bê tông chịu lửa để bảo vệ vòi phun trong điều kiện nhiệt độ cao. Cửa vào than đƣợc phủ 1 lớp chịu mòn đặc biệt. Cửa này nối với ống than ngoài. Mặt khác, cửa than vào còn đƣợc nối với ống đỡ bằng ống mềm. Ống bảo vệ trung tâm đƣợc lắp ở trong ống than trong. Bên trong ống bảo vệ có ống bảo vệ vòi phun dầu ở tâm và ống bảo vệ vòi đốt gas ở bên cạnh. Vòi phun dầu và vòi đốt gas có thể kéo ra khỏi ống bảo vệ để vệ sinh và bảo dƣỡng. Ống bảo vệ trung tâm và ống than trong đƣợc hàn nối với nhau bằng vành phun trong. 2 vành phun có 2 vòng lỗ bố trí đều xung quanh để cấp gió 1 và than vào lò. Như vậy các ống bằng thép chịu nhiệt trong vòi phun Centrax phối hợp với nhau tạo thành : - Ống gió 1 ngoài : do ống vòi phun ghép với ống đỡ. - Ống gió hồi về : do ống đỡ kết hợp với ống than ngoài. - Ống than : do ống than ngoài và ống than trong kết hợp tạo thành. - Ống gió 1 trong : do ống than trong và ống bảo vệ trung tâm tạo thành. 2.6 - Máy nghiền than : a. Máy nghiền ATOX – KM 27.5 : * Giới thiệu : - Là máy nghiền đứng chu trình kín sấy nghiền liên hợp. - Kiểu máy nghiền ATOX. - Loại KM 27.5. - Giảm tốc loại TDVLA – 1270. - Phân ly khí loại RAKM – 27. - Các bộ phận nghiền gồm có 3 roller và bàn nghiền. - Áp lực nghiền (Pw) = 90 – 150 bar. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 47 - Độ mịn sản phẩm < 6% trên sàng 90 μm. - Độ ẩm : < 1%. - Năng suất : 40 t/h. - Tác nhân sấy : + Khí thải ở ghi làm nguội clinke + Lò đốt phụ - Nhiệt độ khí nóng vào máy nghiền ~ 3000C. - Nhiệt độ sau máy nghiền 800C ở độ ẩm 1% H2O : + Tmax1 = 80 + 5 0 C + Tmax2 = 80 + 1 0 C * Cấu tạo : Bộ phận nghiền gồm có 1 bàn nghiền đƣợc dẫn động bởi 1 động cơ (K2M03) và 3 con lăn nghiền với hệ thống thuỷ lực (gồm 1 bơm dầu, 3 xi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 48 lanh thuỷ lực, mỗi xi lanh có sự hỗ trợ của 2 bình tích năng). Trên bàn nghiền có 1 đƣờng nghiền chạy vòng tròn. Đƣờng nghiền có các tấm lót chịu mòn – nhiệt làm bằng hợp kim Cr – Ni. Vành chặn than đƣợc lắp vòng theo mép bàn nghiền, có chức năng dồn than vào đƣờng nghiền tạo ra 1 lớp đệm nghiền. Thanh gạt nắp tại mặt dƣới của bàn nghiền có nhiệm vụ gom than rơi qua miệng vành chặn xuống tấm dƣới của vỏ máy nghiền ra cửa đổ. ở đó than đƣợc đƣa trở lại buồng nghiền nhờ quạt gió K2M09. Ba con lăn nghiền đƣợc lắp cố định trong khoang máy nghiền tƣơng quan với vỏ máy nghiền nhƣng quay quanh trục đƣợc giữ chặt bởi gông trung tâm. Con lăn nghiền quay quanh trục bằng ổ con lăn bôi trơn mỡ. Trục đƣợc lắp các bạc lót cho 4 vòng làm kín trục. Chức năng của chúng là ngăn cản 1 phần mỡ nạp giữ trong con lăn và ngăn cản bụi than xâm nhập vào con lăn, làm kín trục trên cả 21 mặt con lăn. Trong con lăn đƣợc bảo vệ 1 lần nữa bởi hệ thống khí làm kín. Khí làm kín đƣợc cung cấp bởi quạt K2M06. Từ bên ngoài vỏ máy nghiền, khí làm kín đi vào gông trung tâm rồi đi theo các máng tới trục của 3 con lăn. Các con lăn nghiền đƣợc bọc bởi các tấm chịu mòn. Các tấm này đƣợc cố định bởi các bộ gối kẹp và các vít hãm. * Nguyên lý hoạt động : Than thô từ két than thô K2L01, định lƣợng nhờ cân đôsimat K2A01 và cấp vào tâm máy nghiền K2M01 bằng vít tải đôi K2A02. Động cơ K2M03 quay, mômen chuyển động đƣợc truyền tới bàn nghiền thông qua hộp giảm tốc K2M02 và làm bàn nghiền quay theo. Khi bàn nghiền quay, lực ly tâm xuất hiện và hƣớng dòng than thô đi vào đƣờng nghiền. Than đƣợc nghiền mịn nhờ lực trà sát giữa các con lăn với mặt bàn nghiền. Việc nâng hạ các con lăn nghiền cũng nhƣ việc tạo ra áp lực nghiền là nhờ hệ thống thuỷ lực. Trong hệ thống thuỷ lực, bơm K2M07M1 có nhiệm vụ cung cấp dầu cho các xi lanh và các bình tích năng để nhằm duy trì áp lực nghiền. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 49 Quạt K2M06 có chức năng làm kín các con lăn nghiền. Để tạo đƣợc lớp đệm nghiền thích hợp (d = 29 – 30 mm), bơm nƣớc K2K01 với 3 ống phun nƣớc trực tiếp lên lớp than ở mặt bàn nghiền. Lớp đệm nghiền này có tác dụng giúp ổn định áp lực nghiền cũng nhƣ tránh rung cho máy nghiền, áp suất âm trong hệ thống máy nghiền đƣợc tạo ra bởi quạt hút K2P22, nhờ đó gió nóng thu hồi từ giàn ghi làm lạnh đƣợc hoà trộn với khí hồi lƣu sau lọc bụi điện đi vào máy nghiền qua vòng phun gió nóng thực hiện đồng thời 2 nhiệm vụ : sấy khô và cuốn than mịn lên thiết bị phân ly K2S01. Phần than mịn đạt yêu cầu tiếp tục theo dòng khí nóng vận chuyển qua cửa ra ở đỉnh máy nghiền. Các hạt thô bị cản lại và trở lại bàn nghiền để nghiền tiếp tới khi đạt kích thƣớc yêu cầu. * Phân ly khí loại RAKM – 27 : Phân ly dùng trong máy nghiền ATOX là thiết bị phân ly khí động dùng để phân ly các hạt than mịn từ máy nghiền đƣa lên bằng luồng khí nóng. Cấu trúc của phân ly gồm : 1 rôto , cánh dẫn hƣớng , vỏ phân ly , cháp đáy và van côn. Vỏ phân ly bao gồm 2 phần côn và đƣợc lắp trực tiếp lên vỏ máy nghiền bằng bu lông. Cửa xả của khí và bụi mịn thoát ra khỏi thiết bị đƣợc bố trí trên đỉnh máy nghiền. Rôto có các cánh thẳng đứng làm bằng thép chịu mài mòn. Rôto này đƣợc lắp trên 1 trục thẳng đứng. Trục rôto nhận mômen chuyển động từ động cơ thông qua hộp giảm tốc. Cánh dẫn hƣớng là những tấm thép, 1 đầu đƣợc bắt chặt với vỏ thiết bị, đầu dƣới gắn với phễu hình côn. Van côn là loại van đối trọng, chức năng của nó là cho liệu rơi xuống mà khí từ khoang nghiền không thể đi lên đƣợc. Hiện nay, đã thay van côn bằng 1 ống dẫn trực tiếp than thô chảy xuống bàn nghiền. b. Yêu cầu kỹ thuật của than làm nhiên liệu tại Công ty xi măng Hoàng Thạch : Máy nghiền than ATOX – KM 27.5 Than nhập về là than cám 3 thoả mãn TCVN 1789 - 1999 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 50 Các chỉ tiêu Giá trị Độ tro, %, max 1,5 Chất bốc, % 8 Nhiệt lƣợng, Kcal /kg than mịn 7050 Độ ẩm, %, max 13,5 Kích thƣớc ≤ 15 mm Lƣợng quá cỡ từ 15 – 25 mm không quá 5% CHƯƠNG 3 : CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ NUNG CLINKE ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 51 §1. TỔNG QUAN Trong các chƣơng trƣớc chúng ta đã biết qua về công nghệ của quá trình sản xuất xi măng, cấu tạo của hệ thống lò nung và quá trình biến đổi hoá học của liệu khi nung để hình thành clinke. Việc tính toán các chỉ tiêu thông số chuẩn đã đƣợc các nhà công nghệ thực hiện và nó đƣợc giữ không đổi trong quá trình hoạt động của lò. Yêu cầu đặt ra là phải điều khiển tối ƣu hoá hệ thống lò. Việc điều khiển tối ƣu hoá hệ thống lò sẽ làm cho chất lƣợng clinke tốt hơn, hệ thống làm việc với độ chính xác cao hơn, tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu nhƣng vẫn đảm bảo chất lƣợng và sản lƣợng clinke. Để thực hiện bài toán tối ƣu, nhà máy xi măng Hoàng Thạch dùng hệ thống chuyên gia để điều khiển hệ thống lò. Đ iề u k h iể n t ru y ền đ ộ n g q u ay Đ iề u k h iể n c ấp l iệ u Đ iề u k h iể n c h ế đ ộ n h iệ t Đ iề u k h iể n c h ế đ ộ k h í đ ộ n g Công nghệ sản xuất clinke Hệ thống chuyên gia ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 52 Hình 3.1. Hệ thống điều khiển chuyên gia HT II Hệ thống chuyên gia điều khiển lò tự động là hệ thống trên cơ sở hiểu biết cho một nhà máy cụ thể, có hệ thống giám sát và điều khiển hoạt động của lò và làm nguội ở mức cao. Hệ thống chuyên gia điều khiển lò trợ giúp ngƣời vận hành lò trong việc tạo ra các điều kiện vận hành tốt nhất cho việc vận hành lò ổn định, chất lƣợng clinke thích hợp, sản lƣợng tối đa và tiêu thụ nhiên liệu ít. Đặc điểm của hệ thống điều khiển chuyên gia là nó điều chỉnh điểm đặt chứ không phải là duy trì điểm đặt của các chu trình đơn. Ví dụ hệ thống có thể tăng điểm đặt cho nhiệt độ của quá trình canxi hóa nếu mômen lò bị giảm. Hệ thống chuyên gia đƣợc sử dụng là hệ thống chuyên gia Fuzzy. Với hệ thống này hoạt động của lò đƣợc thống nhất với các hoạt động điều khiển thƣờng xuyên và đáng tin cậy hơn so với ngƣời vận hành. Hệ thống điều khiển này sẽ tăng đáng kể sự ổn định của lò và điều khiển lò trong khoảng ít nhất 80% thời gian vận hành. Sự ổn định của lò sẽ đảm bảo giảm nhiệt lƣợng tiêu thụ khoảng 3% - 5%, nâng tuổi thọ của gạch chịu lửa lên khoảng 30% - 50%, sản xuất ra clinke đồng nhất hơn có cƣờng độ xi măng cao hơn và giảm lƣợng tiêu thụ điện năng trong máy nghiền xi măng, tăng các hệ số hoạt động và năng suất của lò. Chiến lƣợc điều khiển cho lò gồm 4 nhóm sau: - Điều khiển zôn nung. - Điều khiển quá trình cháy. - Điều khiển bộ làm nguội. - Điều khiển khởi động lò. Mỗi nhóm đều có các mục tiêu thứ tự ƣu tiên riêng để tránh mâu thuẫn. Các mục tiêu điển hình trong zôn nung theo trật tự ƣu tiên là: - Kiểm soát sự cố: tránh các điều kiện lò nóng/lạnh. - Vận hành ổn định: ổn định vận hành lò. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 53 - Chất lƣợng clinke: đáp ứng các yêu cầu về chất lƣợng. - Sản xuất: tối đa hoá sản lƣợng. Các mục tiêu có thứ tự ƣu tiên cao hơn đƣợc quan tâm trƣớc nhất, và nếu các mục tiêu này không đƣợc đáp ứng thì các mục tiêu có thứ tự ƣu tiên thấp hơn tạm thời không đƣợc nhắc đến. Ví dụ nếu zôn nung bi lạnh thì cấp liệu có thể bị giảm thậm chí điều này có mâu thuẫn với các yêu cầu về tối đa hoá sản lƣợng. Hệ thống chuyên gia lò dùng các kết quả đo quá trình cho các hoạt động điều khiển. Sẽ đạt những kết quả tốt nhất nếu có thể giảm thiểu những trục trặc, nhƣ cấp liệu lò không đều hoặc những thay đổi trong nhiệt trị của than. Tuy nhiên hệ thống chuyên gia lò hoạt động tốt trong phạm vi thay đổi rộng và đảm bảo các hành động tức thời để đạt đƣợc hoạt động ổn định lò. Để điều khiển đƣợc tháp trao đổi nhiệt và bộ làm nguội, hệ thống chuyên gia lò phải cần các kết quả đo quá trình nhƣ liệt kê dƣới đây, nếu đột ngột mất một tín hiệu không hoạt động, hệ thống chuyên gia vẫn có thể tiếp tục hoạt động nhƣng hiệu quả bị giảm đi.  %O2 và %CO tại đầu vào của lò.  %O2 và %CO trong khí thải tháp trao đổi nhiệt.  Dòng động cơ lò và/hoặc %NOx tại đầu vào của lò và/hoặc hoả kế trong zôn nung.  Nhiệt độ khí thải tháp trao đổi nhiệt.  Nhiệt độ buồng phân huỷ.  Vôi tự đo và/hoặc dung trọng lít.  Áp suất dƣới ghi bộ làm nguội. Hệ thống chuyên gia lò sẽ điều khiển:  Cấp liệu lò.  Than cho vào lò và buồng phân huỷ.  Vị trí của van điều tiết gió 3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 54  Tốc độ quạt ID của lò hoặc vị trí của van điều tiết.  Tốc độ lò.  Tốc độ ghi của bộ làm nguội.  Lƣu lƣợng khí làm nguội từ các quạt bộ làm nguội. Các kết quả đo của quá trình công nghệ phải thƣờng xuyên đƣợc kiểm tra và duy trì để hệ thống hoạt động tốt. Ngƣời vận hành lò phải định kì đánh giá tình hình bằng cách sử dụng các thông số điều khiển quen biết không những trong thực tại mà còn phải xem xét tình hình sẽ tiến triển ra sao trong khoảng thời gian sau đó rồi sẽ quyết định phải làm gì nếu cần. Nếu lò không cân bằng hoặc có dấu hiệu trục trặc, ngƣời vận hành có thể can thiệp theo một trong hai chiến lƣợc khác nhau:  Có thể thay đổi đôi chút tốc độ lò và nhờ vào việc đồng bộ lò, mức cấp liệu sẽ tự động thay đổi theo. Và ta phải để nguyên mức nhiên liệu và nguồn gió.  Có thể giữ nguyên tốc độ lò và cấp liệu nhƣng điều chỉnh việc đốt trong lò và luồng gió cho thích hợp. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 55 §2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG LIỆU CẤP CHO LÒ 2.1. Giới thiệu hệ thống cấp liệu lò nung LOW (mất trọng lượng) FLS: Mục đích của hệ thống cấp liệu lò nung là đảm bảo lƣợng liệu thích hợp đƣợc cấp vào lò nung, đồng bộ với tốc độ quay của lò và đảm bảo cho lò hoạt động tốt. Nhƣ vậy ta thấy hệ thống điều khiển cấp liệu lò nung không tách rời mà là một hoạt động quan trọng trong công đoạn điều khiển lò. Việc lựa chọn hệ thống cấp liệu lò nung phụ thuộc vào loại lò nung và số silô bột liệu cùng với thiết bị vận chuyển giữa bộ phận cấp liệu vào lò nung. Hệ thống cấp liệu lò nung FLS – LOW chủ yếu đƣợc dùng trong hệ thống cấp liệu lò nung đƣợc lắp dƣới silô CF. Két cân đƣợc lắp Nivopilot, một bộ phận an toàn ngăn không cho két quá đầy và có thiết bị thông gió để hoá lỏng bột liệu trong bể. Ba bộ cảm biến tải trọng đo trọng lƣợng của két, áp dụng ba mức tải trọng. Mức tối đa sẽ ngừng quá trình rút ra từ silô CF và mức tối thiểu sẽ rút liệu từ silô CF, mức thấp hơn mức tối thiểu sẽ báo động. Mỗi cửa ra từ bể đƣợc lắp một cửa điều khiển dòng chảy, hoạt động bằng khí để bật hay tắt và một cửa điều khiển dòng chảy chạy bằng động cơ để điều chỉnh mức liệu rút ra từ két cân. Sự mất tải trọng đƣợc đo hàng giờ với sự điều chỉnh tƣơng ứng các lỗ mở của cửa điều khiển dòng chảy hoạt động nhờ động cơ. Vì mức rút ra thật chỉ đƣợc đo trong thời kì mà không cung cấp nguyên liệu vào két cân, mức ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 56 trong bể đƣợc điều chỉnh theo chu kì. Mỗi chu kì gồm một giai đoạn đổ vào khi nguyên liệu đƣợc cấp vào trong két và đồng thời đƣợc rút ra trƣớc quá trình rút nguyên liệu ra mà trong quá trình này chỉ có hiện tƣợng rút nguyên liệu ra. Trong quá trình rút ra, cứ 2s lại ghi trọng lƣợng của két. Các số ghi đƣợc này đƣợc chuyển thành mức dòng chảy cấp liệu cho lò nung, mức này đƣợc so sánh với mức đặt ra cho yêu cầu của cấp liệu lò nung và điều chỉnh lỗ mở cửa điều chỉnh dòng chảy nếu có sai lệch. Khi việc đổ vào két cấp liệu lò nung đã đạt đến một mức thấp đã đƣợc xác định từ trƣớc, thì chƣơng trình rút ra từ đáy silô tự động đƣợc phục hồi và quá trình đổ nguyên liệu vào bể lại đƣợc phục hồi. 2.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CẤP LIỆU LÒ NUNG HT II: 2.2.1. Giới thiệu: Hệ thống điều khiển cấp liệu lò nung LOW và hệ thống điều khiển silô CF Hoàng Thạch II đƣợc trình bày trong hình 3.7, bao gồm các phần sau:  Control cabinet.  Thiết bị cho phễu cân.  Van từ trƣờng để điều chỉnh gió cho van lật.  Công tắc không tiếp xúc cảm ứng để điều chỉnh vị trí của van lật.  Bộ đo áp suất cho quạt gió và máy nén khí.  Nivopilot để trộn bột liệu trong bể và phễu cân.  Van lật của phễu cân.  Cửa tháo cho cấp liệu lò nung.  Van điều chỉnh cho cấp liệu lò. Hệ thống điều khiển silô CF có thể tự động chạy liên động với sự đóng mở của van lật ở đáy silô, dựa trên mức liệu ở phễu cân. Trong chế độ tự động, nguyên lí đồng nhất của CF – silô đƣợc thoả mãn, nếu hoạt động ở chế độ bằng tay thì van lật đƣợc mở. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 57 Hệ thống điều khiển cấp liệu lò LOW có thể điều khiển tự động định mức cấp liệu lò, dựa trên điểm đặt định mức. Trọng lƣợng vật liệu và vị trí của cửa tháo có điều khiển với sự thực hiện tính toán các tham số mà LOW sẽ tự động điều chỉnh. Điều đó có thể quyết định góc mở van trong chế độ bằng tay. Bộ điều khiển là một MasterPiece để điều khiển giám sát thứ tự rút và định mức cấp. 2.2.2. Hệ thống silô CF: Nguyên lí đồng nhất: việc đồng nhất đạt đƣợc trong silô CF bằng cách rút liệu tại các cửa ra ở đáy silô, mà đƣợc tiến hành ở nhiều mức dòng chảy khác nhau và trộn bột liệu từ cửa ra riêng rẽ trong một bể trộn lí tƣởng nhỏ. Đáy của silô đƣợc chia thành 7 khu vực sáu cạnh giống nhau, ở giữa mỗi khu vực có một lỗ mở bộ phận tháo đậy bằng một hình nón để thoát áp suất. Mỗi khu vực lại đƣợc chia thành 6 phần hình tam giác, nhƣ vậy đáy của silô gồm 42 phần, tất cả đều đƣợc lắp những hộp thông gió xốp. Có thể thông gió đồng thời cả ba phần một cách độc lập nhờ khí từ 3 máy thổi quay. Các lỗ mở bộ phận tháo đƣợc lắp các van nắp. Từ các van này nguyên liệu đƣợc chuyển bằng khí trƣợt đến bể trộn ở giữa bên dƣới silô. Bằng thông gió mạnh bột liệu đƣợc hoá lỏng trong bể trộn. Lƣợng liệu trong bể trộn tƣơng ứng với 12 phút tiêu thụ của cấp liệu lò nung. Bể trộn đƣợc đặt trên các bộ cảm biển tải. Báo hiệu về trọng lƣợng từ các hộc bình này đƣợc sử dụng cho hai mục đích:  Khởi động và ngừng toàn bộ quá trình rút ra từ đáy silô để giữ mức nguyên liệu trong bể ở các giới hạn cho phép.  Trong các giai đoạn mà toàn bộ quá trình rút ra từ đáy silô đã đƣợc ngừng lại, sự mất trọng lƣợng của bể trộn đƣợc tính toán và sử dụng để điều khiển các van quay dƣới bể trộn, điều chỉnh cấp liệu lò nung. Do vậy không cần có hệ thống cân cấp liệu lò nung bổ sung. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 58 Hoạt động của silô CF đƣợc các cụm PLC điều khiển đƣợc lắp vào một hệ thống thiết bị vi xử lí. Thiết bị vi xử này điều khiển trình tự rút ra từ 7 cửa tháo ở đáy silô bằng cách điều khiển việc đóng và mở các van nắp và quá trình thông gió của các phần. Khi bể cấp liệu lò nung đạt đến mức tối đa thì chƣơng trình đƣợc ngắt. Khi mức trong bể tụt xuống thì chƣơng trình lại đƣợc tiếp tục. Mức tháo liệu tối ƣu từ 7 cửa tháo đƣợc tính toán dựa trên cơ sở:  Mức trung bình của liệu trong silô.  