Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất gạch Ceramic (Thuyết minh+bản vẽ)

PHẦN 1.LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY PHẦN 2.PHẦN KỸ THUẬT CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU CHƯƠNG III.TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG IV.TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY CHƯƠNG IV.TÍNH TOÁN NHIỆT LÒ NUNG THANH LĂN PHẦN 3 .PHẦN XÂY DỰNG PHẦN 4 .ĐIỆN CHO NHÀ MÁY PHẦN 5 .AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG PHẦN 6 .KINH TẾ TỔ CHỨC

Phần mở đầu

Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật thì ngành vậtliệu xây dựng cũng có nhiều sự đổi mới Công nghệ vật liệu xây dựng đã cho ra

đời nhiều loại vật liệu quan trọng nh xi măng , vật liệu composit , gốm sứ trong

đó không thể không nhắc đến gạch ceramic Gạch ceramic đang ngày càngchiếm một vị trí quan trọng trong công nghiệp xây dựng và đợc coi nh vật trangsức cho mỗi công trình

Có thể khẳng định rằng gạch ốp lát là loại vật liệu xây dựng đợc sử dụng phổbiến trong các công trình xây dựng Thực vậy , khi bớc vào hầu hết các côngtrình xây dựng ta cũng có thể dễ dàng nhận ra sự hiện diện của chúng , từ nềnnhà , tờng nhà , đến khu vệ sinh Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoahọc kỹ thuật nhiều loại gạch ốp lát ra đời với nhiều chủng loại và màu sắc hoavăn phong phú đang ngày càng đem lại cho mỗi công trình xây dựng vẻ đẹp trẻtrung , hiện đại và hơn nữa là sự vệ sinh , sạch sẽ

Đất nớc ta với dân số gần 80 triệu ngời và lại là một nớc đang phát triển thìnhu cầu về vật liệu xây dựng nói chung và gạch ceramic nói riêng là rất lớn trớcnhu cầu ngày càng tăng đó của xã hội , Chính phủ và Bộ xây dựng đã có nhữngchính sách kịp thời để phát triển ngành sản xuất vật liệu xây dựng

Ngày 25/10/1992 Bộ xây dựng đã lu ý đến việc phát triển ngành vật liệu xâydựng nh xi măng , sứ vệ sinh , gạch ceramic và granit , thuỷ tinh Cho đến naynhiều nhà máy đã ra đời nhng vẫn cha đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng nhiều hơncủa xã hội Tại đại hội Hiệp hội gốm sứ xây dựng Việt Nam lần thứ II đã thôngqua phơng hớng hoạt động nhiệm kỳ 2004-2006 với mục tiêu duy trì tăng trởngsản lợng 20%-30% trong đó đạt trên 150 triệu m2 gạch lát ceramic và granittrong năm 2004 Tiến sĩ Trần Văn Hinh , Chủ tịch Hiệp hội gốm sứ xây dựngViệt Nam cũng cho biết đến nay công suất ngành gốm sứ Việt Nam đã đạt 137triệu m2 gạch ceramic và granit , đứng thứ 2 các nớc Asean , sau Indonesia ,mục tiêu năm 2004 là đạt 150 triệu m2 gạch để đáp ứng nhu cầu trong nớc vàxuất khẩu sang khoảng 30 nớc trên thế giới

Nh vậy nhu cầu của thị trờng về gạch ceramic vẫn đang tăng và trong tơng laingành sản xuất gạch ốp lát nói chung và ceramic nói riêng có đủ các điều kiệncần thiết để phát triển lâu dài và vững chắc Chính vì vậy việc thiết kế nhà máysản xuất gạch ceramic 1 triệu m2 / năm là khả thi , một mặt đáp ứng đợc đòi hỏi

đang tăng của xã hội , mặt khác là giải quyết công ăn việc làm cho một bộ phậnngời lao động, góp phần ổn định kinh tế xã hội , đóng góp cho ngân sách nhà n-

ớc

Phần 1

Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy

Căn cứ vào các yêu cầu cơ bản của vị trí đặt nhà máy :

- khu vực có điều kiện về quỹ đất

- cơ sở hạ tầng đầy đủ,nhân lực dồi dào

- giao thông thuận lợi

- đảm bảo đợc vệ sinh môi trờng ,sinh thái đô thị

vì vậy địa điểm đặt nhà máy đợc chọn là tại huyện Gia Lâm , Hà Nội,trongkhu vực tập trung Đông Bắc của Hà Nội , khu vực này đang đợc sự quan tâm lớncủa Thủ đô cũng nh của cả nớc để tạo một khu công nghiệp mẫu mực trong tamgiác tăng trởng kinh tế trọng đểm Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Vị trí đặtnhà máy sẽ nằm trên địa phận của hai xã Việt Hng và Giang Biên thuộc huyệnGia Lâm , phía Tây Bắc cách quốc lộ 1 khoảng 500 m , phía Đông giáp khu dân

c xã Giang Biên , phía Tây Nam giáp khu dân c xã Việt Hng và cách quốc lộ 5khoảng 2 km

I ĐIềU KIệN Tự NHIÊN

I.1.Địa hình:

Địa điểm đặt nhà máy nằm tại huyện Gia Lâm với độ cao trung bình của khu

vực từ 20 -50 m so với mực nớc biển , chủ yếu đợc bồi đắp bởi các con sông nên

địa hình bằng phẳng do vậy thuận lợi cho giao thông vận tải và thích hợp để đặtnhà máy

I.2.Khí hậu :

Khí hậu Hà Nội có đặc điểm là khí hậu nhiệt đới gió mùa , mùa hè nắng nóng ,

ma nhiều, mùa đông lạnh và ít ma Nhiệt độ trung bình trong năm là 23,5°C , ợng ma trung bình hàng năm là 1661 mm ,tốc độ gió trung bình 2,5 m/s Đặcbiệt của khí hậu vùng này là sự thay đổi rõ rệt giữa mùa hè và mùa đông Mùa

l-hè kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9 , ma nhiều ,hớng gió chính là hớng ĐôngNam ,mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau,lạnh và ít ma , hớng gió chính

là Đông Bắc Các tháng còn lại có khí hậu khá dễ chịu và đợc coi là các thángchuyển tiếp

I.3.Đia chất :

Địa chất bao gồm các lớp trầm tích đồng bằng, bao phủ toàn bộ diện tích khuvực là lớp đất trồng trọt có bề dày từ 0,5 đến 1,2 m Căn cứ vào số liệu khảo sátcủa Công ty khảo sát và đo đạc thuộc Văn phòng kiến trúc s trởng thành phố ,

địa tầng khu vực này nh sau :

Về thổ nhỡng Hà Nội có 4 loại đất chính nh sau :phù sa trong đê , phù sa ngoài

đê , đất bạc màu và đất đồi núi.Phần lớn đất Hà Nội là đất phù sa do sông Hồng

và sông Cầu bồi đắp Nhóm đất đồi núi tập trung chủ yếu ở huyện Sóc Sơn vàmột số đang đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy gốm sứ

*Nh vậy về điều kiện t nhiên của vùng đặt nhà máy là thuận lợi cả về khí hậu ,thuận lợi cho xây dựng,giao thông và gần một số nguồn nguyên liệu để sản xuất.II.Điều kiện kinh tế ,chính trị ,xã hội

