ĐỒ án THIẾT kế lò NUNG TUYNEL sản PHẨM sứ vệ SINH

ĐỒ ÁNTHIẾT BỊ NHIỆT TRONG SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG“Thiết kế lò nung tuynel sản phẩm sứ vệ sinh công suất 600.000 chiếc/năm, nhiệt độ nung 12500C.. Các thiết bị sứ vệ sinh ngàycàng hiện

ĐỒ ÁNTHIẾT BỊ NHIỆT TRONG SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG

“Thiết kế lò nung tuynel sản phẩm sứ vệ sinh công suất

600.000 chiếc/năm, nhiệt độ nung 12500C Thời gian nung 14 giờ Cơ cấu sản phẩm : 40% xí bệt không phụ kiện, 60% chậu rửa mặt Nhiên liệu khí đốt (4) Thành phần hóa phối liệu tự chọn”.

HÀ NỘI - 2013

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

PHẦN I TỔNG QUAN 6

1.1 Tổng quan lò nung tuynel 6

1.1.1 Lịch sử phát minh và cải tiến lò nung tuynel 6

1.1.2 Đặc điểm vận hành của lò nung tuynel 7

1.1.3 Sơ đồ công nghệ lò nung tuynel 8

1.1.4 Một số kết cấu lò nung tuynel 8

1.1.4.1 Đặc điểm kích thước của lò nung tuynel 8

1.1.4.2 Vagông và cách xếp sản phẩm 9

1.1.5 Ưu điểm của lò nung tuynel 10

1.1.6 Cung cấp lò nung tuynel do hãng SACMI sản xuất 10

1.2 Tổng quan sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt 10

1.2.1 Tiêu chuẩn của sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt 10

1.2.2 Hiệu quả kinh tế của sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt 12

1.3 Công nghệ sản xuất sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt 13

1.3.1 Nguyên liệu sản xuất sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt 13

1.3.2 Dây chuyền công nghệ 14

PHẦN II TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LÒ NUNG TUYNEL 17

2.1 Tính cháy nhiên liệu(Tham khảo [2] ) 17

2.1.1 Chuyển các thành phần hóa nhiên liệu về thành phần làm việc 17

2.1.3 Tính lượng không khí lý thuyết 17

2.1.4 Tính thành phần lý thuyết của sản phẩm cháy ( khói lò ).(Tham khảo [2])18 2.1.5 Lượng không khí dư trong khói lò 18

2.1.6 Dung trọng của khói lò 19

2.1.7 Hàm ẩm của khói lò 19

2.1.8 Áp suất riêng phần của RO2 và H2O trong khói lò 19

2.1.9 Tính hàm nhiệt khói lò 19

2.2 Tính chọn kết cấu vagông và kết cấu lò nung 20

2.2.1 Tính chọn kết cấu vagông 20

2.2.2 Tính kích thước cơ bản của lò nung 21

2.2.3 Chế độ gia công nhiệt và đường cong nung 21

2.3 Tính cân bằng vật chất 22

2.3.1 Chọn chế độ làm việc của lò nung sứ vệ sinh 22

2.3.2 Tính cân bằng vật chất 23

2.4 Tính cân bằng nhiệt cho toàn lò 26

2.4.1 Phần cung cấp (tham khảo [2]) 26

2.4.2 Phần tiêu tốn 27

2.5 Tính kết cấu vagông và kết cấu lò 29

2.5.1 Tính kết cấu vagông 29

2.5.2 Tính kết cấu lò 32

PHẦN III TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 39

PHẦN IV KẾT LUẬN 40

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO : 41

LỜI MỞ ĐẦU

******

Trong những năm gần đây, Ngành sản xuất sứ vệ sinh trong xây dựng tại VN vàtrên thế giới phát triển tương đối mạnh Nhu cầu về những sản phẩm này liên tục tăng,theo nghiên cứu của Hiệp hội gốm sứ VN, trong 2 năm 2007-2009 nhu cầu tiêu thụcủa thị trường đã tăng lên mức 20% Mức tiêu thụ sản phẩm sứ vệ sinh trong năm

