Tính toán thiết kế lò con lăn sản xuất gạch lát nền (Thuyết minh+ bản vẽ chi tiết lò)

Chương 1: QUÁ TRÌNH NUNG Chương 2: LÒ NUNG Chương 3: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU Chương 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA LÒ CON LĂN Chương 5: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT Chương 6: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ

MỤC LỤC

Trang

Chương 1: QUÁ TRÌNH NUNG 4

I MỘT SỐ KHÁI NIỆM 4

II BIẾN ĐỔI HÓA LÝ KHI NUNG 5

III ĐƯỜNG CONG NUNG 6

IV NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH NUNG 9

Chương 2: LÒ NUNG 10

I GIỚI THIỆU CHUNG 10

II PHÂN LOẠI 10

1 Lò đứng 10

2 Lò nằm 10

3 Lò bầu – lò lửa đảo 11

4 Lò vòng 11

5 Lò tunnel 11

III THUYẾT MINH SỰ LỰA CHỌN LÒ CON LĂN 11

IV LÒ CON LĂN 12

1 Xây dựng lò 12

2 Cấu tạo 12

3 Thành phần của lò nung 13

Chương 3: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU 17

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17

II TÍNH TOÁN 17

1 Tính quá trình cháy của nhiên liệu 17

2 Thành phần sản phẩm cháy 18

3 Xác định nhiệt độ cháy 19

Chương 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA LÒ CON LĂN 20

I THIẾT KẾ LÒ NUNG 20

II TÍNH PHÂN BỐ NHIỆT 23

1 Đối với tường lò 26

2 Đối với vòm lò 27

3 Đối với nền lò 28

Chương 5: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT 29

I CÂN BẰNG NHIỆT CHO ZONE SẤY, ĐỐT NÓNG, NUNG 29

1 Nhiệt cung cấp 29

2 Nhiệt tiêu tốn 30

II CÂN BẰNG NHIỆT CHO ZONE LÀM NGUỘI NHANH 33

1 Nhiệt cung cấp 33

2 Nhiệt tiêu tốn 33

III CÂN BẰNG NHIỆT CHO ZONE LÀM NGUỘI CHẬM 34

1 Nhiệt cung cấp 34

2 Nhiệt tiêu tốn 34

2 Nhiệt tiêu tốn 36

Chương 6: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 38

I TÍNH QUẠT 38

1 Tính quạt hút khí thải vùng sấy, đốt nóng, nung 38

2 Tính quạt đẩy cấp không khí cho vùng làm nguội 39

3 Tính quạt đẩy cấp không khí cho vùng nung 41

4 Tính quạt hút cấp khí hồi lưu từ vùng làm nguội nhanh 42

II TÍNH ỐNG KHÓI 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

Chương 1 : QUÁ TRÌNH NUNG

I MỘT SỐ KHÁI NIỆM

 Thế nào là nung?

Nung là toàn bộ quá trình gia nhiệt cho sản phẩm gốm sứ với chế độ thích hợp: từnhiệt độ thường đến nhiệt độ cao nhất và sau đó làm nguội trong môi trường nung cần thiết.Nhờ đó vật liệu nung trở nên rắn chắc, không bị biến dạng và có những tính chất cần thiếtkhác phù hợp yêu cầu sử dụng Các biến đổi hoá lý xảy ra khi nung chủ yếu ở trạng thái rắn( có thể có ít pha lỏng ) đồng thời xảy ra kết khối Những tính chất hoá lý quan trọng của sảnphẩm ( độ bền cơ, độ hút nước, mật độ, khối lượng riêng…… ) có được đều là kết quả củaquá trình nung Trong công nghệ gốm sứ thì quá trình nung là quá trình rất quan trọng, tuỳvào mục đích sử dụng mà ta có những yêu cầu mức độ nung khác nhau Thành phần phatrước và sau khi nung có thể thay đổi 1 phần hoặc thay đổi hoàn toàn, trong quá trình nung

có những biến đổi hoá lý xảy ra và đặc biệt là xảy ra ở pha rắn, đôi khi có mặt một ít phalỏng, đây là điểm đặc trưng của công nghệ gốm sứ chúng ta

Nhiệt độ của các lò nung sản phẩm gốm sứ thường trong khoảng:

- 950 – 1150oC : Nung các sản phẩm gốm thô như; gạch, ngói xây dựng, một số gốm

vệ sinh hay gạch ốp lát………

- 1200 – 1250oC: nung một số sản phẩm bán sứ, sứ dân dụng……

- 1280 – 1350oC: nung các sản phẩm sứ mền, samốt…

- 1400 – 1450oC: nung các sản phẩm sứ cứng, sứ điện, sứ kỹ thuật cao cấp …

- 1500 – 1700oC: nhiệt độ tương đối cao nên yêu cầu lò có kết cấu riêng Thườngnung các loại gốm từ ôxít tinh khiết như corund,zircon, VLCL cao cấp…

 Thời gian nung ( chu kỳ nung ):

Là toàn bộ thời gian cần thiết của một chu trình nung, kể từ khi bắt đầu nâng nhiệt

độ cho tới khi lấy được thành phẩm Tuỳ theo mục đích sử dụng của sản phẩm mà thời giannung khác nhau, từ một vài giờ cho tới hàng chục giờ, thậm chí nhiều ngày

Tuy nhiên nếu ta xét về hiệu quả kinh tế thì để tiết kiệm năng lượng tăng năng suất ,chu kỳ nung càng ngắn càng tốt Trong kỹ thuật nung ta cần tính đến tốc độ tăng hay giảmnhiệt độ một cách hợp lý để những quá trình hoá lý xảy ra tốt và sản phẩm không bị biếndạng

trường thiếu ôxy Ngoài ra còn có những yêu cầu đặc biệt khác như nung trong môi trườngkhí nitơ, nung chân không hoặc khí trơ……

Chế độ nung bao gồm các quá trình :

- Nâng nhiệt độ với tốc cần thiết

- Thời gian lưu đủ lớn ở nhiệt độ cao

- Quá trình giãm nhiệt độ với tốc độ phù hợp

Trong các giai đoạn trên ta cần chú ý đến môi trường nung cho phù hợp của từng loạisản phẩm ( chủ yếu là về màu sắc )

Nâng nhiệt độ : là quá trình nâng dần nhiệt độ từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ nung.

Khi tăng nhiệt độ thì trong mộc sẽ xuất hiện ứng suất nhiệt và có thể gây nên nứt vở sảnphẩm Trong giai đoạn này đồng thời cũng xảy ra quá trình hoá lý như khử nước hoá học ,phân huỷ muối cacbonat, biến đổi thụ hình, có thể xuất hiện pha lỏng …… làm biến đổi thểtích riêng Chính vì điều đó ta cần hạn chế tốc độ tăng nhiệt độ

Thời gian lưu ở nhiệt độ cao : Quá trình phản ứng và kết khối chủ yếu diển ra ở nhiệt

độ cao Thời gian lưu thì do động lực phản ứng quyết định Nếu ta tăng nhiệt độ để rút ngắnthời gian nung thì trong mộc sẽ sinh ra nhiều pha lỏng khi đó sản phẩm sẽ dể bị biến dạng,càng nếu ta lưu ở nhiệt độ thấp và thời gian lưu ngắn thì quá trình kết khối của mộc sẽkhông tốt Vì vậy ta cũng cần chú ý đến thời gian cũng như nhiệt độ lưu cho phù hợp

Giai đoạn giãm nhiệt độ : Giai đoạn này cũng gây nên ứng suất nhiệt nhưng vì khi

này mộc đã kết khối nên khó nứt vở hơn

II BIẾN ĐỔI HÓA LÝ KHI NUNG

Nguyên liệu chủ yếu để làm gốm sứ thông thường là đất sét, do đó để xét sự biến đổihoá lý khi nung của mộc gốm sứ ta có thể xem xét sự biến đổi hoá lý của đất sét khi nung

Quá trình nung vật liệu trải qua các giai đoạn sau :

- Giai đoạn sấy.

- Giai đoạn đốt nóng

- Giai đoạn mất nước hóa học

- Giai đoạn nung

- Giai đoạn làm nguội

1 Giai đoạn sấy ( 25 – 105 o C ) : Quá trình mất nước lý học xảy ra, nước xen kẽ

trong vật liệu nung thoát ra ngoài, làm mộc co lại

2 Giai đoạn đốt nóng ( 105 – 400 o C ): Trong giai đoạn này thì quá trình mất nước lý

học tiếp tục xảy ra và nước liên kết hoá học bắt đầu bị tách ra

3 Giai đoạn mất nước hoá học ( 400 – 600 o C ) : Quá trình mất nước hóa học xảy ra

và tạo metacaolanhit

Al2O3.2SiO2.2H2O -> Al2O3.2SiO2 + 2H2O

Ngoài ra các chất hữu cơ có trong mộc cũng bị cháy, đặc biệt ta cần chú ý sự biến đổithù hình của từ-quắc sang  -quắc ở nhiệt độ 573oC , hiện tượng này làm tăng thể tíchcho nên dể dẫn đến nứt vở sản phẩm Giai đoạn này là thu nhiệt lớn

