Luận văn Tìm hiểu qui trình công nghệ sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng hạ long – trạm nghiền phía nam. thiết kế máy đánh đống (stacker) tại nhà máy xi măng Hạ Long

Chương 3 PHÂN TÍCH, SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DỰ TRỮ – VẬN CHUYỂN THẠCH CAO VÀ PHỤ GIA. CẤU TẠO – NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG MÁY ĐÁNH ĐỐNG ------o0o------ 3.1. Tổng quát: Khi thiết kế một nhà máy xi măng, vấn đề đầu tiên cần phải giải quyết đó là vấn đề mặt bằng lắp đặt các thiết bị. Diện tích mặt bằng và cấu tạo địa lí sẽ ảnh hưởng rất lớn đến việc lắp đặt thiết bị, năng suất của nhà máy và khả năng mở rộng và nâng cấp của nhà máy sau trong tương lai. Ngoài ra việc bố trí mặt bằng cho các kho dự trữ nguyên vật liệu trong nhà máy cũng là một việc rất quan trọng, bố trí mặt bằng hợp lí sẽ giúp cho việc vận chuyển và dự trữ nguyên vật liệu được dễ dàng và thuận tiện hơn rất nhiều, đồng thời tiết kiệm được chi phí sản xuất. Bên cạnh đó việc lựa chọn và sử dụng các tổ hợp máy móc thiết bị dùng để vận chuyển và dự trữ nguyên vật liệu là rất quan trọng, nếu sử dụng phương án và thiết bị hợp lí sẽ góp phần làm giảm được chi phí đầu tư xây dựng nhà máy, chi phí quản lí, bảo dưỡng, vận hành máy móc khi nhà máy được đưa vào hoạt động sản xuất. Khi lựa chọn phương án tổ hợp máy móc dùng để dự trữ vận chuyển nguyên liệu trong nhà máy xi măng, cần dựa theo một số tiêu chuẩn sau: + Tính chất hóa học của vật liệu cần vận chuyển. + Hệ thống cấp liệu cho máy nghiền. + Dự trữ ngoài trời hay trong nhà. + Khả năng mở rộng của kho sau này. + Yêu cầu về sự đồng đều của vật liệu. + Khả năng tự động hóa của tổ hợp. + Tính kinh tế của tổ hợp. 3.2. Các phương án dự trữ và vận chuyển thạch cao và phụ gia do FL.Smidth cung cấp: 3.2.1. Phương án 1: dự trữ vòng tròn với máy cào kiểu cầu (Circular Bridge Scraper store) Hình 3.1. Dự trữ vòng tròn với máy cào kiểu cầu. Hình 3.2. Sơ đồ làm việc. a. Cấu tạo: Hình 3.3. Cấu tạo. 1. Băng tải nạp liệu; 2. Cần; 3. Băng tải trên cần; 4. Cột trung tâm; 5. Cơ cấu nâng hạ cần; 6. Đối trọng; 7. Cabin điều khiển; 8. Thanh cào nghiêng; 9. Xe cào; 10. Xích cào; 11. Cơ cấu căng xích bằng thủy lực; 12. Cơ cấu di chuyển; 13. Cửa xả liệu vào băng tải; 14. Băng tải ngoài. Cần đánh đống được lắp đặt trên cột trung tâm (4), và cho phép máy đánh đống quay theo cả hai hướng, đầu cần (2) của máy đánh đống luôn được điều chỉnh nhờ cơ cấu nâng hạ cần (5) sao cho khoảng cách của đầu cần với đỉnh của đống vật liệu là thấp nhất, để cho lượng bụi bay ra là nhỏ nhất. Hệ thống cào vật liệu bao gồm một thanh cào nghiêng (8) được đặt nghiêng một góc bằng góc chảy tự nhiên của vật liệu trên xe cào (9), hệ thống cào vật liệu có chuyển động quay ngược chiều kim đồng hồ nhờ cơ cấu di chuyển (12). Phía dưới nền là một băng tải (14) dùng để đưa vật liệu ra ngoài. b. Nguyên lí hoạt động: Vật liệu từ cảng nhập liệu qua băng tải nạp liệu được đưa vào phễu tiếp liệu của máy đánh đống, sau đó qua băng tải (3) trên cần máy đánh đống (2) và rơi từ trên cao xuống tạo thành đống. Sau đó tay cào (8) sẽ quét vật liệu và đưa vào xích cào (10) và vận chuyển vào cửa xả (13), rồi đưa vào băng tải (14) vận chuyển ra ngoài. c. Ưu nhược điểm của phương