Thiết kế nghiên cứu nâng cấp hệ thống truyền động lò một dây chuyền sản xuất xi măng hoàng Thạch

hệ thống điều khiển mới đánh giá kết quả III. Vấn đề đồng tốc trong hệ thống truyền động điện có nhiều động cơ đồng trục 1.Đồng tốc độ 2.San bằng mô men tải Chương I : quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ của lò I. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Hoàng Thạch I.1. Đặc điểm quá trình hình thành và phát triển của công ty xi măng Hoàng Thạch Công ty xi măng Hoàng Thạch được thành lập theo quyết định số 388 Bộ xây dựng ngày 9/9/1993 trên cơ sở sát nhập giữa Nhà máy xi măng Hoàng Thạch và Công ty kinh doanh xi măng Hoàng Thạch trực thuộc Liên hiệp xi măng Việt nam. Nhà máy xi măng Hoàng Thạch được thành lập ngày 4/3/1980 trên địa bàn vùng đồi núi thuộc Đông bắc huyện Kinh môn, tỉnh Hải Hưng, với diện tích 15.000ha và là nơi tiếp giáp giữa 3 tỉnh Hải hưng - Quảng ninh - Hải phòng. Đây là vùng có trữ lượng đá vôi, đá sét lớn, một nguồn nguyên liệu chính để sản xuất xi măng. Vị trí của nhà máy rất thuận lợi cho việc cung ứng nhiên vật liệu phục vụ sản xuất và tiêu thụ sản phẩm theo đường bộ, đường thuỷ và đường sắt. Nhà máy được trang bị công nghệ sản xuất xi măng đồng bộ, hiện đại trình độ tự động hoá cao sản xuất xi măng theo phương pháp khô đầu tiên ở Việt nam công suất 1,1 triệu tấn xi măng/năm và 3100 tấn clinker/ ngày. Ngày 19/11/1976 hợp đồng thương mại và kinh tế giữa nhà nước Việt nam và Vương quốc Đan mạch được ký kết. Theo hợp đồng này hãng F.LSmidth nhận khảo sát thiết kế xây dựng và cung cấp thiết bị toàn bộ kể cả chuyên gia, đồng thời hãng còn nhận đào tạo cán bộ chủ chốt cho nhà máy. Tổng số vốn đầu tư ban đầu là 73.683.000 USD. Ngày 19/5/1977 nhà máy được khởi công xây dựng, trong quá trình xây dựng đã sử dụng 20.000 tấn kết cấu kim loại, đổ 104.549m3 bê tông, đóng 120.000 mét cọc bê tông làm nền móng, lắp đặt 14.031 tấn thiết bị và san lấp 2.591.480m3 đất đá để làm mặt bằng nhà máy. Ngày 12/9/1983 các công trình xây dựng lần lượt tổ chức bàn giao cho nhà máy quản lý và vận hành. Tháng 11/1983 dây chuyền 1 của nhà máy bắt đầu đi vào sản xuất cung cấp xi măng cho sự nghiệp xây dựng đất nước. Tháng 5/1996 dây chuyền 2 đi vào hoạt động nâng công suất của công ty lên 2,2 triệu tấn/năm. Từ nhiều năm nay sản phẩm của công ty đã tham gia nhiều công trình trên cả nước và được người tiêu dùng ưa chuộng, sản phẩm bao PCB30 của công ty đã được cấp dấu chất lượng cấp I nhiều năm liền và được thưởng nhiều huy chương vàng tại hội chợ triển lãm kinh tế kỹ thuật toàn quốc. Từ năm 1997 dây chuyền 1 và 2 đã đồng thời hoạt động có nhiều ngày vượt công suất thiết kế với chất lượng sản xuất tốt có uy tín trên thị trường. Khi 2 dây chuyền đã hoạt động bình thường đạt công suất thiết kế thì nhu cầu của thị trường về xi măng vẫn tăng cao, với chính sách giải ngân của Nhà nước nhiều công trình đi vào xây dựng và 1 số công trình trọng điểm của quốc gia xây dựng như đường mòn Hồ Chí Minh được xây dựng, các khu chế xuất xây dựng. Do vậy nhu cầu về xi măng vẫn đòi hỏi, một số nhà máy vẫn cần xây dựng do đó Hoàng Thạch 3 có khả năng lại được xây dựng. I.2. Công nghệ và kết cấu sản xuất Công nghệ sản xuất của công ty xi măng Hoàng Thạch là sản xuất clinker và xi măng đen theo phương pháp khô lò quay, quá trình sản xuất diễn ra các phản ứng hoá học, các công đoạn sản xuất có mối quan hệ khăng khít với nhau và vận hành sản xuất liên động với nhau qua Điều hành trung tâm .Dây chuyền sản xuất chính của công ty xi măng Hoàng Thạch gồm các hạng mục công trình sau: I.2.1. Công đoạn khai thác đá Đá vôi được khai thác bằng phương pháp cắt tầng, khoan và nổ mìn khối lớn. Sau đó đá vôi được vận chuyển bằng băng tải xích để đưa về máy đập đá. Hệ thống băng tải xích được kéo bởi động cơ điện một chiều có điều khiển tốc độ để điều chỉnh việc cấp liệu. Dây chuyền 1: Dùng hệ điều khiển động cơ bằng Thyritor. Dây chuyền 2: Dùng hệ điều khiển SIMOREG để điều khiển động cơ. Máy đập đá sử dụng động cơ xoay chiều 6 KV, 1250 KW. Với máy đập đá này có thể đập được những tảng đá có kích thước chiều dài tối đa < 2,5m. Tiếp đó đá vôi sẽ được đưa qua hệ thống sàng kích thước mắt sàng là (2,5 x2,5) cm để thu được đá dăm đưa vào băng tải cao su chuyển vào kho chứa. Kho chứa có kích thước là 10600 m3 x 2 đống. Tại đây đá vôi được đồng nhất sơ bộ nhờ hệ thống cầu dải. Nếu đá còn to không qua được sàng thì được đưa quay trở lại để đập lại. Với dây chuyền đá sét cũng được thiết kế tương tự dây chuyền đá vôi. I.2.2. Công đoạn nghiền liệu Mô hình hệ thống nghiền liệu Máy nghiền liệu Động cơ Phân ly Đạt tiêu chuẩn Không đạt tiêu chuẩn Vít tải Van Silô Liệu Dây chuyền 2 Máng khí động Trước khi được đưa vào máy nghiền, liệu sẽ được băng gầu xúc và đổ lên băng tải dọc kho. Các băng tải này đều được kéo bởi động cơ điện một chiều dùng hệ Thyristor. Một hệ thống cân tự động DOSIMAT được đặt tại các điểm đổ để bảo đảm đúng tỷ lệ và một hệ thống nhận biết tự động Auto Sample. Nếu như phát hiện thấy thiếu thành phần sắt hoặc cát thì băng chuyền phụ được đưa vào hoạt động. Sau đó liệu sẽ được đưa vào máy nghiền bi sử dụng động cơ đồng bộ 6 KV, 3950 KW. Sau máy nghiền bi liệu sẽ được đưa qua màng khí động để phân ly. Nếu đạt tiêu chuẩn sẽ đưa vào Silô chứa, nếu không đạt tiêu chuẩn thì sẽ được đưa về máy nghiền để nghiền lại. Liệu ở mỗi dây chuyền sẽ được đưa vào một Silô, sau đó được tháo chéo với nhau để đồng nhất. I.2.3. Công đoạn lò nung Lò dây chuyền 1 với hệ thống sấy 4 tầng cyclon trao đổi nhiệt. Lò quay có đường kính 5,5 m, dài 89 m, hệ thống làm lạnh kiểu UNAX, công suất 3100 tấn/24giờ. Nhiên liệu nung bằng than cám kết hợp với phun dầu MFO. Lò được kéo bởi 2 động cơ điện một chiều công suất 370 KW có tốc độ quay từ 330 á 1000 v/ph dùng hệ điều khiển Thyristor. Việc điều khiển phải đảm bảo 2 động cơ phải quay cùng một tốc độ. Dây chuyền 2 lò quay đường kính 4,15m, dài 71m, có hệ thống sấy 5 tầng và hệ thống làm lạnh kiểu ghi, công suất 3300 tấn/24giờ. Nhiên liệu nung bằng than cám nghiền mịn, có hệ thống SCANNER giám sát nhiệt độ vỏ lò. Lò được kéo bởi động cơ điện 1 chiều công suất 450 KW có tốc độ 1,5 á 3,5 v/ph dùng hệ điều khiển SIMOREG. Trước khi liệu được đưa vào lò nó được đưa qua hệ thống sấy sơ bộ để phân huỷ liệu thành các thành phần khoáng chất. Tuy nhiên nó chưa được phân huỷ hoàn toàn, sau đó nó được đưa qua lò có nhiệt độ từ 1300 á 14500C để đảm bảo phân huỷ hoàn toàn sau đó nhiệt độ được giảm xuống để kết hợp các thành phần khoáng chất để tạo Clinker. Qua hệ thống làm lạnh, nhiệt độ của Clinker chỉ còn lớn hơn 1000C. Tuy nhiên Clinker bị đóng thành các tảng lớn do đó nó được cho qua máy đập Clinker và chuyển vào Silô. Với dây chuyền 1 nhiệt lượng để sấy sơ bộ được cấp bằng cách phun dầu hoặc than. Còn với dây chuyền 2 thì nhiệt lượng để sấy sơ bộ được lấy từ nhiệt lượng thừa khi cho Clinker qua hệ thống làm lạnh. Lò Hệ thống sấy Than Dầu Động cơ 1 Động cơ 2 Mô hình lò I.2.4. Công đoạn nghiền xi măng Clinker chứa trong Silô được tháo ra băng tải qua hệ thống gầu nâng đưa vào hệ thống cân tự động DOSIMAT, kết hợp với thạch cao và phụ gia khác. Tuỳ thuộc vào mác xi măng mà các chất trên được kết hợp với nhau với tỷ lệ thích hợp. Sau đó cả ba lượng trên được đưa vào máy nghiền xi măng dùng động cơ đồng bộ công suất 6500 KW (dây chuyền 1) và 6800 KW (dây chuyền 2). Xi măng thu được sau hệ thống nghiền được đưa qua hệ thống phân ly. Nếu đạt tiêu chuẩn về độ mịn sẽ đưa qua hệ thống Silô chứa. Nếu không đạt tiêu