4 Giai đoạn nung (600 – 1300 o C ) : Mất nước hoá học tiếp tuc xảy ra, nhưng giai

đoạn này nhiệt độ tương đối cao nên phản ứng pha rắn xảy ra là chủ yếu

- Ở khoảng trên dưới 900oC thì có sự phân huỷ muối cacbonát

CaCO3 -> CaO + CO2

- Ở 950 C metacaolanhit tạo thành spinel

Al2O3.2SiO2 -> 2Al2O3.3SiO2 + SiO2*

- Ở 1150oC spinel tạo thành mulít nguyên sinh

2Al2O3.3SiO2 -> 3Al2O3.2SiO2 + SiO2*

- Ở 1250oC mulít nguyên sinh chuyển thành mulít thứ sinh dạng hình hạt kim Nhiệt

III ĐƯỜNG CONG NUNG

 Đường cong nung:

Là đường biểu diển những quá trình tăng nhiệt độ, lưu nhiệt và hạ nhiệt độ trong một

chu kỳ nung Hay đĩ là đường biểu diển mối quan hệ giữa nhiệt độ với thời gian hoặc giữanhiệt độ với chiều dài của lị

lưu nhiệt

thời gian(h)

Đồ thị minh hoạ cho đường cong nung theo thời gian

 Cơ sở lý thuyết xây dựng đường cong nung

Để thiết lập chế độ nung trong lị con lăn cho sản phẩm cần nung cần thiết phải xácđịnh vận tốc nâng nhiệt hoặc làm nguội lớn nhất cho phép, thời gian bảo lưu nhiệt độ caonhất phù hợp cho sản phẩm đĩ

- Trong công nghệ nung gạch lát nền ta nên chia chế độ nung thành những giai đoạnđược xem là đặc trưng để tính toán tốc độ nâng hạ nhiệt cũng như thời gian lưu cho phùhợp, những giai đoạn đó có thể chia như sau:

+ Giai đoạn từ 25-500oC : giai đoạn này vật liệu nở, trên bề mặt ngoài xuất hiện ứngsuất nén, ở bên trong ứng suất kéo

Qua sự biến đổi về cân bằng ứng suất nhiệt ta rút ra khoảng chênh lệch nhiệt độ bêntrong tâm vật liệu và bên bề mặt ngoài lớn nhất cho phép được xác định theo công thức :.

Trong giai đoạn này xảy ra hiệu ứng thu nhiệt do mất nước hoá hoc và sự biến đổithù hình của  -quắc Để đánh giá đúng hơn những biến dổi xảy ra trong giai đoạn này ta cóthể xem xét trên đường cong phân tích nhiệt vi sai (DTA) và cả đường TG

- Trên đường DTA ta có thể xác định khoảng nhiệt độ xảy ra hiệu ứng, trên đường

TG ta xác định khối lượng của vật chất giảm đi (m) do hiệu ứng gây ra Từ đó ta có thểtính lượng nhiệt thu vào của hiệu ứng: Q = c m T

- Trong quá trình phân tích DTA ta theo dõi để xác định thời gian bắt đầu và thờigian kết thúc quá trình xảy ra hiệu ứng Như vậy ta đã xác định thời gian để hiệu ứng xảy rahoàn toàn Theo thực nghiệm , người ta chỉ ra rằng mối quan hệ của lượng nhiệt hiệu ứng vàdiện tích vùng xảy ra hiệu ứng như sau:

t

T dt S g



  

.Trong đó : Ma khối lượng phần tham gia phản ứng

g: hằng số 1: hệ số dẫn nhiệt

T

 = T2-T1 – chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu nghiên cứu và mẫu chuẩn

t1, t2 –thời gian bắt đầu và kết thúc hiệu ứng

Từ đây tính toán được tốc độ đốt nóng để đảm bảo cho quá trình biến đổi thù hình làtốt nhất

+ Giai đoạn 700-1180oC : Vùng nhiệt độ này bắt đầu xuất hiện pha lỏng và được coi

là vùng đàn hồi dẻo nhớt Ta cũng rút ra công thức tính toán như sau :

+ Giai đoạn làm nguội nhanh 1180-700 C : Giai đoạn này ta cũng tính giống như giaiđoạn nâng nhiệt độ, nhưng vì lúc này đã có mặt pha lỏng nên ta có thể hạ với tốc dộ nhanhhơn khoảng 1.2-1.4 lần.

