Mục lục
Lời nói đầu............................................................................................................... 7
Phần mở đầu..........................................................................................................1
1. Lý do chọn ®Ị tµi.....................................................................................1
2. Mơc ®Ých.......................................................................................................1
3. Néi dung thùc hiƯn.................................................................................1
4. ý nghÜa khoa học và thực tiễn........................................................1
5. Hớng phát triển của đề tài................................................................2
6. Phơng pháp thực hiện............................................................................2
Phần nội dung.......................................................................................................3
Chơng 1: Công nghệ sản xuất xi măng..................................................3
1.1. Khái niệm chung........................................................................................3
1.1.1. Xi măng và các phơng pháp sản xuất xi măng hiện nay.
.............................................................................................................................. 3
1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker...........4
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng..............................................................5
1.2.1. Khai thác đá.......................................................................................5
1.2.2. Nghiền nguyên liệu..........................................................................6
1.2.3. Đồng nhất liệu....................................................................................7
1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker..........................................................8
1.3. Bản chất của quá trình phối liệu..................................................13
1.3.1. Tỷ lệ của thành phần bột liệu.................................................13
1.3.2. Chuẩn bị và hỗn hợp nguyên liệu...........................................15
Chơng 2. Các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng. .17
2.1. Giới thiệu về hệ thống cân băng định lợng.............................17
2.1.1. Nguyên lý hoạt động...................................................................18
2.1.2. Bộ điều chỉnh DISOCONT................................................................22
2.2. Các thông số kỹ thuật........................................................................28
2.3. Giới thiệu các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng........................................................................................................................33
2.3.1. Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens.
............................................................................................................................34

2.3.2. Các bộ cảm biến................................................................................39
2.3.3. Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha............48
2.3.4. Các bộ biến đổi DAC, ADC..............................................................50
2.3.5. Đầu cân.................................................................................................53
2.3.6. Bộ lập trình PLC điều khiển hệ thống cân băng định lợng....................................................................................................................54
Chơng 3. Giới thiệu hệ thống dcs tại nhà máy xi măng............55


3.1. Cấu trúc điều khiển điển hình của hệ thống tự động hoá55
3.1.1. Điều khiển tập trung.....................................................................55
3.1.2. Điều khiển phân quyền.................................................................56
3.1.3. Điều khiển phân tán.......................................................................57
3.2. Giới thiệu hệ thống DCS.......................................................................59
3.2.1. Định nghĩa DCS:.................................................................................59
3.2.2. Tổng quan về các hệ thống điều khiển phân tán DCS. 60
3.3. Hệ thống điều khiển phân t¸n cđa h·ng ABBng ABB..........................64
3.3.1. Tỉ chøc cđa hƯ thèng DCS của hÃng ABBng ABB............................64
3.3.2. Cấu hình phần cứng........................................................................66
3.3.3. Các bộ điều khiển quá trình......................................................67
3.3.4. Các modul vào/ra điển hình......................................................74
3.3.5. Thông tin liên lạc..........................................................................76
Chơng 4. Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân
băng định lợng .................................................................................................83
4.1. Đặc điểm......................................................................................................83
4.2. Cấu trúc phần cứng...............................................................................84
4.2.1. Bộ xử lý trung tâm CPU................................................................86
4.2.2. Bộ nhớ và các bộ phận khác......................................................86
4.2.3. Khối vào ra.........................................................................................87
4.2.4. Thiết bị lập trình.............................................................................88
4.3. Ngôn ngữ lập trình...............................................................................88

4.4. Giới thiệu về thiết bị khả trình S7 - 300........................................89
4.4.1 Cấu hình cứng.....................................................................................89
4.4.2. Các module của S7-300..................................................................89
4.4.3 Lắp đặt phần cứng............................................................................92
4.4.4. Định địa chỉ các modul................................................................93
4.4.5. Thao tác trên phần mềm lập trình STEP 7 V5.4..................94
4.4.6. Cổng truyền thông:.....................................................................104
4.4.7. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:..........................105
4.4.8. Chỉnh định tơng tự:......................................................................106
4.5. Chơng trình điều khiển.....................................................................106
4.5.1. Lu đồ thuật toán...........................................................................106
4.5.2. Bảng phân công đầu vào/ đầu ra.........................................108
4.5.3. Chơng trình điều khiển..............................................................109
Kết luận..............................................................................................................117
Tài liệu tham khảo.......................................................................................118


Danh Mục hình
Chơng 1: ....................................................................................................................3
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng............................12
Chơng 2................................................................................................................... 17
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải..............19
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý đo lờng của hệ thống cân băng
định lợng..................................................................................................21
Hình 2.4: Sơ đồ bộ điều khiển cục bộ VLG 20110.........................24
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG
20110:.............................................................................................................24
Hình 2.5: Sơ đồ điều khiển khối VSE 20100.....................................25
Hình 2.6: Bộ điều khiển VLB20120.....................................................26
Hình 2.7 : Sơ đồ bộ điều khiển VLB 20120:.....................................26