pháp: Ưu điểm: + Làm việc liên tục và tự động, không cần người điều khiển. + Tận dụng được không gian trong kho, ít chiếm chỗ. Nhược điểm: + Khả năng mở rộng của kho là khó. + Việc thi công lắp đặt băng tải dưới đất tương đối phức tạp. + Chỉ có thể dự trữ được một loại vật liệu. Nếu muốn dự trữ vật liệu khác phải đầu tư tổ hợp thiết bị mới 3.2.2. Phương án 2: dự trữ dọc với máy cào kiểu cầu ( Longitudinal Bridge Scraper Store) Hình 3.4. Máy đánh đống Hình 3.5. Máy cào kiểu cầu Hình 3.6. Sơ đồ làm việc. Cấu tạo: Hình 3.7. Cấu tạo. 1. Băng tải tới; 2. Cần; 3. Băng tải trên cần; 4. Đối trọng; 5. Cơ cấu thay đổi góc nghiêng cần; 6. Cabin điều khiển; 7. Cơ cấu di chuyển máy đánh đống; 8. Cơ cấu di chuyển máy cào; 9. Cơ cấu căng xích bằng thủy lực; 10. Xích cào; 11. Thanh cào nghiêng; 12. Xe cào; 13. Cabin điều khiển; 14. Băng tải ngoài. Băng tải tới (1) được lắp đặt chạy dọc theo chiều dài của kho và nạp liệu cho máy đánh đống. Máy đánh đống di chuyển trên ray theo hai chiều dọc theo chiều dài của kho. Cần (2) của máy đánh đống được nâng hạ nhờ cơ cấu thay đổi góc nghiêng (5), trên cần (2) có đặt băng tải (3) có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu tạo thành đống. Máy cào kiểu cầu có thanh cào nghiêng ( 11) được đặt nghiêng 1 góc bằng với góc chảy tự nhiên của vật liệu và được lắp trên xe cào (12), xích cào (10) có nhiệm vụ cào vật liệu vào băng tải ngoài (14) để vận chuyển vật liệu ra ngoài. b. Nguyên lí hoạt động: Vật liệu từ cảng được đưa vào băng tải nạp liệu (1), sau đó được đưa vào phễu nạp liệu của máy đánh đống, qua băng tải (3) trên cần (2) của máy đánh đống rơi xuống tạo thành đống trong kho. Thông qua chuyển động quét của thanh cào (11), vật liệu sẽ chảy xuống đáy và được xích cào cào vào phễu xả liệu , sau đó qua băng tải (14) để vận chuyển ra ngoài. Máy đánh đống và máy cào đều có di chuyển trên ray dọc theo chiều dài của kho để có thể làm việc từ đống vật liệu này đến đống vật liệu khác. c. Ưu nhược điểm của phương pháp: Ưu điểm: + Khả năng dễ dàng mở rộng năng suất của kho. + Làm việc liên tục. Chỉ cần người điều khiển khi di chuyển máy từ đống vật liệu này sang đống vật liệu khác. Nhược điểm: + Một máy cào chỉ làm việc giữa hai đống vật liệu. 3.2.3. Phương án 3: Dự trữ dọc với máy cào kiểu cổng (Longitudinal Portal Scraper Store) Hình 3.8. Máy cào kiểu cổng. Hình 3.9. Sơ đồ làm việc với máy cào có một tay cào Hình 3.10. Sơ đồ làm việc với máy cào có hai tay cào. a. Cấu tạo: Băng tải tới của máy đánh đống và băng tải ngoài của máy cào được đặt dọc theo ray di chuyển ở hai phía dọc theo chiều dài của kho. Máy đánh đống di chuyển trên ray theo hai chiều dọc theo chiều dài của kho. Trên cần (7) của máy đánh đống được lắp băng tải (8) có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu tạo thành đống trong kho. Cần (7) được nâng lên và hạ xuống nhờ xi lanh thủy lực (12), đảm bảo cho khoảng cách giữa đầu cần và đỉnh đống vật liệu là hợp lí để lượng bụi thoát ra là nhỏ nhất. Máy cào có kết cấu dạng cổng, di chuyển trên ray dọc theo chiều dài kho, có thiết bị công tác chính là hai tay cào: tay cào chính (5) và tay cào phụ (6). Tay cào chính và tay cào phụ liên kết với nhau bằng chốt bản lề có thể xoay tự do với nhau. Tay cào