+ Giai đoạn làm nguội chậm 700-500oC :Để tránh sự biến đổi thù hình của quắc làm

hư sản phẩm thì trong giai đoạn này ta cũng nên hạ nhiệt độ từ từ như khi tăng nhiệt độ

Tuy nhiên những công thức tính toán trên là chỉ đúng trong phòng thí nghiệm, trongđiều kiện lý tưởng, còn trong thực tế thì giá trị vận tốc đốt nóng, làm nguội cho phép lớnnhất sẽ bé hơn giá trị thu được ở trên, và mối quan hệ này được biểu hiện :. 0.65 .

Các đại lượng trong các biểu thức:

 - cường độ giới hạn theo bề mặt, MPa có thể xác định theo giới hạn bền khi uốn.E- môđun đàn hồi, MPa

 - biến dạng lớn nhất cho phép của phối liệu và mẫu đã nung trong vùng đàn hồidẻo nhớt, mm/mm

- hệ số nén theo thiết diện ngang, trong vùng đàn hồi thì =0.3, trong vùng dẻo nhớtthì =0.5

S- chiều dày cấu kiện, m

a- hệ số dẫn nhiệt độ, m2/h

Kd.tr- hệ số dự trữ = 1.2

Để xây dựng đường cong nung trước tiên ta cần biết được đặc điểm của vật liệunung, những biến đổi hoá lý của nó khi nung …

Các bước xây dựng đường cong nung :

- Xác định phạm vi nung của sản phẩm: Cơ sở của việc xác định này là dựa vào độ

hút nước của sản phẩm Độ hút nước là tỷ lệ giữa khối lượng nước ngấm đầy mẫu thử vàkhối lượng mẫu khô, tính bằng % Cách xác định độ hút nước của sản phẩm: nung mẫu ởnhững nhiệt độ khác nhau, sau đó cho mẫu vào trong bể nước để mẫu hút nước, lấy mẫu ra

và đêm cân để xác định độ hút nước, tới một khoảng nhiệt độ nào đó độ hút nước của sảnphẩm bằng không Khoảng nhiệt độ đó chính là khoảng nung tốt nhất của sản phẩm

- Xác định chế độ nâng nhiệt : Dựa trên những cơ sở như đường phân tích nhiệt vi sai

(DTA), TG và các yếu tố khác Trên đường DTA, TG cho ta thấy những biến đổi khi nungnhư những vị trí toả và thu nhiệt, các quá trình phản ứng, phân huỷ ở những nhiệt độ khácnhau, căn cứ vào đó ta có chế độ nâng nhiệt thích hợp

Trong giai đoạn nâng nhiệt ta cần chú ý tốc độ nâng nhiệt ở khoảng nhiệt độ 500oC –

600oC vì tại vị trí nhiệt độ này có sự biến đổi thù hình của quắc làm thay đổi thể tích, vàđồng thời quá trình mất nước hoá học xảy ra lớn nên có thể gây nên nứt vở sản phẩm, do đó

ta nâng nhiệt chậm ở những vị trí này

- Xác định chế đô hạ nhiệt : Sau thời gian lưu nhiệt, vì trong mộc có mặt một ít pha

IV NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH NUNG

 Bản chất của vật liệu nung:

Những khoáng có trong phối liệu có thể quyết định đến chế độ nung của sản phẩm

Hình dáng, kích thước sản phẩm: Đối với những sản phẩm có hình dáng kích thước phứt tạp

thì ta cần chú ý tăng giãm nhiệt độ phù hợp để tránh xuất hiện ứng suất nhiệt

Có sản phẩm ta nung một lần, có sản phẩm ta nung hai lần: lần nung thứ nhất là tạo

độ bền cơ cho sản phẩm, lần nung thứ hai là sau khi đã tráng men

Trong quá trình nung thì có những lúc ta phải nung trong môi trường ôxy hóa, có khi

ta phải nung trong môi trường khử hay là trung tính

 Phân bố nhiệt trong không gian lò:

Trong lò cần có sự phân bố nhiệt cho thích hợp để tránh chênh lệch nhiệt độ trong lò

 Cách nạp và cách bố trí vật liệu nung:

Vật liệu khi vào lò có thể là xếp nhiều lớp hay là một lớp

Chương 2 : LÒ NUNG

I GIỚI THIỆU CHUNG :

Trong công nghệ silicát nói chung và trong công nghệ gốm sứ nói riêng thì lò là thiết

bị rất quan trọng và không thể thiếu Nếu như trong công nghệ sản xuất thuỷ tinh có lò bể, lònồi để nấu phối liệu chảy lỏng ra rồi sau đó mới tạo hình sản phẩm, hoặc trong công nghệsản xuất xi măng thì có lò quay, lò đứng để nung phối liệu tạo clinker, còn trong công nghệsản xuất gốm sứ thì lò dùng để nung những vật liệu sau khi tạo hình mà ta gọi là mộc Đây

là điểm khác biệt nhất của lò trong công nghệ gốm sứ so với trong công nghệ lò thuỷ tinhcũng như trong công nghệ lò xi măng

Lò gốm sứ là thiết bị nung những vật liệu đã tạo hình nhằm làm rắn chắc mộc và tạonên sản phẩm có độ bền cơ cần thiết, cũng như những thông số kỹ thuật ( độ hút nước, độxốp……… ) đạt yêu cầu mục đích sử dụng

Lò gốm sứ cũng có nhiều loại: lò gián đoạn ( lò đầy, lò phòng lửa đảo…), lò liên tục( lò tunel, lò con lăn, lò ròng…)

Lò gốm sứ có thể sử dụng nhiên liệu dạng rắn : than, củi , dạng lỏng: dầu, dạng khíhoặc năng lượng điện

Lò là nơi làm việc ở nhiệt độ cao nên vật liệu dùng để xây lò là vật liệu chịu lửa Tuỳtheo đặc thù về kích thước cũng như hình dáng của sản phẩm nung mà ta có những kết cấu

lò khác nhau

II PHÂN LOẠI

 Có nhiều cách phân loại lò nung

 Phân loại theo chế độ nung : lò liên tục, lò gián đoạn

 Phân loại theo nhiên liệu sử dụng : nhiên liệu rắn, lỏng, khí, điện

 Phân loại theo vật liệu nung : lò gốm, lò sứ, lò gạch …

 Phân loại theo chiều hướng của ngọn lửa :lửa thẳng lửa đảo lửa ngang

 Phân loaị theo chuyển động của ngọn lửa : lò có ngọn lửa cố định và lò có ngọn lửa

di động

1 Lò đứng :

Chủ yếu để nung gạch, nó có dạng buồng hình chủ nhật, thành đứng và có các buồngđốt được bố trí hai bên hông của lò Tường và nền lò được xây bỡi gạch chưa nung hoặc đãnung Lò đứng sử dụng nhiên liệu là than hoặc cũi Đây là lò hoạt động gian đoạn và năngsuất thấp

2 Lò nằm :

3 Lò bầu – lò lửa đảo:

Dùng để nung các cấu kiện gốm xây dựng cần nung ở nhiệt độ cao hơn so với lò và

lò nằm Lò lửa đảo làm việc theo nguyên tắc lửa quặt Sản phẩm mới được xếp vào cácvagông, buồng đốt lò được bố trí hai bên hông, nhiên liệu sử dụng có thể là dạng rắn, lỏnghoặc khí không trực tiếp tiếp xúc với sản phẩm mà bị tường chắn hướng ngọn lửa đi thẳnglên vòm rồi quặt theo hướng thẳng đứng xuống dưới qua các rảnh thoát khí thải ở nền lò đivào mương khí thải chung

4 Lò vòng:

Điều khác biệt quan trọng giữa lò vòng và các lò trên là vùng nhiệt di động, còn sảnphẩm mộc đứng yên Cấu tạo của lò vòng đó là kênh rỗng dạng hình chữ nhật hoặc elip.Nhiên liệu được cấp bên trên vòm lò ở dạng hạt nhỏ, các vùng nhiệt di được là bằng cáchthay nhiên liệu cung cấp vào các vùng Bên trong kênh lò có vách ngăn bằng bìa cactônggiữa vùng làm nguội và vùng đốt nóng

