Nghiên cứu và thiết kế bộ điều khiển lọc bụi từ chíp rỗng phục vụ ngành xi măng

Luận văn nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ điều khiển lọc bụi từ chip rỗng, ứng dụng hiệu quả trong ngành xi măng, nâng cao chất lượng môi trường.

• Người hướng dẫn: Ts. Phan Đăng Phong
• Trường học: Viện Nghiên Cứu Cơ Khí
• Chuyên ngành: Công nghệ cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ điều khiển lọc bụi từ chíp rỗng ứng dụng trong ngành xi măng
• Loại tài liệu: Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp bộ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về lọc bụi và thiết bị lọc bụi

Chương này tập trung vào việc nghiên cứu tổng quan về công nghệ lọc bụi và các thiết bị lọc bụi được sử dụng trong ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành xi măng. Các thiết bị lọc bụi túi vải là phổ biến trong các dây chuyền sản xuất gây bụi và ô nhiễm. Các hãng nổi tiếng như FCB, FL.SMITH, DISA GROUP đã phát triển các sản phẩm lọc bụi chất lượng cao. Tuy nhiên, các thiết bị này thường được sản xuất chuyên dụng và không chuyển giao công nghệ, dẫn đến chi phí bảo trì và sửa chữa cao.

1.1 Tình hình nghiên cứu thiết bị lọc bụi túi ở nước ngoài

Các thiết bị lọc bụi túi vải được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nặng như xi măng, nghiền sàng đá. Các hãng nước ngoài đã phát triển các sản phẩm lọc bụi với chất lượng cao và ổn định. Tuy nhiên, các thiết bị này thường được sản xuất chuyên dụng và không chuyển giao công nghệ, dẫn đến chi phí bảo trì và sửa chữa cao.

1.2 Tình hình nghiên cứu thiết bị lọc bụi túi ở trong nước

Trong nước, các cơ sở như Viện Nghiên cứu Cơ khí, Công ty Cơ khí xây dựng COMA đã chế tạo và tích hợp các thiết bị lọc bụi túi vải. Tuy nhiên, các thiết bị này thường được thiết kế theo mẫu có sẵn và giá thành cao. Nhu cầu cải tạo các nhà máy xi măng để đáp ứng tiêu chuẩn môi trường là rất lớn.

II. Thiết kế và chế tạo bộ điều khiển lọc bụi từ chíp rỗng

Chương này tập trung vào việc thiết kế chế tạo bộ điều khiển lọc bụi từ chíp rỗng để ứng dụng trong ngành xi măng. Hệ thống điều khiển lọc bụi túi vải được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu phức tạp với tốc độ xử lý và tính toán thời gian thực. Việc kết nối và mở rộng hệ thống cũng như thay đổi thuật toán được thực hiện dễ dàng thông qua phần mềm.

2.1 Hệ thống điều khiển lọc bụi túi vải

Hệ thống điều khiển lọc bụi túi vải được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu phức tạp với tốc độ xử lý và tính toán thời gian thực. Việc kết nối và mở rộng hệ thống cũng như thay đổi thuật toán được thực hiện dễ dàng thông qua phần mềm.

2.2 Thiết kế mạch điều khiển

Mạch điều khiển được thiết kế với các khối chức năng cơ bản như khối đầu vào, khối đầu ra, khối truyền thông. Các module mở rộng được kết nối thông qua cổng RS485 để tăng khả năng điều khiển số lượng van điện từ.

III. Kết quả khảo nghiệm

Chương này trình bày các kết quả khảo nghiệm hệ thống điều khiển lọc bụi. Các hình ảnh lắp đặt tủ điện, bo mạch và hộp điều khiển được trình bày chi tiết. Quá trình chạy khảo nghiệm cho thấy hệ thống đạt hiệu suất lọc bụi cao, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường.

3.1 Hình ảnh lắp đặt tủ điện điều khiển lọc bụi

Các hình ảnh lắp đặt tủ điện điều khiển lọc bụi được trình bày chi tiết, cho thấy sự tích hợp hoàn chỉnh của các thiết bị điện tử trên bo mạch.

3.2 Kết quả thử nghiệm không tải và có tải

Kết quả thử nghiệm không tải và có tải cho thấy hệ thống đạt hiệu suất lọc bụi cao, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường. Nồng độ bụi sau khi lọc đạt dưới 6 mg/m3.