được nâng lên và hạ xuống bằng hệ thống pa lăng nâng hạ. Trên hai tay cào có lắp xích cào để cào vật liệu vào băng tải (2) để vận chuyển ra ngoài. Hình 3.11. Cấu tạo. 1. Cơ cấu di chuyển của máy cào; 2. Băng tải ngoài của máy cào; 3. Cabin điều khiển; 4. Khung chính; 5. Tay cào chính; 6. Tay cào phụ; 7. Cần máy đánh đống; 8. Băng tải trên cần máy đánh đống; 9. Cơ cấu di chuyển máy đánh đống; 10. Cabin điều khiển; 11. Băng tải tới; 12. Xylanh thủy lực; 13. Đối trọng. b. Nguyên lí hoạt động: Vật liệu từ cảng được đưa vào băng tải tới (11), qua phễu nạp liệu của máy đánh đống và được băng tải (8) trên cần (7) tạo thành đống trong kho. Để vận chuyển vật liệu từ kho ra ngoài, hạ tay cào chính xuống tiếp xúc với đống vật liệu, xích cào lắp trên tay cào sẽ cào vật liệu xuống và đưa vào băng tải ngoài (2) và vận chuyển ra khỏi kho. Quá trình được lặp lại từ đống vật liệu này sang đống vật liệu khác. c. Ưu nhược điểm của phương pháp: Ưu điểm: + Thích hợp cho nhiều loại vật liệu khác nhau. + Dễ dàng mở rộng kho trong tương lai. + Tận dụng được hết không gian trong kho. Nhược điểm: + Kết cấu máy cào phức tạp, yêu cầu lắp đặt chính xác. + Khả năng tự động hóa không cao, vẫn cần người điều khiển khi di chuyển từ đống này sang đống khác. 3.2.4. Phương án 4: dự trữ dọc kho với máy cào cạnh (Longitudinal Side Scraper Store) Hình 3.12. Máy cào cạnh. Hình 3.13. Máy cào cạnh Hình 3.14. Sơ đồ làm việc a. Cấu tạo: Hình 3.15. Cấu tạo. 1. Tời nâng hạ tay cào; 2. Cabin điều khiển; 3. Băng tải ngoài của máy cào; 4. Cơ cấu di chuyển máy cào; 5. Xích cào; 6. Cần máy đánh đống; 7. Băng tải trên cần; 8. Cơ cấu di chuyển máy đánh đống; 9. Cabin điều khiển; 10. Băng tải tới; 11. Xylanh thủy lực; 12. Đối trọng. Hệ thống gồm 2 băng tải (3) và (10) nằm hai bên phía dọc theo chiều dài của kho có nhiệm vụ vận chuyển vật liệu vào và ra. Vật liệu được tạo thành đống nhờ vào băng tải (7) được lắp trên cần (6) của máy đánh đống di chuyển trên ray theo hai hướng dọc theo chiều dài của kho. Cần (6) được nâng lên hạ xuống nhờ xy lanh thủy lực (11) nhằm đảm bảo khoảng cách giữa đầu cần (6) và đỉnh đống vật liệu là hợp lí để lượng bụi thoát ra là nhỏ nhất. Hệ thống máy cào vật liệu có thể di chuyển trên ray theo hai hướng dọc theo chiều dài của kho, bao gồm một tay cào, trên tay cào có lắp xích cào (5), tay cào được nâng lên hạ xuống nhờ tời nâng hạ (1), giúp cho xích cào luôn tiếp xúc với đống vật liệu. Vật liệu được vận chuyển ra ngoài nhờ băng tải (3) b. Nguyên lí hoạt động: Vật liệu từ cảng được đưa vào băng tải tới (10), qua phễu nạp liệu của máy đánh đống và được băng tải (7) trên cần (6) tạo thành đống trong kho. Để vận chuyển vật liệu từ kho ra ngoài, hạ tay cào xuống tiếp xúc với đống vật liệu, xích cào (5) lắp trên tay cào sẽ cào vật liệu xuống và đưa vào băng tải ngoài (3) và vận chuyển ra khỏi kho. Quá trình được lặp lại từ đống vật liệu này sang đống vật liệu khác. c. Ưu nhược điểm của phương pháp: Ưu điểm: + Thích hợp cho nhiều loại vật liệu khác nhau. + Dễ dàng mở rộng kho trong tương lai. + Tận dụng được hết không gian trong kho. + Kết cấu máy cào đơn giản hơn máy cào kiểu cổng. Nhược điểm: + Khả năng tự động hóa không cao, vẫn cần người điều khiển khi di chuyển từ đống này sang đống