chuẩn thì sẽ được đưa ngược lại để nghiền tiếp. Phụ gia Thạch cao Clinker Máy nghiền xi măng Silô Clinker Tới phân ly Gầu nâng Động cơ Cân Dosimat Mô hình hệ thống nghiền xi măng I.2.5. Công đoạn đóng bao Mô hình dây chuyền đóng bao Van điện từ Silô Sàng Máy đóng bao Van điện từ Gầu nâng Xi măng chứa trong Silô được tháo xuống băng tải, qua gầu nâng để đưa vào hệ thống sàng để lọc bỏ các thành phần không đạt tiêu chuẩn. Sau đó đưa vào két chứa. Cuối cùng là đến máy đóng bao. Đập đá sét Đập đá Vôi Kho đá vôi, đá sét Máy nghiền liệu Silô chứa bột liệu Quặng sắt, Bô xít Kho than Bể dầu Nghiền than Bơm dầu FO Máy nghiền XM Thạch cao Si lô chứa bột May vỏ bao Đường bộ Đường Thuỷ Đường sắt Sơ đồ khối toàn bộ dây chuyền sản xuất Lò nung Clinker Silô chứa Clinker Đóng bao,xuất XM Phụ gia II. Lò quay II.1. Giới thiệu về lò quay Trong công nghiệp Silicat đại đa số các vật liệu sản xuất đều được gia công nhiệt. Các quá trình gia công nhiệt có thể tạm chia ra la lò sấy, nung, nấu chảy. Để thực hiện các quá trình gia công nhiệt này người ta sử dụng thiết bị chủ yếu là lò. Lò thì cũng có nhiều loại; việc phân loại có thể dựa vào quá trình gia công nhiệt (có lò sấy, lò nung,...); dựa vào loại sản phẩm của lò (có lò gốm, lò sứ, lò xi măng,...); dựa vào cấu tạo buồng làm việc của lò (có lò đứng, lò bể, quay, ...) v.v.. Dưới đây là một số loại lò thông thường trong công nghiệp Silicat hiện nay: Hình1 :lò đứng Lò đứng có buồng đốt ngoài Lò đốt có buồng đốt là buồng làm việc Trong lò đứng vật liệc chuyển từ trên xuống và sản phẩm cháy đi từ dưới lên ngược chiều nhau. Trước đây lò đứng làm việc gián đoạn, nghĩa là vật liệu đổ đầy lò đứng yên. Ngọn lửa và sản phẩm cháy đi từ dưới lên cho đến khi đạt yêu cầu thì tắt lửa và tháo sản phẩm cho nên lò có năng suất và hiệu suất thấp. Hiện nay đại đa số lò đứng đều cố gắng tiến lên liên tục và có trang bị các thiết bị tháo nạp sản phẩm nhiên liệu cơ khí hoá và tự động hoá, đồng thời việc cung cấp không khí để đốt nhiên liệu dùng quạt hút hoặc thổi có áp suất cao, nên đã nâng cao công suất lên một mức khá cao. Hiện nay lò đứng thường để nung vôi, nung xi măng, nung gạch, ... , sấy đất sét, cát, v.v... Lò phòng có buồng đốt ngoài Lò phòng có buồng đốt là buồng làm việc Hình 2: Lò phòng Lò phòng có nhiều kiểu: kiểu đốt ngoài, kiểu buồng đốt là buồng làm việc; có kiểu phòng có kiểu có hai hoặc nhiều phòng. Lò có nhiều phòng bố trí liên tiếp nhau trên trên một đường cong kín gọi là lò lò vòng. Lò phòng làm việc gián đoạn, vật liệu được xếp vào phòng nung cho đến khi đạt yêu cầu thì ngừng để nguội và tháo sản phẩm. Vật liệu đứng yên, chỉ có khí (sản phẩm cháy) chuyển động. Lò phòng đứng yên có thể dùng nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí . Dùng nhiên liệu rắn rất khó có khống chế được chỗ đo nung, nên hiện nay đại đa số các lò phòng nung vật liệu có yêu cầu cao đều dùng nhiên liệu khí khống chế kỹ thuật dễ dàng hơn. Lò phòng thường được dùng để nung đồ gốm, sứ, vật liệu chịu lửa, sấy một số sản phẩm, v.v... Hình 3: Lò bể Lò bể là loại lò dùng để nung vật liệu trở thành thể lỏng hoàn toàn. Vật liệu chảy lỏng từ chuyển động từ phần này sang phần khác của lò. Sản phẩm cháy chuyển động lướt trên mặt thoáng của vật liệu. Đại đa số loại lò bể này thường sử dụng nhiên liệu khí, cũng có thể sử dụng nhiên liệu rắn nhưng hiệu quả kém. Loại lò này tương tự như lò Mactanh luyện thép, chủ yếu dùng để nấu thuỷ tinh. Hinh4 :Lò quay Là một ống hình trụ, bên trong là một là vật liệu chịu lửa, ngoài là vỏ bằng thép, lò quay tròn xung quanh đường tâm của nó.Vật liệu và sản phẩm cháy chuyển động ngược chiều. Do lò quay nên vật liệu được sáo trộn, tiếp xúc với sản phẩm cháy tạo điều kiện trao đổi nhiệt tốt, nâng cao hiệu quả làm việc. Lò