Giới thiệu tổng quan về lò Nguyên lý hoạt động, cấu tạo lò nung: tường, vòm lò, xe goong, van cát, hệ thống thông gió Qúa trình cháy của nhiên liệu Chế độ nung trong lò tuynen Tính toán kích thước lò tuynen Tính toán nhiệt phân bố trong lò Tính toán cân bằng nhiệt trong lò Tính toán, lựa chọn các thiêt bị phụ trợ
Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang MỤC LỤC MỤC LỤC .1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LÒ 1.1Tổng quan .3 1.2Phân loại kiểu lò .4 1.3Lựa chọn lò dùng công nghiệp sứ vệ sinh: CHƯƠNG 2: LÒ TUYNEL 2.1Nguyên lý hoạt động .7 2.2Cấu tạo lò Tuynel 2.2.1Tường vòm lò: .8 2.2.2Xe goòng 2.2.3Van cát 2.2.4Hệ thống thông gió 10 CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 11 3.1Nhiệt trị thấp nhiên liệu 11 3.2Lượng không khí cho trình cháy 11 3.2.1Lượng không khí khô .11 3.2.2Lượng không khí ẩm 12 3.3Lượng thành phần sản phẩm cháy .12 3.4Nhiệt độ cháy .13 3.4.1Nhiệt độ cháy calo 13 3.4.2Nhiệt độ cháy thực tế .14 CHƯƠNG 4: CHẾ ĐỘ NUNG TRONG LÒ TUYNEL 15 4.1Giai đoạn 1: giai đoạn nâng nhiệt độ 15 4.2Giai đoạn 2: Giai đoạn lưu nhiệt 12000C .16 4.3Giai đoạn 3: Giai đoạn làm nguội .16 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC LÒ TUYNEL .17 5.1Các thông số 17 5.1.1Cách xếp sản phẩm 17 5.1.2Xe goòng 18 5.1.3Kích thước lò 19 5.2Vận tốc chuyển động – số lượng xe goòng vùng lò 20 5.3Kích thước vùng lò nung 20 CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT PHÂN BỐ TRONG LÒ 22 6.1Nhiệt phân bố tường lò .23 6.2Nhiệt phân bố vòm lò 26 6.3Nhiệt phân bố xe goòng 28 CHƯƠNG 7: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CHO LÒ 30 7.1Cân nhiệt cho zone sấy, đốt nóng, nung, lưu nhiệt 30 7.1.1Nhiệt cung cấp 30 CHƯƠNG 8: CÁC THIẾT BỊ PHỤ 41 8.1Chọn bố trí quạt: .41 Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang 8.1.1Bố trí quạt 41 8.1.2Lựa chọn quạt 41 8.2Ống khói .43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LÒ 1.1 Tổng quan Gốm sứ vật liệu rắn phi kim vô với cấu trúc dị thể, thành phần khoáng hoá khác nhau, thành phần pha gồm pha đa tinh thể, pha thủy tinh có pha khí Sản phẩm gốm sứ sản xuất sở nguyên liệu dạng bột mịn, tạo hình nung đến kết khối nhiệt độ cao Nét đặc trưng công nghệ ceramic trình nhiệt độ cao mà nhờ trình phản ứng pha rắn lết khối xảy phối liệu, tạo cho sản phẩm có độ bền tính chất cần thiết khác Vì vậy, nói gia công nhiệt sản phẩm công đoạn có tính chất định cho chất lượng sản phẩm gốm sứ Thiết bị gắn liền với công đoạn loại lò: lò sấy, lò nung, lò nấu chảy… Quá trình gia công nhiệt tính kể từ vật liệu vào lò khỏi lò, trải qua giai đoạn sấy, đốt nóng, nung (hoặc nấu chảy, thủy tinh) với đặc điểm sau đây: - Sấy: trình tách nước vật lý vật liệu tác động nhiệt độ Sấy phụ thuộc vào kích thước mộc tính chất nguyên liệu Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang không làm thay đổi tính chất vật lý vật liệu Sau sấy: tính độ ẩm nguyên liệu giúp tính phối liệu tương đối xác, phối liệu dễ trộn đều, nhiên liệu dễ cháy, bán thành phẩm có độ bền định dễ vận chuyển - Đốt nóng: nhiệt độ cao nhiệt độ sấy nhỏ nhiệt độ bắt đầu nóng chảy phối liệu Quá trình đốt nóng làm thay đổi tính chất cấu trúc vật liệu xảy phản ứng hoá lý - Nung: toàn trình gia nhiệt sản phẩm với chế độ thích hợp: từ nhiệt độ thường tới nhiệt độ cao nhất, sau làm nguội môi trường nung cần thiết Khi nung, vật liệu xảy phản ứng pha rắn, đồng thời xảy trình kết khối Nhờ đó, vật liệu trở nên rắn chắc, không bị biến dạng có tính chất cần thiết khác phù hợp với yêu cầu sử dụng Xem xét trình nung, ta cần quan tâm đến yếu tố: nhiệt độ nung, thời gian nung môi trường nung Đối với chế độ nung, ta phải lưu ý đến yếu tố tốc độ nâng hạ nhiệt độ thời gian lưu sản phẩm nhiệt độ cao nhất… Tất yếu tố có ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng sản phẩm, dẫn đến nứt vỡ sản phẩm, loại có hình dáng phức tạp sứ vệ sinh… Như trình bày trên, lò thiết bị thiếu công nghệ ceramic Nhiệt độ nung sản phẩm khác nhau, thông thường nằm khoảng từ 700÷2000oC, tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật, kết cấu lò loại nhiên liệu sử dụng 1.2 Phân loại kiểu lò Lò thiết bị nhận nhiệt từ trình cháy nhiên liệu để cung cấp cho vật liệu nung Các loại lò dùng công nghệ ceramic đa dạng, cách tổng quát, ta phân loại chúng sau: o Theo trình gia công nhiệt: - Lò sấy; Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang - Lò nung; - Lò nấu chảy o Theo chế độ làm việc: - Lò hoạt động liên tục: giai đoạn trình nung xảy thời điểm - Lò hoạt động gián đoạn: giai đoạn trình nung xảy thời điểm khác o Theo loại nhiên liệu sử dụng: - Lò củi - Lò than - Lò dầu - Lò gas Hay: - Lò có lửa - Lò lửa o Theo chủng loại vật liệu nung: - Lò gốm; - Lò xi măng; - Lò thủy tinh… o Theo buồng chứa vật liệu nung: lò phòng, lò tunnel, lò bể, lò nồi, lò quay, lò đứng… o Theo hướng lửa: - Lò lửa thẳng; - Lò lửa ngang; - Lò lửa đảo; - Lò lửa chữ U… o Theo cấu tạo buồng đốt: - Buồng đốt cố định / di động; Buồng đốt / Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Ngoài ra, người ta phân biệt theo loại lò thủ công lò đại Phân loại theo chế độ làm việc cách tổng quát Các loại lò gián đoạn thiếu công nghệ ceramic giải vấn đề sau: - Có thể nung sản phẩm đơn với kích cỡ khác nhau, phù hợp với trình độ công nghệ - Do mộc thô không bền sau sấy có mặt pha lỏng nung nhiệt độ cao nên không phép dịch chuyển vật liệu nung trình nung Loại lò hoàn thiện dần theo hướng tiết kiệm nhiên liệu (do tận dụng nhiệt khí thải để đốt nóng không khí cung cấp cho trình nung) rút ngắn thời gian nung Loại lò liên tục phổ biến côn nghệ gốm sứ lò Tunnel Trong lò, vật liệu nung xếp xe goòng di chuyển ngược chiều với chuyển động dòng khí nóng So với lò gián đoạn, loại lò liên tục có ưu vượt trội sau: - Nhiệt độ khoang hầm không đổi, tránh hình thành ứng suất sinh thay đối nhiệt độ - Sản phẩm nung xếp xe goòng từ lò, giúp tiết kiệm lao động đảm bảo môi trường làm việc - Hiệu kinh tế tốt khí hoá, tự động hoá dây chuyền công nghệ, sản xuất liên tục… 1.3 Lựa chọn lò dùng công nghiệp sứ vệ sinh: Sứ vệ sinh loại sản phẩm có tráng men có kích thước cồng kềnh, hình dạng phức tạp Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Năng suất yêu cầu cho dây chuyền 324 000 sản phẩm / năm Tính cách sơ bộ: lò hoạt động khoảng 300 ngày/ ăm số sản phẩm làm ngày khoảng 1080 Vì vậy, ta chọn loại lò làm việc liên tục Việc dùng lò gián đoạn (như thoi) áp dụng khâu nung lại để sửa chữa sản phẩm mà Do đặc tính sản phẩm kể trên, sứ vệ sinh nung lò sử dụng nhiên liệu rắn loại cháy tạo tro, ảnh hưởng đến chất lượng men Kết hợp yêu cầu trên, ta sử dụng lò Tunnel cho dây chuyền Loại lò Tunnel sử dụng xe goòng để di chuyển vật liệu nung lò Không dùng lò lăn trình nung sản phẩm sứ có tạo thành pha lỏng, vật liệu yếu di chuyển lăn dễ gây vỡ sản phẩm Hơn nữa, lò Tunnel lăn thường áp dụng cho chế độ nung nhanh Vậy, kiểu lò phù hợp với dây chuyền là: lò Tunnel – xe goòng CHƯƠNG 2: LÒ TUYNEL 2.1 Nguyên lý hoạt động • Tunnel là: - Quá trình nung liên tục; - Mức độ tự động hóa, giới hóa cao; - Giảm nhẹ sức lao động việc xếp dỡ sản phẩm xe goòng thực lò Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat - Quy trình nhiệt điều chỉnh dễ dàng, thuận lợi; - Chất lượng sản phẩm cao; - Thời gian lưu vật liệu lò ngắn hơn… GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Theo chế độ nhiệt, lò Tunnel chia làm vùng: vùng sấy đốt nóng, vùng nung vùng làm nguội Trong lò, vật liệu nung xếp xe goòng Các xe goòng chuyển động đường ray ngược chiều với không khí lạnh theo chiều dài hầm Không khí lạnh đốt nóng lên sau làm nguội sản phẩm chuyển sang vùng nung tham gia vào trình cháy Ơ đây, nhiên liệu nạp vào ống đổ than vòi phun Ở vùng nung, nhiệt độ vật liệu đạt giá trị cao Sản phẩm cháy chuyển sang vùng đốt nóng để sấy khô đốt nóng bán thành phẩm mộc tươi xe goòng trước chuyển sang vùng nung Khói