khác. 3.3. Lựa chọn phương án dự trữ và vận chuyển thạch cao và phụ gia trong nhà máy xi măng Hạ Long: Nhà kho dự trữ thạch cao và phụ gia có nhiệm vụ dự trữ hai loại vật liệu là thạch cao và phụ gia. Nhà kho có kích thước 40x160m, bố trí trong nhà kho là 4 đống vật liệu gồm: hai đống thạch cao và hai đống phụ gia. Nhà kho còn có thể được mở rộng về sau khi nhà máy đầu tư thêm dây chuyền sản xuất mới. Với những yêu cầu như vậy, ta thấy chỉ có hai phương án 3 và 4 là thích hợp nhất, nhưng ta chọn phương án 4 vì máy cào cạnh có kết cấu đơn giản hơn và dễ dàng trong việc lắp ráp, đồng thời có khả năng nâng cao năng suất. Hình 3.16. Phương án được lựa chọn 3.4. Cấu tạo, nguyên lí làm việc của Máy đánh đống: 3.4.1. Cấu tạo: Máy đánh đống bao gồm một cần đỡ băng tải bạp liệu (tripper), một cần đỡ băng tải phân phối (jib arm), cùng với các khung đỡ được liên kết với nhau chạy trên 2 đường ray. Trên cả cần đỡ băng tải nạp liệu và cần đỡ băng tải phân phối đều được lắp các băng tải trên đó. Băng tải nạp liệu (24) di chuyển dọc theo toàn bộ chiều dài nhà kho, vận chuyển vật liệu tới thùng dỡ tải (20), và vật liệu rơi qua phễu xuống băng tải phân phối (02) của cần chính (03), băng tải này vận chuyển vật liệu tới kho, tại đây vật liệu được đánh đống theo phương pháp đánh đống đã được chọn. Hình 3.17. Cấu tạo cần chính và khung đỡ chính. 01. Cơ cấu căng xích; 02. băng tải; 03. cần chính ;04. ổ trục đỡ cần chính;05. cụm dẫn động băng tải; 06. đối trọng; 07. xilanh thủy lực; 08. bộ nguồn thủy lực; 09. tai liên kết; 10. khung chính; 11. chân đỡ; 12. dầm ngang; 13. cụm bánh xe bị động; 14. cụm dẫn động cơ cấu di chuyển; 15. cụm bánh xe chủ động; 16. dầm ngang; 17. chân đỡ; 18. ru lô quấn dây điện; 19. cầu thang. 20. thùng dỡ tải . a. Cần chính: (Jib arm) Toàn bộ cần chính và khung đỡ được đỡ bởi 2 cụm bánh xe chủ động (15) và 2 cụm bánh xe bị động (13) . Tất cả các cụm bánh xe di chuyển đều có các con lăn dẫn hướng (39) và thiết bị gạt có chức năng gạt các vật cản nằm trên đường ray. Các cụm bánh xe chủ động được lắp dưới một dầm ngang (16), dầm ngang này nối với khung chính (10 ). Các cụm bánh xe bị động được lắp tương tự dưới một dầm ngang (12) dầm ngang này nối tới khung chính (10) thông qua một cái cột (11) với khớp nối (09). Cần chính (03) được đỡ bởi hai ổ trục (04), các ổ này được gắn trên các giá (19). Cần trục được cân bằng bởi một đối trọng (06) và được nâng lên hạ xuống bằng xi lanh thủy lực (7). Băng tải phân phối (02) là một băng tải cao su được truyền động bởi một thiết bị truyền động riêng (05) trong một cơ cấu truyền động liên hợp và trạm căng. b. Cần đỡ băng tải nạp liệu: (Tripper) Cần ngang chạy trên cùng đường ray với máy đánh đống và được điều khiển bởi máy đánh đống thông qua thanh nối (31). Các chi tiết cần thiết của máy đánh đống đó là bệ (32 ), các khung (33), (34), (35), (36), (37) làm nhiệm vụ đỡ khung (27), chức năng của khung (27) như là khung đỡ cho băng tải nạp liệu (24). Cần đỡ băng tải nạp liệu có 4 cụm cơ cấu bánh xe di chuyển (38), chúng được gắn trên khung (33), (37). Ca bin được gắn trên khung (33). Nhánh đai có tải của băng tải được đỡ bởi các con lăn đỡ (83), sau đó vòng qua tang dỡ tải (21), nhánh đai không tải được đỡ bởi các con