quay là loại lò làm việc liên tục, thường sử dụng nhiều để nung xi măng, nung vôi, nung vật liệu chịu lửa, sấy đất sét, cát, v.v... và trong các ngành khác cũng được sử dụng nhiều . Trong công nghiệp sản xuất xi măng, người ta sử dụng nhiều hai kiểu lò đó là lò đứng và lò quay. Hệ thống lò đã trải qua những bước phát triển liên tục, từng bước góp phần tạo ra các đặc tính của các loại lò hiện gặp tại các nhà máy xi măng trên thế giới. Các hình sau cho thấy các kiểu hệ thống lò quan trọng trong sự phát triển của lò với tỷ lệ tương đối về kích thước của các lò quay. Lò SP (có tháp trao đổi nhiệt kiểu treo) Lò có buồng phân huỷ Lò khô dài Lò ướt Lò quay đầu tiên là lò phương pháp ướt. Mặc dù lò phương pháp ướt lắp đặt và vận hành đơn giản nhưng lại đòi hỏi nhiều bệ đỡ. Điều này cũng rất tốn kém trong vận hành vì phải làm bay hơi nước từ bùn cấp liệu. Bằng cách sử dụng quá trính sấy có thể rút ngắn chiều dài lò theo Zôn sấy và hơn nữa có thể tiết kiệm nhiệt lượng cần có để sấy. Bước tiếp trong sự phát triển của lò là tận dụng nhiệt lượng của khí lò để sấy sơ bột liệu, bằng cách kết hợp khí lò và bột liệu trong một Cyclon tại đầu vào của lò. Nguyên tắc đã mở rông từ một Cyclon đến hai Cyclon và cuối cùng là bốn Cyclon trong cùng một chuỗi và tháp trao đổi nhiệt treo (SP) bốn tầngCyclon đã ra đời. II.2. Cấu tạo của lò quay Lò quay hay ống lò là một trong bốn thành phần của hệ thống lò bao gồm Cyclon tháp trao đổi nhiệt, buồng phân huỷ, ống lò và bột làm nguội. Lò quay là một ống trụ dài có đường kính ngoài 5,6 m và chiều dài 89 m. Lò có vỏ làm bằng thép, có một lớp gạch chịu lửa bên trong và lớp lót. Đi kèm với lò còn gồm các bộ phận sau để làm thành một lò hoàn chỉnh: - Ghi đốt, đèn đốt, miệng lửa, buồng đốt để đốt cháy nhiên liệu. - Buồng làm việc, bộ phận chủ yếu để chứa vật liệu cần gia công nhiệt; ở đây tất cả mọi yêu cầu đều được thực hiện. - Các thiết bị nạp vật liệu và tháo sản phẩm. - Các kênh, ống dẫn khí, ống khói. - Các thiết bị lợi dụng nhiệt của khí thải. - Các thiết bị khử hút. - Các thiết bị động lực làm chuyển động lò hoặc các bộ phận của lò. - Các thiết bị giúp cho việc vận hành lò và kiểm tra lò. Lò được thiết kế cho phép quá trình nung nóng nguyê liệu xảy ra trong khi nguyên liệu chuyển xuống đến đầu ra. Đồng thời khối lượng khí cháy được kiểm soát chuyển lên lò vào ống dẫn đứng. Để tránh cho quá trình khỏi sự xâm nhập của khí giả làm tăng nhiệt lương tiêu thụ thì lò còn bố trí lắp đặt các thiết bị làm kín ở đầu ra, đầu vào lò. Sơ đồ vẽ thiết bị làm kín đầu vào lò, thiết bị làm kín đầu ra lò(Bản vẽ CAD chưa đưa vào). II.3. Hoạt động của lò Trước khi đi vào mô tả hoạt động của lò nung, phần đầu sẽ sơ qua hoạt động của hệ thống lò. II.3.1. Hoạt động của hệ thống lò Trong lò tất cả các chất cháy được đưa vào trong lò đều được đốt nóng trong vòi đốt chính. Quạt gió (quạt ID) đặt sau tháp trao đổi nhiệt tạo ra và điều chỉnh tạo ra và điều tiết lượng khí cần thiết trong lò và đi qua Cyclon tháp trao đổi nhiệt. Lưu lượng khí của tháp trao đổi nhiệt là tổng của: chất khí cháy của nhiên liệu, khí thừa trong lò để đảm bảo rằng nhiên liệu cháy hết, khí thoát ra từ nguyên liệu trong quá trình nung nóng và canxi hoá, khí giả thâm nhập vào hệ thống qua hệ thống làm kín đầu vào của lò và rò rỉ trong tháp trao đổi nhiệt. + Khí: Khí để đốt cháy trong lò bao gồm gió một đưa vào qua vòi đốt, gió hai và khí giả vào trong lòdo sức hút của quat ID tạo ra.Trước khi vào lò nung gió hai trao đổi nhiệt với clanke nóng và rời khỏi lò qua máy làm nguội kiểu hành tinh hoặc kiểu ghi. Trong suốt quá trình này nhiệt độ của khí tăng lên tới khoảng 800-1000oc. + Gió: Luồng gió được quạt ID tạo ra kéo gió hai vào lò và các chất khí cháy ra khỏi lò. Lượng gió trong lò