Nơi đật nhà máy thuộc Hà Nội là thủ đô của nớc Việt Nam ,nơi tập trung rất

đông dân c và mọi đầu mối giao thông quan trọng của đất nớc ,đồng thời cũng

là trung tâm văn hoá ,chính trị và khoa học kỹ thuật ,hơn nữa lại là nơi mà kinh

tế đang phát triển nhanh chóng , xã hội ổn định , rất thuận lợi cho việc xây dựng

và phát triển của nhà máy sau này

III.Điều kiện giao thông vận tải

Phải khẳng định địa điểm đặt nhà máy có một vị thế vô cùng thuận lơi về mặtgiao thông vận tải,thuận lợi cho việc nhập nguyên vật liệu và giao lu hàng hoávới bên ngoài.Nằm tại huyện Gia Lâm trong khu công nghiệp tập trung ĐôngBắc của Hà Nội rất thuận lợi cho việc hớng ra cảng biển Hải Phòng về phía Đôngtheo quốc lộ 5 khoảng 100 km , cách trung tâm Hà Nội chỉ 8 km ,về phía TâyBắc cách quốc lộ 1 khoảng 500 m và gần tuyến đờng sắt quốc gia nối liền HàNội với các tỉnh phía Bắc, về phía Tây giáp sân bay Gia Lâm,phía Bắc cách 30

km là sân bay quốc tế Nội Bài

IV.Nhân lực

Nguồn nhân lực phục vụ cho nhà máy là rất dồi dào.Do chỉ cách trung tâm

Hà Nội 8 km mà Hà Nội lại là nơi tập trung rất đông dân c cùng với nhiều trờng

đại học ,trờng trung học và dạy nghề điều đó sẽ cung cấp cho nhà máy đội ngũcán bộ quản lý và đội ngũ kỹ s có trình độ cao , hơn nữa với dân số khoảng 2,6triệu và một lợng rất lớn lao động từ nơi khác tập trung về Hà Nội thì hoàn toàn

đáp ứng đủ nhu cầu nhân lực cho nhà máy cả về số lợng lẫn chất lợng

V.Cấp điện , cấp n ớc

V.1.Cấp điện :

Về phía Bắc cách địa điểm đặt nhà máy khoảng 350 m có một trạm biến áp 110

kv (trạm Thanh Am ).Ngoài ra chạy ngang qua khu vực nhà máy là đờng dây

điện cao thế 110 kv vì vậy điện phục vụ cho nhà máy có thể lấy từ trạm Thanh

Am hoặc lắp đặt một trạm biến áp mới phục vụ riêng cho nhà máy

V.2.Cấp nớc :

Về nớc thì thị trấn Sài Đồng có một hệ thống cấp nớc nhỏ công suất thiết kế là

2500 m3/ngày ,do đã xây dựng từ lâu nên chất lợng thấp và khả nâng cung cấpcho nhà máy là không đủ Ngoài ra còn có nhà máy nớc Gia Lâm do Nhật xâydựng có công suất đợt một là 30.000 m3/ ngày

Về nguồn nớc ngầm theo đánh giá của Liên đoàn 2 Địa chất thuỷ văn thuộc Bộcông nghiệp nặng thì lợng nớc ngầm có thể khai thác ở vùng Gia Lâm là khoảng480.000 m3/ngày , đây là một lu lợng nớc ngầm rất lớn vì Gia Lâm nằm trêntầng sỏi cuội giàu nớc và lại ở giữa hai con sông lớn

Nh vậy trữ lợng nớc ngầm ở đây đảm bảo đủ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuấtcông nghiệp trong vùng.Để chủ động về nớc cho sản xuất thì nhà máy nên có kếhoạch khai thác nớc ngầm hợp lý

Phần 2 Phần kỹ thuậtChơng I GiớI THIệU DÂY CHUYềN sản xuất

I Lựa chọn mặt hàng

Sản phẩm gạch Ceramic , với nhiều u điểm nh độ bền cơ ,bền hoá tốt , đặc biệt

là sự đa dang về chủng loại kích thớc và màu sắc , hoa văn , vì vậy việc chúng

đ-ợc sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng là điều không ngạc nhiên Kích thớc của sản phẩm gạch Ceramic rất phong phú , từ loại có kích thớc nhỏ

nh 200x200 mm đến loại có kích thớc lớn đến 600x600 mm do vậy chúng đápứng đợc cho hầu hết diện tích sử dụng.Tuy nhiên ngày nay thị trờng thờng achuộng loại gạch có kích thớc lớn nh loại gạch 400x400 mm , những loại gạch

có kích thớc nh vậy cùng với nhiều hoa văn và màu sắc phong phú sẽ thích hợpcho những nơi có diện tích từ trung bình trở lên vì kích thớc gạch nh vậy sẽ tơngthích với diện tích sử dụng ,chính vì vậy sản phẩm chính của nhà máy sẽ là loạigạch có kích thớc 400x400 mm

Một vài đặc tính kỹ thuật cơ bản của gạch Ceramic :

II.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gạch Ceramic :

Định l ợng Nghiền bi

Bể khuấy

Sàng rung + lọc từ

Bể khuấy

Sấy phunSàng rung

Kiểm traThùng khuấy

Sàng rung + lọc từ

Thùng chứa

Phun ẩm Tráng men lót

Tráng men nền

In hoa

Men chống

Sấy tr ớc nung

II.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ :

Nguyên liệu chính là đất sét và fenspat nhập về nhà máy và chứa tại khonguyên liệu , sau khi cán bộ kỹ thuật kiểm tra độ ẩm đất sét và fenspat đợc cân

định lợng theo bài phối liệu và nạp một lần vào máy nghiền bi

Phối liệu xơng đợc nghiền theo phơng pháp ớt và nghiền một giai đoạn Sauthời gian nghiền quy định , hồ từ máy nghiền bi đợc tháo xuống bể khuấy, tại

đây hồ đợc lấy mẫu để kiểm tra , nếu hồ cha đạt các yêu cầu kỹ thuật thì cầnphải điều chỉnh để đạt yêu cầu Yêu cầu kỹ thuật của hồ :

từ rồi chảy vào bể chứa trung gian.Hồ từ bể chứa trung gian đợc bơm pittong đalên máy sấy phun với áp lực cao , trong máy sấy phun diễn ra quá trình bay hơi

ẩm của các giọt hồ đợc tạo ra do kết cấu của pép phun , các giọt hồ đợc phun từdới lên còn tác nhân sấy là không khí nóng đợc thổi từ trên xuống do vậy quátrình sấy ban đầu là ngợc chiều sau đó là cùng chiều với nhiệt độ sấy từ 450 đến

500 0C ,kết quả là tạo ra các hạt bột dạng cầu với nhiều kích thớc khác nhauthuận lợi cho quá trình tạo hình sau này

Ra khỏi lò sấy phun nhiệt độ bột khoảng 50 - 60 0C , độ ẩm bột 5 - 7 %, bột đợccho qua sàng rung để loại bỏ các tảng bột có kích thớc lớn , phần bột dới sàngyêu cầu thành phần hạt nh sau :

+ 0,425 ữ 0,6 mm : 35 ữ 42 %

+ 0,125 ữ 0,425 mm : 50 ữ 65 %

+ < 0,125 mm : < 5 %

Bột sau khi qua sàng đợc vận chuyển vào các xylô chứa , ở đây bột đợc ủ để

đồng nhất về độ ẩm , phía dới các xylô chứa sau khi đã đợc ủ bột đợc lấy ra để

đem đi tạo hình

Gạch Ceramic đợc tạo hình bằng phơng pháp ép bán khô trên máy ép thuỷ lực ,quá trình tạo hình diễn ra hoàn toàn tự động , độ ẩm bột ép 5 ữ 7 % , sau khi épgạch tạo ra đạt các yêu cầu :