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển VLB 20120...........27
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ...........27
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung..............................................28
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Loadcell..............................28
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của đầu vào nhị phân.............28
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của đầu ra nhị phân:..............29
Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật đầu vào tơng tự........................29
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật đầu ra tơng tự :.........................29
Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của giao tiếp RS 232.............30
Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ.........30
Hình 2.8: Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của
Siemens.......................................................................................................34
Hình 2.9: Sơ đồ khối của biến tần Micromaster vector
kiểu MM 440................................................................................................36
Bảng 2.12 : Thông số kỹ thuật của biến tần Micromaster
Vector kiểu MM440................................................................................38
Hình 2.11: Mạch cầu Wheatstone..................................................40
Hình 2.12: Cầu đo thực tế....................................................................42
Hình2.13: Giới thiệu hình ảnh mét sè loadcell cã trong
thùc tÕ........................................................................................................43
H×nh 2.14: Loadcell VLC - 100 và chi tiết về kết cấu cơ khí
........................................................................................................................44
Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật của Loadcell VLC 100........44
Hình 2.15: Cấu tạo bộ phận đo tốc độ quay Encoder...........46
Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý máy đo góc Resolver.................48


Hình 2.17: Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng
định lợng..................................................................................................49
Hình 2.18: Đặc tính phụ tải.................................................................49

Hình 2.19: Sơ đồ bộ chuyển đổi AD9243..........................................51
Hình 2.20: Sơ đồ cấu tạo bộ chuyển đổi AD9243........................51
Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi AD9243...51
Bảng 2.16: Chú thích các chân của bộ chuyển đổi AD9243.52
Hình 2.21: Giới thiệu hình ảnh một số loại đầu cân có
trong thực tế.........................................................................................53
Chơng 3................................................................................................................... 55
Hinh 3.1: Cấu trúc tập trung............................................................55
Hình 3.2: Cấu trúc phân quyền........................................................56
Hình 3.3: Một số giải pháp tiêu biểu trong một hệ điều
khiển phân tán.......................................................................................58
Hình 3.4 : Mô hình phân cấp...............................................................61
Hình 3.5 : CÊu tróc chung cđa hƯ thèng DCS............................63
H×nh 3.6 : CÊu trúc phân cấp của hệ điều khiển tự động
hoá................................................................................................................64
Hình 3.8 : Cấu trúc tiêu biểu của hệ thống DCS (ABB)...........66
Hình 3.9 : Cấu hình của bộ điều khiển quá trình AC450........68
Hình 3.10 : Giao diện chức năng của AC110..................................73
Hình 3.12 : Cấu trúc của mạng Master Net................................76
Hình 3.13 : Cấu hình của AF100 dùng phơng tiện dự phòng..79
Chơng 4................................................................................................................... 83
Hình 4.1: Sơ đồ khối bên trong........................................................83
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC.......................................85
Hình 4.3: Cấu hình một thanh rack của một trạm PLC S7300..................................................................................................................89
Hình 4.3: Mt s CPU ca PLC S7-300...................................................90
H×nh 4.4: Một số module mở rộng của PLC S7-300........................92
Hình 4.5: Vị trí các module................................................................93
Hình 4.6: Các bớc để thiết kế một dự án Step 7........................97
Hình 4.5: Sơ đồ chân của cổng truyền thông.......................105



Danh Mục bảng
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG
20110:.............................................................................................................24
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển VLB 20120...........27
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ...........27
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung..............................................28
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Loadcell..............................28
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của đầu vào nhị phân.............28
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của đầu ra nhị phân:..............29
Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật đầu vào tơng tự........................29
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật đầu ra tơng tự :.........................29
Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của giao tiếp RS 232.............30
Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ.........30
Bảng 2.12 : Thông số kỹ thuật biến tần Micromaster
Vector kiểu MM440................................................................................38
Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật của Loadcell VLC 100........44
Bảng 2.14: Thông số kỹ thuật của động cơ không đồng bộ
rotor dây quấn.....................................................................................50
Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi AD9243...51
Bảng 2.16: Chú thích các chân của bộ chuyển ®æi AD9243.52


Lời nói đầu
Đối với một quốc gia nói chung và nớc ta nói riêng
thì những ngành đóng vai trò then chốt của nền kinh tế
là: Điện, than, dầu khí... và ngành công nghiệp xi măng
cũng không nằm ngoài chiến lợc phát triển kinh tế. Công
nghiệp xi măng góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp
hoá, hiện đại hoá đất nớc, xây dựng cơ sở hạ tầng phục vụ

dân sinh.
Để nâng cao chất lợng, số lợng sản phẩm cũng nh hỗ
trợ cho con ngời những công việc phức tạp, ngành tự
động hoá đÃng ABB ra đời và mang lại hiệu quả rất cao đáp ứng
hoàn toàn những yêu cầu đó của con ngời.
Tự động hoá là một lĩnh vực đÃng ABB đợc hình thành và
phát triển rộng lớn trên phạm vi toàn thế giới, nó đem lại
một phần không nhỏ cho việc tạo ra các sản phẩm có
chất lợng và độ phức tạp cao phục vụ nhu cầu thiết yếu
trong cuộc sống. ở nớc ta, lĩnh vực tự động hoá đÃng ABB đợc
Đảng và Nhà nớc quan tâm và đầu t rất lớn, cùng với các
lĩnh vực công nghiệp chuyển dịch nền kinh tế theo định hớng công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nớc.
Nói đến tự động hoá ngày nay không thể không nhắc
đến các thiết bị điều khiển có lập trình. Trong đó PLC
(Programmable Logic Controler) là một thiết bị điển
hình. Với những tính năng u việt nh dễ dàng lập trình
thông qua nhiều kiểu ngôn ngữ (LADDER, STL, FBD), có thể
thay đổi chơng trình điều khiển một cách đơn giản, khả
năng truyền thông mạnh với môi trờng bên ngoài (với PC,
PLC...), gọn nhẹ, làm việc tin cậy trong môi trờng công
nghiệp khắc nghiệt ... đÃng ABB làm cho mọi quá trình sản xuất
trở nên đơn giản và hiệu quả. Tạo nên mối liên kết giữa
điều khiển quá trình sản xuất và quản lý kinh doanh (hệ
điều khiển giám sát thu thập số liệu - DCS).
Tại các nhà máy xi măng hầu hết các công đoạn
chính trên dây chuyền sản xuất đều dùng PLC Simatic S7
300 của Siemens, các công đoạn sau đây có dùng PLC S7-300:
Máy rút liệu trong các kho đá vôi, đá sét, phụ gia, kho