5 Lò tunnel:

Là loại lò hoạt động lien tục, vật liệu chuyển động ngược chiều với khói lò theo chiềudài hầ Theo chế độ nhiệt lò tunnel chia làm 3 vùng: vùng sấy đốt nóng, vùng nung và vùnglàm nguội So với lò vòng, lò tunnel có ưu điểm là quá trình nung liên tục, mức độ tự độnghóa cao, cơ giới hóa cao, giảm nhẹ sức lao động do khâu xếp và dở sản phẩm lên vagôngđược thực hiện ở ngoài lò, qui trình nhiệt điều khiển dể dàng thuận lợi, chất lượng sản phẩmcao, thời gian lưu ngắn………

Lò tunnel sử dụng nung gạch xây dưng, ngói, đá gốm, gạch lát nền… Sản phẩm đượcxếp trên vagông chuyển động trên đường ray Nhiên liệu sử dụng thường là dạng lỏng(dầumazut) và dạng khí, ít sử dụng nhiên liệu dạng rắn Đối với dạng lỏng và khí vòi phun nhiênliệu bố trí hai bên hông và ngay tại khe hở của các vagông, nếu chiều rộng lò lớn thì ta cóthể bố trí vòi phun bên trên vòm

III THUYẾT MINH SỰ LỰA CHỌN LÒ CON LĂN

Lò con lăn là loại lò hiện đại được cải tiến từ lò liên tục tunnel Nếu như lò tunnelxắp xếp sản phẩm đưa vào nung bằng các vagông thì lò con lăn sản phẩm đựơc đưa vào nhờ

hệ thống con lăn quay Do vậy nhiệt lượng tiêu tốn của lò con lăn thấp hơn rất nhiều ( lòtunnel nhiệt lượng tiêu tốn khoảng từ 1300 – 1500 Kcal/Kg sản phẩm nung, trong khi đó lòcon lăn chi tiêu tốn khoảng 600- 700 Kcal/kg sản phẩm nung)

Đối với lò con lăn ta có thể điều khiển nhiệt độ đồng đều hơn giữa bên trên và bêndưới cho phù hợp với hệ số dãn nở nhiệt của men và của xương, bằng cánh bố trí hệ thốngbếp đốt bên trên và bên dưới dãy con lăn Chính vì điều này mà ta có thể nung sản phẩm ở

cả hai bề mặt của chúng nên chu kỳ nung đựơc rút ngắn => năng suất lò nung được nâng rấtcao và phế phẩm ít hơn Việc sử dụng lò con lăn hạ được giá thành bảo dưỡng ló nung vàtiết kiệm được giá cả của các chi tiếc chiu mài mòn Bởi thực ra trong trường hợp này chỉ

có trọng lượng của con lăn và của sản phẩm nung đè lên chi tiếc chịu mài mòn

Hệ thống điều khiển tự động được cài đặt vào lò con lăn nên việc vân hành và điềukhiển rất dể dàng và thuận tiện cho nên giảm bớt nhân công đứng lò => giảm chi phí giáthành sản phẩm …

IV LÒ CON LĂN

1 Xây dựng lò

Lò được xây dựng từ các môdul dài 2,1 m cho các vùng sấy, vùng đốt nóng, vùngnung, vùng làm nguội nhanh, vùng làm nguội chậm và vùng làm nguội cuối cùng Cácmôdul này có thể lắp ráp và đảm bảo độ kín của lò

Vỏ lò là những khung thép làm bằng những ống vuông và có tấm kim loại phủngoài Những tấm kim loại này được gắn khít với khung hình ống Sự ổn định của vò lò đảmbảo tính vững chắc trong suốt quá trình vận chuyển và lắp ráp

2 Cấu tạo :

Cấu tạo tường lò con lăn là lớp gạch chịu lửa bên trong cùng, tiếp đến là lớp bôngcách nhiệt – lớp bông này được làm thành từng khối xếp chông lên nhau Bên ngoài cùng là

vỏ thép bao bọc để vũng chắc và bảo vệ Nhiêt độ vùng làm nguội, vùng sấy không cao nên

ta có thể xây hai lớp : bông cách nhiệt và vỏ thép bao bọc

Fig 1 Các lớp tường lò và sự phân bố nhiệt độ.