IV. Kết luận

Chương này tổng hợp các kết quả chính của đề tài. Hệ thống điều khiển lọc bụi từ chíp rỗng đã được thiết kế và chế tạo thành công, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn môi trường. Hệ thống có khả năng mở rộng và tích hợp cao, giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả sản xuất trong ngành xi măng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ – NĂM 2007 Tên đề tài: “ Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o lo¹t bé ®iÒu khiÓn läc bôi tói tõ chÝp rçng phôc vô trong ngµnh xi m¨ng” Mã số: 99-07.RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài: TS Phan Đăng Phong 6912 01/7/2008 Hà Nội -2007 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ – NĂM 2007 Tên đề tài: “ Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o lo¹t bé ®iÒu khiÓn läc bôi tói tõ chÝp rçng phôc vô trong ngµnh xi m¨ng” Mã số: 99-07.RD/HĐ-KHCNN THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI PHAN THẠCH HỔ PHAN ĐĂNG PHONG Hà nội - 2007 Môc lôc Trang Ch−¬ng 1 - Nghiªn cøu tæng quan vÒ läc bôi vµ thiÕt bÞ läc bôi. T×nh h×nh nghiªn cøu thiÕt bÞ läc bôi tói ë n−íc ngoµi. T×nh h×nh nghiªn cøu thiÕt bÞ läc bôi tói ë trong n−íc. Tæng quan vÒ bôi vµ thiÕt bÞ läc bôi tói.1 VËt liÖu g©y bôi.

KÕt luËn ch−¬ng. 9 Ch−¬ng 2 - ThiÕt kÕ, chÕ t¹o thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn läc bôi tói tõ chÝp rçng. HÖ thèng ®iÒu khiÓn läc bôi tói v¶i. ThiÕt kÕ chÕ t¹o bé ®iÒu khiÓn cho läc bôi tói .2 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn.

C¸c tÝnh n¨ng cña phÇn mÒm ®iÒu khiÓn. KÕt luËn ch−¬ng. 27 Ch−¬ng 3 – KÕt qu¶ kh¶o nghiÖm. H×nh ¶nh l¾p ®Æt tñ ®iÖn ®iÒu khiÓn läc bôi .1 H×nh ¶nh vÒ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trªn bo m¹ch.2 H×nh ¶nh vÒ bo m¹ch ®· ®−îc l¾p ®Æt hoµn chØnh .3 H×nh ¶nh vÒ hép ®iÒu khiÓn ®· ®−îc tÝch hîp thµnh module.4 H×nh ¶nh l¾p ®Æt tñ ®iÖn.

Qu¸ tr×nh ch¹y kh¶o nghiÖm 3.1 KÕt qu¶ thö nghiÖm kh«ng t¶i.2 KÕt qu¶ kh¶o nghiÖm cã t¶i. 31 Ch−¬ng 4 – C¸c kÕt luËn. C¸c kÕt qu¶ chÝnh cña ®Ò tµi. 33 C¸c phô lôc - Tµi liÖu tham kh¶o.

- Biªn b¶n nghiÖm thu, ch¹y thö. Ch−¬ng 1 Nghiªn cøu tæng quan vÒ läc bôi vµ thiÕt bÞ läc bôi. T×nh h×nh nghiªn cøu thiÕt bÞ läc bôi tói ë n−íc ngoµi. ThiÕt bÞ läc bôi tói lµ mét thiÕt bÞ phæ biÕn trong c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt c«ng nghiÖp g©y bôi vµ « nhiÔm nh−: xi m¨ng, nghiÒn sµng vµ ph©n lo¹i ®¸, d©y chuyÒn mµi nghiÒn trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp… ®· cã nhiÒu nhµ s¶n xuÊt trªn thÕ giíi quan t©m ®Õn c«ng nghÖ lµm s¹ch m«i tr−êng vµ ®· cho ra ®êi c¸c s¶n phÈm vÒ läc bôi tói víi chÊt l−îng cao, æn ®Þnh.