được người vận hành lò điều chỉnh để có đủ hàm lượng ôxy và sẽ đảm bảo nhiên liệu phun vào lò cháy hết. + Cấp liệu lò: Bột liệu thường được đưa vào ống đứng giữa tầng Cyclon thứ nhất và tầng Cyclon thứ hai. Bột liệu được phân tán trong nhiệt tức thời. Nguyên liệu được trong khí được phân đến khoang Cyclon thứ nhất, tại đây nguyên liệu được tách ra khỏi khí và ra khỏi Cyclon qua van con đáy. Nó đi qua van lật và chuyển tới ống đứng đến tầng cyclon thứ hai, tại đây quá trình này lại được lặp lại. Theo cách này nguyên liệu chuyển từng bước qua các Cyclon trong khi nó trao đổi nhiệtt với khí nóng hơn, cho đến khi nó được đưa vào lò từ tầng Cyclon đáy. Trong tầng Cyclon đáy nguyên liệu sẽ đạt nhiệt độ khoảng 820oc, cao hơn nhiệt độ canxi hoá tối thiểu của bột liệu và do vậy quá trình canxi hoá sẽ bắt đầu từ tầng Cyclon thấp nhất. Sau đó nguyên liệu được đưa vào lò bằng kết hợp độ nghiêng của lò và chuyển động quay. Khi nguyên liệu đến gần ngọn lửa, nhiệt độ tăng và quá trình clanke hoá bắt đầu xảy ra. Khi ra khỏi lò, nguyên liệu chảy vào máng làm nguội kiểu hành tinh. Tại đây nó trao đổi nhiệt với lò, sau đó thiết bị được chuyển tới thiết bị vận chuyển clanke sau khi qua máy đập clanke. Tốc độ quay của lò được người vận hành lò điều chỉnh để đảm bảo đủ thời gian lưu giữ cho quá trình clanke hoá thích hợp xảy ra. Luôn có máy phân tích hàm lượng ÔXY và CO để điều chỉnh quạt lò ID. II.3.2. Hoạt động của lò nung Nguyên liệu sau khi được sấy nhờ Zon trao đổi nhiệt đến nhiệt độ 700á8000c sẽ được chuyển vào lò nung từ đầu vào lò. Khi vào lò thì nguyên liệu đã được sấy tiếp tục qua quá trình canxi hóa nhờ Zon phân huỷ. sau khi nguyên liệu qua phần Zon phân huỷ lại gặp Zon nung, tại đây nguyên liệu sẽ được nung đến nhiệt độ clanke hoá và clanke được hình thành ở Zon này. Clanke lại trải qua Zon làm nguội là zon cuối cùng trong lò để làm nguội clanke. ở trong lò nguyên liệu được đốt nóng đến nhiệt độ clanke hoá làm nóng chảy nguyên liệu. Nhiệt lượng để đốt cháy nguyên liệu là một phần do nhiệt phát xạ trực tiếp từ ngọn lửa đến nguyên liệu và một phần do sự hấp thụ của nguyên liệu lên lớp lót. Sự nung nóng bề mặt của nguyên liệu rất nhanh, nhưng sự truyền nhiệt từ bề lượng nạp vào bên trong chậm. Sự truyền nhiệt này của nguyên liệu chủ yếu được thực hiện do sự quay của nguyên liệu, dẫn đến lượng nạp trượt trong lò, trong đó không có bề mặt tiếp xúc mới gây khó khăn trong nung nóng. Zon canxi hoá Zon nung Zon làm `nguội 10 0 30 20 %nóng chảy 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 1900 1800 oC Khí lò Lớp lót Nguyên liệu Đường thay đổi nhiệt độ của lò Qua phân tích ở trên cho thấy hoạt động của lò nhằm thực hiện nhiệm vụ chính đó là thực hiện các quá trình gia nhiệt ở trong lò. Đồng thời để đảm bảo dòng nguyên liệu được dịch chuyển liên tục và để tiết kiệm nhiệt lượng thì lò đã quay quanh trục tâm, ở đây nhờ hai động cơ một chiều nối với lò qua hộp giảm tốc và qua cơ cấu Puli. Ngoài ra để đảm bảo dòng nguyên liệu trong lò thì lò phải đảm bảo các điều kiện sau: + Độ ráp bề mặt trong lò. + Độ kết dính của nguyên liệu. + Độ dốc lò (thường khoảng 4% tương đương 1o43’ á 2o17’). II.4. Điều chỉnh tốc độ II.4.1. ảnh hưởng của tốc độ quay lò đến thời gian nung và mức nạp liệu II.4.1.1. Thời gian trong lò nung Tổng thời gian mà nguyên liệu đi trong lò có thể được tính (gần đúng) bằng công thức: t = Trong đó: Di : là đường kính trong của lò. t : khoảng thời gian nguyên liệu trong lò. l : chiều dài lò. : Góc trượt của nguyên liệu ,đơn vị là độ. v : Độ nghiêng của lò, %v là độ nghiêng của lò tính bằng %. %v = tan v Công thức kinh nghiệm : t = II.4.1.2. Nạp lò Nạp liệu cho lò được đặc trưng bởi mức nạp liệu cho lò. Nếu mức nạp liệu tại đầu và cuối lớn, có thể xảy ra