+Trọng lợng (với gạch 400 x 400 ) : 3150 ± 70 g + Độ bền uốn : Ru > 4,5 kG / cm2

Sau khi tạo hình gạch mộc đợc sấy bằng máy sấy đứng Máy sấy đứng làm việcliên tục , quá trình sấy diễn ra ngựợc chiều khi độ ẩm gạch cao và cùng chiều khi

độ ẩm gạch xuống thấp Nhờ có kết cấu đặc biệt và các van khí phụ nên quátrình sấy khá mềm do vậy phế phẩm sấy ít Nhiệt độ tác nhân sấy

từ 140 0C đến 180 0C hoặc hơn Yêu cầu đối với gạch mộc sau khi sấy :

không bị dính vào thanh lăn , trớc khi vào lò nung gạch mộc đợc tráng menchống dính ở dới đáy

Sau khi tráng men , do lợng ẩm men đem vào chủ yếu chỉ làm tăng độ ẩm trên bềmặt gạch mộc , để hạn chế hiện tợng bong men , trớc khi nung gạch đợc máyxếp tải xếp lên xe goòng , đi qua hầm sấy trớc nung , tận dụng nhiệt của khôngkhí nóng lấy từ zôn làm lạnh cuối của lò nung với nhiệt độ sấy < 90 0C , ra khỏihầm sấy xe goòng đa gạch đến máy dỡ tải rồi đi vào lò nung thanh lăn :

+ Thời gian nung : 45 phút

+ Độ ẩm mộc vào : w ≤ 1 %

+ Nhiệt độ nung : 1170 0C

Ra khỏi lò nung thanh lăn , sản phẩm gạch lát Ceramic đi qua thiết bị phân loại

và đóng hộp tự động cuối cùng là vận chuyển vào kho

Yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm :

+ Độ hút nớc : H = 3 ữ 6 %

+ Độ bền uốn : Ru > 220 kG/cm2

+ Hệ số dãn nở nhiệt của xơng : α < 9.10− 6 0C− 1

II.3.Thuyết minh dây chuyền sản xuất men :

Nguyên liệu chính để sản xuất men là frít , cao lanh , fenpát , quắc,ZnSiO4,STPP , nêphêlin Sau khi đợc cân định lợng theo bài phối liệu men ,cácnguyên liệu này đợc nạp một lần vào máy nghiền bi , thời gian nghiền tuỳ thuộcvào từng loại men ,thờng từ 8 đến 10 tiếng Kết thúc thời gian nghiền quy địnhngời ta dừng máy và lấy mẫu men đi kiểm tra , nếu cha đạt yêu cầu thì điềuchỉnh và cho máy chạy tiếp , nếu đạt yêu cầu thì men từ máy nghiền bi đợc đalên thùng chứa và khuấy men Từ thùng chứa chính men đợc cho qua sàng rung

và lọc từ với kích thớc lỗ sàng 44àm rồi chứa vào các thùng chứa nhỏ đem đitráng men Yêu cầu đối với men đem đi tráng :

các quá trình hoá lý sảy ra khi nung sản phẩm :

Nung là khâu rất quan trọng trong kỹ thuật sản xuất gốm sứ vì nó ảnh hởngquyết định đến chất lợng sản phẩm Do đó để sản phẩm nung đạt đợc chất lợngcao thì phải làm chủ đợc kỹ thuật nung , nghĩa là hiểu cặn kẽ cơ sở lý thuyếtnung để xây dựng đợc chế độ nung tối u cho sản phẩm

Các quá trình hoá lý sảy ra khi nung sản phẩm thờng là phức tạp , dới đây nêu

ra các quá trình hoá lý cơ bản sảy ra theo diễn biến của nhiệt độ trong quá trìnhnung sản phẩm :

- Từ nhiệt độ thờng đến 200ữ3000C: đây đợc coi là giai đoạn tách nớc

lý học Tốc độ nâng nhiệt độ trong giai đoạn này thờng rất chậm , đặcbiệt đối với các sản phẩm có độ ẩm và kích thớc lớn nếu tốc độ nângnhiệt độ giai đoạn này nhanh sẽ làm lợng nớc tách ra ồ ạt gây nứt vỡ ,

nổ sản phẩm Đối với các sản phẩm có độ ẩm nhỏ và có dạng tấmmỏng nh gạch ceramic thì tốc độ nâng nhiệt độ nhanh hơn

- Từ 3000C đến nhiệt độ nung cao nhất: sảy ra quá trình tách nớc hoáhọc và các phản ứng toả nhiệt.Trong giai đoạn này nếu phản ứng táchnớc hoá học sảy ra mãnh liệt thì hâụ quả cũng gây hỏng sản phẩm, tuynhiên do khoảng nhiệt độ của các phản ứng này thờng đợc kéo dài rộng

ra do đó cho phép tốc độ nâng nhiệt độ của giai đoạn này cao hơn.Cácphản ứng hoá học xảy ra trong giai đoạn này :

Từ Mêtacaolinít :

Al2O3.2 SiO2  → Al2O3.SiO2 + SiO2

3(Al2O3.2SiO2) →3Al2O3.2SiO2 + 4.SiO2

Trên 1000 0C mulit đợc kết tinh ồ ạt.Quá trình này xảy ra do feldspat đã nóng chảy tạo ra nhiều pha thuỷ tinh và hoà tan các hạt thạch anh tàn d và vật chất sét khác Sau khi đạt tới nhiệt độ nung cao nhất cần phải lu sản phẩm ở nhiệt độ này một thời gian để các phản ứng sảy ra hoàn toàn và nhiệt độ sản phẩm đồng đều

- Từ nhiệt độ nung cao nhất đến nhiệt độ ra lò của sản phẩm : giai đoạnnày đợc gọi là giai đoạn làm nguội sản phẩm Sau khi đạt nhiệt độnung max và lu một thời gian ,sản phẩm đợc làm lạnh đến nhiệt độnhất định(700ữ8000C), lúc này tốc độ làm nguội sản phẩm rất nhanh

do ở khoảng nhiệt độ này pha thuỷ tinh cha bị đóng rắn,vẫn còn ở dạngdẻo do vậy không làm nứt vỡ sản phẩm Khi pha thuỷ tinh đã đóng rắnthì tốc độ làm lạnh sản phẩm phải hạ thấp , nếu không sẽ gây ra ứngsuất cơ học bên trong sản phẩm và làm nứt vỡ sản phẩm (hiện tợng vỡlạnh).Đặc biệt khi làm nguội sản phẩm qua nhiệt độ 5730C sảy ra quátrình biến đổi thù hình αSiO2 → β SiO2 kèm theo co thể tích lớn (-8,2%V) rất dễ làm hỏng sản phẩm , vì vậy tốc độ làm nguội sản phẩm

từ 700ữ500 0C phải chậm.Sau 5000C quá trình làm nguội sản phẩmdiễn ra bình thờng

CaO : < 0,8 %

IV.2 Fenpát Phú Tho :

+ Ngoại quan : màu trắng ngà hơi ngả vàng , không lẫn các tạp chất hữu cơ + Thành phần hoá cơ bản :

IV.3 Fenpát Yên Bái :

+ Ngoại quan : màu xám nhẹ khi ở trạng thái ẩm , cỡ hạt d < 2 mm , nhập

IV.4 Thạch anh Yên Bái :

+ Ngoại quan : nhập về dạng đã qua sơ chế , dạng bột mịn màu trắng xám , bao bì 50 kg , cỡ hạt d < 0,5 mm

IV.5 Cao lanh Yên Bái :

+ Ngoại quan : đã lọc sơ bộ, dạng bột mịn màu trắng ngả vàng, bao bì 50kg độ trắng 72 %