Cã thÓ kÓ ra ®©y mét sè h·ng næi tiÕng cung cÊp d©y chuyÒn thiÕt bÞ ®ång bé trong ngµnh c«ng nghiÖp nÆng trong ®ã cã c¸c thiÕt bÞ läc bôi tói phôc vô trong ngµnh xi m¨ng nh−: FCB, FL.SMITH, DISA GROUP, DCE… §èi víi c¸c thiÕt bÞ läc bôi tói ®−îc cung cÊp tõ c¸c h·ng trªn th× gi¸ trÞ cho phÇn thiÕt bÞ s¶n xuÊt trong n−íc lµ kÕt cÊu thÐp vµ c¸c thiÕt bÞ phi tiªu chuÈn. Víi thiÕt bÞ nµy hä thuª l¹i c¸c nhµ s¶n xuÊt trong n−íc víi gi¸ thµnh thÊp. Cßn c¸c thiÕt bÞ quan träng nh−: Tñ ®iÒu khiÓn vµ c¸c thiÕt bÞ khÝ nÐn vµ c«ng nghÖ th× hä gi÷ quyÒn cung cÊp dÉn ®Õn khèi l−îng thiÕt bÞ ViÖt Nam chÕ t¹o lín nh−ng gi¸ trÞ nhá vµ mçi khi thiÕt bÞ gÆp sù cè sÏ kh«ng chñ ®éng trong viÖc cung cÊp s¶n phÈm ®Ó söa ch÷a, thay thÕ vµ gi¸ thµnh cho phÇn söa ch÷a thay thÕ tõ n−íc ngoµi rÊt cao. C¸c thiÕt bÞ läc bôi tói trªn thÕ giíi th−êng ®−îc chÕ t¹o chuyªn dïng do mét h·ng tù ph¸t triÓn tõ chÝp rçng vµ kh«ng chuyÓn giao c«ng nghÖ cho nhµ chÕ t¹o kh¸c.

H−íng s¶n xuÊt thiÕt bÞ ®iÖn ®iÒu khiÓn d¹ng nµy mang tÝnh chuyªn m«n ho¸ cao vµ tiÕt kiÖm v× hä chØ sö dông c¸c thiÕt bÞ phï hîp vÒ ®Çu ra, ®Çu vµo, cÊu h×nh x¸c ®Þnh vµ tÝch hîp thiÕt bÞ. Cã thÓ kÓ ra mét sè nhµ s¶n xuÊt thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn chuyªn dïng cho läc bôi tói lµ tËp ®oµn DISA – ý, Cty ASCO – Ph¸p, Cty DCE - Anh. D−íi ®©y lµ mét sè h×nh ¶nh vÒ bé ®iÒu khiÓn vµ thiÕt bÞ läc bôi tói cña mét sè h·ng n−íc ngoµi.1 - Bé ®iÒu khiÓn läc bé tói cña h·ng ASCO – Ph¸p 2 H×nh 1.2- CÊu tróc bé ®iÒu khiÓn läc bé tói. A- §Çu vµo cÊp nguån ®iÒu khiÓn E- Kho¸ ¸p suÊt.

B - §Çu vµo tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. G - §Çu c¾m bé sensor chªnh ¸p D- Lç dù phßng. H- Thïng tÝch ¸p 3 H×nh 1.3 - ThiÕt bÞ läc bôi tói cña h·ng FLSMITH 1. H−íng bôi khÝ vµo 2.

PhÔu chøa bôi 4. Mµn ch¾n ®Ó khuyÕch t¸n kh«ng khÝ 5. Kh«ng khÝ ®i qua tói v¶i 6. Kh«ng khÝ s¹ch 7.

Lèi khÝ ra 8. Bôi r¬i vµo phÔu chøa 4 1. T×nh h×nh nghiªn cøu cøu thiÕt bÞ läc bôi tói ë trong n−íc. Trong nh÷ng n¨m qua, nhiÒu c¬ së trong n−íc ®· chÕ t¹o, tÝch hîp c¸c thiÕt bÞ läc bôi tói phôc vô cho c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt trong n−íc.