lò chuyển theo quạt hút Như vậy, lò Tunnel chủ yếu sử dụng nhiệt khói lò từ vùng nung để đốt nóng vật liệu đưa vào lò, đồng thời sản phẩm cần làm nguội trao đổi nhiệt cấp cho việc đốt nóng không khí cung cấp cho trình cháy nhiên liệu Nhược điểm: - Lượng khí cung cấp cho trình cháy nhiên liệu với lượng không khí dùng để làm nguội sản phẩm; vậy, đường cong nung điều chỉnh - Trao đổi nhiệt vật liệu với khói lò không tương xứng với lượng nhiệt thực tế cần, - Có tượng phân tầng khí không đồng theo thiết diện Để khắc phục, lò Tunnel hoạt động theo sơ đồ cải tiến Nhờ đó, việc điều chỉnh đường cong nung trở nên dễ dàng linh hoạt nhờ áp dụng phương pháp sau: Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang - Tập trung phân tán việc cung cấp khí vào vùng làm nguội - Lấy phần khí nóng từ vùng làm nguội cấp cho vùng nung từ nhiều vị trí khác - Bố trí vùng nung số vòi phun dự trữ dùng vào việc thay đổi nhiệt độ khí thiết bị đoạn nhiệt độ nung cao - Áp dụng sơ đồ thu khí thải khói lò từ vùng đốt nóng từ nhiều vị trí phân tán - Cấp thêm lượng không khí vào vùng sấy đốt nóng để tăng lưu lượng chất tải nhiệt, chất tải ẩm, tăng trình trao đổi nhiệt ẩm vùng - Sử dụng hồi lưu khí thải khí nóng Đặt kênh hồi lưu dọc hai thành lò - Sử dụng hệ thống quạt di động - Sử dụng hệ thống quạt gió phụ để giải chênh lệch áp suất hai phía đáy xe goòng nung 2.2 Cấu tạo lò Tuynel 2.2.1 Tường vòm lò: Kích thước tường, vòm lò, vật liệu dùng để xây dựng cần chọn cho tường vòm chịu nhiệt độ cao, bền hạn chế tổn thất nhiệt môi trường bên Theo [4] nhiệt độ mặt tường zone nung khoảng 80-900C, zone làm nguội khoảng 45-600C Với nhiệt độ nung 12000C cho phép ta chọn gạch samôt cho lớp gạch tiếp xúc với khí nóng Để đáp ứng yêu cầu độ bền nên chọn gạch tiếp xúc với khí nóng Để đáp ứng yêu cầu độ bền nên chọn gạch samot B, lớp gạch xốp cách nhiệt (samôt nhẹ diacomic) Ngoài lớp gạch đỏ xây dựng Tường vòm lò cần có khe hở đề phòng giản nở nhiệt Chiều dày lớp gạch tính toán tùy theo nhiệt độ vùng lò Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Vòm lò xây theo kiểu vòm cung với chiều cao phù hợp với chiều rộng lò Nếu vòm lò cao tạo điều kiện cho phân lớp lò tăng lên Vòm lò có lớp gạch samôt, phía lớp vụn samot cách nhiệt lớp xỉ Nóc lò có gác bêtông đúc sẵn để thuận lợi cho việc bố trí đường ống dẫn quạt khí 2.2.2 Xe goòng Xe goòng dùng để vận chuyển vật liệu nung lò Xe goòng gồm hai phận chính: phần kim loại lớp gạch lót Khung kim loại thường làm thép, liên kết với chắn để không bị biến dạng tải trọng nhiệt độ Dưới khung có bánh xe chạy ổ bi ổ trượt, nhiệt độ khung xe cao nên mỡ bôi tơn cho ổ bi cần phải bền vững, không bị bốc cháy Yêu cầu xe goòng xe phải dịch chuyển lò êm không bị xốc gây đỗ vỡ sản phẩm kết cấu bánh xe phải xác Lớp gạch lót phía xe goòng có nhiệm vụ bảo vệ khung kim loại tránh nhiệt độ cao Gạch lót gồm thường hai lớp: lớp tiếp xúc với nhiệt độ cao dùng samôt B, lớp lớp gạch xốp cách nhiệt hay gạch đỏ xây dựng Xe goòng chuyển động đường ray qua lò Khoảng cách hai rây định khoảng cách hai bánh xe Yêu cầu phải thật thẳng, không bị cong vênh cản trở chuyển động xe goòng lò Giữa lớp gạch lót tường lò có khe hở thường làm thành đường ziczăc để tránh nhiệt xạ, thông thường khe hở từ 30 50mm Chỗ goòng cần phải kín để ngăn cách khí lò với môi trường bên 2.2.3 Van cát Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Van cát có tác dụng ngăn ngừa không khí lạnh lọt vào zone đốt nóng ngăn không cho khí zone làm nguội thoát Dọc theo lò ta ghép máng thép, bên chứa cát Hai bên thành goòng ghép thép, goòng chuyển động thép sục vào máng cát, tạo thành van theo cấu thuỷ lực Để tránh cản trở chuyển động xe goòng người ta thường dùng cát mịn(đôi vụn samôt) Cần phải bổ sung cát định kỳ để bù lại lượng cát rơi khỏi máng xe goòng chuyển động 2.2.4 Hệ thống thông gió Người ta thường thông gió thiết bị: quạt ống khói Quạt thường chia làm: quạt hút (dùng để hút khí