Tổng định mức cấp liệu đến lò.  Chu kì thời gian cho mức dao động trội nhất ở đầu vào silô. 2.2.3. Hệ thống cấp liệu cho lò nung LOW: a. Nguyên lí hoạt động Bột liệu rút ra từ silô CF theo chƣơng trình, sau đó đƣợc cung cấp cho két cân. Định mức dòng cấp của két cân đƣợc điều chỉnh vƣợt định mức dòng tháo của két cân và nó sẽ bị ngắt nếu liệu trong két đạt đến một mức cao định trƣớc. Khi liệu trong két đến một mức thấp đã định trƣớc, việc tháo từ silô lại hồi phục. Liệu trong két cân liên tục đƣợc tháo ra, chảy qua thiết bị đóng mở bằng khí động và đƣợc dẫn bởi cửa điều khiển dòng chảy hình trụ bằng cơ. Thiết bị đóng mở khí động đƣợc dùng để chắc chắn rằng không có liệu khi cấp liệu lò dừng. Cửa điều khiển dòng chảy bằng cơ khí đƣợc dùng để điều chỉnh lại cấp liệu cho lò, khi không cấp liệu, cửa này sẽ bị đóng xuống để an toàn. Nguyên lí chính để điều chỉnh liệu cấp cho lò dựa vào việc đo sự khác nhau của tín hiệu trọng lƣợng két cân theo thời gian. Sự khác nhau này phản ánh dòng chảy, đƣợc dùng bộ điều khiển mất trọng lƣợng LOW (Loss Of ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 59 Weight) để điều chỉnh vị trí của cửa tháo. Nguyên lí này đƣợc dùng trong lúc liệu rỗng nhƣng không thể dùng lúc liệu đầy, khi đó lƣợng liệu cấp vào phễu cân không thể nhận biết đƣợc. Thay vào đó công thức toán học đƣợc dùng, nó đƣa ra quan hệ giữa lƣu lƣợng, vị trí mở van, trọng lƣợng đo đƣợc ở phễu cân: 2 1 2 3. . Z F X X Q X Q    Trong đó: F: lƣu lƣợng (T/h). Z: vị trí mở van (%). Q: trọng lƣợng phễu cân (T). X1, X2, X3: các biến hệ thống. Trong công thức đó ta thấy lƣu lƣợng tỉ lệ trực tiếp với vị trí mở van và tỉ lệ nghịch với hàm của trọng lƣợng phễu cân. Các biến hệ thống phụ thuộc vào hình dạng của cửa điều khiển dòng chảy, sự thông khí của phễu và tính chất của dòng liệu. Để có biến hệ thống chính xác, chúng phải đƣợc cập nhật sau mỗi chu kì tháo. time Giá trị lƣu lƣợng ra két cân Giá trị lƣu lƣợng vào két cân Trọng lƣợng két cân Vị trí mở van Hình 3.8. Nguyên lí điều khiển hệ thống cấp liệu cấp liệu LOW ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 60 b. Nguyên lí điều khiển: Nguyên lí điều khiển hệ thống cân LOW: để điều khiển lƣu lƣợng, các biến hệ thống phải đo đƣợc. Các toán tử chèn Setpoint lƣu lƣợng Fsp, trọng lƣợng của phễu cân Q (đƣợc đo bởi 3 cảm biến tải), đo vị trí van Zm và giá trị tốc độ động cơ. Hai tín hiệu số đƣợc dùng để khởi động và dừng cấp liệu Feed request và Return signal. Để thực hiện đƣợc điều này nó đƣợc truyền thông với H1 PLC. * Chế độ tự động (Hình 3.9): Để bắt đầu cấp liệu, nó chờ tín hiệu “Feed request” từ H1 PLC và sẽ gửi tín hiệu “Return signal”. Tín hiệu setpoint lƣu lƣợng và biến vào, sẽ đƣợc chấp nhận khi tín hiệu “Feed request” nhận đƣợc. Setpoint lƣu lƣợng khoảng 30T/h. Bộ điều khiển LOW tiếp tục hoạt động và gửi tín hiệu “Return signal”. Hàm dốc: Sử dụng phƣơng pháp này, vấn đề sai lệch nhỏ của trọng lƣợng vào đƣợc giải quyết. Hàm dốc có thể chỉ đƣợc sử dụng trong chu kì liệu rỗng, bởi vì lƣợng cấp cho phễu cân trong chu kì đầy không thể xác định. Việc này đƣợc thực hiện bằng tiếp điểm có tên “Shifted during emptying period”. Sự giảm dần trọng lƣợng đƣợc bắt đầu ngay khi bƣớc vào chu kì rỗng. Nó bắt đầu với trọng lƣợng khởi động (Qstart) và giảm xuống theo thời gian theo hƣớng bám lƣu lƣợng đặt. Bằng chức năng này trọng lƣợng đặt đƣợc tính (Qsp), nó đƣợc trừ đi trọng lƣợng tức thời của phễu cân, sai lệch đƣợc dùng để điều khiển cửa tháo. Để cấp liệu tốt, sai lệch trọng lƣợng phải nhỏ ở mức cho phép. Điều này đƣợc điều chỉnh bằng bộ khuếch đại KP1, nó có thể cho giá trị lớn. (Theo kinh nghiệm KP1 để ở giá trị khoảng 50). Tính vị trí van: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 61 Hàm dốc sẽ đƣa ra lƣu lƣợng đúng cho hệ thống trong chu kì rỗng, trong chu kì đầy hàm này phải đƣợc ngắt. Vì vậy trong chu kì đầy, công thức toán phải đƣợc dùng để tính vị trí van dựa vào lƣu lƣợng đặt Fsp và trọng lƣợng phễu cân. 2 1 2 3.( . . )[%]sp spZ F X X Q X Q   Với giá trị lƣu lƣợng đặt cố định, vị trí van Zsp sẽ là hàm bậc 2 của trọng lƣợng phễu cân. Giá trị vị trí van này đƣợc sử dụng để điều khiển trong cả hai chu kì. Trong chu kì rỗng, Zsp sẽ đƣợc điều chỉnh dựa theo sai lệch của trọng lƣợng. Vị trí đặt van mới sẽ đƣợc trừ đi giá trị điện áp đo vị trí (Zm) mà nó gây ra sai lệch lƣu lƣợng (Zfault). Khâu khuếch đại KP2 đƣợc dùng để điều chỉnh cho vòng giá trị sai lệch nhỏ nhất của Zfault. Q[T] 50 45 40 35 Flow = Constant Max Level ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 62 Tính tốc độ: Tần số điều khiển tốc độ của động cơ có thể đƣợc điều chỉnh trong 1 khoảng đến 100Hz, nó có thể đƣợc đọc trƣớc bộ biến tần. Với mức tần số thấp này có thể chạy động cơ mà không cần dừng và khởi động. Để tính tốc độ, biến Znew đƣợc dùng, cũng nhƣ tốc độ đặt cho hệ thống. Khâu khuếch đại KP3 sử dụng giá trị cố định, và chỉ thay đổi giữa hai đại lƣợng %/sec và Hz. 3 . dZ KP f dT  Đại lƣợng này có thể đƣợc tính dễ dàng, bằng cách chạy tháo liệu liên tục tại tần số định trƣớc. Tính lƣu lƣợng: 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Hình 3.10. Quan hệ vị trí van và trọng lƣợng két cân Zm[%] 30 25 20 15 10 5 Min Level ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 63 Trong chu kì rỗng mất dần trọng lƣợng, lƣu lƣợng đƣợc đo. Điều này không thể làm trong chu kì đầy, khi đó công thức toán đƣợc dùng để tính lƣợng có dạng sau: 2 1 2 3 [ / ] . . Z F T h X X Q X Q    Việc tính lƣu lƣợng tức thời tƣơng đƣơng với việc đo vị trí và trọng lƣợng của két cân. Lƣu lƣợng tính đƣợc phải cho qua bộ lọc để loại bỏ những dao động trƣớc và sau khi kết thúc một chu kì, nó đƣợc thể hiện ở lƣu lƣợng thực tế và trọng lƣợng tích luỹ trên hình vẽ. * Chế độ bằng tay (Hình 3.11): Trong chế độ này hệ thống mất trọng lƣợng sẽ ở vị trí không hoạt động. Ngƣời vận hành có thể đƣa ra điểm đặt bằng tay cho vị trí van tháo (Zmanu), và động cơ sẽ đƣợc điều khiển đúng với vị trí đã đặt. Phần tính toán lƣu lƣợng cũng giống nhƣ chế độ tự động. Thậm chí nếu chế độ này đƣợc duy trì trong một thời gian dài, việc tính lƣu lƣợng sẽ tính đƣợc đúng cho cả chu kì đầy do các biến hệ thống luôn đƣợc cập nhật. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 64 §3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ NHIỆT CHO CALCINER 3.1. Điều khiển quá trình cháy trong calciner: Bài toán điều khiển quá trình cháy trong buồng phân huỷ là một bài toán phức tạp. Việc điều khiển phụ thuộc vào rất nhiều tham số nhƣ: - Độ đồng nhất của liệu. - Chất lƣợng than. - Lƣu lƣợng gió. - Nồng độ CO, O2, - Sự phân phối khí. - Hiệu quả của cyclone. Việc điều khiển quá trình cháy trong buồng phân huỷ đƣợc thực hiện nhƣ sau: Không khí cấp cho buồng phân huỷ đƣợc lấy từ hệ thống làm nguội clinke qua ống gió 3, một phần gió đƣợc trích lên tầng trên của buồng phân huỷ (gió 4). Khí để phun mù và vận chuyển nhiện liệu. Gió 3 và gió 4 là khí môi trƣờng từ máy làm nguội đã đƣợc trao đổi nhiệt với clinke. Nhiệt độ của gió sẽ phụ thuộc vào hiệu quả của bộ làm nguội, đạt khoảng 7500C – 9000C. Khí phun mù và vận chuyển nhiên liệu là khí cần thiết cho bột than mịn và làm nguội thiết bị vòi đốt. Lƣợng khí thừa là 20% tƣơng đƣơng 4% ôxi trong ống thoát của buồng phân huỷ để đảm bảo cho than cháy hết. Nhiên liệu đƣợc cấp cho buồng phân huỷ chiếm khoảng 60% tổng lƣợng để đốt tạo clinke. Nhiệt độ trong buồng phân huỷ khoảng 10000C, thời gian lƣu của khí cháy trong buồng phân huỷ khoảng > 4s. Sau cyclone A54, van A71 chia bột liệu thành hai nhánh, nhánh thứ nhất đi thẳng xuống lò, nhánh thứ hai đi vào buồng phân huỷ với mục đích là để điều chỉnh nhiệt độ buồng phân huỷ, điều chỉnh lƣợng canxi hoá thích hợp trƣớc khi liệu vào lò nung và điều chỉnh sự cố xảy ra với buồng phân huỷ. Bột liệu đi vào buồng phân huỷ cũng đƣợc van A73 chia thành 2 nhánh, nhánh thứ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 65 nhất đi vào tầng trên, nhánh thứ hai đi vào tầng dƣới, nhờ vậy mà ta có thể điều chỉnh nhiệt độ trong buồng phân huỷ. Nhiệt độ điểm đo A56T1 là tham số cho mạch vòng điều chỉnh van A71. Buồng phân huỷ đƣợc đốt hoàn toàn bằng than nếu van A71 mở nhỏ nhất là 20% và vòi đốt dầu nóng, tức là sẽ có 20% liệu đi vào ống đứng của lò và 80% liệu đi vào buồng phân huỷ. Do vậy khi đốt hoàn toàn bằng than thì yêu cầu lƣợng liệu cấp cho buồng phân huỷ < 80%. Nhiệt độ điểm đo A56T1 càng cao thì van A71 mở càng nhỏ và ngƣợc lại. Nếu A56T1 > 10500C thì báo lỗi giảm từ từ cấp than. Nếu A56T1 > 11000C thì ngừng cấp than. Nhiệt độ A56T3 làm tham số cho mạch vòng điều khiển van A73. Độ mở của van A73 thể hiện lƣợng liệu cấp vào tầng trên của buồng phân huỷ, A56T3 càng cao thì van A73 mở càng nhỏ. Máy phân tích khí thải: Các thiết bị phân tích khí liên tục lấy mẫu khói lò để cung cấp thông tin về mức O2, CO và NO để cho ngƣời vận hành trên cơ sở này điều khiển luồng không khí thừa trong lò. Khí thải không đƣợc chứa khí dễ cháy: CO, H2,Khối lƣợng khí thừa trong lò ảnh hƣởng đến tiêu thụ nhiệt và hoạt động của lò. Nếu khí thải chứa khí dễ cháy thì quá trình đốt than chƣa hoàn toàn. Khí thải cũng chứa nhiệt của nó. Khối lƣợng nhiệt này bị tổn hao trong khí thải cũng đáng kể. Trong khí thải mà thừa 1% CO thì trong lò phải tiêu thụ thêm 40kcal cho 1kg clinke. Vì vậy để đảm bảo an toàn phải tránh khí chƣa cháy trong khí thải. Không thể nhìn thấy đƣợc khí chƣa cháy nhƣng nếu quá trình đốt cháy diễn ra kém thì khói đen sẽ hình thành cốc hoá và muội. Thông thƣờng quá trình đốt cháy không hoàn toàn là do thiếu khí. Tuy nhiên quá trình đốt cháy không hoàn toàn cũng có thể xảy ra mặc dù có đủ lƣợng khí và hàm lƣợng ôxi. Điều này cũng có thể xảy ra nếu một số khí dễ cháy gặp khí cháy ở đỉnh lò và quá nguội không thể cháy đƣợc. Cũng có thể xảy ra nếu nguồn cấp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 66 nhiên liệu không đều, do vậy ở những thời điểm nào đó có thể cung cấp quá nhiều cho quá trình cháy. Khí thừa: Lƣợng khí thừa không đƣợc nhiều quá vì nếu nhiều khí thừa quá sẽ làm giảm nhiệt trong zôn nung và tăng tốc độ khí qua lò do đó làm mất nhiều bụi. Nhiệt bị di chuyển lên phía trên lò, điều này có thể gây ra nhiệt độ quá cao trong các cyclone. Nếu lƣợng khí thải quá nhiều thì tổn hao nhiệt cũng nhiều và thiệt hại về kinh tế. Ngoài ra còn làm tăng tải quạt ID. Thiếu khí: Thiếu khí dẫn tới đốt cháy không hoàn toàn và làm giảm nhiệt độ zôn nung. Một phần khí chƣa cháy và nhiên liệu tập trung trong tháp trao đổi nhiệt, các bộ lọc bụi và ống dẫn nơi mà trong những trƣờng hợp rủi ro chúng có thể bốc cháy và nổ. Nhiên liệu không cháy trong khí thải lại làm tăng mức tiêu thụ năng lƣợng của lò. Nó cũng làm tăng khả năng hình thành côla trong đầu vào của lò. Lƣợng khí thừa đƣợc điều khiển sao cho bao giờ cũng có một lƣợng khí thừa so với tốc độ bột than cấp vào lò. Điều này đƣợc thực hiện dựa trên hàm lƣợng ôxi ở đầu vào của lò. Nên cố gắng giữ cho hàm lƣợng ôxi không đổi bằng cách thay đổi vận tốc quạt khí hoặc