than, cụm đóng bao và cảng nhà máy. Đặc biệt là hệ
thống cân băng định lợng trong nhà máy xi măng.
Đợc sự đồng ý của nhà trờng, khoa Điện - Điện Tử, với
sự hớng dẫn của cô giáo Trần Thị Kim Dung. Em đÃng ABB nhận
đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển cho dây chuyền
cân băng định lợng nhà máy xi măng.
Với thời gian và kiến thức có hạn chắc hẳn trong đồ
án không tránh đợc những sai sót rất mong đợc sự đóng
góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đồ án của em đợc
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
ngày 30 tháng 06 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Trần Gia Tuấn


1

Phần mở đầu
1. Lý do chọn đề tài.
Nền kinh tế nớc ta đang ngày càng phát triển, nhu
cầu về xây dựng cơ sở hạ tầng ngày càng cao để có thể
đáp ứng đợc đòi hỏi của quá trình công nghiệp hoá- hiện
đại hoá. Để đáp ứng đợc điều đó thì hàng loạt các nhà
máy xi măng đÃng ABB đợc xây dựng và để đảm bảo chất lợng
của xi măng thì việc xác định chính xác tỷ lệ của các
thành phần để sản xuất xi măng là việc rất quan trọng
chính vì vậy hệ thống cân băng định lợng đÃng ABB đợc đa vào
nhà máy. Chính vì vậy em chọn đề tài này nhằm giúp em
đánh giá đợc khả năng tích luỹ kiến thức bấy lâu trong

nhà trờng, cũng từ đó mà nắm vững đợc kiến thức chuyên
ngành, áp dụng tốt linh hoạt vào thực tiễn.
2. Mục đích.
Trong quá trình thực hiện đồ án chúng ta phải tìm
tòi, trao đổi kiến thức, tổng hợp nó để vận dụng vào thiết
kế sao cho việc thiết kế hệ thống điều khiển cho dây
chuyền cân băng định lợng đảm bảo kỹ thuật, phù hợp với
yêu cầu thực tế.
3. Nội dung thực hiện.
Phạm vi nội dung đồ án tập trung vào các vấn đề sau:
- Công nghệ sản xuất xi măng.
- Các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng.
- Giới thiệu hệ thống DCS tại nhà máy.
- Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân
băng định lợng.
4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Ngày nay lĩnh vực tự động hoá và tin học công
nghiệp là mũi nhọn của kỹ thuật hiện đại, nhiều hệ thống
điều khiển tự động đÃng ABB ra đời nhằm phục vụ nhiều nhu cầu
khác nhau của đời sống và đợc ứng dụng rất thành công
đem lại hiệu quả công việc rất cao. Một trong những ph-


2

ơng án tốt nhất và đợc sử dụng rộng rÃng ABBi hiện nay là thay
thế hệ thống đó bằng bộ ®iỊu khiĨn PLC. V× vËy thiÕt kÕ hƯ
thèng ®iỊu khiĨn cho dây chuyền cân băng định lợng sử
dụng thiết bị lập trình điều khiển PLC làm nâng cao năng
suất, chất lợng của xi măng là một điều tất yếu hiện nay.

5. Hớng phát triển của đề tài.
Đề tài này cho ta nắm khái quát một hệ thống tự
động, tuy nhiên trên thực tế có nhiều hình thức cân định
lợng, tuỳ theo nhu cầu công việc mà ta thiết kế cho hợp
lý. Từ những kiến thức tiếp thu đợc qua đề tài này ta có
thể phát triển hệ thống cân băng định lợng sang nhiều
lĩnh vực khác nh trong sản xuất thực phẩm, thức ăn gia
súc,...
6. Phơng pháp thực hiện.
Trong quá trình làm đồ án thờng sử dụng những phơng pháp sau:
- Phơng pháp khảo sát thực tế.
- Phơng pháp xử lý tài liệu.
- Phơng pháp thống kê.

Phần nội dung
Chơng 1
công nghệ sản xuất xi măng


3

1.1. Khái niệm chung.
1.1.1. Xi măng và các phơng pháp sản xuất xi măng hiện
nay.
Nớc ta đÃng ABB và đang bớc vào thời kỳ hiện đại hoá công nghiệp hoá nhiều công trình xây dựng cần đợc sửa
chữa, xây mới. Để đáp ứng đợc nhu cầu đó ở trong nớc
cũng nh ở nớc ngoài, nhiều nhà máy xi măng nh: Bỉm Sơn,
Bút Sơn, Tam Điệp, Duyên Hà, Hoàng Thạch,...đÃng ABB đ ợc xây
dựng với công suất từ một đến vài triệu tấn/năm. Tuỳ
thuộc vào dạng phối liệu đợc chuẩn bị trớc khi đa vào lò