nóng hồi lưu hay hút thải ngoài), quạt đẩy (dùng để thổi không khí lạnh để cung cấp không khí cho trình đốt nhiên liệu làm lạnh sản phẩm) Ở cuối lò thường đặt quạt đẩy để thổi không khí vào làm nguội sản phẩm Ngoài ra, hệ thống gồm quạt thông gió gầm xe goòng cân áp suất với không gian lò phía mặt goòng Để đảm bảo nhiệm vụ hầm lò người ta thường bố trí thêm quạt đẩy Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 10 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Q6 = G1 * c1 * t1 + G2 * c2 * t2 Trong đó: G1 = Gh-sm = G1xe = 6474.6 (kg/h) G2 = Gh-t = G1xe = 492.87 (kg/h) t1 = t2 = 300C c1 = 0.2 + 63 * 10-6 * t = 0.2 + 63 * 10-6 * 30 = 0.202 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt gạch samot c2 = 0.11 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt thép Q6 = 6474.6 * 0.202 * 30 + 492.87 * 0.11 * 30 Q6 = 40862.547 (Kcal/h) Nhiệt gạch kê mang lại: Q7 = Ggk * cgk * tgk Trong đó: Ggk: Khối lượng gạch kê di chuyển Ggk = G1xe-gk = 52.5 (kg/h) tgk = 30 C: nhiệt độ gạch kê cgk = 0.23 + 17.5 * 10-6 * t = 0.231 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt gạch kê Q7 = 52.5 * 0.231 * 30 = 363.825 (Kcal/h) Tổng nhiệt thu: Qcc = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 = 104760B + 39.45B + 275.838B + 214.7 + 288.9V1 + 40862.547 + 363.825 Qcc = 105075.288B + 288.99V1 + 41441.072 (Kcal/h) 7.1.2 Nhiệt tiêu tốn Nhiệt làm nóng bốc nước: Q1 = Gn(r + cn.tkl) Trong đó: Gn: lượng nước có sản phẩm Gn = 0.03 * Gm = 0.03 * 30.375 = 0.911 (Kg/h) cn: tỉ nhiệt nước = 0.487 (Kcal/kg0C) r: nhiệt hóa ẩm nước 0oC = 596 (Kcal/kg nước) tkl: nhiệt độ khói lò = 200oC Q1 = 0.911 * (596 + 0.487 * 200) = 630 (Kcal/h) Nhiệt khói lò theo quạt hút ngoài: Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 32 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Q2 = B * Vkl * Ckl * tk Trong đó: B: Lượng nhiên liệu tiêu tốn (m3/h) Vk: thể tích khói lò = 32.16 (m3/m3) Ckl: tỉ nhiệt khói lò 2000C = 0.313 (Kcal/m3.0C) tkl = 2000C Q2 = B * 32.26 * 0.313 * 200 = 2019.476 * B (Kcal/h) Nhiệt cho phản ứng hóa lý nung: Q3 = Gm * (1 - 0.01w) * (5.5A + 6.7C) Trong đó: w = 2%: độ ẩm tương đối mộc A, C: Hàm lượng Al2O3, CaO cao lanh, đất sét (%) Nguyên liệu Thành phần phối liệu (%) Đất sét Đất Cuốc Đất sét Trúc Thôn Cao Lanh Đà Lạt Tổng Hàm lượng oxit (%) A = Al2O3 C = CaO 25.59 8.4 0.051 12.6 3.36 0.0013 15.72 5.38 0.014 17.14 0.0663 Q3 = 30.375 * (1 - 0.01 * 2) * (5.5 * 17.14 + 6.7 * 0.0663) Q3 = 2819.4 (Kcal/h) Nhiệt đốt nóng sản phẩm đến nhiệt độ nung: Q4 = Gm * (cn * tn – cm * tm) Trong đó: tn nhiệt độ lưu nhiệt = 12000C tm nhiệt độ sản phẩm lúc vào lò = 300C cn : tỉ nhiệt sản phẩm nhiệt độ tn, cn = 0.26 (Kcal/kg0C) cm = 0.2434 (Kcal/kg0C): tỉ nhiệt mộc Q4 = 30.375* (0.26 * 1200 – 0.2434 * 30) Q4 = 9255.2 (Kcal/h) Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 33 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Nhiệt tổn môi trường xung quanh Q5 = * Qtường + Qvòm + Qxe goòng • Qua tường G/ Đ Khoảng nhiệt độ (0C) q (kcal/ m2h) Cao (m) Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) 30 500 96.26 1.65 16.17 26.68 2568.22 500 950 264.78 1.65 20.21 33.34 8827.76 950 1200 377.01 1.65 16.17 26.68 10058.6 120 1200 456.65 1.65 8.08 13.33 5995.81 120 700 304.53 1.65 8.08 13.33 3998.48 700 50 212.14 1.65 28.28 46.66 9898.45 q (kcal/ m2h) Rộng (m) Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) • G/ Đ Khoảng nhiệt độ (0C) 30 500 96.51 2.63 16.67 43.84 4231 500 950 265.22 2.63 20.21 53.15 14096 950 1200 227.22 2.63 16.67 43.84 9961.32 120 1200 377.36 2.63 8.08 21.25 8018.9 120 700 304.8 2.63 8.08 21.25 6477 700 50 212.64 2.63 28.28 74.38 15816.1 • 41347.3 Qua vòm • • • Tổng Q (kcal/h) Qua xe goòng Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 34 Tổng Q (kcal/h) 58600.3 Lò Silicat G/ Đ GVHD: Thầy Lê Tấn Vang q (kcal/ Khoảng nhiệt độ ( C) m2h) Rộng (m) Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) 