2009 của thị trường nội địa đạt khoảng hơn 9 triệu sản phẩm, tăng hơn 500,000 sảnphẩm Những thành tựu, tiến bộ của khoa học kĩ thuật đã và đang được ứng dụng rấtnhiều trong lĩnh vực sản xuất sứ vệ sinh trong xây dựng Các thiết bị sứ vệ sinh ngàycàng hiện đại, tiện dụng và giá thành đa dạng, Những thiết bị này được thiết kế thẩm

mĩ, không những chỉ có tác dụng làm thiết bị vệ sinh chúng còn có tác dụng trang trícho công trình Ngày nay, những thiết bị này còn được ứng dụng nhiều công nghệnhư : công nghệ phủ men nano giúp sản phẩm có lớp men mịn; công nghệ chống bámbẩn giúp sản phẩm luôn sạch; công nghệ xả nước tự động Trong quá trình sản xuất,các sản phẩm sứ vệ sinh này đều trải qua quá trình gia công nhiệt, nung là một côngđoạn quan trọng trong quá trình này Thiết bị quan trọng nhất của công đoạn nung là lònung, lò nung có nhiều kiểu nhưng phổ biến nhất hiện nay là lò nung tuynel Lòtuynel là kiểu lò nung có chế độ làm việc liên tục với buồng đốt cố định, có dạng hầm.Với ưu điểm : nhiên liệu đa dạng, khả năng tự động hóa cao, chất lượng sản phẩm saunung có độ đồng đều về chất lượng, tỉ lệ sản phẩm khuyết tật thấp, dễ điều chỉnh nhiệt

độ trong lò và hạn chế ô nhiễm môi trường so với các lò thủ công khác Việc thiết kếđược lò nung tuynel sản phẩm sứ vệ sinh đặc biệt quan trọng với kĩ sư vật liệu

Chính vì những lí do trên, sinh viên lớp 2010VL, trường đại học Kiến Trúc HàNội đã được nhận đồ án thiết bị nhiệt trong sản xuất vật liệu xây dựng với đề tài:

“Thiết kế lò nung tuynel sản phẩm sứ vệ sinh công suất 600.000 chiếc/năm, nhiệt độ

nung 1250 o C Thời gian nung là 14 giờ Cơ cấu sản phẩm: 40% xí bệt không phụ kiện, 60% chậu rửa mặt Nhiên liệu khí đốt (4) Thành phần hóa phối liệu tự chọn”.

Việc thực hiện đồ án này rất có ích cho sinh viên trong việc từng bước tiếp cận vớithực tiễn sau khi đã học môn học “ Thiết bị nhiệt trong sản xuất vật liệu xây dựng”

Trên cơ sở lượng kiến thức đó và lượng kiến thức của một số môn khoa học liên quan,mỗi nhóm sinh viên sẽ tự thiết kế thiết bị lò nung tuynel đáp ứng yêu cầu của đề tài.Trong quá trình làm đồ án có đề tài trên, mỗi sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệutrong việc tra cứu, vận dụng những kiến thức quy định trong tính toán và thiết kế, tựnâng cao kĩ năng trình bày, kĩ năng hoạt động nhóm và giải quyết vấn đề một cáchkhoa học và nhìn nhận có hệ thống về một vấn đề

Nhưng do kiến thức và sự tiếp xúc thực tế của chúng em còn hạn chế nên rất mongcác thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là thầy ThS Nguyễn Xuân Quý tận tình hướng dẫn

để chúng em hoàn thành với kết quả tốt nhất

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy ThS NGUYỄN XUÂN QUÝ và các thầy,

cô trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn và giúp chúng em hoàn thành đồ án này!

Sinh viên thực hiện

PHẦN I TỔNG QUAN

Ngày nay, sứ vệ sinh là sản phẩm không thể thiếu trong xây dựng các sản phẩmnày được chế tạo từ các nguyên liệu chính như : đất sét, vật liều gầy, phụ gia cháy ,phụgia tăng dẻo, phụ gia hạ nhiệt độ nung và men Các nguyên liệu này trải qua các quátrình nhào trộn nguyên liệu, tạo hình sản phẩm, sấy, phun men và nung sẽ tạo thànhsản phẩm hoàn chỉnh Sản phẩm được tạo thành sau quá trình trên có những đặc điểm

cơ, lý, hóa hoàn toàn khác so với sản phẩm mộc ( sản phẩm hoàn chỉnh có những đặcđiểm : cường độ cao, độ đặc lớn, cấu trúc hạt bé, khả năng chống thấm cao, chống ănmòn tốt và chịu được tác dụng của axit) Các sản phẩm sứ vệ sinh có men phải phủ đềukhắp trên mặt chính, bề mặt làm việc của sản phẩm, men láng bóng, có màu trắng hoặcmàu theo mẫu Những chỗ không phủ men theo bề mặt kín hoặc bề mặt lắp ráp quyđịnh riêng theo từng dạng sản phẩm Kiểu dáng, kích thước cơ bản và các yêu cầu kĩthuật chủ yếu của sản phẩm sứ vệ sinh được quy định theo TCVN 6073:1995

