Đồ án lò con lăn nung gạch lát nền 1.5 triệu m2năm (Thuyết minh+bản vẽ lò)

PHẦN I : QUÁ TRÌNH NUNG I – MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG II – BIẾN ĐỔI HOÁ LÝ KHI NUNG III – ĐƯỜNG CONG NUNG – CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG NUNG IV – NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH NUNG PHẦN II : LÒ NUNG I – GIỚI THIỆU CHUNG II – PHÂN LOẠI III – THUYẾT MINH SỰ LỰA CHỌN LÒ CON LĂN IV – LÒ CON LĂN PHẦN III: QU TRÌNH CHY CỦA NHIN LIỆU I . CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. TÍNH TOÁN PHẦN IV: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA LÒ CON LĂN I – THIẾT KẾ LÒ NUNG II – TÍNH PHÂN BỐ NHIỆT III. TÍNH TỐN CN BẰNG NHIỆT 1. CÂN BẰNG NHIỆT CHO ZON SẤY , ĐỐT NÓNG , ZON NUNG 2. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CHO ZON LÀM NGUỘI NHANH PHẦN IV : TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ I – QUẠT II – ỐNG KHÓI

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình sản xuất Gốm sứ mục đích của việc nung là nhằm tạo ra toàn bộ các thuộc tính về hình học, thẩm mỹ và chức năng của sản phẩm cuối cùng vĩnh cửu và bền vững(các đặc tính kỹ thuật này bao gồm: độ hút nước,độ bền cơ học,hệ số giản nở nhiệt và độ bền sướt,độ mài mòn,ăn mòn hóa học,độ biến nhiệt,sương giá,…).Vì vậy NUNG có chức năng quan trọng cốt yếu cho toàn bộ chu trình sản xuất Do đó, lựa chọn thiết bị cho quá trình nung một cách đúng đắn

sẽ mang lại hiệu quả tốt cho dây chuyền sản xuất.

Các lò nung con lăn đã được thừa nhận rộng rãi trong ngành công nghiệp gạch men lát nền và ốp tường tại tất cả các nước phát triển nhất,đặc biệt là

Ý và Đức Đây là một kết cấu cực kỳ đơn giản nhưng lại mang lại hiệu quả rất cao,việc sử dụng con lăn đã gần như loại bỏ hoàn toàn các bệ đỡ bằng vật liệu chịu lửa,do đó đã giảm đáng kể thời gian và năng lượng tiêu tốn so với các loại lò nung khác trước nó.Hiện nay ở Việt Nam đã sản xuất gạch ốp lát theo công nghệ nung một lần trong lò con lăn với nhiều ưu điểm:

 Hệ thống con lăn tạo chuyển động rất êm nên tránh nứt vỡ, ít phế phẩm do đó có thể bỏ được bước sửa mộc.

 Nhiệt lượng tiêu tốn thấp (500-600 kcal/kg so với khoảng 2000 kcal/kg của lò tuynen).

 Nhiệt độ có thể điều khiển dễ dàng do hệ thống điều khiển tự động hiện đại và nhiên liệu là dạng khí Hệ thống béc đốt phân bố trên dưới, so le tạo môi trường nhiệt độ rất đồng đều tránh tạo ứng suất nhiệt

 Sản phẩm được nung ở cả hai mặt và quá trình nung là liên tục nên năng suất rất cao.

Đồ án lò con lăn nung gạch lát nền 1.5 triệu m2/năm dưới đây nhằm mục đích tìm hiểu và đưa ra một số tính toán đơn giản cho một số quá trình trong lò.

Em xin chân thành cám ơn cô Nguyễn Vũ Uyên Nhi đã tận tình giúp đỡ em thực

hiện đồ án này.

TpHCM, ngày 13 tháng 6 năm 20011

PHẦN I : QUÁ TRÌNH NUNG

I – MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG :

1 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 cầnthiết Nhờ đó vật liệu nung trở nên rắn chắc, không bị biến dạng và có những tính chấtcần thiết khác 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 hoálý quan trọng của sản phẩm ( độ bền cơ, độ hút nước, mật độ, khối lượng riêng…… ) cóđược đều là kết quả của quá trình nung Trong công nghệ gốm sứ thì quá trình nung làquá trình rất quan trọng, tuỳ vào mục đích sử dụng mà ta có những yêu cầu mức độnung khác nhau Thành phần pha trước và sau khi nung có thể thay đổi 1 phần hoặcthay đổi hoàn toàn, trong quá trình nung có những biến đổi hoá lý xảy ra và đặc biệtlà xảy ra ở pha rắn, đôi khi có mặt một ít pha lỏng, đây là điểm đặc trưng của côngnghệ gốm sứ chúng ta