hiện tượng tràn ngược. Nguyên nhân tràn ngược lại thường là do công suất luân chuyển trong lò quá nhỏ. Việc này có thể được xem xét nếu như nguyên nhân có thể là do lò chạy với tốc độ quá thấp so với số lượng cấp liệu. Trong trường hợp này có thể đặt cao hơn lên một chút (chất lượng clanke không thể thực hiện được). Nếu lò chạy ở tốc độ cao nhất cho phép cần kiểm tra xem lượng cấp liệu có quá lớn hay không để trong mọi trường hợp nạp liệu tràn ngược trở lại. Mức nạp liệu thực tế cho lò được coi là khối lượng cấp liệu và vận tốc quay của lò được tính theo công thức: Trong đó: P là công suất clanke, tấn/ngày. Qua phần trên cho thấy khi tốc độ quay của lò là nhỏ có thể gây ra hiện tượng tràn ngược trong lò. Thời gian trong lò tăng có thể làm cho hiệu suất trong lò giảm đi, vì chạy ở tốc độc thấp thì cần nhiều chất đốt hơn để đốt cháy nguyên liệu. Nếu tốc độ quay quá cao thì có thể tránh được hiện tượng tràn ngược nhưng thời gian trong lò nung giảm. Thời gian trong lò nung giảm thì chất lượng clanke có thể giảm vì nguyên liệu có thể không được nung nóng đến nhiệt độ cần thiết. Tốc độ quay cao cũng gây lên hiện tượng lò bị rung, vì dòng luân chuyển của nguyên liệu trong lò có dạng xoắn theo lớp lót bám bên trong thành lò. II.5. Mô men lò Qua hoạt động của lò cho thấy trong quá trình quay của lò thì lò luôn chịu sự tác động do việc thay đổi của tải nguyên liệu theo sự thay đổi trên lớp lót. Toàn bộ năng lượng để đảm bảo cho lò quay bình thường, cùng với năng lượng do sự tác động của tải nguyên liệu thay đổi và những thay đổi trên lớp lót , được phản ánh trong việc tiêu thụ năng lượng của các động cơ chính của lò . Tiêu thụ năng lượng này được gọi là mômen chính của lò . Để xác định mô men chính của lò phần tiếp theo sẽ tìm hiểu rõ hơn về quá trình luân chuyển của nguyên liệu trong lò, ảnh hưởng của mức nạp liệu và lớp cola và đưa ra công thức tính công suất của động cơ. II.5.1. Luân chuyển của nguyên liệu trong lò Luân chuyển của nguyên liệu được thể hiện qua hai dạng chuyển động đó là chuyển động dưới giới hạn của nạp liệu và chuyển động trên giới hạn của nạp liệu. *Chuyển động dưới giới hạn của nạp liệu: Dòng chuyển động của nguyên liệu có ,, hình thái giao động,. Nó chuyển động đến một độ cao nhất định, tiếp xúc với vỏ lò sau đó trượt xuống theo vỏ lò (dọc lớp lót).Trong điều kiện này thực tế không xảy ra quá trình trộn nguyên liệu và sự truyền nhiệt đạt mức độ thấp. *Chuyển động trên giới hạn của nạp liệu: Là dạng chuyển động mong muốn cho lò quay. Nguyên liệu di chuyển theo một vòng tròn. Nguyên liệu được dâng lên tiếp xúc với thành lò sau đó rớt lại trên liệu lằm chéo lò. Chuyển động dưới giới hạn Chuyển động trên giới hạn II.5.2. Tác động của mức nạp liệu A: Mức nạp liệu trong lò. Khi nguyên liệu vẫn còn ở dưới dạng bột, chưa có bất cứ lượng pha nóng chảy nào đáng kể. Mô men quay, F x a, thấp vì "a" nhỏ B: Mức nạp liệu trong lò sau khi bắt đầu hình thành pha nóng chảy. Nguyên liệu trở nên dính hơn và được nâng lên cao hơn do các chuyển động của lò. Mô men quay, F1 x a của nguyên liệu cao hơn trong tình huống A, do sự dịch chuyển của "a" trọng tâm theo phương thẳng đứng cao hơn. C: Mức nạp liệu trong lò với hàm lượng pha nóng chảy cao hơn. Nguyên liệu thậm chí trở nên dính hơn so với tình huống B và vì thế lại bị các chuyển động của lò nâng lên cao hơn nữa. Nếu như liệu như trong tình huống B, thì điều đó chỉ ra rằng tình huống C có pha nóng chảy lớn hơn so với tình huống B, do nhiệt độ cao hơn. Mô men F1 x a của liệu trong lò trong tình huống B cao hơn, do sự dịch chuyển trọng tâm theo phương thẳng đứng cao hơn nữa. D: Khi tất cả nguyên liệu đã nóng chảy, chúng dính chặt vào tất cả lớp chất lót chịu lửa xung quanh lò. Mô men rất thấp, do sự dịch chuyển