Mét vµi c¬ së ®· ®i tiªn phong trong lÜnh vùc nµy nh−: Viªn Nghiªn cøu C¬ khÝ, ViÖn M¸y vµ Dông cô c¾t, C«ng ty C¬ khÝ x©y dùng COMA, Tæng C«ng ty M¸y vµ thiÕt bÞ C«ng nghiÖp. Tuy nhiªn, c¸c thiÕt bÞ nµy ®−îc thiÕt kÕ, chÕ t¹o theo mÉu cã s½n, ®Æc biÖt ®èi víi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn th× ®−îc chÕ t¹o d−íi d¹ng tÝch hîp c¸c m« ®un ®iÒu khiÓn vµ phÇn mÒm ph¸t triÓn cã s½n thµnh mét hÖ ®iÒu khiÓn cho läc bôi. H−íng nghiªn cøu nµy cã −u ®iÓm lµ dù ¸n ®em l¹i kÕt qu¶ ngay, nh−ng còng cã nh−îc ®iÓm lµ gi¸ thµnh cao vµ mét sè thiÕt bÞ läc bôi ®ßi hái chÕ ®é ®iÒu khiÓn phøc t¹p th× ch−a thùc hiÖn ®−îc. VÝ dô nh− viÖc chÕ t¹o hÖ thèng ®iÒu khiÓn läc bôi tói t¹i vÞ trÝ m¸y nghiÒn than trong d©y chuyÒn s¶n xuÊt xi m¨ng kÕt nèi víi hÖ thèng thiÕt bÞ ®o (sensor) phßng næ cña nhµ m¸y.

Trong n−íc, tõ nay ®Õn n¨m 2020 cã Ýt nhÊt 09 nhµ m¸y xi m¨ng víi c«ng suÊt lín h¬n 1,2 triÖu tÊn/n¨m sÏ x©y dùng vµ cã rÊt nhiÒu nhµ m¸y xi m¨ng víi c«ng suÊt tõ 200.000 tÊn/n¨m ®Õn 1,2 triÖu tÊn/n¨m ®ang x©y dùng. Ngoµi ra, c¸c nhµ m¸y xi m¨ng c«ng suÊt 8,8 v¹n tÊn/n¨m nhËp tõ Trung Quèc ®ang cã nhu cÇu c¶i t¹o nh»m hoµn thiÖn h¬n phÇn xö lý bôi ®Ó ®¶m b¶o m«i tr−êng theo yªu cÇu, v× vËy nhu cÇu cung cÊp c¸c hÖ thèng läc bôi lµ rÊt lín. NÕu chñ ®éng ®−îc viÖc chÕ t¹o thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn läc bôi th× chóng ta cã thÓ hoµn toµn lµm chñ ®−îc thiÕt bÞ läc bôi víi gi¸ thµnh gi¶m tõ 10 ®Õn 25% kÐo theo nhiÒu c«ng ¨n viÖc lµm cho ng−êi lao ®éng trong n−íc. Nh»m nghiªn cøu chuyªn s©u vµ ph¸t triÓn mét hÖ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn läc bôi tói phôc vô nhu cÇu ngµnh s¶n xuÊt xi m¨ng trong n−íc, nhãm ®Ò tµi ®Ò xuÊt sÏ nghiªn cøu tÝch hîp hÖ thèng ®iÒu khiÓn läc bôi tói tõ chÝp rçng ¸p dông cho c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt trong n−íc.

HÖ thèng ®iÒu khiÓn läc bôi tói tõ chÝp rçng ®¸p øng ®−îc rÊt nhiÒu c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn phøc t¹p víi tèc ®é xö lý vµ tÝnh to¸n ®¸p øng thêi gian thùc. MÆt kh¸c, viÖc kÕt nèi vµ më réng hÖ thèng còng nh− viÖc thay ®æi thuËt to¸n phï hîp víi sù thay ®æi thiÕt bÞ phÇn cøng rÊt dÔ dµng b»ng viÖc thay ®æi ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm th«ng qua thiÕt bÞ lËp tr×nh. Tæng quan vÒ bôi vµ thiÕt bÞ läc bôi tói. VËt liÖu g©y bôi.

Bôi lµ nh÷ng phÇn tö vËt chÊt cã kÝch th−íc nhá bÐ khuyÕch t¸n trong m«i tr−êng kh«ng khÝ. T¸c h¹i cña bôi phô thuéc vµo c¸c yÕu tè: kÝch cì bôi, nång ®é bôi vµ nguån gèc bôi. §é trong s¹ch cña kh«ng khÝ lµ mét trong nh÷ng tiªu chuÈn quan träng cÇn ®−îc khèng chÕ trong c¸c kh«ng gian ®iÒu hoµ vµ th«ng giã. §Æc biÖt lµ trong c¸c ph©n x−ëng s¶n xuÊt, nhµ m¸y c«ng nghiÖp v.2 Ph©n lo¹i bôi.