3 Thành phần của lò nung

Sơ đồ chung của lò nung gồm 5 vùng :

- Khu thứ nhất gọi là khu trước lò nung, khu này được cách nhiệt bởi bông cách nhiệtthuận tiện cho khoảng nhiệt độ nhỏ hơn 600oC trong khu này không có vòi đốt nào mà sảnphẩm được nung nóng là do hơi nóng từ khu vực đốt Khí nóng từ các khu vực này chạysang các khu vực trước lò nung, là do có hệ thống quạt hút đặt tiết diện đầu và tiết diện cuốicủa khu vực cả ở dưới và ở trên hệ thống con lăn Các quạt hút này đều có thiết bị điềuchỉnh lưu lượng khí hút một cách dễ dàng và đơn giản Chức năng của khu vực trước lònung là làm kho hoàn toàn sản phẩm bằng cách loại bỏ những điểm ẩm cục bộ còn lại trongquá trình sấy, tráng men và bảo quản Làm như thế này mới tránh được sự nứt vỡ sản phẩm

do sự bốc hơi nước một cách mãnh liệt xảy ra ở nhiệt độ cao, có thể ở ngay cả thiết diệncuối của khu vực trước lò nung nhiệt độ cũng đã cao rồi

Hơn nữa, bằng cách tạo sự trao đổi nhiệt hựp lý giữa sản phẩm và khí nóng trong lò trướckhi chuẩn bị thải ra bên ngoài môi trường, do vậy hiệu suất nhiệt của lò con lăn tăng lên rấtnhiều và lượng nhiệt tiêu tốn cho 1 đơn vị sản phẩm cũng giảm đi đáng kể

- Khu vực thứ hai gọi là vùng nung nóng sơ bộ Đặc điểm của khu vực này là phầncách nhiệt của lò thích hợp với nhiệt độ tương đối cao, do đó gạch chịu lửa và bông cáchnhiệt cũng được sử dụng ở đây Bởi vì quá trình làm khô sản phẩm nung phụ thuộc rất nhiềuvào bơm hút toàn phần hoặc một phần sản phẩm khí trong lò do các phản ứng hoá học vàvật lý học thải ra, các thiết bị đốt nóng trong khu vực này phải được thiết kế sao vùng điềuchỉnh nhiệt độ càng rộng càng tốt Thiết bị đốt có các vòi đốt dặt dưới các con lăn và dưới

các vòi phun không khí nhằm kéo dài pha nóng chảy của men, và kéo dài khả năng thấmkhí qua bề mặt của sản phẩm.

- Khu vực thứ ba gọi là vùng nung, đặc điểm của vùng này là nhiệt độ rất cao nên vỏ

lò ta cũng sử dụng gạch chịu lửa và bông cách nhiệt Trong khu vực này các vòi đốt được bốtrí trong toàn bộ khu vực Sự phân chia các thiết bị ra từng nhóm vòi đốt riêng và độc lậpcho phép ta thực hiện chính xác qui luật nhiệt độ của đường cong nung theo yêu cầu Vậnhành và điều khiển nhiệt độ ở trong vùng nung của lò nung là một việc rất quan trọng và cơbản, bởi vị rất nhiều vấn đề sẽ liên quan đến : khuyết tật do chênh lệch nhiệt độ, không đồngđều giữa các vùng, tốc độ nâng nhiệt sự thuỷ hoá và sự đồng đều men … Đều xẩy ra ở phanày

- Khu vực thứ tư gọi là vùng làm nguội nhanh Đặc điểm của khu vực này là thànhcách nhiệt của nó có kết cấu như vùng nung, trên đường cong nung thì vùng này bắt đầu từnhiệt độ nung đến nhiệt độ 700oC Khu vực làm nguội nhanh có chiều dài 6.3m và có kếtcấu gồm hai phần : phần đầu là phần làm nguội trực tiếp, một bộ trao đổi nhiệt nằm ở dưới

lò có chức năng làm mát khu vực lò ở gần nó và nó còn có chức năng cấp khí nóng chovùng nung nóng sơ bộ và cho các vòi đốt Bên cạch bộ trao đổi nhiệt là hệ thống làm máttrực tiếp, hệ thống này thổi vào lò không khí ở nhiệt độ môi trường, khí mát được thổi trựctiếp vào phía trên và phía dưới sản phẩm qua các ống thép xuyên qua tường lò Hệ thốngcấp khí nén là hệ thông đã tiêu chuẩn hoá, các van bướm tự động điều chỉnh đựoc một cách

dễ dàng, các van này đóng mở tự động bằng tín hiệu nhiệt đo do trực tiếp bằng các đầu cảmbiến nhiệt độ nằm ở trong lò