nung mà ngời ta phân ra các phơng pháp sản xuất khác
nhau:
- Công nghệ ớt: hỗn hợp nguyên liệu đợc khuấy đồng
nhất trong nớc dới dạng bùn lỏng trớc khi đa vào lò
nung.
- Công nghệ bán khô: hỗn hợp bột nguyên liệu đợc
trộn ít nớc và tạo thành dạng viên trớc khi đa vào lò
nung.
- Công nghệ khô: hỗn hợp bột nguyên liệu đợc đồng
nhất dới dạng bột khô hoàn toàn trớc khi đa vào lò
nung.
Tơng ứng với các phơng pháp sản xuất khác nhau đó
thì lại có các hệ thống lò nung riêng:
- Công nghệ ớt: lò ống dài.
- Công nghệ bán khô: lò đứng.
- Công nghệ khô: lò ống dài công nghệ khô, lò ống
làm nguội kiểu hành trình, lò ống có cyclone trao đổi
nhiệt, lò ống có tháp tiềm nung.
*) Xi măng là chất kết dính thuỷ lực cứng trong nớc
và không khí đợc tạo ra bởi việc nghiền Clinker với
thạch cao và một số phụ gia khác. Các phụ gia và thạch
cao đợc lấy từ tự nhiên (các mỏ), còn clinker thì đợc tạo
ra nhờ quá trình nung luyện các chất nh đá vôi, đá sét,
silicát, xỉ sắt. Chất lợng của clinker phụ thuộc vào
thành phần hoá học và thành phần khoáng cña nã.


4

1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker.

Nung phối liệu đợc thực hiện chủ yếu trong lò quay.
Nếu nguyên liệu chuẩn bị theo phơng pháp khô có thể
nung cả trong lò đứng.
Lò quay là ống trụ bằng thép đặt nghiêng 3 4 độ,
trong lót bằng vật liệu chịu lửa. Chiều dài lò 95 - 185 - 230
m, đờng kính 5 7 m.
Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngợc dòng. Hỗn
hợp nguyên liệu đợc đa vào đầu cao, khí nóng đợc phun
lên từ đầu thấp.
Khi lò quay (1- 2 vòng/phút), phối liệu chuyển dần
xuống và tiếp xúc với các vùng nhiệt có nhiệt độ khác
nhau, tạo ra những quá trình lý hoá phù hợp để cuối
cùng hình thành clinker. Phối liệu từ khi vào lò đến khi
tạo thành clinker ra khỏi lò lần lợt trải qua 6 vùng
nhiệt độ:
- Tại vùng bay hơi (vùng sấy), với nhiệt độ 70 800C, nớc
tự do bay hơi, phối liệu đóng thành cục rồi vỡ vụn ra.
- Tại vùng đốt nóng, với khoảng nhiệt độ từ 200 đến
7000C, làm cho chất hữu cơ cháy, nớc hoá học bay hơi (ở 450
5000C) tạo ra caolinit khan (Al2o3.SiO2) và các liên kết
khác. Trong phơng pháp ớt vùng đốt nóng chiếm đến 50
60 % chiều dài lò.
- Trong vùng canxi hoá (dài 20 30% chiều dài lò) với
nhiệt độ từ 700 đến 11000 C, phản ứng phân giải canxit để
sinh ra CaO và tách các khoáng sét khan thành các oxít
riêng biệt SiO2, Al2O3, Fe2O3. Do đó vùng này tiêu tốn nhiều
nhiệt lợng nhất. Các phản ứng ở trạng thái rắn để tạo
thành 3CaO.Al2O3, CaO.Al2O3 và một phần 2CaO.SiO2 cũng xảy
ra.
- Tại vùng phóng nhiệt (1100 12500C) đÃng ABB xảy ra các

phản ứng ở pha rắn để tạo ra 3CaO.Al 2O3, 4CaO.Al2O3.Fe2O3 và
2CaO.SiO2. Tất cả các phản ứng đều toả ra một nhiệt lợng
lớn (100 Kcal/kg clinker), làm tăng nhanh nhiệt độ của
vật liệu trong vùng tơng đối ngắn (5- 7% chiều dài lò).


5

- T¹i vïng kÕt khèi (1300 – 1450 – 13000C) nhiệt độ lò
nung đạt giá trị cao nhất (14500C). ở giai đoạn đầu kết khối
(13000C), một phần khoáng dễ chảy nh 3CaO.Al2O3,
4CaO.Al2O3.Fe2O3, MgO và các tạp chất dễ chảy khác bị chảy
lỏng ra (20 30% thể tích hỗn hợp nung). Khi nhiệt độ đạt
đến 14500C 2CaO. SiO2 và CaO tan vào dung dịch clinker
lỏng để hình thành Alit 3CaO.SiO2 (khoáng cơ bản của
clinker). Quá trình này tiếp tục đến khi liên kết hầu nh
hoàn toàn oxit canxi (trong clinker CaO tự do không lớn
hơn 0.5 1%). Alit ít hoà tan, nó đợc tách ra khỏi dung
dịch nóng chảy ở dạng tinh thể mịn. Quá trình tạo Alit
diễn ra trong kho¶ng 15 – 20 phót (ChiÕm 10 – 15% chiều dài
lò). Ra khỏi vùng kết khối (nhiệt độ giẩm từ 1450 xuống
13000C) từ dung dịch lỏng các khoáng 3CaO.Al 2O3,
4CaO.Al2O3.Fe2O3, MgO đợc kết tinh lại.
- Tại vùng làm nguội: nhiệt độ giảm từ 1300 xuống
10000C cấu trúc và thành phần của clinker hoàn toàn đợc
hình thành và hoàn thiện thêm. Clinker đa ra khỏi lò
nung ở dạng hạt màu xẫm hoặc vàng xanh đợc làm nguội
từ 10000C xuống đến 100 2000C trong các thiết bị làm nguội
bằng không khí rồi đợc giữ trong một kho 1 - 2 tuần.
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng.