- Theo nguån gèc cña bôi 5 + H÷u c¬: Do c¸c s¶n phÈm n«ng nghiÖp vµ thùc phÈm nh− thuèc l¸, b«ng v¶i, bôi gç, c¸c s¶n phÈm n«ng s¶n, da, l«ng sóc vËt. + V« c¬: Cã nguån gèc tõ kim lo¹i kho¸ng chÊt - Theo kÝch cì h¹t bôi Bôi cã kÝch cì cµng bÐ t¸c h¹i cµng lín do kh¶ n¨ng x©m nhËp s©u, tån t¹i trong kh«ng khÝ l©u vµ khã xö lý. Theo kÝch cì bôi ®−îc ph©n thµnh c¸c d¹ng chñ yÕu sau: + Siªu mÞn: Lµ nh÷ng h¹t bôi cã kÝch th−íc nhá h¬n 0,001µm. Lo¹i bôi nµy lµ t¸c nh©n g©y mïi trong kh«ng gian th«ng giã vµ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ.

+ RÊt mÞn: 0,001 ÷ 1 µm + MÞn : 1 ÷ 10 µm + Th« : >10 µm - Theo h×nh d¸ng h¹t bôi Theo h×nh d¹ng h¹t bôi cã thÓ ph©n thµnh c¸c d¹ng bôi sau + D¹ng m¶nh.3 T¸c h¹i cña bôi Bôi cã nhiÒu t¸c h¹i ®Õn søc khoÎ vµ chÊt l−îng s¶n phÈm - §èi víi søc khoÎ cña con ng−êi bôi ¶nh h−ëng ®Õn ®−êng h« hÊp, thÞ gi¸c vµ ¶nh h−ëng ®Õn cuéc sèng sinh ho¹t kh¸c cña con ng−êi. §Æc biÖt ®èi víi ®−êng h« hÊp, h¹t bôi cµng nhá ¶nh h−ëng cña nã cµng lín, víi cì h¹t 0,5 ÷ 10 µm chóng cã thÓ th©m nhËp s©u vµo ®−êng h« hÊp nªn cßn gäi lµ bôi h« hÊp. Møc ®é bôi cho phÐp trong kh«ng khÝ phô thuéc vµo b¶n chÊt cña bôi vµ th−êng ®−îc ®¸nh gi¸ theo hµm l−îng «xit silic (SiO2). - NhiÒu s¶n phÈm ®ßi hái ph¶i ®−îc s¶n xuÊt trong m«i tr−êng hÕt søc trong s¹ch.

VÝ dô nh− c«ng nghiÖp thùc phÈm, c«ng nghiÖp chÕ t¹o thiÕt bÞ quang häc, ®iÖn tö… Nång ®é: - Nång ®é bôi cho phÐp trong kh«ng khÝ th−êng cho theo n«ng ®é «xit silic (SiO2) Nång ®é cho phÐp cña bôi trong kh«ng khÝ Hµm l−îng SO2 (%) Nång ®é bôi cho phÐp Nång ®é bôi cho phÐp cña kh«ng khÝ trong khu cña kh«ng khÝ tuÇn hoµn lµm viÖc Z>10 Zb < 2 mg/m3 Zb ≤ 0,6 mg/m3 2÷10 2÷4 <1,2 6 <2 4÷6 <1,8 Bôi ami¨ng ≤2 1. ThiÕt bÞ läc bôi cã nhiÒu lo¹i, tuú thuéc vµo nguyªn lý t¸ch bôi, h×nh thøc bªn ngoµi, chÊt liÖu hót bôi …v.v mµ ng−êi ta chia ra c¸c lo¹i thiÕt bÞ läc bôi nh− sau: ƒ Buång l¾ng bôi d¹ng hép. ƒ ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu xiclon. ƒ ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu qu¸n tÝnh.

ƒ ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu l−íi läc. ƒ ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu thïng quay. ƒ ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu sñi bät ƒ ThiÕt bÞ läc bôi b»ng vËt liÖu rçng ƒ ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu tÜnh ®iÖn. ƒ ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu tói v¶i.