nhỏ theo đường thẳng đứng của trọng tâm. II.5.3. Tác động của lớp cola A: Vỏ lò với lớp lót chịu lửa. Mô men bằng không vì trọng tâm nằm tại tâm lò. F4 B: Cô la đối xứng. Mô men bằng 0 vì trọng tâm nằm tại tâm lò C: Cô la không đối xứng. Mô men của phần đối xứng của lớp cô la bằng 0 như ở tình huống B, nhưng mô men cuả phần không đối xứng của lớp cô la bằng F4xb. D: Mô men quay của phần không đối xứng của lớp phủ thay đổi cùng với vị trí lò. Giá trị tối đa là F4xb ( tình huống C ) và F4xb ( tình huống D). F4 F4 F4 II.5.4. Mô men của lò Mô men của lò được đặc trưng bởi sự tiêu thụ năng lượng của các động cơ chính. Tiêu thụ năng lượng của các động cơ chính phụ thuộc vào mômen quán tính và mô men cần thiết để quay lò. Mô men của lò có những yếu tố sau: 1.Mô men quán tính của thiết bị làm nguội hành tinh Ic. 2. Mô men quán tính của vỏ lò IK . 3. Mô men quán tính của lớp cô la đối xứng trong lò ISC . 4. Mô men của tải nguyên liệu bên trong lò: IM . 5. Mô men của bộ phận không đối xứng của lớp cô la trong lò IAC . Pđộng cơ = F ( IC + IK + ISC + IM + IAC ) Trong số 5 yếu tố, (IC + IK ) là hằng số và không phụ thuộc vào thời gian. (ISC + IAC ) là hằng số hoặc dao động bởi cùng một tần số vòng/ phút của lò, còn IM phụ thuộc vào những điều kiện bên trong lò, có nghĩa là: Pđộng cơ= F(IC + IK) + F(ISC + IAC) + F( IM) = A + B + C sin ( 2p.vòng / phút .t ) + F (IM) Trong đó A,B,C là những hằng số: + A là hằng số độc lập + B là phụ thuộc vào sự hình thành cô la, tạo vòm, v.v.. và có thể thay đổi nếu như một số phần cô la rơi xuống. + C là phụ thuộc vào tính không cân đối của lớp cô la và có thể thay đổi nếu như lớp cô la rơi xuống. Nếu như lớp cô la không rơi xuống, hằng số C sẽ tương ứng với biên độ dao động luôn có trong tiêu thụ năng lượng. + F (IM): phụ thuộc vào những điều kiện bên trong lò và có những biến thiên như sau: (1) Giảm dần khi lò nguội đi. (2) Tăng dần khi lò ấm lên. (3) Giảm đột ngột nếu như tải nguyên liệu trong lò bị nóng chảy. Do những mối tương quan này nên các biến thiên của mô men của lò tương tự như những biến thiên cuả NOx, mặc dầu có chậm hơn đôi chút. Cùng với nhau, hai thông số này cung cấp những dữ liệu hữu ích giúp cho việc đánh giá những điều kiện ở khu tạo clinker. Các giả định: (A) Chất lượng phối liệu cấp vào lò là phù hợp và không đổi, có nghĩa là: S(LSF) < ± 1.5 % LFS = LSF. SPRM S(SIM) <± 0.1 % SIM= SIM. SPRM S(ALM)<± 0.1 % ALM = ALM . SPRM (B) Chất lượng bột than cấp cho lò là phù hợp và không đổi, có nghĩa là: S(Hi) 4500 kcal/kg S(H2O) < ± 0,3 % H2O = H2O. S S(R + 90m ) < ± 0,5 % R + 90m = R + 90m . SPCC (C) Hình dạng ngọn lửa là phù hợp và thống nhất, có nghĩa là q*v2 = const trong đó q là % gió 1, v2 là vận tốc khí tại vòi phun của lò nung tính bằng mét/giây (D) Quá trình sản xuất và công nghệ diễn ra bình thường và ổn định tại mức sản lượng yêu cầu. Qua phân tích ở trên cho thấy rằng khi nhiệt độ nung nguyên liệu tăng lên sẽ làm cho nguyên liệu dính chặt hơn vào lớp lót chịu lửa và làm cho nguyên liệu tích tụ lại hoặc kết tụ lại với nhau ở mức độ nhất định. Kết quả là quán tính trung bình của lò cũng tăng lên, làm năng lượng cần thiết để quay lò cũng tăng lên. Ngược lại khi nạp liệu giảm xuống thì năng lượng cũng giảm theo. Mà năng lượng quay lò lại đặc trưng cho mô men của lò cho nên mo men của lò cũng thay đổi theo nhiệt độ và mức nạp liệu. Mô men lò không ổn định chính là nguyên nhân làm cho lò rung lên . I.6. Hệ thống truyền động điện Hệ thống truyền động là hệ T-Đ. Hệ được cấp điện từ hai nguồn xoay chiều; nguồn 6000V và nguồn 380V, ba pha, 50 Hz. Nguồn 6000V cấp điện cho hai bộ chỉnh lưu Thyristor qua một máy biến áp chính đấu . Nguồn 380V cấp điện cho phần kích từ, mạch điều khiển và cho các động cơ làm mát. Hai