1.2.1. Khai thác đá.
*Đá vôi: đợc khai thác theo phơng pháp cắt tầng
bằng nổ mìn sau đó dùng xe ủi xuống chân núi. Dới chân
núi , máy xúc có công suất lớn xúc đá lên xe tải, băng tải
xích chuyển về máy đập. Đá sau khi đợc đập có kích thớc
cực đại cỡ 25mm, qua hệ thống băng tải cao su vận chuyển
về kho đồng nhất sơ bộ. Bụi sinh ra đợc lọc qua các ống
tay áo lọc bụi.
* Đá sét và silicat: cũng giống nh đá vôi, đá sét có
kích thớc <1000mm đợc máy xúc đổ lên xe Camac từ đó vận
chuyển vào phễu tiếp liệu, nhờ băng tải xích đá sét đi vào
máy đập kiểu va đập đàn hồi đập sơ bộ xuèng cì < 75 mm.


6

Sau đó đá sét đợc băng tải cao su vận chuyển tới máy cán
hai trục để đập lần hai xuống kích thớc còn < 25 mm. Sau
khi cán đá sét đợc hệ thống băng tải cao su vận chuyển
về kho đồng nhất sơ bộ.
* Kho đồng nhất sơ bộ: Đá vôi và đá sét và silicat
sau khi đập đợc chuyển về kho xếp thành hai đống mỗi
loại. Mỗi đống đá vôi là 1600 tấn, đá sét là 7000 tấn. Đá vôi
đợc đổ vào kho bởi 1 trong hai cầu rải liệu. Cầu rải sẽ rải
liệu thành từng luống ở cả lợt đi và lợt về. Có từ 8 đến 29
luống đợc rải 20 lớp theo chiều cao. Trên các cầu rải liệu
có đặt các cân điện tử. Khi xúc liệu sẽ đợc xúc cắt qua
tất cả các lớp từ dới lên nhằm tạo sự đồng nhất sơ bộ.
Nguyên tắc làm việc của kho là đống này đợc đổ thì
đống kia đợc xúc. Đá sét cũng đợc rải và xúc tơng tự nh

đá vôi.
Ngoài ra còn có các kho thạch cao, đá Bazan,
silicat, xỉ sắt, than,...
1.2.2. Nghiền nguyên liệu.
Đá vôi, đá sét, thạch cao và xỉ sắt từ các kho chứa đợc đa tới 4 Bunke tơng ứng nhờ hệ thống băng tải. Các
bunke chứa liệu đợc lắp đặt các sensor báo mức và
Loadcell để giám sát mức liệu có trong bunke. Tại đáy
hình côn của mỗi bunke đợc gắn thiết bị điều chỉnh lu lợng khi liệu đợc tháo ra. Từ 4 bunker, liệu đợc tháo
xuống hệ thống cân định lợng để xác định thành phần
phần trăm các chất theo tỷ lệ tiêu chuẩn. Tỷ lệ các chất
đợc xác định nhờ hệ thống băng tải cấp liệu tấm và thiết
bị loadcell đặt trên hệ thống cân băng.Tỷ lệ của các
loại nguyên liệu có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh
tốc độ động cơ băng tải hoặc điều chỉnh độ mở của van
cấp liệu. Để giám sát tốc độ động cơ thì trên trục động
cơ đợc đặt thiết bị đo tốc ®é Encoder ®Ĩ ®a tÝn hiƯu vỊ
thiÕt bÞ ®iỊu khiĨn.
Sau khi xác định tỷ lệ phần trăm của các chất, liệu
đợc đa đến trạm nghiền, trớc khi đến trạm nghiền thì hỗn
hợp các chất sẽ đi qua hệ thống máy dò và tách kim loại


7

để loại bỏ các thành phần kim loại lẫn trong các chất ra
khỏi băng tải.
Trong máy nghiền, liệu đợc cung cấp ở dạng hỗn hợp
và đợc sấy khô tới 1%. Máy nghiền nguyên liệu là loại
máy nghiền con lăn trục đứng pfeiffer mps 4785 có năng
suất 320 tấn/h. Qua máy nghiền, liệu đợc tán nhỏ nhờ hai

