Trong quá trình sản xuất, các sản phẩm sứ vệ sinh nói riêng hay các sản phẩm gốm sứ nói chung đều trải qua quá trình gia công nhiệt và nung là một công đoạn quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm của cả quá trình. Thiết bị quan trọng nhất của công đoạn nung là lò nung, lò nung có nhiều kiểu nhưng phổ biến nhất hiện nay là lò nung tuynel. Lò tuynel là kiểu lò nung có chế độ làm việc liên tục với buồng đốt cố định, có dạng hầm. Với những ưu điểm như chế độ làm việc ổn định và liên tục; nhiên liệu đa dạng; tính tự động hóa cao nên dễ điều chỉnh nhiệt độ trong lò và đặc biệt là hạn chế ô nhiễm môi trường hơn những loại lò khác. Chính vì vậy mà chất lượng các sản phẩm sau nung có độ đồng đều về chất lượng, tỉ lệ sản phẩm khuyết tật thấp và cho năng suất cao hơn. Các kỹ sư thiết kế đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc tính toán, thiết kế, tối ưu sao cho lò tuynel nung sứ vệ sinh làm việc ổn định và hiệu quả nhất.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HỐ HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU SILICAT ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ LÒ TUYNEL NUNG SỨ VỆ SINH, NĂNG SUẤT 500.000 SẢN PHẨM / NĂM Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Đông Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Nhung MSSV: 20180892 Lớp: Silicat K63 HÀ NỘI, 2022 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG LỰA CHỌN SẢN PHẨM 1.1 Khái quát sứ vệ sinh 1.2 Tiêu chuẩn sản phẩm sứ vệ sinh 1.3 Lựa chọn mặt hàng sứ vệ sinh 1.4 Công nghệ sản xuất sứ vệ sinh 10 1.4.1 Nguyên liệu sản xuất sản phẩm xí chậu rửa mặt 10 1.4.2 Dây chuyền công nghệ 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LÒ NUNG TUYNEL 12 2.1 Giới thiệu lò nung Tuynel 12 2.2 Nguyên lý cấu tạo, đặc điểm vận hành sơ đồ cơng nghệ lị nung Tuynel 12 2.2.1 Nguyên lý cấu tạo phương hướng cải tiến 12 2.2.2 Đặc điểm vận hành 13 2.2.3 Sơ đồ cơng nghệ lị nung Tuynel 14 2.2.4 Ưu nhược điểm lò nung Tuynel so với lò nung gốm sứ khác 14 CHƯƠNG LỰA CHỌN NHIÊN LIỆU VÀ TÍNH TỐN Q TRÌNH CHÁY NGUN NHIÊN LIỆU 16 3.1 Lựa chọn nhiên liệu 16 3.2 Nhiệt trị nhiên liệu khí 16 3.3 Tính tốn q trình cháy nhiên liệu 16 3.3.1 Lượng khơng khí lý thuyết 16 3.3.2 Lượng khơng khí cần thiết để cháy nhiên liệu 17 3.4 Tính tốn lượng sản phẩm cháy 17 3.5 Tính tốn thành phần khí thải 18 CHƯƠNG XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ NUNG 20 CHƯƠNG TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU 23 5.1 Lựa chọn nguyên liệu 23 5.2 Xác định thành phần T – Q – F phối liệu 23 5.3 Thành phần khoáng lý thuyết nguyên liệu 24 5.4 Chuyển thành phần phối liệu sang thành phần hoá học phối liệu 26 CHƯƠNG TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC LỊ NUNG 27 6.1 Tính thời gian làm việc lị 27 6.2 Tính cân vật chất 27 6.2.1 Cân vật chất cho xương 27 6.2.2 Cân vật chất cho men 28 6.3 Chọn kích thước xe goòng 29 6.3.1 Thiết kế vật liệu kích thước xe gng 29 6.3.2 Xếp sản phẩm 30 6.4 Tính kích thước lị 31 6.5 Chọn kết cấu vỏ lò 33 CHƯƠNG CÂN BẰNG NHIỆT 35 7.1 