IV.6 Các nguyên liệu khác :

+ Men frít : bao gồm frít nhập ngoại và frít nội, yêu cầu khi nhập về phải còn nguyên bao bì và đảm bảo chất lợng

+ Các nguyên liệu khác nh STPP , CMC ,HF , bột Talc , MgCO3, ZnO

CHƯƠNG II TíNH TOáN PhốI LIệU

I TíNH BàI PhốI LIệU XƯƠNG

Gạch lát Ceramic đợc coi là một loại sứ mềm với nhiệt độ nung tơng đối thấp(1170 ữ 1180 0C) do vậy đặc điểm cơ bản của phối liệu sản xuất gạch Ceramic

là chỉ cần nung ở nhiệt độ thấp mà vẫn đảm bảo đợc độ kết khối tốt , độ bền cơcao , lúc sử dụng không bị rạn nứt Vì vậy mà lợng đất sét trong phối liệu là lớn(60 ữ 65 %) để khoảng kết khối của phối liệu rộng và dễ nung , lợng fenspatchiếm khoảng 35 ữ 40 %

Để đảm bảo những tính chất trên của phối liệu thì chọn nguyên liệu sét là đấtsét Sóc Sơn có độ dẻo ở mức trung bình thích hợp cho phơng pháp tạo hình épbán khô , fenspat chọn là fenspat Phú Thọ có tổng lợng kiềm cao để hạ bớt nhiệt

độ nung sản phẩm , ngoài ra có thể dùng thêm quắc Yên Bái để bổ xung SiO2nếu cần

Thành phần hoá của các nguyên liệu đợc cho trong bảng 1 :

Bảng 1 Thành phần hoá của nguyên liệu

2( % ) Al( % )2O3 Fe( % )2O3

Để tính bài phối liệu của xơng trớc hết phải chuyển thành phần hoá của các nguyên liệu sang thành phần khoáng ( T - Q - F )

I.1 Chuyển thành phần hoá của nguyên liệu sang thành phần khoáng :

I.1.1 Thành phần T – Q – F của Đất sét Sóc Sơn:

Ký hiệu T : Caolinit (Al2O3.2 SiO2.2H2O ) , PTG = 258

556 97 , 1

+ Lợng khoáng Anbit có trong 100 phần khối lợng đất sét là : x2

x2 = 3 , 89

62

524 46 ,

+ Tổng lợng Al2O3trong khoáng Fenpát là : 2,13 + 0,76 = 2,89 (FKL)

+ Tổng lợng SiO2 trong khoáng Fenpát là : 7,53 + 2,67 = 10,20 (FKL)

+ Lợng Al2O3 còn lại trong Caolinit là : 22,84 - 2,89 = 19,95 (FKL)

+ Lợng Caolinit trong đất sét là : x7

x7 = 50 , 46

102

95 , 19 258

I.1.2 Thành phần T – Q – F của Fenpát Phú Thọ :

+ Lợng khoáng Octoclaz trong 100 phần khối lợng fenpát là : x1

x1 = 30 , 16

2 , 94

556 11 ,

+ Lîng SiO2trong Anbit : x6

x6 = 22 , 99

524

360 47 ,

+ Tæng lîng Al2O3trong kho¸ng Fenp¸t lµ : 5,53 + 6,52 = 12,05 (FKL)

+ Tæng lîng SiO2 trong kho¸ng Fenp¸t lµ : 19,53 + 22,99 = 42,52 (FKL)

+ Lîng Al2O3 cßn l¹i trong Caolinit lµ : 14,87 - 12,05 = 2,82 (FKL)

+ Lîng Caolinit trong fenp¸t lµ : x7

x7 = 7 , 13

102

82 , 2

I.1.3 Thµnh phÇn T – Q – F cña Qu¾c Yªn B¸i :

+ Lîng kho¸ng Octoclaz trong 100 phÇn khèi lîng qu¾c lµ : x1

x1 = 0 , 77

2 , 94

556 13 ,

+ Tæng lîng Al2O3trong kho¸ng Fenp¸t lµ : 0,14 + 0,20 = 0,34 (FKL)

+ Tæng lîng SiO2 trong kho¸ng Fenp¸t lµ : 0,50 + 0,69 = 1,19 (FKL)

+ Lîng Al2O3 cßn l¹i trong Caolinit lµ : 0,39 - 0,34 = 0,05 (FKL)

+ Lîng Caolinit trong 100 phÇn khèi lîng qu¾c lµ : x7

x7 = 0 , 13

102

05 , 0

+ Lîng SiO2trong kho¸ng Caolinit lµ : x8

x8 = 0 , 06

258

120 13 ,

+ Lợng SiO2trong Quắc (SiO2tự do ) : 98,84 - 0,06 - 1,19 = 97,59 (FKL)

+ Vậy T - Q - F của quắc là :

T (%) Q (%) F (%)

0,13 97,59 1,78

+ Thành phần khoáng của các nguyên liệu đợc cho trong bảng 3 :

Bảng 3 Thành phần khoáng của nguyên liệu

I.2 Tính bài phối liệu xơng:

Nhiệt độ nung sản phẩm là 1170 0C,vậy nhiệt độ kết khối của sản phẩm tơng ứngvới nhiệt độ gục của côn Serge là 1462

8 , 0

1170 = 0C,nh vậy thành phần T - Q - F tơng ứng với nhiệt độ gục đó của côn là :

x = 63

y = 39

z = 0,9Quy về 100 % :

x = 61,2

y = 37,9

z = 0,9vì lợng quắc nhỏ ( z = 0,9) nên có thể bỏ qua, vậy bài phối liệu xơng gồm:

Đất sét : 61,8%

Fenspat : 38,2%

+ Kiểm tra lại T - Q - F :

Bảng 4 Thành phần T - Q - F của phối liệu xơng.

T-Q-F chọn 100 35 30 35

+ Kết luận : thành phần T-Q-F tính toán theo bài phối liệu xấp xỉ thành phần

T-Q-F đã chọn , vậy có thể chấp nhận bài phối liệu trên Từ đó tính ra thành phầnhoá của xơng trong bảng 5 :

Phú Thọ 38,2 29,90 5,95 0,14 0,10 0,15 2,04 1,58 0,14Tổng cha

Tổng đã

II

.TíNH BàI PhốI LIệU MEN

Sản phẩm gạch Ceramic thờng đợc tráng 3 loại men chính là men lót , men nền

và men in hoa Ngoài ra còn dùng 1 loại men nữa là men chống dính với mục

đích là ngăn không để sản phẩm bị dính vào thanh lăn trong quá trình nung vìvậy loại men này có nhiệt độ chảy cao hơn hẳn nhiệt độ nung sản phẩm

+ Men lót : do sản phẩm gạch Ceramic đợc nung nhanh vì vậy men lót đóng vaitrò là lớp trung gian nhân tạo để điều chỉnh các tính chất kỹ thuật giữa xơng vàlớp men nền

Men lót có các tính chất :

- Nhiệt độ nóng chảy của men lót sớm hơn men nền

- Khoảng chảy của men lót dài , độ nhớt của men cao để bám dính tốt vào xơng

Lớp men nền có thể có các màu sắc khác nhau , tuy nhiên chủ yếu có màu trắng

đục để che khuất màu của xơng

+ Men in hoa : có các tính chất tơng tự men nền , có 4 ữ 5 % chất màu còn lạichủ yều là frít dễ chảy

Do việc tính bài phối liệu cho các loại men trên là tơng tự nhau nên để đơn giản

sẽ tính đại diện cho men nền

Phối liệu chính để sản xuất men nền Frít (60 ữ 80 %), cao lanh (10 ữ 20%),quắc (10 ữ 15%) Cao lanh đa vào để tăng khả năng bám dính của men , ngoài racòn phải thêm keo hữu cơ (CMC) để chống lắng cho men và tăng khả năng bámdính của mem với xơng

Bảng 6 Thành phần phối liệu men Frít [ I - 236]

+ Kiểm tra hệ số dãn nở nhiệt của men :

α = αi.a i ( 0C− 1) [ I- 240 ]

Trong đó : αi_ hệ số thực nghiệm đặc trng sự dãn nở

nhiệt của các oxid trong men

a i_ hàm lợng các oxid trong men ,%

Theo Sot và Vinkeman hệ số αi của các oxid nh sau : [I- 241]

+ Kiểm tra nhiệt độ nóng chảy của men :

Nhiệt độ nóng chảy của men đợc thể hiện thông qua hạn nóng chảy của men :

K =

j j

i i

m b m

b m b

n a n

a n a

.