thay đổi vị trí van điều tiết quạt. Quá trình này đƣợc thực hiện nhờ các mạch vòng điều chỉnh PID. 3.2. Điều khiển nhiệt độ buồng phân huỷ: Bài toán điều khiển nhiệt độ buồng phân huỷ là một toán rất quan trọng, yêu cầu điều khiển ở đây là phải đảm bảo sao cho liệu sau khi ra khỏi buồng phân huỷ đạt mức canxi hoá 90% - 95%. Hàm lƣợng canxi hoá đạt đƣợc trong bài toán này có ảnh hƣởng rất lớn đến bài toán điều khiển zôn nung. Nó quyết định đến chế độ hoạt động của zôn nung. Để đảm bảo liệu ra khỏi buồng phân huỷ đạt mức canxi hoá 90% - 95% ta phải đảm bảo đƣợc các thông số hoạt động về nhiệt độ, áp suất nhƣ ở hình 3.12. Việc điều khiển nhiệt độ buồng phân huỷ A56 đƣợc thực hiện qua các mạch vòng điều khiển tự động sau: - Tín hiệu W2A55T1_PID1 để điều khiển: W2V21Y1_Z11 (vị trí) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 67 - Tín hiệu W2A55T1_PID2 để điều khiển: W2V82Y1_F11 (điểm đặt) - Tín hiệu W2A56T2_PID để điều khiển: W2V31Y1_Z11 (vị trí) - Tín hiệu W2A56T8_PID để điều khiển: W2A73M1 (vị trí) - Tín hiệu W2A56T1_PID để điều khiển: W2A71M1 (vị trí) Trong đó W2V21 và W2V31 là các van dầu, do hệ thống lò đƣợc đốt bằng than nên việc điều khiển nhiệt độ chỉ cần mạch vòng điều khiển tự động W2A55T1_PID2 để điều khiển điểm đặt cho cân quay cấp than W2V82. Cấu tạo và hoạt động của cân cấp than Pfister Ta đã biết than cấp cho buồng phân huỷ A56 đƣợc điều khiển bằng mạch vòng tự động W2A55T1_PID2 điều khiển điểm đặt cho cân quay W2V82. Hệ thống cấp than cho buồng phân huỷ bao gồm: - Silô chứa than W2L11, động cơ khuấy W2V70. - Van khí nén W2V81, W2V84, W2V86. - Quạt gió W2V83M2, W2V85M2. - Động cơ quay ống tạo gió W2V83M1, W2V85M1. - Cân quay W2V82. Đƣợc phân bố nhƣ hình 3.14. Than trong silô W2L11 nhờ bộ khuấy W2V70 chảy qua van đóng mở W2V81 xuống cân quay W2V82. Gió từ quạt W2V83 qua van khí nén W2V84 thổi vào cân quay W2V82 đƣa than cấp cho buồng phân huỷ. Các van W2V84 và WV86 có tác dụng đóng mở. Gió để thổi vào buồng phân huỷ đƣợc tạo ra từ hai nhánh, trong một thời điểm chỉ có một nhánh hoạt động còn một nhánh dự phòng. Nhánh bên phải gồm quạt gió W2V83 và van W2V84 là nhánh hoạt động chính. Tốc độ cấp than đƣợc điều chỉnh bằng tốc độ quay của đĩa tức là thay đổi tốc độ của động cơ quay đĩa. Lƣu lƣợng than cấp cho buồng phân huỷ phụ thuộc vào nhiệt độ đỉnh A55T1. Nhiệt độ đó làm tham số cho mạch vòng PID ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 68 điều khiển động cơ cấp than V82. A55T1 càng cao thì V82 mở càng nhỏ. Tốc độ quay của V82 thể hiện lƣợng than cấp cho buồng phân huỷ. Nhiệt độ A55T1 đƣợc đo để làm thông số thực cho bộ điều khiển quá trình PIDCON. Điểm đặt nhiệt độ đặt từ bàn phím của ngƣời vận hành. Đầu ra của bộ PIDCON sẽ quyết định góc mở cho bộ chỉnh lƣu dùng Thyristor. Từ đó điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ cân quay than W2V82. Silô chứa than mịn L11 A56 P M Than W2V81 W2V82 W2V72 Than W2V86 W2V84 W2V85 W2V83 M M P P M Hình 3.14. Sơ đồ hệ thống cấp than cho buồng phân huỷ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 69 §4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ LÀM NGUỘI KIỂU GHI CỦA HT II 4.1. Làm nguội và đặc tính của clinke: Việc điều khiển bộ làm nguội clinke là một phần quan trọng trong phần xử lí nhiệt của hệ thống lò bởi vì nó ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng clinke ra lò. Trong phần sự hình thành và đặc tính của clinke ta đã biết trong zôn làm nguội có các phản ứng hoá học xảy ra. Tỉ lệ quặng C3S luôn giảm đi trong khi làm nguội, và sự làm nguội càng chậm thì mức giảm càng lớn, một số quặng sẽ chuyển thành C2S. Sự thay đổi về mối quan hệ giữa C3S và C2S sẽ ảnh hƣởng đến việc nghiền clinke vì C2S khó nghiền hơn C3S. Cách thức làm nguội clinke cũng ảnh hƣởng rất nhiều đến chất lƣợng của nó. Sự làm nguội nhanh sẽ ảnh hƣởng tích cực đến chất lƣợng clinke cũng nhƣ đến khả năng nghiền. Ngoài ra nếu chúng ta tạo ra đƣợc một dòng đối lƣu hoàn hảo trong việc trao đổi nhiệt giữa clinke và không khí thì hầu nhƣ toàn bộ nhiệt lƣợng trong clinke có thể đƣợc chuyển qua khí đốt. Vì thế bộ làm nguội có khả năng giảm nhiệt năng tiêu thụ nhiều nhất. Hơn nữa clinke nguội vận chuyển dễ dàng hơn. Kích cỡ hạt của clinke rất quan trọng đối với sự hoạt động của bất cứ bộ làm mát nào. Không đƣợc có quá nhiều bụi, ít hơn 15% có d  0,5mm là tốt. Nếu có quá nhiều clinke có kích cỡ  25mm làm tăng nhiệt độ của clinke sau khi làm mát vì làm mát ở nhiệt độ này tốn rất nhiều thời gian. Ít hơn 10% là tốt nhất. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 70 Bụi clinke có xu hƣớng bị thổi ngƣợc lại lò tạo thành sự luân chuyển của bụi giữa lò và bộ phận làm mát. Bụi này có thể làm ảnh hƣởng đến sự lan truyền của ngọn lửa ở trong lò và thƣờng làm đảo lộn sự hình thành clinke, do đó sự luân chuyển của bụi có xu hƣớng tăng lên. Sự luân chuyển của bụi làm cho nhiệt lƣợng của clinke đi vào bộ làm mát tăng lên, do đó sẽ làm giảm hiệu suất của bộ làm mát. Từ những phân tích trên ta sẽ rút ra đƣợc chiến lƣợc điều khiển bộ làm nguội clinke sao cho chất lƣợng clinke tốt nhất, đảm bảo hoạt động tốt cho các thiết bị và giảm lƣợng tiêu thụ năng lƣợng xuống nhỏ nhất. Sơ đồ hệ thống hình 3.15. 