cơ cấu con lăn và bàn nghiền. Để sấy khô bột liệu đồng
thời thì trong quá trình nghiền, khí nóng đợc dẫn đến từ
tháp trao đổi nhiệt của lò nung. Lợng khí nóng cung cấp
cho máy nghiền phụ thuộc vào độ ẩm của hỗn hợp phối
liệu trong máy. Máy tính của quá trình sẽ nhận tín hiệu
từ các thiết bị phân tích độ ẩm của hỗn hợp phối liệu có
trong máy, từ đó điều chỉnh lu lợng và nhiệt độ của hỗn
hợp phối liệu ra khỏi máy nghiền đạt 90 0C, độ ẩm không
quá 1%.
Trong máy nghiền, khí thải sẽ mang bột liệu đến
thiết bị phân ly động. Trong bộ phân ly, các hạt có kích
thớc lớn đợc tách ra và đa trở lại bàn nghiền, các hạt
có độ mịn đạt yêu cầu đợc đa về 4 cyclone lắng hiệu suất
cao. Thông qua các van gió quay, liệu đợc tháo ra theo
máng khí động đến silo đồng nhất để chuẩn bị đa vào lò
nung.
1.2.3. Đồng nhất liệu
Liệu sau khi đợc gom lại ở 4 cyclone lắng (hiệu suất
đạt 90%), qua các van gió kiểu quay theo máng khí động
đến gầu nâng. Tại đầu vào gầu nâng, bột liệu sẽ đợc lấy
mẫu nhờ thiết bị lấy mẫu tự động với tần suất lấy mẫu 1
lần/h. Mẫu sẽ đợc phân tích các thành phần hoá học và so
sánh với giá trị đặt trớc. Nếu không thoả mÃng ABBn giá trị đặt
trớc thì các chất sẽ đợc điều chỉnh nhờ hệ thống cân
băng định lợng. Bột liệu sau khi nghiền có độ mịn đạt yêu
cầu sẽ đợc vận chuyển bằng gầu tải theo máng khí động
vào silo chøa qua hƯ thèng ph©n phèi song song, silo cã
søc chứa 20000 tấn. Silo đồng nhất bột liệu làm việc theo
nguyên tắc đồng nhất và tháo liên tục. Việc đồng nhất
bột liệu đợc thực hiện trong quá trình tháo bột liÖu ra



8

khỏi silo. Mức độ đồng nhất của silo là 10:1. Đáy silo có hệ
thống khí nén, khí đợc sục vào trong silo để đồng nhất
phối liệu và tạo ra sự linh động cho phối liệu khi tháo đợc dễ dàng.
Buồng trộn và cửa tháo của silo đợc liên thông với
nhau để đảm bảo liệu từ silo nạp vào buồng trộn diễn ra
đồng thời với nhau bằng dòng khí nén áp suất cao theo
cụm thiết bị tháo và máng khí động. Liệu sau khi đợc tháo
từ buồng trộn đa xuống gầu nâng để đến tháp trao đổi
nhiệt. Để phân tích thành phần hoá học và chất lợng của
hỗn hợp phối liệu sau khi đồng nhất, thiết bị lấy mẫu tự
động đợc đặt ở đáy gầu nâng, tần suất lấy mẫu ở công
đoạn này đợc quy định cụ thể trong quá trình vận hành
và sản xuất. Dòng liệu theo máng khí động xuống van gió
kiểu quay và cửa tấm lật vào tháp trao đổi nhiệt theo hai
luồng riêng biệt.
1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker.
1. Than.
Than nhập phải phù hợp với các đặc tÝnh kü thuËt
cho phÐp nh:
 §é Èm : W < 11.5%
 KÝch thíc h¹t : tõ (0 - 15)mm
 ChÊt bốc : (5 - 8)%
Hàm lợng S < 0.6%
Nhiệt trị từ (6600 - 7480)Kcal/kg
Độ cứng từ 35 - 70
Than thô thông thờng đợc nghiền, sấy trong các

máy nghiền sấy liên hợp. Dù nghiền trong máy nghiền
đứng hoặc nghiền bi, bột than phải đạt các chỉ tiêu về độ
mịn.
Than mịn đợc đa vào đốt ở canciner và trong lò
nung. Cháy trong canciner thì nhiệt lợng toả ra khi đốt
đợc bột liệu hấp thụ ngay trong phản ứng: Nhiệt + CaCO 3 ->
CaO + CO2. Nhiệt độ tạm thời chỉ vợt quá nhiệt độ cân bằng
điển hình 8500c - 9000c, ở nhiệt độ thấp này than khó cháy
hết nhanh, để than ở đây cháy nhanh thì bột than cần


9

mịn hơn hoặc cần tạo ra một khu vực có nhiệt độ cao hơn
nhiệt độ cân bằng. Đây chính là lý do tại sao đốt ở
canciner dễ bị sự cố hơn ở lò nung. ở lò nung thờng đợc
trang bị với vòi đốt nhiều kênh, hiện đại để dễ điều chỉnh
ngọn lửa, ít sự cố, trong lò nhiệt độ nung cao than dễ
cháy hết nh mong muốn.
2. Dầu năng:
Dầu đợc dự trữ trong các bể chứa và đợc bơm tới
các bể tiếp liệu, đợc bơm với áp lực cao tới tháp trao đổi
nhiệt và trạm vòi đốt đến các vòi đốt.
Nhiệt hâm sấy dầu có thể thực hiện bằng: hơi nớc,
điện, và truyền nhiệt thông qua dầu. Khi xử lý dầu không
cần đề phòng đặc biệt vì điểm bốc cháy của nó cao tới
1100c, tuy nhiên nhiệt độ sấy không đợc quá cao. Khi đốt
dầu cần phải xử lý nh sau :
Làm nóng tới nhiệt độ không đổi và độ nhớt mong
muốn.