30 500 139.85 2.5 16.67 41.67 5827.55 500 950 482.5 2.5 20.21 50.52 24375.9 950 1200 877.4 2.5 16.67 41.67 36561.2 1200 1200 1023.7 2.5 8.08 20.2 20680.5 1200 700 739.73 2.5 8.08 20.2 14942.5 5 700 50 273.65 2.5 28.28 70.7 19347.0 Tổng Q (kcal/h) 121734.8 Q5 = * 41347.35 + 58600.38 + 121734.86 = 263029.94 (kcal/h) Nhiệt nung nóng gạch kê Q6 = Ggk * cgk * tn Trong đó: Ggk = 52.5 (kg/h): khối lượng gạch kê di chuyển cgk = 0.23 + 17.5 * 10-6 * 1200 = 0.251 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt gạch kê tn tn = 12000C: Nhiệt độ nung Q6 = 52.5 * 0.251 * 1200 = 15813 (kcal/h) Nhiệt lý xe goòng mang đi: Tính vị trí cuối zone nung, ta có: Q7 = G1 * c1 * t1 + G2 * c2 * t2 Trong đó: G1 = Gh-sm = G1xe = 6474.6 (kg/h) G2 = Gh-t = G1xe = 492.87 (kg/h) t1 = (122.1 + 1200)/2 = 661.05 0C t2 = (122.1 + 121.9)/2 = 122 0C Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 35 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang c1 = 0.2 + 63 * 10-6 * t = 0.2 + 63 * 10-6 * 661.05 = 0.242 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt gạch samot c2 = 0.11 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt thép Q7 = 6474.6 * 0.242 * 661.05 + 492.87 * 0.11 * 122 Q7 = 1041383 (Kcal/h) Tổng lượng nhiệt tiêu tốn (đã tính 10% nhiệt tổn thất không tính được): Qtt = 10 * (Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7)/9 = 10*( 630 + 2019.476B + 2819.4 + 9255.2 + 263029.94 + 15813 + 1041383)/9 Qtt = 1481033.933 + 2243.862 * B • Cân nhiệt cho zone sấy, đốt nóng, nung lưu nhiệt: ∑ Qcc = ∑ Qtt 105075.288B + 288.99V1 + 41441.072 = 1481033.933 + 2243.862 * B 102831.43 * B + 288.99 * V1 = 1439592.86 (1) 7.2 Cân nhiệt cho zone làm nguội nhanh 7.2.1 Nhiệt thu Nhiệt sản phẩm từ vùng nung xe goòng, gạch kê đưa vào: Q1 = 9255.2 + 15813 + 1041383 = 1066451.2 (kcal/h) Nhiệt không khí làm lạnh đưa vào: Q2 = V1 * Ckk * tkk Trong đó: V1: lượng không khí làm nguội nhanh sản phẩm (m3/h) ckk = 0.31 (Kcal/0C m3): tỉ nhiệt không khí nhiệt độ 300C tkk = 300C: nhiệt độ không khí làm nguội Q2 = V1 * 0.31 * 30 = 9.3 * V1 (kcal/h) Nhiệt không khí nóng từ vùng làm nguội chậm qua: Q3 = V2 * Clnc * tlnc Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 36 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Trong đó: V2: lượng không khí làm nguội chậm sản phẩm (m3/h) Clnc = 0.32 (Kcal/0C m3): tỉ nhiệt không khí nhiệt độ 3250C tlnc = 3250C: nhiệt độ làm nguội chậm Q3 = V2 * 0.32 * 325 = 104 * V2 (kcal/h) Tổng nhiệt thu: Qcc = Q1 + Q2 + Q3 = 1066451.2 + 9.3 * V1 + 104 * V2 (kcal/h) 7.2.2 Nhiệt tiêu tốn Nhiệt khí nóng lấy đi: Q1 = V1 * Ckkn * tkkn Trong đó: V1: lượng không khí làm nguội nhanh sản phẩm (m3/h) ckkn = 0.321 (Kcal/0C m3): tỉ nhiệt không khí nóng 9000C tkkn = 9000C: nhiệt độ khí nóng Q1 = V1 * 0.321 * 900 = 288.9 * V1 (Kcal/h) Nhiệt sản phẩm mang đi: Q2 = Gsp * Csp * tsp Trong đó: Gsp = Gm = 30.375 (kg/h) csp = 0.2356 (Kcal/kg0C): tỉ nhiệt sản phẩm nhiệt độ làm nguội chậm tsp = 6000C: nhiệt độ sản phẩm vùng làm nguội chậm Q2 = 30.375 * 0.2356 * 600 = 4293.81 (Kcal/h) Nhiệt xe goòng mang đi: Q3 = G1 * c1 * t1 + G2 * c2 * t2 Trong đó: t1 = (950 + 103.8)/2 = 526.9 0C t2 = (103.8 + 103.6)/2 = 103.7 0C c1 = 0.2 + 63 * 10-6 * t = 0.2 + 63 * 10-6 * 526.9 = 0.233 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt gạch samot Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 37 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang c2 = 0.11 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt thép Q3 = 6474.6 * 0.233 * 526.9 + 492.87 * 0.11 * 103.7 = 800494 (Kcal/h) Nhiệt gạch kê mang đi: Q4 = Ggk * cgk * tn Trong đó: Ggk = 52.5 (kg/h): khối lượng gạch kê di chuyển cgk = 0.23 + 17.5 * 10-6 * 700 = 0.2423 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt gạch kê tn tn = 700 0C: Nhiệt độ vào vùng làm nguội chậm Q4 = 52.5 * 0.2423 * 700 = 8904.525 (kcal/h) Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: Q5 = * Qtường + Qvòm + Qxe goòng • Qua tường G/ Đ Khoảng nhiệt độ (0C) • G/ Đ • G/ Đ 1200 700 q (kcal/m2h ) Cao (m) Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) Tổng Q (kcal/h) 304.53 1.65 8.08 13.33 4059.38 4059.38 q (kcal/m2h ) Rộng (m) Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) Tổng Q (kcal/h) 304.80 2.63 8.08 21.25 6477 6477 q (kcal/m2h ) Rộng (m) Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) Tổng Q (kcal/h) 739.73 2.5 8.08 20.2 14942.5 14942.5 Qua vòm Khoảng nhiệt độ (0C) 1200 700 Qua xe goòng: Khoảng nhiệt độ (0C) 1200 700 Q5 = * 4059.38+ 6477 + 14942.54 = 29538.3 (kcal/h) Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 38 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Tổng lượng nhiệt tiêu tốn (đã tính 10% lượng nhiệt không tính được) Qtt = 10 * (Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5)/9 = 10 * (288.9 * V1 + 4293.81 + 800494+ 8904.525 + 29538.3)/9 Qtt = 936922.93 + 321 * V1 (kcal/h) • Cân nhiệt cho zone sấy, đốt nóng, nung lưu nhiệt: ∑ Qcc = ∑ Qtt 1066451.2 + 9.3 * V1 + 104 * V2 = 936922.93 + 321 * V1 311.7 * V1 - 104 * V2 = 129528.27 (2) 7.3 Cân nhiệt cho zone làm nguội chậm 7.3.1 Nhiệt thu Nhiệt sản phẩm từ vùng nung xe goòng, gạch kê đưa vào: Q1 = 4293.81 + 800494 + 8904.525 = 813692.34 (kcal/h) Nhiệt lý không khí mang vào: Q2 = V2 * Ckk * tkk = V2 * 0.31 * 30 = 9.3 * V2 (Kcal/h) Tổng nhiệt thu: Qcc = Q1 + Q2 = 813692.34 + 9.3 * V2 (kcal/h) 7.3.2 Nhiệt tổn thất Nhiệt khí nóng lấy đi: Q1 = V2 * Ckkn * tkkn Trong đó: V2: lượng không khí làm nguội nhanh sản phẩm (m3/h) ckkn = 0.321 (Kcal/0C m3): tỉ nhiệt không khí nóng tkkn = 3250C: nhiệt độ khí nóng Q1 = V2 * 0.321 * 325 = 104.325 * V2 (Kcal/h) Nhiệt sản phẩm mang khỏi lò: Q2 = Gsp * Csp * tsp Trong đó: Gsp = Gm = 30.375 (kg/h) csp = 0.2356 (Kcal/kg0C): tỉ nhiệt sản phẩm nhiệt độ làm nguội chậm Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 39 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang tsp = 500C: nhiệt độ sản phẩm vùng làm nguội chậm Q2 = 30.375 * 0.2356 * 50 = 357.82 (Kcal/h) Nhiệt xe goòng mang đi: Q3 = G1 * c1 * t1 + G2 * c2 * t2 Trong đó: t1 = 252.4 0C t2 = 67.35 0C c1 = 0.2 + 63 * 10-6 * t = 0.2 + 63 * 10-6 * 252.4 = 0.216 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt gạch samot c2 = 0.11 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt thép Q3 = 6474.6 * 0.216 * 252.4 + 492.87 * 0.11 * 67.35 Q3 = 356636.26 (Kcal/h) Nhiệt gạch kê mang đi: Q4 = Ggk * cgk * tn Trong đó: Ggk = 52.5 (kg/h): khối lượng gạch kê di chuyển cgk = 0.23 + 17.5 * 10-6 * 50 = 0.23 (kcal/kg0C): tỉ nhiệt gạch kê tn tn = 50 0C: Nhiệt độ nung Q4 = 52.5 * 0.23 * 50 = 603.75 (kcal/h) Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: Q5 = * Qtường + Qvòm + Qxe goòng • Qua tường G/Đ Khoảng nhiệt độ (0C) q (kcal/m2h) Cao (m) Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) 700 500 322.67 1.65 16.16 26.66 8602.38 500 50 101.60 1.65 12.12 20 1231.39 • Qua vòm Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 40 Tổng Q (kcal/h) 9833.77 Lò Silicat G/Đ GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Khoảng nhiệt độ (0C) q Rộng (kcal/m2h (m) ) Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) Tổng Q (kcal/h) 14980 700 500 323.42 2.63 16.16 42.5 13745.3 500 50 101.87 2.63 12.12 31.87 1234.66 Dài (m) Diện tích Stb (m2) Q (kcal/h) • • Qua xe goòng Khoảng G/Đ nhiệt độ (0C) q Rộng (kcal/m2h (m) ) 700 500 400.58 2.5 16.16 40.4 16183.4 500 50 146.73 2.5 12.12 30.3 4445.92 Tổng Q (kcal/h) 20629.3 Q5 = * 9833.77+ 14980+ 20629.35= 55276.89 (kcal/h) Tổng lượng nhiệt tiêu tốn (đã tính 10% lượng nhiệt không tính được) Qtt = 10 * (Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5)/9 = 10 * (104.325 * V2 + 357.82 + 356636.26 + 603.75 + 55276.89)/9 Qtt = 458749.69+ 116 * V2 (kcal/h) • Cân nhiệt cho zone sấy, đốt nóng, nung lưu nhiệt: ∑ Qcc = ∑ Qtt 813692.34 + 9.3 * V2 = 458749.69+ 116 * V2 106.7 * V2 = 354942.65 (3) • Từ cân nhiệt zone, ta có phương trình ẩn: 102831.43 * B + 288.99 * V1 = 1439592.86 (1) 311.7 * V1 - 104 * V2 = 129528.27 (2) 106.7 * V2 = 354942.65 (3) B = 10 (m3/h) V1 = 1525.47 (m3/h) Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 41 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang V2 = 3326.55 (m3/h) Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 42 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang CHƯƠNG 8: CÁC THIẾT BỊ PHỤ 8.1 Chọn bố trí quạt: Để thông gió cưỡng bức, lò tuynel sử dụng quạt đẩy quạt hút Trong lò tuynel – xe goòng, ta thường bố trí quạt gió zone sau: - Quạt đẩy: zone làm nguội nhanh (nhằm cung cấp không khí lạnh làm nguội nhanh sản phẩm), zone nung (cung cấp không khí cho trình - cháy nhiên liệu, có phần khí nóng hồi lưu) Quạt hút: zone làm nguội (hút khí nóng cung cấp cho zone nung zone sấy), zone sấy zone đốt nóng (hút khí thải) • Tính toán – lựa chọn quạt 8.1.1 Quạt hút khí thải zone sấy đốt nóng: • Đường kính thủy lực d lò: • Lưu lượng khí cần hút: V = B * Vkt + V1 = 10 * 32.16 + 2099 = 2420.6 (m3/h) • Tốc độ dòng khí chuyển động lò: • • • • Khối lượng riêng khí thải: ρk = 1.26 (kg/m3) Chiều dài vùng sấy đốt nóng: Ls-đn = 32.04 (m) Nhiệt độ trung bình zone: 4900C Tổn thất áp suất ma sát: o Trong lò: Trong đó: Hệ số trở lực ma sát gạch o Trong ống: Ống làm kim loại: - Chọn chiều dài ống: m Chọn đường kính ống: 0.6m Tốc độ chuyển động khí ống là: - Chọn nhiệt độ khí ống không đổi: 2500C Tổn thất ma sát ống: o Tổn tổn thất ma sát: Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 43 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang hms = hms-lò + hms-ống = 0.075 + 5.9 = 5.975 (N/m2) • Tổn thất cục bộ: o Trong lò: o Trong ống: - ống cửa vào: - ống uốn cong 900C: o Tổng trở lực cục bộ: hcb = hcb-lò + hcb-ống = 3.11 + 37 = 40.11 (N/m2) • Tổng tổn thất vùng sấy đốt nóng (có hệ số an toàn): H = 1.1 * (hms + hcb) = 1.1 * (5.975 + 40.11) = 50.6935 (N/m2) ≈ 5.17 (mmH2O) Lựa chọn quạt: - Áp suất quạt: (mmH2O) - Lưu lượng quạt: 500 (m3/h) - Hiệu suất quạt: ηq = 0.6 - Hệ số truyền: ηt = 0.95 - Công suất động cơ: - Công suất thực quạt (k =1.2): Nt = 1.2 * 0.13 = 0.156 (kW) Quạt đẩy vùng làm nguội nhanh: Lưu lượng khí vùng làm nguội nhanh: V1 = 1525.47 (m3/h) Chiều dài ống: Llnn = 7.12 (m) Chọn đường kính ống: 0.4 m Nhiệt độ trung bình zone: 9500C Tổn thất áp suất ma sát: o Trong ống: Ống làm kim loại: 8.1.2 • • • • • - Chọn nhiệt độ khí ống không đổi: 300C Tổn thất ma sát ống: • Tổn thất cục bộ: Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 44 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang o Trong ống: - ống cửa vào: - ống uốn cong 900C: • Tổng tổn thất vùng sấy đốt nóng (có hệ số an toàn): H = 1.1 * (hms + hcb) = 1.1 * (8.25 + 16.15) = 26.84 (N/m2) ≈ 2.74 (mmH2O) Lựa chọn quạt: - Áp suất quạt: (mmH2O) - Lưu lượng quạt: 2100 (m3/h) - Hiệu suất quạt: ηq = 0.6 - Hệ số truyền: ηt = 0.95 - Công suất động cơ: - Công suất thực quạt (k =1.2): Nt = 1.2 * 0.03 = 0.036 (kW) Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 45 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật sản xuất vật liệu gốm sứ - Đỗ Quang Minh - Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh – 2008 Giáo trình giảng dạy Kỹ thuật sản xuất gốm sứ - Lê Tấn Vang Giáo trình giảng dạy Quá trình thiết bị – Hoàng Trung Ngôn Giáo trình giảng dạy Quá trình thiết bị – Lê Tấn Vang Giáo trình giảng dạy Lò Silicate – Lê Tấn Vang Các đồ án tham khảo khóa trước www.sacmi.com Google.com.vn Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 46 [...]... Trang 28 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang 6.3 Nhiệt phân bố xe goòng Đặc điểm: Nhiệt phân bố dưới lớp thép xe goòng khác cao, có thể lên tới 1500C tại vùng nung Ta chọn nhiệt độ nền đất của nền lò nung là 400C Tính toán: - Hệ số cấp nhiệt ngoài: công thức chỉ dùng cho tường lò: - Tổng nhiệt cản: - Cường độ nhiệt: Bảng dự đoán nhiệt độ: Giai đoạn Khoảng nhiệt độ (0C) 0 0 ttb ( C) tkk ( C) Nhiệt. .. 