4.2. Hệ thống điều khiển tốc độ ghi: Lƣu lƣợng gió qua các ghi động đƣợc điều tiết nhờ hệ thống thuỷ lực điều khiển sự dịch chuyển của ghi. Lƣu lƣợng gió qua ghi phụ thuộc vào lƣợng clinke dày hay mỏng trên ghi. Độ dày của clinke lại phụ thuộc vào tốc độ của ghi. Một vòng điều khiển đƣợc thực hiện nhờ việc đo áp suất dƣới ghi để điều khiển chuyển động của các xi lanh thuỷ lực. Vậy tốc độ của ghi sẽ tác động đến nhiệt độ và năng suất làm nguội của clinke. Tốc độ và thời gian chuyển động của ghi phải đƣợc kiểm soát. Dƣới các thanh ghi của bộ làm nguội đƣợc chia thành một số khoang, mỗi khoang có quạt đƣợc trang bị các cánh dẫn hƣớng có thể điều chỉnh đƣợc để điều khiển lƣu lƣợng khí tự động và điện năng tiêu thụ tối thiểu. Clinke chảy tràn qua ghi đƣợc thu vào các phễu và đƣa qua các van lật kín khí tới băng tải clinke. Sự di chuyển của ghi đƣợc điều khiển bởi bơm chính, bơm dầu theo 2 hƣớng. Dầu bơm từ cửa A đẩy ghi tiến còn bơm từ cửa B đẩy ghi ngƣợc lại. Trên cylinder có một van đóng/mở (Shuttle valve). Chức năng của van này là để bớt đi một phần dầu đã dùng để di chuyển ghi. Trên bơm chính có 2 bơm nhỏ. Một bơm là bơm tăng cƣờng, dùng để điền đầy thể tích dầu mà van đóng/mở đã lấy đi. Bơm thứ 2 dùng để bơm dầu tới một hệ thống dẫn hƣớng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 71 dùng để điều khiển dòng dầu từ bơm chính. Bơm chính là bơm piston roto hƣớng trục. Hệ thống phụ bao gồm một van tỉ lệ điều khiển bằng điện. Ghi thứ 2 dùng mỗi cylinder ở mỗi bên của ghi, làm việc theo chế độ master/slave. Ghi 1 chỉ dùng một cylinder ở đằng trƣớc của ghi. 4.3. Hệ thống điều khiển lưu lượng gió: Vòng điều khiển lƣu lƣợng gió trên ghi bằng cách đo áp suất ở đầu bộ làm nguội để điều khiển van gió của hút ở đoạn ghi phía sau. Nhờ đó mà lƣu lƣợng gió qua hệ thống ghi đƣợc điều chỉnh làm thay đổi làm thay đổi áp suất trên ghi. Quạt này còn tác động đến lƣu lƣợng gió 2 vào lò. Để hệ thống điều khiển tin cậy và đơn giản thì nó phải đảm bảo 3 chức năng: - Lƣu lƣợng khí không đổi cho mỗi buồng dƣới ghi. - Áp thấp không đổi trong ống chụp lò. - Áp suất thấp dƣới khoang thanh ghi thứ nhất. 4.4. Hệ thống điều khiển tự động hệ thống phun nước: Vòng điều khiển nƣớc phun thực hiện bằng bộ PID, nếu nhiệt độ khí trƣớc bộ lọc còn lớn hơn 3000C thì vòi phun nƣớc đƣợc tự động mở, mỗi bên 3 vòi tƣới nƣớc vào clinke để đảm bảo nhiệt độ clinke ra lò đúng yêu cầu đồng thời cũng bảo vệ bộ lọc bụi tĩnh điện khỏi hỏng vì nhiệt. Vấn đề quan trọng của bộ lọc bụi ghi là xử lí và lọc bụi khí thừa. Khí thừa thay đổi về số lƣợng, nhiệt độ, hàm lƣợng bụi, vì vậy hệ thống xử lí phải đƣợc thiết kế cho điều kiện xấu nhất. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 72 §5. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ KHÍ ĐỘNG HỌC 5.1. Tổng quan: Chúng ta thấy để đảm bảo lƣợng gió trong lò cho quá trình hình thành clinke và quá trình đốt cháy nhiên liệu cần phải tạo ra đƣợc áp suất phù hợp ở từng điểm trong lò. Hình 3.12 trình bày các thông số về áp suất trong hệ thống lò. Có thể chia hệ thống tác động đến áp suất trong lò làm các hệ thống sau:  Hệ thống các quạt gió khí thải ở đằng sau tháp trao đổi nhiệt : J15, P27.  Hệ thống các quạt gió tác động đến áp suất trong buồng phân huỷ: quạt gió cho đƣờng phản hồi A77 (quạt gió 3), quạt gió A74 cho ống đứng của lò, quạt gió V22 trực tiếp vào ngăn dƣới của buồng phân huỷ.  Hệ thống các quạt gió 1 của vòi đốt tác động trực tiếp đến ngọn lửa trong lò: V91, V93.  Hệ thống các quạt gió cho bộ làm nguội clinke: trong đó quan trọng nhất là quạt khí thải J15 và quạt khí ở bộ lọc bụi P27. Quạt J15 tạo ra áp suất âm trong hệ thống tháp trao đổi nhiệt. Quạt P27 tạo áp suất âm ở đầu lò để tác động vào luồng gió 2. Ngƣời ta có thể thay vì điều khiển tốc độ quạt J15 bằng cách điều khiển vị trí mở của van ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 73 gió J14, quạt P27 bằng van gió P26. Các quạt gió cung cấp khí đốt cho buồng phân huỷ cũng nhƣ ống lò A74, V22 thƣờng đƣợc giữ ổn định tốc độ để ổn định quá trình đốt. Chủ yếu là điều khiển vị trí mở của các van gió J14 và V27. Bài toán điều khiển áp suất phụ thuộc vào yêu cầu của bài toán điều khiển nhiệt độ, nó đƣợc thực hiện bằng các vòng PID nhƣ trên hình 3.16. 5.2. Điều khiển van điều tiết quạt khí thừa ra khỏi bộ làm nguội (P26, P27): Áp suất ở đầu lò đƣợc dùng làm thông số để điều khiển van điều tiết của quạt khí thừa sau bộ làm nguội với mục đích giữ cho áp suất âm ở đầu lò là không đổi, điều này giúp cho việc điều tiết lƣợng gió 2 phù hợp theo yêu cầu của điều khiển đốt. Áp suất ở đầu ra của quạt khí thải J15 đƣợc dùng làm thông số để điều khiển tốc độ của quạt khí thừa sau bộ làm nguội P27 nhằm duy trì áp suất âm tại đầu ra của quạt khí thải không đổi tại một điểm đặt nhất định, thƣờng là -5mm cột nƣớc. 5.3. Điều khiển van điều tiết của quạt khí thải J15: Lƣợng khí thải ra khỏi tháp trao đổi nhiệt phải đƣợc điều khiển để giữ cho lƣợng ôxi ra khỏi tháp trao đổi nhiệt không thay đổi. Đồng thời nó phải đảm bảo đƣợc các thông số áp suất tại các điểm đo trên tháp trao đổi nhiệt. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 74 CHƢƠNG 4 : MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CẤP LIỆU CHO LÒ NUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 75 §1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC CỦA KÉT CÂN Trọng lƣợng Q có liệu của két cân đƣợc tính theo công thức: . .Q S H  Trong đó: S là thiết diện két cân (không đổi). H là độ cao của liệu trong két cân.  là trọng lƣợng riêng của bột liệu (không đổi). Lƣu lƣợng ra khỏi két cân đƣợc tính theo công thức: dQ F dt  Thay Q vào ta có: . . dH F S dt  Đặt .T S  1 H Fdt T    Chuyển sang miền Laplace: 1 H F Ts  Ta nhận định Q và H có quan hệ tƣơng đƣơng. Vậy mô hình của két cân chính là khâu tích phân, ta phải xác định hằng số T dựa vào các thông số của két cân. Trong quá trình hoạt động, trọng lƣợng két cân thay đổi do hai lƣu lƣợng: - Lƣu lƣợng liệu rút ra Fr = Fsp không đổi chính là lƣu lƣợng cần thiết cấp cho lò nung. - Lƣu lƣợng liệu tháo vào cũng không đổi nhƣng phụ thuộc vào trọng lƣợng của két cân. Khi trọng lƣợng của két cân Q = Qmin liệu sẽ đƣợc tháo xuống két cân, khi Q = Qmax thì van tháo đóng lại. Chu kì tháo liệu này chính là chu kì chất liệu. Trong chu kì rút chỉ có việc rút liệu ra ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 76 khỏi két cân. Dựa vào thông số cụ thể của chu kì này ta xác định hằng số T. Trong sơ đồ hình 3.10 mô tả sự phụ thuộc của Q vào vị trí van rút liệu, ta xác định đƣợc trọng lƣợng đặt cho két cân: Qmax = 40T Qmin = 30T Trọng lƣợng tối đa của két cân là 50T ứng với dải tín hiệu điện áp đo đƣợc là 0 – 10V, vậy dạng điện áp là: Qmax = 8V Qmin = 6V Lƣu lƣợng đặt liệu cấp cho lò nung Hoàng Thạch II là Fsp = 200T/h trong dải điều chỉnh 0 – 300T/h, ứng với điện áp Fsp = 6,67V trong dải 0 – 10V Với lƣu lƣợng đặt đó trong khoảng thời gian rút liệu là 180s, trọng lƣợng két cân sụt từ Qmax – Qmin tức 10T tƣơng ứng với 2V. Để đạt đƣợc yêu cầu trên thì chúng phải có độ dốc nhƣ nhau: 2 600 180 Fsp T s T    Vậy mô hình két cân là: 1 600 CW s  Đặc tính của trọng lƣợng két cân minh hoạ trên hình sau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 77 Để xác định đƣợc lƣu lƣợng tháo vào két, ta dựa vào đặc tính trong chu kì chất liệu. Thời gian đo đƣợc trong chu kì chất liệu với lƣu lƣợng tháo nhƣ trên khoảng 120s. Trong thời gian này trọng lƣợng két tăng từ Qmin đến Qmax, vậy ta có: Qnạp = Qrút + 10T = 6,67T + 10T = 16,67T Suy ra lƣu lƣợng tháo: Fv = 500T/h tƣơng đƣơng với điện áp đặt 16,67V. 180 300 0 6 Hình 4.3. Đặc tính trọng lƣợng két cân trong một chu kì t(s)) 8 Q ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 78 Để điều khiển liệu nạp vào két, ta sử dụng một khâu so sánh giới hạn bởi Qmax, Qmin. Sơ đồ khối mô phỏng két cân trên hình 4.4. Fv - Hình 4.4. Sơ đồ khối mô phỏng két cân 1 600s Fsp Q Qstart + + - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 79 §2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN - ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Động cơ điều khiển van rút liệu két cân gồm động cơ W2A03 cho cửa A và động cơ W2B03 cho cửa B. Chúng có các thông số sau: Công suất danh định: PN = 0,13KW. Tốc độ tối đa: nmax = 630v/p. Điện áp pha: U = 380V. Tần số hoạt động: 50Hz. Hệ số công suất: cos 0,85.  Dòng pha danh định: IN = 11.6A. Đó là những động cơ đặc biệt, có thể hoạt động với dải tần số từ 0 – 100Hz. Về mặt lí thuyết ta có thể ta có thể xây dựng đƣợc mô hình toán học cho hệ truyền động biến tần - động cơ dựa vào các thông số danh định. Tuy nhiên việc làm đó sẽ rất phức tạp mà chƣa chắc đã cho kết quả đúng mong muốn. Mục đích của phần này chỉ mô phỏng để thấy rõ nguyên lí hoạt động của hệ thống điều khiển cấp liệu cho lò nung. Vì vậy ở đây ta sẽ xây dựng mô hình toán học của hệ truyền động biến tần - động cơ theo đặc tính của nó. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 80 Hình 4.9 là đồ thị đặc tính theo thời gian của hệ có dạng xung tam giác, do vậy mô hình toán học của hệ sẽ là một khâu tích phân: 1 ( )h h W s T s  Trong chu kì rút liệu, điện áp đầu vào tƣơng tự của biến tần đo đƣợc: Vm = 0,5V Ta có : 1 0,5 90 180 h h T T     mô hình toán học của hệ truyền động biến tần - động cơ là: 1 ( ) 90 hW s s  180 300 Z 5 4 t Hình 4.9. Đặc tính của vị trí van cửa rút liệu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 81 §3.MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÂN CẤP LIỆU LÒ NUNG Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển cân cấp liệu lò nung trên simulink nhƣ hình 4.10. Với lƣu lƣợng đặt 200T/h, ta có đặc tính của Fv, Fr, Q, Zsp, Zm nhƣ trên các hình 4.11, 4.12, 4.13, 4.14, 4.15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 82 F v t(s) Hình 4.11. Tín hiệu lƣu lƣợng vào két cân ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 83 t(s) F r Hình 4.12. Tín hiệu lƣu lƣợng ra két cân t(s) Q Hình 4.13. Tín hiệu trọng lƣợng két cân ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 84 t(s) Z sp Hình 4.14. Tín hiệu vị trí đặt van điều khiển t(s) Z m Hình 4.15. Tín hiệu vị trí đo của van điều khiển ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 85 Khi lƣu lƣợng đặt thay đổi, lƣu lƣợng ra cũng đáp ứng theo, đồng thời vị trí van cũng thay đổi phù hợp. Từ hình 4.16 đến 4.20 trình bày các tín hiệu khi Fsp = 4, từ hình 4.21 đến 4.25 trình bày các tín hiệu khi Fsp = 8. - Khi Fsp = 4. Hình 4.16. Tín hiệu lƣu lƣợng vào két cân F v t(s) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 86 Hình 4.17. Tín hiệu lƣu lƣợng ra két cân Hình 4.18. Tín hiệu trọng lƣợng két cân t(s) F r t(s) Q ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 87 Hình 4.19. Tín hiệu vị trí đặt van điều khiển Hình 4.20. Tín hiệu vị trí đo của van điều khiển t(s) Z sp t(s) Z m ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 88 - Khi Fs = 8. Hình 4.21. Tín hiệu lƣu lƣợng vào két cân Hình 4.22. Tín hiệu lƣu lƣợng ra két cân t(s) F v t(s) F r ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 89 Hình 4.23. Tín hiệu trọng lƣợng két cân Hình 4.24. Tín hiệu đặt vị trí van điều khiển t(s) Q t(s) Z sp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 90 Hình 4.25. Tín hiệu vị trí đo của van điều khiển t(s) Z m