bộ chỉnh lưu Thyristor là hai bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn, cấp điện một chiều cho hai động cơ một chiều kích từ độc lập. Hai cuộn dây kích từ của hai động cơ một chiều lấy điện từ hai bộ chỉnh lưu khác, được cấp điện xoay chiều từ một máy biến áp một pha lấy điện từ nguồn xoay chiều 380V. Mỗi hệ truyền động T-Đ dùng hai mạch vòng đó là mạch vòng dòng điện và mạch vòng tốc độ, với vòng phản hồi dòng điện và tốc độ nhờ hai máy biến dòng và hai máy phát tốc. Nguồn điều khiển cho hai hệ T-Đ được lấy từ máy biến áp một pha cấp điện từ nguồn 380V, ba pha. Hệ thống còn có các động cơ xoay chiều để làm mát cho hai bộ chỉnh lưu cấp điện cho động cơ và làm mát cho hai động cơ. II.6.1. Sơ đồ mạch lực Mạch lực cho hệ thống truyền động điện động cơ lò bao gồm : - Máy biến áp chính ba pha, máy biến áp này có hai cuộn dây thứ cấp, đấu theo kiểu để cấp điện cho hai bộ biến đổi Thyristor (OUP); hai bộ biến đổi này cấp điện một chiều cho hai động cơ quay lò. Thông số của máy biến áp là 6000V/420Vx2,750 KVAx2 . - Hai bộ biến đổi Thyristor đều là chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn, mỗi bộ gồm 24 Thyristor. Mỗi bộ gồm 6 nhóm Thyristor, mỗi nhóm gồm bốn Thyristor mắc song song để giảm dòng qua mỗi Thyristor. Đi kèm với mỗi nhóm Thyristor là các máy phát xung, mạch phân áp, mạch khuếch đại nhằm tăng tính tin cậy của thời điểm mở Thyristor. - Hai động cơ một chiều, được cấp điện từ hai bộ biến đổi Thyristor ở trên thông qua các khởi động từ DCM, là hai động cơ kích từ độc lập. - Trên đường dây mạch lực sau các bộ biến đổi OUP và trước các bộ DCM có các điện trở Shunt 1SH để đo dòng, bộ chỉ thị DA; 2SH cho bộ DCCT và các rơ le bảo vẹ quá áp QVR đóng khi điện áp quá cao. - Trước các bộ OUP còn bố trí các máy biến áp PT để hiển thị điện áp nhờ các Volmet (V) các máy biến dòng ba pha đấu sao để đo dòng cho các mạch vòng điều chỉnh. II.6.2. Mạch điều khiển II.6.2.1. Nguồn cho mạch điều khiển Nguồn xoay chiều được lấy ngay trên mạch lực sau thứ cấp máy biến áp chính, sau đó qua cầu dao 11MCB, qua cuộn cảm rồi đến máy biến áp 11CPT qua 2MCB, qua cuộn cảm và tách làm hai nhánh ba pha. Một nhánh qua máy biến áp 1T để cấp cho bộ tạo nguồn công suất một chiều là bộ 1DCP và bộ 2DCP. Bộ 2DCP tạo nguồn +48 V; bộ 1DCP tạo nguồn +12V, -12V và tạo tín hiệu đồng bộ cho bộ dịch pha PS (PHASE SHIFTER). Nhánh còn lại qua máy biến áp 2T, hai cuộn thứ cấp đấu . Nguồn xoay chiều từ thứ cấp của máy biến áp 2T qua hai bộ chỉnh lưu diot 2REC tạo điện áp +24V, qua bộ chỉnh lưu 1REC tạo điện áp +18V. Điện áp 18V này làm nguồn cho các máy phát xung PA . Ngoài ra còn có một nhánh lấy điện tạo điện áp xoay chiều 220V lấy điện từ nguồn 380V, ba pha, 50 Hz qua cầu dao 5MCB, qua cuộn cảm và chia làm hai nhánh. Một nhánh gồm ba đường dây ba pha T11, S11, R11 qua máy biến áp 3CPT, đấu , 200VA, 380/200V. Điện áp xoay chièu ba pha 200V này cấp cho bộ điều chỉnh thời gian vận hành, cho động cơ đặt tốc độ, bộ thực hiện giới hạn trên và giới hạn dưới. II.6.2.2. Mạch điều khiển Hệ thống sử dụng hai mạch vòng điều chỉnh đó là mạch vòng điều chỉnh dòng điện và mạch vòng điều chỉnh tốc độ, ngoài ra hệ thống còn sử dụng một vòng bù sức điện động. - Mạch vòng điều chỉnh dòng điện sử dụng mạch bộ điều chỉnh dòng điện kiểu PI. Đầu vào bộ điều chỉnh gồm một đầu đặt mô men là đấu ra từ bộ điều chỉnh tốc độ và một đầu là phản hồi âm dòng điện. Phản hồi âm dòng điện được thực hiện nhờ máy biến dòng mắc sao (), tín hiệu dòng xoay chiều sau máy này sẽ được đưa qua bộ chỉnh lưu, qua bộ phân áp rồi đưa vào đầu vào bộ điều chỉnh dòng điện. - Mạch vòng điều chỉnh tốc độ sử dụng bộ điều chỉnh tốc độ kiểu PI cho hệ thống làm việc bình thường và có kiểu P cho lúc khởi động. Vòng phản ._.