1521.2 5 1521.2 5 1521.2 5 1521.2 5 1521.2 5 1521.2 5 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT PHÂN BỐ TRONG LÒ Phương pháp tính: dùng phương pháp lặp Số hạng • Dự kiến nhiệt độ các lớp vật kiệu: t1 - t2 - t3 - t4 • Tính nhiệt độ trung bình (tij) giữa các lớp: • Tính hệ số dẫn nhiệt • Tính nhiệt cản các lớp rồi suy ra tổng nhiệt cản theo nhiệt độ trung bình giữa các lớp được bỏ qua Trong... Chiều dài của lò: Llò = 3 550 * 27 + 20 * 26 = 96370 (mm) ≈ 97 (m) 5.2 Vận tốc chuyển động – số lượng xe goòng ở các vùng trong lò Vận tốc chuyển động xe goòng trong lò: Số xe goòng trong mỗi vùng của lò nung: Với: Chu kì nung là: Số xe goòng chứa trong lò nung là: N = 27 xe Như vậy, trong 1h, 1 xe goòng đi ra khỏi lò và 1 xe goòng đi vào lò nung Vậy số xe goòng trong 1 vùng của lò nung là: Trong... ở nước ta, số lượng lò nung tuynel trong nhà máy thường dùng là 1 lò nung công suất lớn Như vậy, ở đây, ta sử dụng 1 lò nung, chuyển động bằng xe goòng, sắp xếp sản phẩm theo 3 tầng Bảng: Các thông số cơ bản Năng suất lò Số ngày làm việc trong 1 năm Thời gian của một chu kì nung () Độ ẩm vào lò Độ ẩm ra lò Nhiệt độ nung (ton) Nhiên liệu sử dụng Kích thước của sản phẩm khi vào lò 10905125 sản phẩm/năm... Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 25 Lò Silicat Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 26 GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang 6.2 Nhiệt phân bố vòm lò Tính toán: - Hệ số cấp nhiệt ngoài: công thức chỉ dùng cho tường lò: - Tổng nhiệt cản: - Cường độ nhiệt: Bảng dự đoán nhiệt độ: Giai đoạn Khoảng nhiệt độ (0C) 0 0 ttb ( C) tkk ( C) Nhiệt độ dự kiến (0C) t1 t2 t3 t4 1 30 500... chính khi nung: 4.1 Giai đoạn 1: giai đoạn nâng nhiệt độ Là quá trình nâng dần nhiệt độ từ nhiệt độ thường 300C đến nhiệt độ nung 12000C Khi nhiệt độ tăng, nhiệt truyền không đều trong mộc làm chênh lệch nhiệt độ, xuất hiện ứng suất nhiệt Ứng suất nhiệt này không được vượt quá giới hạn bền của mộc Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 14 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Thời gian nâng nhiệt: khoảng... 56.1 Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 30 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang CHƯƠNG 7: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CHO LÒ 7.1 Cân bằng nhiệt cho zone sấy, đốt nóng, nung, lưu nhiệt 7.1.1 Nhiệt cung cấp Nhiệt cháy của nhiên liệu: Q1 = B * Qt= 104760 * B (Kcal/h) Trong đó: B: Lượng nhiên liệu tiêu tốn (m3/h) Qt = 104760 (kcal/m3): nhiệt trị thấp của nhiên liệu Nhiệt lý của nhiên liệu mang vào: Q2 = B*cn*tnl... Nhiệt đốt nóng sản phẩm đến nhiệt độ nung: Q4 = Gm * (cn * tn – cm * tm) Trong đó: tn là nhiệt độ lưu nhiệt = 12000C tm là nhiệt độ sản phẩm lúc vào lò = 300C cn : tỉ nhiệt của sản phẩm ở nhiệt độ tn, cn = 0.26 (Kcal/kg0C) cm = 0.2434 (Kcal/kg0C): tỉ nhiệt của mộc Q4 = 30.375* (0.26 * 1200 – 0.2434 * 30) Q4 = 9255.2 (Kcal/h) Nguyễn Lê Thanh Quãng Trang 33 Lò Silicat GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Nhiệt. .. vùng của lò nung : Thời gian lưu sản phẩm trong vùng i của lò nung STT Zone Khoảng nhiệt độ (0C) Thời gian (giờ) Số xe goòng 1 Sấy 30 - 500 4 4 2 Đốt nóng 500 - 950 5 6 3 Nung 950 - 1200 4 4 4 Lưu nhiệt 1200 - 1200 2 2 5 Làm nguội nhanh 1200 - 700 3 4 6 Làm nguội chậm 700 - 50 6 7 Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 19 Lò Silicat 5.3 GVHD: Thầy Lê Tấn Vang Kích thước các vùng trong lò nung Chiều... < I2 Nhiệt độ cháy lý thuyết là: Nhiệt độ cháy thực tế Ta có công thức: ttt = η * tc 3.4.2 Trong đó: η: Hệ số pyromet phụ thuộc vào dạng nhiên liệu, kết cấu lò Chọn η = 0.75 ttt = η * tc = 0.75 * 1987 = 1490.250C Nhiệt độ yêu cầu khi nung là 12000C, mà tc > tn Như vậy, ta không cần đốt nóng sơ bộ không khí để tăng nhiệt độ cháy của nhiên liệu CHƯƠNG 4: CHẾ ĐỘ NUNG TRONG LÒ TUYNEL Chu kì nung là