.

.

.

2 2

2 2 1 1 1

+ +

Oxit ai O xit ai O xit bj

26 , 6 5 , 0 24 , 0 8 , 0 7 , 2 52 , 5 1 46 , 0 14 , 1 6 , 0 81 , 5 1 92 , 4 25 , 1

+

+ +

+ + +

+ +

= 0,34

Vậy với K = 0,34 thì nhiệt độ nóng chảy của men là khoảng 1150 ữ 1160 0C [I-250]Nhiệt độ nóng chảy của men nh vậy là phù hợp với nhiệt độ nung sản phẩm

IIi

.TíNH CÂN BằNG VậT CHấT

Cân bằng vật chất để tính lợng nguyên liệu liêu hao từng loại của toàn nhàmáy.Căn cứ vào sản lợng yêu cầu , tính lợng nguyên liệu yêu cầu qua từng khâusản xuất

III.1 Cân bằng vật chất cho xơng :

Sản phẩm gạch Ceramic 400ì400 mm có khối lợng trung bình là 3125 g/viên

Tỷ lệ khối lợng xơng : men =96 : 4,vậy khối lợng xơng là :

3125

100

96 =3000(g/viên)

Trọng lợng 1m2sản phẩm sẽ là : G = 3 , 00

4 , 0 4 , 0

1

=18,75 (kg/ m2)Với sản lợng nhà máy 1 triệu m2/năm thì năng suất theo năm sẽ là :

(%)

Trọng lợng nguyên liệu ẩm

Bảng 11 Lợng nguyên liệu hồi lu

Khâu sản xuất Tỷ lệ PP(%) Tỷ lệ hồi lu(%) Trọng lợng nguyên liệu hồi lu W= 0 (T/năm)

26865 - 3391 = 23474 (T/năm)

Trong đó 61,8 % là đất sét

38,2 % là fenpát

+ Lợng đất sét khô tuyệt đối ở kho là : 61,8

100

23474 = 14507 (T/năm) + Lợng fenpát khô tuyệt đối ở kho là : 38,2

100

23474 = 8967 (T/năm) + Lợng đất sét ứng với độ ẩm w = 19 % :

19 100

100 14507

− = 17910 (T/năm)

+ Lợng fenpat ứng với độ ẩm w = 8 % :

8 100

100 8967

− = 9747 (T/năm)

II.2 Cân bằng vật chất cho men :

Tỷ lệ khối lợng xơng : men = 96 : 4

Vậy khối lợng của men là Gm=

94

4

18750 = 781,25 (T/năm)

Cân bằng vật chất cho men đợc tính theo bảng 12 :

Bảng 12 Cân bằng vật chất cho men Khâu sản xuất Tỷ lệ PP(%) Trọng lợng khô tuyệt đối (T/năm) Độ ẩm(%) Trọng lợng ẩm(T/năm) Nung 12 888 1 897 Tráng men 5 935 4 974 Vận chuyển 1 944 33 1409 Nghiền men 1 954 33 1424

CHƯƠNG III tính toán và LựA CHọN THIếT Bị

Căn cứ vào khối lợng công việc của từng khâu sản xuất để lựa chọn thiết bị và

số lợng thiết bị phù hợp cho nhà máy

Thời gian sản xuất liên tục của nhà máy là 345 ngày/năm , mỗi ngày 3 ca , mỗi

ca 8 tiếng Riêng khâu nghiền men mỗi ngày sẽ làm 2 ca do khối lợng công việcnhỏ

Vậy tổng thời gian làm việc trong 1 năm của nhà máy là 345.24 = 8280 (h/năm),riêng khâu nghiền men làm việc 345.16 = 5520 (h/năm)

Khối lợng công việc của từng khâu sản xuất ứng với độ ẩm làm việc đợc chotrong bảng 13:

Bảng 13 Khối lợng công việc của các công đoạn sản xuất.

Khâu sản xuất T/năm Khối lợng công việcT/ngày T/ca T/h

I Tính kích th ớc kho chứa nguyên liệu

Nguyên liệu chính của nhà máy là đất sét và fenspat , ngoài ra còn có một sốnguyên liệu khác để sản xuất men nhng với khối lợng nhỏ Vì vậy ở đây chỉ tínhcho các nguyên liệu chính của nhà máy

+ Khối lợng đất sét với độ ẩm trung bình của đất sét w = 19 % là :

G1=17910(T/năm)

+ Khối lợng fenpát với độ ẩm trung bình w = 8 % là :

G2=9747 (T/năm) (Theo cân bằng vật chất)

+ Khối lợng thể tích của đất sét là : ρ1=1,6 (T/m3)

Khối lợng thể tích của fenspat là : ρ2=1,75 (T/m3)

+ Hệ số dự trữ nguyên liệu là 20 ngày

6 , 1 345

20 17910

345

20

20 9749

345

20

+ Vậy diện tích kho chứa đất sét là : S 325

+ Chọn chiều dài kho chứa nguyên liệu là : L = 20 (m)

Vậy chiều rộng kho chứa đất sét là : B 16 , 3

- kho đất sét : LìBìH = 20ì16,3ì2 (m)

- kho fenspat : LìBìH = 20ì8,1ì2 (m)

II Thống kê thiết bị máy móc của nhà máy:

II.1 Thiết bị ,máy móc trong công đoạn gia công nguyên liệu :

Các thiết bị ,máy móc trong công đoạn gia công nguyên liệu bao gồm cácthiết bị ở kho nguyên liệu , xởng nghiền xơng và nghiền men, các thiết bị này đ-

ợc thống kê trong bảng 14

Bảng 14 Các thiết bị gia công nguyên liệu

1 Máy nghiền bi

Dung tích thực : 30 m3Công suất động cơ : 18,5 + 90 kwTốc độ quay : 12ữ13 v/phútKích thớc thùng nghiền :

L = 4460 mm

D = 3060 mm

2 Máy nghiền biBM5000 Itaty 1

Dung tích thực : 5040 lítCông suất động cơ : 18,5 kwTốc độ quay : 17ữ18 v/phútKích thớc thùng nghiền :

L = 1980 mm

D = 1800 mm

3 Máy nghiền biBM500 Itaty 1

Dung tích thực : 500 lítCông suất động cơ : 3 kwTốc độ quay : 29ữ31 v/phútKích thớc thùng nghiền :

L = 785 mm

D = 900 mm4

Dung tích : 45 m3Kích thớc : HìD = 4ì3,8 mCông suất động cơ khuấy : 17 kw

3Kích thớc : HìD = 1,6ì1,2 mCông suất động cơ khuấy : 3 kw

Khối lợng cân max : 200 kgKhối lợng cân cực tiểu : 25 kgSai số :0,5 kg

11 Cấp liệu thùng VN 1 Năng suất tối đa : 55 m

3/hNăng suất tối thiểu : 10 m3/hKích thớc : 6ì1ì0,8 m

II.2 Thiết bị trong công đoạn sấy phun :

Các thiết bị chính trong công đoạn sấy phun gồm :

- Máy sấy phun

- Bơm pít tông kép

- Lọc sắt từ

- Bể chứa hồ trung gian

- Silô chứa bột

Bảng 15 Các thiết bị trong công đoạn sấy phun.