1.1 Tổng quan lò nung tuynel

1.1.1 Lịch sử phát minh và cải tiến lò nung tuynel

Lò nung tuynel do R.A.IORD thiết kế vào năm 1840 và được xây dựng lần đầutiên tại Đan Mạch năm 1953 dùng để nung gạch đỏ xếp trực tiếp lên các xe nung,nhưng ban đầu lò nung tuynel không được ứng dụng rộng rãi do chưa khắc phục đượchiện tượng khói lò tràn xuống phần dưới của xe nung từ vùng tiếp giáp giữa các xenung và xe nung với thành lò

Đến năm 1877, Bốc đã sáng chế ra hệ thống van cát bố trí dọc hai bên tường lò vàthành xe nung Vì vậy lò nung tuynel được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất gạch xâydựng, gạch chịu lửa, gốm tinh và sứ cách điện,…

Sơ đồ cấu tạo lò nung tuynel dạng cổ truyền đơn giản : hầm tuynel thẳng, vật liệuxếp trên xe nung chuyển động trên đường ray, ngược chiều với dòng khói Không khílạnh khi vào lò làm nguội sản phẩm được đốt nóng lên từ từ và được chuyển sang vùngnung tham gia vào quá trình cháy nhiên liệu rắn được trộn lẫn vào nguyên liệu sảnxuất mộc hoặc nạp vào qua ống đổ than hay vòi phun nhiên liệu lỏng Ở vùng nung,nhiệt độ của vật liệu đạt giá trị cao nhất Sản phẩm cháy ( khói lò ) được chuyển sangvùng đốt nóng gặp các xe nung với bán thành phẩm mộc tươi sấy khô chúng và đốtnóng dần chúng lên trước khi chúng sang vùng nung Khói lò được thải ra ngoài quaquạt hút Như vậy ở trong lò nung tuynel chủ yếu sử dụng nhiệt của khói lò từ vùngnung để đốt nóng vật liệu đưa vào lò nung đồng thời sản phẩm cần làm nguội trao đổinhiệt cấp để đốt nóng không khí cung cấp cho quá trình cháy nhiên liệu Nhược điểmcủa sơ đồ này là lượng không khí cung cấp cho quá trình cháy nhiên liệu luôn luônbằng lượng không khí cung cấp cho quá trình làm nguội sản phẩm nên đường congnung không điều chỉnh được Trao đổi nhiệt giữa vật liệu và khói lò không tương xứng

với lượng nhiệt trong thực tế cần, có hiện tượng phân tầng khói không đồng đều theotiết diện.

Để khắc phục những nhược điển trên, hiện nay lò tuynel làm việc theo sơ đồ cảitiến Tùy thuộc vào tính chất sản phẩm và yêu cầu của công nghệ có thể điều chỉnhđường cong nung dễ dàng và linh hoạt do áp dụng những phương pháp sau :

nhiều vị trí khác nhau;

lắp đặt ở đoạn nhiệt nung cao nhất;

phân tán;

tải nhiệt, chất tải ẩm, tăng quá trình trao đổi nhiệt và ẩm trong vùng;

lò;

vagông

1.1.2 Đặc điểm vận hành của lò nung tuynel

1.1.3 Sơ đồ công nghệ lò nung tuynel

1.1.4 Một số kết cấu lò nung tuynel

1.1.4.1 Đặc điểm kích thước của lò nung tuynel

Chiều rộng của lò nung tuynel : từ 1,7 đến 3m Đối với lò nung vật liệu xếp trêntầng của xe nung cần khống chế bề rộng(B) bằng tầm với được của người xếp sảnphẩm trong khoảng 1-1,3m Chiều cao lò nung tuynel được tính bằng khoảng cách từmặt xe nung đến khóa vòm Đối với lò nung gạch, đá gốm chọn H = 1,4 – 1,8 m.Chiều dài lò nung tuynel(L) theo chế độ nung cần thiết của sản phẩm , cần đảm bảo đểthời gian vật liệu lưu trong lò chọn :

L = v.ʈCK, mTrong đó : v : vận tốc hoặc bước nhảy xe nung;