Tạo áp lực cần thiết để phun mù.
Điều chỉnh lu lợng dầu thích hợp cho vòi đốt .
Chỉnh góc phun dầu thích hợp.
3. Nung Clinker.
* Nạp liệu cho lò:
Liệu từ silo đồng nhất có dung tích 22000 tấn đợc đa
qua máng đổ xuống gầu nâng để đa lên máng khí động.
Liệu từ máng khí động đợc đổ vào két cân (feedbin) có
khả năng chứa đợc 130 tấn liệu, đợc cân trọng lợng bằng
Loadcell. Khi liệu trong két cân đầy sẽ đợc tháo ra theo
hai đờng van, đờng van chính và đờng van phụ ( by pass).
ở điều kiện bình thờng, liệu cấp cho lò từ van đợc đổ
xuống cân băng định lợng rồi xuống hai máng khí động
rồi đổ vào hai gầu nâng để đa lên hai máng khí động. Hai
máng này đợc hợp với nhau ở 1 đầu nên liệu từ hai máng
theo một ®êng cïng ®ỉ xng hai m¸ng khÝ ®éng tiÕp ®Ĩ
®ỉ vào các cyclone nung sơ bộ. Đờng by pass đợc sử dụng
khi thử cân hay khi xảy ra sự cố đờng van chính còn bình
thờng thì đờng này không sử dụng.
* Tháp trao đổi nhiệt và lò nung:


10

Tháp trao đổi nhiệt gồm có 5 cyclone và 1 canxiner.
Bột liệu nạp vào nhánh cyclone qua van quay vào vị trí
ống giữa C2 và C1 (sấy 5 tầng). Liệu có thể sấy 4 tầng (bỏ
qua C1) hoặc tầng 5 tuỳ theo yêu cầu về nhiệt. Liệu đi từ
trên xuống còn khí thải lò nung đi từ dới lên giúp cho
quá trình trao đổi nhiệt diễn ra dễ dàng và đồng thời

liệu còn đợc đồng nhất thêm một lần nữa. Sau khi đợc
Canxi hoá trong RSP Precanxiner khoảng 90% đến 95% và
đạt đợc nhiệt độ khoảng 870 9000C thì liệu đợc đa qua C5
vào lò nung để quá trình clinker hoá xảy ra hoàn toàn.
Trong lò quay liệu đợc clinker hoá ở nhiệt độ 1430 0C sau
đó đổ vào hệ thống làm mát kiểu tấm ghi (grate cooler).
* Hệ thống làm mát clinker kiểu tấm ghi (grate
cooler) 1440:
Có 3 tấm ghi chuyển động với vận tốc stroke/phút,
công suất 62 tấn/h đợc truyền động bằng 3 động cơ xoay
chiều 380V, 50Hz. Các tấm ghi này có tác dụng nh sàng.
Chúng sàng các hạt clinker to để da tới búa đập (công
suất 167tấn/h) đập nhỏ kích thớc xuống. Clinker đợc làm
mát xuống nhiệt độ 1100C nhờ không khí cấp vào grate
cooler bằng các quạt hút theo chiều ngang và từ dới
lên. Các hạt clinker sau khi sàng, đập và làm mát đợc đổ
xuống băng tải xích và vít tải để đa vào silo chứa và ủ.
Clinker phế phẩm hoặc clinker sống dùng để kinh doanh
sẽ đợc đa qua một máng riêng ®Ĩ ®ỉ ra b·ng ABBi chøa.
* Läc bơi tÜnh ®iƯn:
KhÝ thải ở phần cuối của grate cooler và phần cuối
lò trớc khi thải ra ngoài đợc phun nớc giảm áp và phân
tích khí rồi đa qua bộ lọc bụi tĩnh điện để tách bụi. Quạt
hút sẽ hút các khí đÃng ABB lọc bụi để đẩy ra ống khói còn các
hạt bụi clinker đọng lại sẽ đợc gõ rơi xuống các vít tải
và băng tải xích để đi tới silo chứa clinker.
* Tháp điều hoà (Bộ làm mát):
Sau khi qua tháp nung sơ bộ để trộn liệu và trao đổi
nhiệt, khí thải của lò nung còn rất nóng, đợc phân tích
khí và đa vào bộ làm mát bằng nớc. Sau khi làm mát, khí

đợc đa tới để sấy liệu thô ở máy nghiền nhờ quạt hút. Có


11

thể thấy quạt hút có tác dụng điều khiển toàn bộ quá
trình nhiệt độ trong buồng đốt. Liệu đọng lại sau khi làm
mát khí thải lò nung sẽ rơi xuống vít tải qua van và một
số vít tải khác hồi về két cân.
4. Nghiền xi măng.
Clinker, thạch cao, và phụ gia sau khi đồng nhất đợc
điều chỉnh để đạt đợc chất lợng xi măng theo yêu cầu rồi
cho vào máy nghiền xi măng để tạo ra sản phẩm xi măng.
Công đoạn nghiền xi măng gồm hai phần: nghiền thô và
nghiền tinh. Máy nghiền thô là máy nghiền kiểu CKP, máy
nghiền tinh là máy nghiền bi xi măng. Để đảm bảo nhiệt độ
của xi măng trong khi nghiền nớc đợc phun vào dới dạng
sơng mù ở áp suất cao.
Xi măng ra khỏi máy nghiền đợc đa qua hệ thống
phân ly. Tại đây có sự sàng lọc. Nếu hạt xi măng qua to
thì đợc thu hồi trở lại đầu máy nghiền. Nếu xi măng đạt
tiêu chuẩn thì đợc đa vào kho chứa, xi măng qua nhỏ đợc
thu hồi bởi hệ thống lọc bụi.
5. Đóng bao và xuất xi măng.
Xi măng từ silo chứa đợc vận chuyển bằng vít tải,
gầu xích và băng tải tới phân xởng đóng bao. Tại đây có 2
silo chứa, ở các silo chứa này xi măng đợc sục liên tục
nhờ các máy nén khí để đồng nhất lần cuối cùng trớc khi
đa đến các máy đóng bao hoặc đa đến cầu cảng để xuất
xi măng rời.