1 Bơm píttông kép Italy 1

Năng suất tối đa : 9 m3/h

áp suất hồ : 20ữ22 barCông suất điện : 15 kw

2 Sàng rung 0,063 Italy 2 Kích thớc lỗ sàng : 63àm

Bề mặt làm việc : 0,4 m2Công suất động cơ : 0,42 kw

3 Lọc sắt từ Italy 1 Năng suất : 5,8ữ6 m3/h

Công suất điện : o,4 kw

4 Bể hồ trung gian VN 1 Dung tích : 2,7 mCông suất động cơ khuấy : 2,5 kw3

6 Máy sấy phun Italy 1

Năng suất bột : 6500 kg/hCông suất nhiệt : 2500000 kcal/hNhiệt độ sấy : 500ữ550 0CNhiệt độ khí thải : 80ữ110 0C

Số vòi phun : 6 cái

II.3 Thiết bị trong công đoạn tạo hình , sấy đứng và tráng men :

Các thiết bị trong khâu tạo hình , sấy và tráng men đợc liệt kê trong bảng 16

Bảng 16 Thiết bị tạo hình , sấy, tráng men.

1 Máy ép VIS 2000 Italy 1

Lực ép : 2000 Tấn

Số lần ép tối đa : 18 lần/phút

áp suất mạng : 160 barTổng công suất lắp đặt : 121 kwKhối lợng dầu trong máy : 600 kgKích thớc máy : 2,37ì3,56ì4,68 mTổng trọng lợng máy : 51 Tấn

2 Máy sấy đứng Italy 1

Công suất nhiệt : 800000 kcal/hNhiệt tiêu hao riêng : 1300 kcal/kgẩm

3 Dây chuyền trángmen Italy 1 Máy phun ẩm : 1 cáiTráng men chuông : 2 cái

Máy in lới : 2ữ4 cái

II.4 Thiết bị chính trong công đoạn nung :

Các thiết bị chính trong công đoạn nung đợc liệt kê trong bảng 17

Bảng 17 Các thiết bị trong công đoạn nung.

1 Kênh sấy trớcnung Italy 1

Kích thớc kênh sấy : 8,8ì1,5ì4 mNhiệt độ sấy : 100 0C

Công suất tiêu thụ điện : 14 kwKích thớc goòng : 2,2ì1,35ì2,35 m

Số lợng goòng trong kênh : 4Diện tích chứa gạch : 90 m2

4 Lò nung thanh lăn Italy 1

Chiều dài lò : 70,4 mChiều rộng lớn nhất : 3 m

Số môđun : 32

Đờng kính thanh lăn : 45 mmKhoảng cách tâm 2 thanh lăn: 60 mmNhiệt độ nung : 1170 0C

Tổng số quạt của lò : 6 cái

5 Máy phân loại,đóng hộp Italy 1

Kích thớc máy : 2,8ì2,2ì2,2 m

Điện năng tiêu thụ : 8,5 kw

Số cửa phân loại : 8Tốc độ đóng hộp : 7 hộp/phútTrọng lợng hộp tối đa : 100 kg

CHƯƠNG IV TíNH TOáN NHIệT QUá TRìNH SấY

Trong dây chuyền sản xuất cần 3 thiết bị sấy là sấy phun,sấy đứng và sấy trớc

nung.Đại diện cho tính toán nhiệt quá trình sấy ở đây tính cho máy sấy đứng

I Năng suất máy sấy đứng :

I.1 Năng suất máy sấy đứng theo giờ:

Năng suất máy g=

24

n

G (T/h) Trong đó G_ năng suất sấy ,theo cân bằng vật chất G=25934 T/năm n_số ngày làm việc trong năm , n = 345 ngày

⇒ g = 3 , 13

24 345

25934 = (T/năm)

I.2 Năng suất bốc hơi ẩm :

Năng suất bốc hơi ẩm chính là lợng ẩm đợc bốc hơi trong một đơn vị thời gian:

w = G.w1 - G.w2 (kg ẩm/h)

hay w = G

) 100 (

) (

.

2

2 1 1

w

w w

−

−

[ II- 128] Trong đó G1_năng suất của máy sấy ứng với độ ẳm mộc w1

G1= 3,13.103 (kg/h )

w1_độ ẩm mộc đi vào máy sấy, w1= 6 %

w _độ ẩm mộc đi ra máy sấy , w =1 %

⇒ w = 173

) 1 100 (

) 1 6 (

10 13 ,

=

−

II Tính toán quá trình cháy nhiên liệu :

II.1 Chọn nhiên liệu :

Chọn nhiên liệu là ga lỏng (LPG) có thành phần nh sau :

C3H8 : 50%

C4H10 : 50%

II.2 Tính nhiệt trị của nhiên liệu :

Nhiệt trị nhiên liệu đợc tính theo công thức :

Qc= 81.C + 246.H (kcal/kg) [III-145] Trong đó C_ phần trăm C trong nhiên liệu (FKL)

H_phần trăm H trong nhiên liệu (FKL)

Ta có C3= 40 , 91

44

36

C4= 41 , 38

58

48

III Tính quá trình sấy lý thuyết

III.1 Lợng không khí khô lý thuyết cần để bốc hơi 1kg ẩm :

L

0 2

d2_ lợng chứa ẩm của khí thải (g/kg kk )

+ Theo thống kê khí hậu miền Bắc thì không khí có các thông số trung bình :

P

−

.

622 (g/kg kk) [IX-312] Trong đó P h_áp suất riêng phần của hơi nớc trong không khí ẩm

P h=13 mmHg ((ϕ0=80% , t0= 20 0C) [IX-314]

⇒ d0 = 11 , 05

13 745

13

+ Hàm nhiệt của không khí :

I0= 1 , 0048 t0 + ( 2500 + 1 , 8068 t0).d0 (kj/kg kk) [IX-313] = 1 , 0048 20 + ( 2500 + 1 , 8068 20 ) 11 , 05 10 − 3

Chọn nhiệt độ tác nhân sấy là 160 0C ,do đó tác nhân sấy đợc biểu diễn bằng

điểm B trên đồ tị (I,d) với các thông số d1= d0=11,05

điểm C0( t2,I2), B C0 biểu diễn quá trình sấy lý thuyết Sở dĩ quá trình sấy lýthuyết đi theo đờng I=cont là vì nhiệt lợng của tác nhân sấy truyền cho vật ẩmsau đó lại đợc hơi nớc đem trở lại không khí

+ Hàm nhiệt của khí thải I2= I1 = 191 , 59 (kj/kg kk)

+ Hàm ẩm của khí thải d

h

h

P P

P

−

= 622

2 với Ph=44,75 mmHg (t2=80 0C, I2=191,59) [IX-314]

P = 745 mmHg

⇒ d

75 , 44 745

75 , 44 622

+ Vậy lợng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình sấy :