ʈCK : Thời gian lưu vật liệu, cấu kiện trong lò, giờ

Chiều dài lò nung tuylen trong khoảng 50-100m Móng lò được xây từ đá hộchoặc từ các tấm bê tông đá dăm đặt trên nền cát

đỏ chiều dày lớn hơn 510mm Vòm được cấu tạo từ lớp gạch samốt dày 230mm hoặclớp gạch đỏ dày 230mm, có lớp trát thông thường dày 50mm hoặc lớp trát đất sét chịulửa 15mm và trên cùng là lớp xỉ dày 200-250mm hoặc cách nhiệt dày 100-120mm Ở

nhẹ dày 250mm Vòm gồm lớp gạch samốt dày 230mm, lớp lót vữa thường 50mmhoặc đất sét chịu lửa 15mm Sau đó là lớp gạch nhẹ chịu nhiệt 65mm và trên cùng đổmột lớp xỉ, trên đó có lát gạch đè lên để đảm bảo độ kín cho lò Xu hướng chung trong

kĩ thuật lò sử dụng các kết cấu lắp ghép có kích thước lớn hơn được sản xuất từ bêtông nhẹ chịu nhiệt

1.1.4.2 Vagông và cách xếp sản phẩm

Vagông có cấu trúc từ hai phần : Phần khung bằng kim loại, nhiệt độ làm việc của

250-700mm phụ thuộc vào nhiệt độ cao nhất của vùng nung Giữa phần khung và phầnlót có một lớp vải axbết, tiếp theo là một lớp samốt nhẹ Khối đường bao bốn góc xâybằng gạch chịu lửa có gờ thích hợp Phần còn lại xây bằng bê tông chịu nhiệt

Để đảm bảo độ kín khoảng không làm việc của lò và khoảng không dưới vagôngdọc hai bên tường lò có kết cấu máng cát( thường gọi là van cát), ở vagông dọc hai bên

có hàn tấm thép chịu nhiệt ( dao vagông), giữa các vagông có kết cấu khớp nối córãnh Lớp lót vagông bằng gốm và gạch cách nhiệt

Ngoài kết cấu mối nối giữa các vagông và hệ thống van cát dọc hai bên lò nunggiúp cho lò làm việc với độ kín khí cao, trong thiết kế lò còn có hệ thống cửa ở hai đầu

lò, buồng kín khói ở một đầu( đầu vào của lò) hoặc ở cả hai đầu Buồng này có cửađóng và mở phù hợp với chế độ làm việc của kích đẩy theo một chương trình điềukhiển tự động lập trình sẵn

Khối xếp sản phẩm trên vagông cần phải vững để khi các vagông dịch chuyển bánthành phẩm không bị đổ Các bán thành phẩm được xếp trên các vagông theo một sốcách như hình dưới đây :

1.1.5 Ưu điểm của lò nung tuynel

Lò nung tuynel từ khi được thiết kế vào năm 1840, đã liên tục được cải tiến đểhoàn thiện dần và có những ưu điểm sau đây :

nhiên liệu khí;

thuật, sứ vệ sinh,…);

phần sấy, hạn chế sự thất thoát nhiệt lượng;

làm giảm nhẹ sức lao động của con người trong các khâu xếp và bốc dỡ sản phẩm lênvagông được thực hiện ngoài lò;

1.1.6 Cung cấp lò nung tuynel do hãng SACMI sản xuất

Chiều cao hữu ích của sản phẩm

xếplên vagông

Số vagông trung bình trong một chu

Thời gian nung sản phẩm(chu kì

1.2 Tổng quan sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt

1.2.1 Tiêu chuẩn của sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt

Các sản phẩm sứ vệ sinh được sản xuất tại Việt Nam phải tuân thủ theo TCVN6073:1995 của Việt Nam Cụ thể các chỉ tiêu của TCVN 6073:1995 mà sản phẩm sứ

vệ sinh cần đạt được như sau( Tham khảo thêm một số tiêu chuẩn cho sản phẩm sứ vệsinh của công ty sứ Thanh Trì ).