6. Hệ thống xử lý bụi trên băng tải
Để xử lý bụi trên các băng tải, hệ thống cân băng
định lợng đợc đặt 4 bộ lọc bụi túi, mỗi bộ bao gồm các
ống hút và một quạt hút bụi. Các ống hút bụi đợc dẫn từ
lọc bụi túi đến các điểm có thể tạo ra nhiều bụi trên băng
tải nh đầu cuối băng tải hay tại các điểm chuyển đổi giữa
2 băng tải. Bụi từ băng tải theo dòng khí đối lu của quạt
hút bụi trong đờng ống và đợc dẫn về lọc bụi túi, tại đây
bụi đợc làm lắng xuống và trở thành các nguyên liệu
tinh. ở đáy các bộ lọc bụi túi sẽ có các ống dẫn đa lợng
nguyên liệu này ®ỉ vỊ c¸c bunker.


Tàu Máy
chở đập
than thạch
cao

Băn
g tải

Tha Thạ
n đá ch
Phụ
( co cao
gia (
al) ( gy Đá
psu Baza addt
ion)
m)

l

Quặ Kho
ng tổng
sắt ( hợp
pirit
)

Băn
g tải
Xe
Máy tải
đập đá
vôi

Băn
g tải

Kho đá sét
và silicát

Máy
nghiền

Kho đá
vôi

Ch
o
cal

xin
er
Ch
o
lò

Sil
o
chứ
a
tha
n
mị
n

Băn
g tải

Máy
đập đá
sét

Xe
tải

Mỏ đá
vôi

Mỏ
silicat

& đá
sét

Băn
g tải

Hìn
h
1.1:
Sơ
đồ
côn
g
ngh
ệ
sản
xuấ
t xi
mă
ng

1. Thành phần hoá học của clinker.
Là yếu tố quan trọng đánh giá chất lợng clinker, nó
gồm 4 ôxit chính:
1) CaO: chiếm (63 - 67)%. Là ôxit quan trọng nhất. Để
xi măng có chất lợng cao CaO phải liên kết với các ôxit
1.3.1. Tỷ lệ của thành phần bột liệu.

1.3. Bản chất của quá trình phối liệu
Băng tải


Thạ
ch
cao

Đá
Baza
l

Phụ
gia

Clin
ker

Quặ Đá
ng vôi
sắt

Silic
at

Cân băng đinh lợng
Cân băng đinh lợng
Nghiền thô
Raw mill
Nghiền
thô
CKP
Nghiền tinh

Ball mill

Ngh
iền
xi
măn
g

Silo đồng nhất
Hemozen ization silo

Tháp trao đổi nhiệt
Preheater tower

Xi măng

Lò nung
Kiln

Đóng bao

Làm nguội clinker
Clinker cooler
Thị tr
ờng

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng
12



13

khác. Lợng CaO tự do còn lại ở dạng quá lửa làm cho đá
xi măng không ổn định thể tích gây hại.
Lợng CaO liên kết lớn - xi măng có cờng độ cao.
Đóng rắn nhanh, khi đóng rắn toả nhiệt nhiều, không bền
hoá.
2) SiO2: chiếm (21- 24)%. Liên kết với CaO tạo khoáng
SLC, các khoáng này có khả năng đóng rắn. SiO2 tự do
không ảnh hởng gì đến chất lợng xi măng. Lợng SiO2 liên
kết lớn xi măng có cờng độ sau 28 ngày lớn, đóng rắn
chậm, toả nhiệt nhỏ khi đóng rắn, bền hoá hơn.
3) Al2O3: chiếm (4 - 8)%. Liên kết với CaO tạo thành
khoáng Aluminát và Alumô fezit can xi. Al 2O3 liên kết lớn
- xi măng có cờng độ phát triển lúc đầu cao sau chậm,
thời gian đóng rắn nhanh, toả nhiệt nhiều khi đóng rắn,
kém bền hoá.
4) Fe2O3: chiếm (2.5-5)%. Liên kết với CaO tạo fezit
canxi. Fe2O3 lín nhiƯt ®é kÕt khèi cđa phèi liƯu giảm, độ
nhớt pha lỏng nhỏ dễ tạo khoáng trong clinker. Nếu
Fe2O3 quá lớn xi măng có tỷ trọng cao, cờng độ thấp, đóng
rắn chậm, toả nhiệt thấp, bền hoá.
5) MgO (< 5%): Khi MgO > 5% làm xi măng không ổn
định thể tích khi đóng rắn vì nó ở dạng dung dịch rắn,
thuỷ tinh, periclaz.
6) Kiềm: chiếm (0.1-1)%. Là thành phần không mong
muốn vì nó làm giảm độ nhớt pha lỏng, tăng dính bết,
thay đổi tốc độ đóng rắn xi măng, tạo những vết loang
trên cấu trúc. Tác dụng với SiO 2 tạo gel silicát kiềm có
thể tích lớn gây mất ổn định, không bền nớc.

Ngoài ra còn có các ôxit khác nh TiO2, Mn2O3, P2O5,có
ảnh hởng nhỏ, không đáng kể đến chất lợng xi măng.
2. Thành phần khoáng của Clinker xi măng
pooclăng.
1) Alít: chiếm (45-65)%. Là khoáng quan trọng nhất, là
dung dịch rắn của C3S (3CaO.SiO2) có tan lẫn (24)% các ôxit
khác. Alít (C3S) tạo thành ở nhiệt độ 12500c:
C + C2S = C3S