05 , 11 75 , 39

1000 1000

0 2

IV.TíNH QUá TRìNH SấY THựC Tế

Với quá trình sấy lý thuyết thì không có tổn thất nhiệt , do đó quá trình sấy lýthuyết diễn ra theo đờng I = cont.Nhng trong quá trình sấy thực tế còn có nhiệt

bổ xung và nhiệt tổn thất , vì vậy

L_lợng không khí thực tế cần cho quá trình sấy (kg kk/kg ẩm) ∆= C n θn −q v +q t

Cn θn _nhiệt vật lý của ẩm mang vào ,

Cn θn=4,17ì20=83,8 (kj/kg ẩm)

qv_tổn thất nhiệt do vật liệu mang đi (kj/kg ẩm)

qt_tổn thất nhiệt ra môi trờng xung quanh (kj/kg ẩm)

L=

0

' 2

- Số viên gạch chứa trong 1 tầng : 6

- Số viên gạch chứa trong 1 rọ : 6 14 = 84 viên

3130 = rọVậy chọn số rọ của máy sấy là m = 16 rọ

Kích thớc máy sấy đứng LìBìH = 4,15ì1,5ì5,8 m

IV.2 Tổn thất nhiệt quá trình sấy thực tế :

IV.2.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu mang đi :

t1,t2_nhiệt độ vào và ra của vật liệu, t1= 20 0C,t2=800C

w_lợng ẩm cần bốc hơi , w =173 (kg ẩm / h )

w =

1

2 1 2

100

) (

w

w w G

1 2

) 100 (

w w

w w

) 6 100 (

100 w2 w2C n

+

− [IV-24]

C0_nhiÖt dung riªng vËt liÖu kh« , C0= 0,92 (kj/kg 0C)

Cn_nhiÖt dung riªng cña h¬i Èm , Cn= 4,19 (kj/kg 0C)

⇒ C = − + =

100

19 , 4 100

1 100 92 0

v 0,94 (kj/kg 0C)

⇒ q = ( 80 − 20 ) =

173

94 , 0 7 , 2956

IV.2.2 Tæn thÊt nhiÖt ra m«i trêng xung quanh :

IV.2.2.1 Tæn thÊt nhiÖt qua têng lß :

+ CÊu t¹o têng lß sÊy gåm 2 líp : - líp b«ng c¸ch nhiÖt δ1 = 0,05 m

2 1 1

1 1

1

α λ

δ λ

+ Tính α2 : giả thiết nhiệt độ mặt trong lớp bông gốm là tt1= 114,10C

- dòng nhiệt truyền từ tác nhân sấy cho tờng là :

05 , 0 97 , 107 1 , 114

1

1 1 1

=

4 , 30

002 , 0 97 , 107 4 , 42

2

2 1 2

0 , 333

2 = 1 , 715 ∆t

α (w/m2.0C) [II-145] = 1,715.22,390 , 333= 4,829 (w/m2.0C)

+ Kiểm tra : q2= α2 ∆t=4,829.22,39 =108,17 (w/m2)

97 , 107

17 , 108 97 , 107

% 100

Vậy chấp nhận giả thiết nhiệt độ trên là hợp lý

83 , 4

1 4 , 30

002 , 0 0754 , 0

05 , 0 3 , 18

1

+ +

K_nhiệt trở trần lò ,theo kinh nghiệm thờng thì hệ số truyền nhiệt

đối lu tự nhiên giữa trần lò và môi trờng gấp 1,2 lần của tờng lò với môi trờng

α2=1,2.4,83 = 5,79 (w/m2.0C)

79 , 5

1 4 , 30

002 , 0 0754 , 0

05 , 0 3 , 18 1

1 1

1

1

2 2

2 1

1 1

= +

+ +

= + + +

α λ

δ λ

δ α

(w/m2.0C) + Vậy tổn thất nhiệt qua trần lò là :

q = 3,6.1,12.6,23.(120-20)=2510 (kj/h)

IV.2.2.3 Tổn thất nhiệt qua nền lò :

Theo kinh nghiệm mật độ dòng nhiệt truyền qua nền lò qn=10(w/m2)Vậy tổn thất nhiệt qua nền lò :

do tổn thất qua kết cấu bao che , do khí thải mang ra ngoài

Tóm lại trong quá trình sấy thực tế tổn thất nhiệt ∆ =Q bs −Q tt =G.(I2 −I1)

Nếu ∆ = 0 thì I = cont ,quá trình sấy theo lý thuyết

Nếu nhiệt bổ xung khác nhiệt tổn thất thì I2≠ I1 do đó ∆ có thể >0 ,hoặc < 0.Khi ∆ > 0 thì nhiệt bổ xung sẽ lớn hơn nhiệt tổn thất , entanpi của không khí sẽtăng lên , còn khi ∆< 0 thì nhiệt bổ xung sẽ nhỏ hơn nhiệt tổn thất và entanpicủa không khí sẽ giảm đi do đó trong trờng hợp này ta có I2< I1

Từ đó ta xây dựng đồ thị I-d cho quá trình sấy thực tế nh sau :

MI_tû lÖ xÝch trôc tung , MI=0,6 mm/kg

Md_tû lÖ xÝch trôc hoµnh , Md= 2,8 mm/g

⇒ C0E = 34

8 , 2

6 , 0 1000

9 , 84

mm

Vì ∆< 0 hay I2< I1 nên điểm E nằm dới C0

Nối điểm B với E cắt đờng t = 80 0C tại điểm C Điểm C chính là điểm biểu diễn trạng thái tác nhân sấy sau khi sấy hay là điểm biểu diễn trạng thái khí thải

Từ điểm C gióng xuống trục hoành ta có d'

2=33 (g/kgkk)

2 2 2

1000 1000

0

' 2

Q

w Q

η

.

.

(kg/h) [IV-21] Trong đó Q_lợng nhiệt thực tế để bôc hơi 1kg ẩm

w_năng suất bốc hơi ẩm ,w = 173 (kg ẩm/h)

Qc_nhiệt trị nhiên liệu , Qc=11022 (kcal/kg)

ηt_hiệu suất buồng đốt, chọn ηt=0,95

⇒ B = 21 , 14

95 , 0 11022

173 3 ,

24 345

6

VI Tính quạt cho lò sấy đứng

Quạt cho lò sấy đứng gồm 2 quạt :

- Quạt đẩy không khí nóng vào máy sấy

- Quạt hút khí thải lò sấy

VI.1 Quạt đẩy không khí nóng vào lò sấy:

w = 9 , 1

5 , 0 3600

3 , 6468 4

3600

4

h

0

2 0

2

T

T d

L w

ms= à ρ (N/m2) Trong đó : à_hệ số ma sát , với ống kim loại không gỉ à= 0,025

ρ0,w o_là khối lợng riêng và vận tốc khí tại 00C

ρ0= 1,29 (kg/m3)

w0= 5 , 8

160 273

273 2 , 9

2 2

8 , 5 29 , 1 025 , 0

2

T

T w k

cb= ρ (N/m2) Trong đó : k_hệ số trở lực cục bộ gồm

8 , 5 29 , 1 3 , 2

+ Căn cứ vào lu lợng của quạt và trở lực thực tế chọn quạt ly tâm thấp áp

N05 , số vòng quay của quạt n= 450

h V

η

η 1000 3600

6 , 115 3 ,

Chiều dài ống khói : L=17 m

+ Tốc độ khí đi trong ống khói :

w = 31 , 3

3 , 0 3600

7 , 7968 4

3600

4

h

0

2 0

2

T

T d

L w

ms= à ρ (N/m2) Trong đó : à_hệ số ma sát , với ống kim loại không gỉ à= 0,025

ρ0,w o_là khối lợng riêng và vận tốc khí tại 00C

ρ0= 1,29 (kg/m3)

w0= 24 , 2

160 273

273 3 , 31

17 2

2 , 24 29 , 1 025 , 0

2

T

T w k

cb= ρ (N/m2) Trong đó : k_hệ số trở lực cục bộ gồm

2 , 24 29 , 1 3

+ Căn cứ vào lu lợng của quạt và trở lực thực tế chọn quạt ly tâm trung áp N08 ,

số vòng quay của quạt n= 1025

h V

η

η 1000 3600

3070 7 ,

+ Công suất động cơ thực tế cần dùng có kể đến hệ số dự trữ k = 1,1

N = k.N =1,1.11,95 = 13,1 (kw)