- Khu vực thứ năm gọi là vùng làm tự nhiên, đặc điểm của vùng này là nhiệt độ thấpnên ta chỉ cần sử dụng bông cách nhiệt mà không cần dùng gạch chịu lửa Nhiệm vụ củakhu vực này là hiện thực hoá đường cong nhiệt độ với sự thay đổi nhiệt độ nhỏ để sự chuyểnpha tinh thể thạch anh xảy ra thuận lợi và không nứt vỡ sản phẩm nung

I

II III IV V

Fig 2.Các khu vực của lò nung

Fig 3.Cách bố trí béc đốt của lò

Fig 4.Hệ thống con lăn

Fig 5.Khu vực làm lạnh nhanh

Fig 6.Khu vực làm nguội chậm.

Chương 3: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NGUYÊN LIỆU

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Định nghĩa nhiên liệu:

Nhiên liệu là tên gọi một số chất trong thiên nhiên hoặc nhân tạo có khả năng cháynhanh tỏa ra một lượng nhiệt lớn làm tăng nhiệt độ môi trường khí xung quanh lên rất caocần thiết cho quá trình gia công nhiên nhiệt

Quá trình cháy của nhiên liệu có thể chia thành 2 loại chính: Cháy đồng thể và cháy

dị thể

Cháy đồng thể: là sự cháy xảy ra đồng thời trong toàn bộ khối khí đã được trộn lẫn

tốt của nhiên liệu và không khí

Cháy dị thể: Xảy ra trên bề mặt phân cách giữa các pha của nhiên liệu

Quá trình cháy của nhiên liệu gồm hai thời kỳ: thời kỳ chuẩn bị và thời kỳ cháy.Không phải bất kỳ hỗnhợp đồng thể nào của nhiên liệu và oxy cũng có thể bốc cháy

Có một giới hạn trên và giời hạn dưới của nồng độ khí cháy trong hỗn hợp với không khíhoặc oxy Ngoài giới hạn này hỗn hợp không bốc lửa

1 Tính quá trình cháy của nguyên liệu

- Xác định lượng oxy và không khí cần thiết cho quá trình cháy

- Lượng và thành phần sản phẩm cháy

- Tính nhiệt độ cháy của nhiên liệu

 Lượng không khí khô thực tế: L tt L0

Với α: hệ số dư không khí Giá trị α phụ thuộc vào dạng nhiên liệu sử dụng Vớinhiên liệu khí, lỏng: α=1.05-1.1

0 1.08 28.81 31.11 /

tt

 Lượng không khí ẩm thực tế: L att  (1 0.0016 )d L tt

Giả sử không khí ẩm vào có w=80% và ở nhiệt độ 300C Suy ra d = 23.8 (g/kgKKK)

du

Thành phần sản phẩm cháy

H O k

o n

% * % * % * % *

(1900 1800) 1800 1954.86705.33 675

Chương 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ LÒ CON LĂN

I THIẾT KẾ LÒ NUNG

Thông số ban đầu:

- Năng suất nhà máy : 1500000 m2/năm  16666666 viên/năm

- Năng suất thực tế của lò: 17005067 viên/năm

- Số ngày làm việc trong 1 năm: 300 ngày

- Mỗi ngày làm việc 24h

 Số chu kỳ làm việc trong 1 năm :

300 24 60

9600 45

v

N G n

viên

- Lò được ghép từ nhiều modul tạo thành một zone

Chọn kích thước của một modul như sau:

- Chiều rộng: 2.2 m

- Chiều dài: 2.8 m

- Chiều cao bên trong : 1.1m

- Trong một modul, có thể sắp xếp như sau:

- Theo chiều rộng: 6 viên

- Theo chiều dài: 8 viên

- Số gạch trong 1 modul là : 48 viên

- Số modul của lò là : 1771/48 = 37 modul

- Chiều dài lò: 37 x 2.8 = 103.6 m

Số modul trong từng zone:

Chọn đường cong thực nghiệM ( theo Applied Ceramic Technology_volume II,SACMI) mà ta tính toán chiều dài các zone

31.62 36.48 41.34 45

Suy ra số modul: 11.19/2.8 = 4 modul

Nhiệt độ 650-8000C:  

103.6 10.95

25.21 45

Suy ra số modul: 11.19/2.8 = 4 modul