Cân nhiệt giai đoạn nâng nhiệt (Zôn sấy - đốt nóng – nung – lưu) 35 7.1.1 Nhiệt thu 35 7.1.2 Nhiệt chi 37 7.1.3 Cân nhiệt giai đoạn sấy – đốt nóng – nung - lưu 42 7.2 Cân nhiệt giai đoạn hạ nhiệt (Zôn làm lạnh nhanh) 43 7.2.1 Nhiệt thu 43 7.2.2 Nhiệt chi 44 7.2.3 Cân nhiệt giai đoạn làm lạnh nhanh 45 7.3 Cân nhiệt giai đoạn hạ nhiệt (Zôn làm lạnh chậm) 46 7.3.1 Nhiệt thu 46 7.3.2 Nhiệt chi 46 7.3.3 Cân nhiệt giai đoạn làm lạnh chậm 47 7.4 Cân nhiệt giai đoạn hạ nhiệt (Zơn làm lạnh cuối lị) 48 7.4.1 Nhiệt thu 48 7.4.2 Nhiệt chi 48 7.4.3 Cân nhiệt giai đoạn làm lạnh cuối lò 50 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 51 8.1 Tính tốn vòi đốt cho lò 51 8.1.1 Bố trí vịi đốt 51 8.1.2 Tính tốn vịi đốt 51 8.2 Chọn quạt bố trí 52 8.2.1 Quạt hút khí thải đầu lị Q1 52 8.2.2 Quạt cấp khí đốt Q2 56 8.2.3 Quạt làm lạnh nhanh Q3 59 KẾT LUẬN 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, Ngành sản xuất sứ vệ sinh xây dựng VN giới phát triển tương đối mạnh Theo định hướng phát triển Bộ Xây Dựng, đến năm 2020, sản phẩm sứ vệ sinh cần đạt suất 21 triệu sản phẩm/năm để thỏa mãn nhu cầu tiêu dùng nước xuất Bản đề án nêu rõ việc đầu tư mở rộng, đồng thời xóa bỏ sở nhỏ có công nghệ lạc hậu, tập trung xếp lại sở lớn nâng cao công nghệ, bên cạnh đó, đưa suất tối thiểu khoảng 600.000 sản phẩm/năm Những thành tựu, tiến khoa học kĩ thuật ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất sứ vệ sinh xây dựng Các thiết bị sứ vệ sinh ngày đại, tiện dụng giá thành đa dạng, thiết bị thiết kế thẩm mĩ, khơng có tác dụng làm thiết bị vệ sinh chúng cịn có tác dụng trang trí cho cơng trình Ngày nay, thiết bị cịn ứng dụng nhiều cơng nghệ : công nghệ phủ men nano giúp sản phẩm có lớp men mịn; cơng nghệ chống bám bẩn giúp sản phẩm sạch; công nghệ xả nước tự động Trong trình sản xuất, sản phẩm sứ vệ sinh nói riêng hay sản phẩm gốm sứ nói chung trải qua q trình gia cơng nhiệt nung công đoạn quan trọng, định chất lượng sản phẩm trình Thiết bị quan trọng cơng đoạn nung lị nung, lị nung có nhiều kiểu phổ biến lò nung tuynel Lò tuynel kiểu lò nung có chế độ làm việc liên tục với buồng đốt cố định, có dạng hầm Với ưu điểm chế độ làm việc ổn định liên tục; nhiên liệu đa dạng; tính tự động hóa cao nên dễ điều chỉnh nhiệt độ lò đặc biệt hạn chế nhiễm mơi trường loại lị khác Chính mà chất lượng sản phẩm sau nung có độ đồng chất lượng, tỉ lệ sản phẩm khuyết tật thấp cho suất cao Các kỹ sư thiết kế đóng vai trị vơ quan trọng việc tính tốn, thiết kế, tối ưu cho lò tuynel nung sứ vệ sinh làm việc ổn định hiệu Chính lí trên, em nhận đồ án thiết bị nhiệt sản xuất vật liệu xây dựng với đề tài: “Tính tốn thiết kế lị tuynel nung sứ vệ sinh, suất 500.000 sản phẩm/năm” Việc thực đồ án có ích cho sinh viên việc bước tiếp cận với thực tiễn sau học xong môn học thuộc chuyên ngành Công nghệ vật liệu Silicat Trên sở lượng kiến thức lượng kiến thức số môn khoa học liên quan, sinh viên tự thiết kế thiết bị lò nung tuynel đáp ứng yêu cầu đề tài Trong q trình làm đồ án có đề tài trên, sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu việc tra cứu, vận dụng kiến thức quy định tính tốn thiết kế, tự nâng cao kĩ trình bày giải vấn đề cách khoa học nhìn nhận có hệ thống vấn đề Sau thời gian học tập tìm hiểu em hồn thành đồ án “Tính tốn thiết kế lị tuynel nung sứ vệ sinh, suất 500.000 sản phẩm / năm” Trải qua thời gian làm đồ án với hướng dẫn giúp đỡ tận tình TS Nguyễn Thành Đông, em học hỏi nhiều điều thiết kế lò nung tuynel Qua em nhận thấy thiết kế lị vơ quan trọng có nhiều yếu tố liên quan Bên cạnh việc tham gia thiết kế đồ án giúp em kết nối kiến thức với có nhìn tổng quát kiến thức chuyên ngành Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Thành Đơng dẫn tận tình cung cấp nhiều kiến thức để em hoàn thành đồ án thiết kế môn học CHƯƠNG LỰA CHỌN SẢN PHẨM 1.1 Khái quát sứ vệ sinh Sứ vệ sinh sản phẩm thuộc nhóm vật liệu xây dựng gốm Với lịch sử hình thành hàng trăm năm nay, thiết yếu sản phẩm sứ vệ sinh phủ nhận Ở nước phát triển, khoảng nửa dân số tiếp cận sử dụng sản phẩm sứ vệ sinh tiêu chuẩn Còn nước phát triển tập trung phát triển sản phẩm chất lượng cao hơn, đa dạng kiểu dáng Có thể thấy nay, nước ta đà phát triển sản phẩm sứ vệ sinh chất lượng Trong đó, khơng thể khơng kể đến trình độ kỹ thuật ứng dụng cơng nghệ cao vào sản xuất Ngun liệu để sản xuất sứ vệ sinh bao gồm đất sét, thạch anh tràng thạch, ngồi cịn có số phụ gia khác Tất nguyên liệu trải qua dây chuyền sản xuất gồm đập, nghiền, trộn, tạo hình, sấy nung Với sản phẩm có hình dạng phức tạp sứ vệ sinh, phương pháp tạo hình đổ rót thích hợp nhiệt độ nung phải lớn 1000°C Các sản phẩm có mặt thị trường đa dạng kiểu dáng, mẫu mã, chất lượng chi phí người tiêu dùng có nhiều lựa chọn phù hợp với nhu cầu Khác với sản phẩm gốm sứ gốm mỹ nghệ, sứ dân dụng,… sứ vệ sinh có khối lượng kích thước lớn nhiều, thành sản phẩm dày nhiều lần Về men, sứ vệ sinh đặc biệt quan tâm tới màu men, sứ vệ sinh sử dụng hệ men đục có màu trắng khơng tì vết Từ ảnh hưởng tới mơi trường nung lị Sứ vệ sinh sử dụng lâu dài từ giúp tiết kiệm chi phí Các sản phẩm sứ vệ sinh chịu tải trọng tối thiểu 400kg chống lại tác nhân hóa học tốt Ngoài sản phẩm dễ dàng vệ sinh, lau chùi bề mặt bóng Một số mặt hàng tiêu biểu sứ vệ sinh bồn cầu, chậu rửa, bồn tắm, tiểu nam, số thiết bị phụ trợ, v.v Một số tính chất sứ vệ sinh độ hút nước phải 0,5%, chịu tải trọng cao, dễ dàng vệ sinh, v.v 1.2 Tiêu chuẩn sản phẩm sứ vệ sinh Các sản phẩm sứ vệ sinh sản xuất Việt Nam phải tuân thủ theo TCVN 6073:2005 Việt Nam Bảng 1.1 Một số tiêu chuẩn cho sản phẩm sứ vệ sinh [6] STT Thông số Đơn vị tính Chỉ số Ghi Độ hút nước % 0,1 – 0.5 - Khả chịu tải trọng Kg/sản phẩm 400 Không vỡ Độ bền nén Kg/cm3 4000 Không vỡ Độ bền uốn Kg/m3 520 Không vỡ % > 80 Trừ men pha màu Lần thử Không rạn Độ trắng men so với BaSO4 (tuỳ TC công ty) Độ bền nhiệt 150°C nước (tuỳ TC công ty) Độ bền hóa - - Khơng vỡ men Khối lượng riêng g/cm3 2,35 ÷ 2,40 - Độ cứng men Thang mohs >6 - Khả chịu va đập mặt men (với công cụ thử dùng bi sắt (Φ = 19,05mm, khối lượng 28,1g) rơi tự từ độ cao 0,7 1m Đường kính vết bi va vào