Vậy chọn động cơ quạt là 14 (kw)

CHƯƠNG V TíNH TOáN NHIệT Lò NUNG THANH LĂN

I.XáC ĐịNH KíCH THƯớc lò thanh lăn

+ Năng suất lò nung thanh lăn : 1 triệu m2/ năm

+ Thời gian làm việc của lò 345 ngày / năm

+ Chọn một số kích thớc cơ bản của lò thanh lăn nh sau :

- Chiều cao hữu ích của lò : H = 0,75 m

- Chiều rộng hữu ích của lò : B = 2,0 m

+ Năng suất đầu vào của lò theo cân bằng vật chất G = 21522 T/ năm

+ Năng suất ngày đêm của lò :

G =

345

21522 =62,38 (T/ ngày) + Năng suất theo giờ :

Gh =

24

38 ,

62 = 2,6 (T / h) + Khoảng cách giữa hai hàng gạch là 0,03 m

Số viên gạch trong một hàng là 4 viên

+ Chu kỳ nung sẽ là z =

60

45 = 0,75 h + Vậy chiều dài lò thanh lăn sẽ là :

L= Gh 69 , 85

4 4 , 0 4 , 0 7 , 19

43 , 0 75 , 0 10 6 , 2 4 4 , 0 4 , 0 7 , 19

43 , 0

2 , 2

85 , 69

=31,8 modun làm tròn ta có m = 32 modun

do vậy chiều dài thực của lò là L = 32ì2,2 = 70,4 m

Ta có kích thớc cơ bản của lò nh sau BìHìL = 2ì0,75ì70,4 m

+ Dựa vào lý thuyết và số liệu thực nghiệm , đờng cong nung đợc xây dựng nh sau :

II.TíNH TOáN QUá TRìNH CHáY CủA NHIÊN LIệU

II.1.Chọn nhiên liệu :

Chọn nhiên liệu là ga lỏng (LPG) vì loại nhiên liệu này là nhiên liệu sạch,

nhiệt trị cao ,dễ sử dụng, vòi đốt đơn giản ,dễ dàng vận chuyển lại sẵn có trên thịtrờng Thành phần hoá của nhiên liệu nh sau :

II.2 Nhiệt trị của nhiên liệu :

Theo công thức tính nhiệt trị của Mendêlép

Qc = 81.C + 246.H (kcal/kg) [I-293] Trong đó C,H_thành phần khối lợng của C và H trong nhiên liệu,%+ Tính % C trong nhiên liệu:

- trong C2H6 là : x 0 , 68

30

24 85 , 0

- trong C3H8 là : x2 39 , 52

44

36 3 ,

- trong C5H12 là : x 0 , 33

72

60 4 , 0

II.3 Lợng không khí cần cho quá trình cháy :

+ Lợng không khí lý thuyết cần cho quá trình cháy:

L0= 0,0889.C + 0,265.H (m3/kg) [I-296] = 0,0889.82,28 + 0,265.17,72 = 12,01 (m3/kg)

+ Lợng không khí thực tế cần cho quá trình cháy:

với d _hàm ẩm của không khí , d = 12,5 (g/kg kk)

68 , 15

53 , 1

% 100

27 , 2

% 100

38 , 11

% 100

50 , 0

% 100

Mục đích của phần này là tính toán lợng nhiên liệu cần thiết để đốt cháytrong một đơn vị thời gian và kiểm tra nhiệt lợng riêng tiêu tốn cho một đơn vịsản phẩm có phù hợp hay không

III.1 Các khoản nhiệt thu :

III.1.1 Nhiệt cháy của nhiên liệu :

Q a=B.Qc (kcal/h) [I-303] Trong đó B_lợng nhiên liệu tiêu tốn , kg/h

Qc_nhiệt trị của nhiên liệu , Qc=11024 (kcal/kg)

⇒ Qc=11024.B (kcal/h)

III.1.2 Nhiệt lý học của nhiên liệu :

Q2a=B.C n.t n (kcal/h) [I-303] Trong đó Cn_tỷ nhiệt của nhiên liệu, Cn=0,521 (kcal/kg.0C)

tn_nhiệt độ nhiên liệu , tn=20 0C

⇒ Q a= B.0,521.20 = 10,42.B (kcal/h)

III.1.3 Nhiệt lý học của không khí cần cho quá trình cháy:

Q3a=B.Lα.C kk.t kk (kcal/h) [I-303] Trong đó Ckk_tỷ nhiệt của không khí , Ckk=0,25 (kcal/kg.độ) [V-231]

tkk_nhiệt độ không khí , tkk=25 0C

⇒ Q a= B.14,41.0,25.25 = 90,06.B (kcal/h)

III.1.4 Nhiệt lý học của không khí lọt vào zôn sấy-đốt nóng và zôn nung :

Q4a=L0.( α −kt α ).C kk.t kk.B (kcal/h) [I-304] Trong đó

L0_lợng không khí lý thuyết cần cho quá trình cháy, (m3/kg)

αkt_hệ số không khí d của khí thải , chọn αkt=3

α_hệ số không khí d , α=1,2

Ckk_tỷ nhiệt của không khí , Ckk=0,25 (kcal/kg.độ) [V-231]

).

100 (

1 100 ( 2600

5a=  − +  = (kcal/h)

III.2 Các khoản nhiệt chi :

III.2.1 Nhiệt bốc hơi nớc lý học :

Q 2600 1 14875

100

595

2

w G

III.2.3 Nhiệt đốt nóng sản phẩm đến nhiệt độ nung cao nhất :

Q3b=G sp.C sp.t n (kcal/h) [I-306] Trong đó Gsp_trọng lợng sản phẩm khô tuyệt đối ,

O2 3,19 0,3179

⇒ Ckt=

100

3179 , 0 19 , 3 3635 , 0 48 , 14 3106 , 0 57 , 72 429 , 0 76 ,

2 , 61

III.2.6 Tổn thất nhiệt ra môi trờng xung quanh qua kết cấu bao che :

Cấu tạo lò bao gồm trong cùng là lớp vật liệu chịu lửa , tiếp đó là lớp vậy liệucách nhiệt ,ngoài cùng là lớp vỏ thép bảo vệ

Lớp vật liệu chịu lửa thờng dùng là Samốt nhẹ , cao nhôm nhẹ Lớp vật liệu cáchnhiệt là bông gốm Trong quá trình tính nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che do hệ

số dẫn nhiệt của lớp vỏ thép rất lớn nên có thể bỏ qua lớp vỏ thép.Một số đặctính kỹ thuật của vật liệu đợc cho trong bảng 20 :

Trong quá trình tính toán nhiệt tổn thất sử dụng nhiều đến hệ số cấp nhiệt của bề mặt tờng ngoài αngoai ; hệ số αngoaiở một số nhiệt độ hay sử dụng đợc cho trong bảng 21:

Bảng 21 Hệ số cấp nhiệt mặt ngoài tờng lò.