lăn đỡ (82), sau đó vòng qua puly băng tải (41), chúng tiếp tục chạy dọc theo chiều dài kho. Tang băng tải (28) ngăn dây đai khỏi bị trượt khỏi các bánh đệm khi băng tải không làm việc hoặc đang khởi động mà chưa vận chuyển vật liệu. Tang dỡ tải (21) được gắn một cái cào (81) nhằm làm sạch băng và phễu dỡ tải (20) được gắn một tấm chắn điều chỉnh được (80). Hình 3.18. Cấu tạo cần đỡ băng tải nạp liệu và khung đỡ 20. thùng dỡ tải; 21. puly dỡ tải; 22. tai liên kết; 23. cabin; 24. băng tải tới; 25. tai liên kết; 26. tai liên kết; 27. khung chính đỡ băng tải; 28. puly; 29. đệm cao su giảm chấn; 30. nối khớp; 31. thanh nối; 32. bệ; 33. khung; 34. chân khung; 35. giằng; 36. cần đẩy; 37. khung; 38. cụm bánh xe di chuyển; 39. con lăn dẫn hướng; 40. cần đẩy; 41. puly băng tải. Hình 3.19. Cấu tạo cần đỡ băng tải nạp liệu. 20. phễu dỡ liệu; 21. tang chuyển hướng; 28. tang băng tải; 41; tang chuyển hướng; 80. tấm chắn điều chỉnh được; 81. thanh cào; 82. con lăn đỡ nhánh không tải; 83. con lăm đỡ nhánh có tải. Hình 3.20. Tổng thể Máy đánh đống. 3.4.2. Nguyên lí hoạt động máy đánh đống: Băng tải nạp liệu đưa vật liệu từ cảng vào, chạy liên tục và đổ vào thùng dỡ tải, sau đó vật liệu rơi xuống băng tải phân phối và được vận chuyển đi, sau đó rơi xuống kho dự trữ và tạo thành đống trong kho. Đầu cần của máy đánh đống luôn có một khoảng cách nhất định đối với đỉnh của đống vật liệu nhờ vào xilanh thủy lực. Lúc mới hoạt động, cần đỡ băng tải phân phối ở vị trí thấp nhất là -100, sau khi đánh đống được một khoảng thời gian t, đống vật liệu cao dần lên, cảm biến tại đầu cần đánh đống sẽ được kích hoạt, làm cho xi lanh thủy lực hoạt động nâng cần máy đánh đống lên một góc a nào đó, và tiếp tục hoạt động đánh đống vật liệu, đến khi cần ở vị trí góc nghiêng lớn nhất là 180 thì cảm biến khác được kích hoạt và cơ cấu di chuyển sẽ tự khởi động và di chuyển một đoạn là s để tiếp tục đánh đống ở vị trí khác với góc nghiêng thấp nhất. Khi muốn di chuyển từ đống này sang đống kia, người điều khiển máy đánh đống sẽ khởi động cơ cấu di chuyển, và khi đó băng tải tới sẽ tự động cuốn theo qua các puli trên cần ngang của máy đánh đống. Tất cả các hoạt động đánh đống của máy sẽ được điều khiển một cách hoàn toàn tự động nhờ vào hệ thồng điều khiển lập trình PLC, chỉ có hoạt động di chuyển từ đống này sang đống khác thì mới cần đến người điều khiển. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY ĐÁNH ĐỐNG (STACKER) Vật liệu đánh đống Thạch cao và phụ gia Năng xuất T/h 400 Phạm vi nâng và hạ cần độ -10 tới +18 Tốc độ di chuyển m/phút 15 Chiều dài di chuyển m ~ 135 Băng tải phân phối - kích thước băng mmxm 1000x20,6 - tốc độ băng m/s 2 Chiều dài cần btpp m ~18 Chiều rộng cần btpp m 2,7 Chiều dài cần btnl m ~18 Chiều rộng cần btnl m 1,8 Góc nghỉ độ 18 Cơ cấu di chuyển - số lượng bánh 4 - đường kính mmxm 630 - tải trọng trên mỗi bánh T/h ~ 23 Động cơ truyền động cho băng tải kW 9,2 Động cơ của cơ cấu di chuyển kW 2x5,5 Đường ray s_49, DIN 5902 + chiều dài ray m 155 + khoảng cách ray m 5 Khối lượng tổng cộng Tấn ~87 Băng tải nạp liệu RT45-B1000X206GS Năng xuất T/h 400 Kích thước (BxL) mmxm 1000x206 Tốc độ băng m/s 2 Chiều cao nâng m 9 Độ nghiêng lớn nhất độ 18 Công suất động cơ: kW 30