Độ trắng của men so với

(TC công ty)

pha màu6

Độ bền nhiệt ở 1500C trong

nước(TC công ty)

rạn

vỡ men

10

Khả năng chịu va đập củamặt men( với công cụ thửdung bi sắt(Φ = 19,05mm,khối lượng 28,1g) rơi tự do

từ độ cao 0,7 và 1m( TC

công ty)

Đường kính vết

do bi 5 va vào(mm)

< 3

Không córạn ,nứt( Đốivới sảnphẩmmỏng lấy

độ cao0,7m)

lượng nước xả 4,5÷6 lít, số

hết

bi mỗi lần thử 50 viên

xả đứng : lượng nước xả5÷7 lít, số bi thử 50 viên

xả ngang: lượng nước xả5÷7 lít, số bi thử 50 viên(*) mức xả nhỏ : 3 lít/ mức

xả đại 6 lít

1.2.2 Hiệu quả kinh tế của sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt

Bảng giá một số sản phẩm sứ Viglacera( áp dụng từ ngày 01/08/2012)

STT

GIÁ THÀNH(ĐÃ GỒMVAT)(ĐỒNG)

1.3 Công nghệ sản xuất sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt

1.3.1 Nguyên liệu sản xuất sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt

1.3.2 Dây chuyền công nghệ

1

B¬m m¸y1

söa ch÷a, hoµn thiÖn bÒ mÆt

Hoµn thiÖn sp, hong ph¬i

Kho dù tr÷ méc

2

Kho chøa s¶n phÈm

§ãng gãi s¶n phÈm

2

PHẦN II TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LÒ NUNG TUYNEL

2.1 Tính cháy nhiên liệu(Tham khảo [2] ).

Thành phần hóa học của khí thiên nhiên (4)

2.1.1 Chuyển các thành phần hóa nhiên liệu về thành phần làm việc.

Kiểm tra tổng thành phần cháy của nhiên liệu :

Với d0 – Trọng lượng trung bình của không khí ở điều kiện chuẩn, d0 = 1,293 Kg/m3.C;

2.1.4 Tính thành phần lý thuyết của sản phẩm cháy ( khói lò ).(Tham khảo [2])

d a





Trong đó : d - độ chứa hơi của các chất khí, g/cm3k.khô ;

Có  80%; t= 27 0C,tra bảng 9,[2] và nội suy ta được :

+) Tại 250C : I = 15,89 kcal ; d = 16,29 g

+) Tại 300C : I = 20,63 kcal ; d = 22,03 g

 Tại 270C : I = 17,786 kcal ; d = 18,586 g

a - Nồng độ bụi chứa trong các chất khí, g/cm3k.khô; a = 0

+) kkho, Khối lượng riêng của khí khô cháy được, tính theo công thức :

V d

1,968

0,134

14, 72

RO RO

KL

V P

3,906

0, 26614,72

H O RO

KL

V P

phân CO2 và H2O ở nhiệt độ cao

0

ax

qtt : nhiệt tổn thất của buồng đốt

qn.p : Nhiệt tiêu tốn nhiệt phân CO2 và H2O ở nhiệt độ cao

ax

0,8.8573,02 9,72 1, 2.8,892.8,91

473,04414,72

Chiều cao từ mặt đất đến mặt trên cùng của vagông là 1460mm, trong đó chiều caobánh xe là 280mm, chiều cao lớp trống để phun nhiên liệu cháy là 230mm,chiều caomặt vagông để xếp sản phẩm là 750mm Khoảng cách đường ray sắt là 1350 mm

Số sản phẩm xếp trên va gông là 20 sản phẩm, trong đó có 12 chậu rửa và 8 xí bệt,được xếp thành 2 hàng

2.2.2 Tính kích thước cơ bản của lò nung.

như sau:

N T N

K



Trong đó: N=3,6.12 + 3,6.8 = 72 sản phẩm/1h

T = 14h – Thời gian nung sản phẩm

chuyển động của vagông Ở mỗi vùng khác nhau có chế độ nung khác nhau, do đóchất tải nhiệt có nhiệt độ và hàm ẩm khác nhau, ở vùng đốt nóng và vùng làm nguội,nhiệt độ thấp chất tải nhiệt được hoà trộn với không khí hoặc được quạt bởi hệ thốnglàm nguội Ở vùng nung chất tải nhiệt được cấp trực tiếp bằng các vòi phun nhiên liệukhí

2.2.3 Chế độ gia công nhiệt và đường cong nung

Khi nung các sản phẩm gốm nói chung và các sản phẩm sứ vệ sinh nói riêng chế

độ nung có vai trò rất quan trọng, ảnh hưởng quyết định đến chất lượng sản phẩm, tuỳthuộc vào từng loại phối liệu xương sản phẩm để ta chọn nhiệt độ nung và chế độ nungthích hợp với sản phẩm chậu rửa, chậu tiểu dạng xương sứ, thời gian nung lựa chọn là