2 Quá trình nung :

Là quá trình nâng nhiệt độ trong lò lên, giữ nhiệt và sau đó hạ nhiệt

3 Chế độ nung

3.1 Nhiệt độ nung: là nhiệt độ cao nhất cần thiết cho quá trình phản ứng và kếtkhối đạt mức cần thiết mà sản phẩm không bị biến dạng.Với các quá trình nhiệt độcao, danh từ nung được hiểu như những quá trình gia nhiệt mà các biến đổi chủ yếu ởpha rắn còn quá trình biến đổi xảy ra ở pha lỏng thường người ta gọi là nấu

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 sốgốm 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.Thường nung các loại gốm từ ôxít tinh khiết như corund,zircon, VLCL caocấp…

3.2 Thời gian nung ( chu kỳ nung ): là toàn bộ thời gian cần thiết của một chu trìnhnung, kể từ khi bắt đầu nâng nhiệt độ cho tới khi lấy được thành phẩm Tuỳ theo mụcđích sử dụng của sản phẩm mà thời gian nung khác nhau, từ một vài giờ cho tới hàngchục giờ, thậm chí nhiều ngày

Tuy nhiên nếu ta xét về hiệu quả kinh tế thì để tiết kiệm năng lượng tăng năngsuất , chu kỳ nung càng ngắn càng tốt Trong kỹ thuật nung ta cần tính đến tốc độ tănghay giảm nhiệt độ một cách hợp lý để những quá trình hoá lý xảy ra tốt và sản phẩmkhông bị biến dạng.

3.3 Môi trường nung: Tức là môi trường trong không gian lò, môi trường ôxy hoálà môi trường dư không khí, môi trường trung tính nghĩa là không khí cháy vừa đủ,ngược lại thì môi trường khử là môi trường thiếu ôxy Ngoài ra còn có những yêu cầuđặc biệt khác như nung trong môi trường khí 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 hợpTrong 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 )

a 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 gâynên nứt vở sản phẩm Trong giai đoạn này đồng thời cũng xảy ra quá trình hoá lý nhưkhử nước hoá học , phân huỷ muối cacbonat, biến đổi thụ hình, có thể xuất hiện phalỏng …… làm biến đổi thể tích riêng Chính vì điều đó ta cần hạn chế tốc độ tăng nhiệtđộ

b 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 nhiệtđộ để rút ngắn thời gian nung thì trong mộc sẽ sinh ra nhiều pha lỏng khi đó sản phẩmsẽ dể bị biến dạng, càng nếu ta lưu ở nhiệt độ thấp và thời gian lưu ngắn thì quá trìnhkết khối của mộc sẽ không tốt Vì vậy ta cũng cần chú ý đến thời gian cũng như nhiệtđộ lưu cho phù hợp

c 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 HOÁ 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 khinung

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 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 sựbiến đổi thù hình của từ -quắc sang  -quắc ở nhiệt độ 573oC , hiện tượng này làmtăng thể tích cho 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 950oC 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 độ 1300oC tinh thể critobalit hình thành

5 Giai đoạn làm nguội: Trong giai đoạn này đôi lúc ta làm nguội nhanh và đôi

lúc ta cũng làm nguội chậm

- Giai đoạn làm nguội nhanh tới 700oC, giai đoạn này không có sự biến đổi gìlớn nên ta có thể làm nguội nhanh

- Giai đoạn làm nguội chậm từ 700 trở xuống, Tại nhiệt độ 573oC có sự biếnđổi thụ hình của  -quắc sang -quắc Sự biến đổi này gây nên ứng suất nội trong sảnphẩm

III – ĐƯỜNG CONG NUNG – CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG NUNG

1 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 đó là đường biểu diển mối quan hệgiữa nhiệt độ với thời gian hoặc giữa nhiệt độ với chiều dài của lò

lưu nhiệt

thời gian(h)

Đồ thị minh hoạ cho đường cong nung theo thời gian

2 Cơ sở lý thuyết xây dựng đường cong nung Để thiết lập chế độ nung trong lò

con lăn cho sản phẩm cần nung cần thiết phải xác định vận tốc nâng nhiệt hoặc làmnguội lớn nhất cho phép, thời gian bảo lưu nhiệt độ cao nhất phù hợp cho sản phẩmđó

- Vận tốc làm nguội và nâng nhiệt lớn nhất cho phép đối với từng khoảng nhiệtđộ được dựa trên cơ sở ứng suất nhiệt suất hiện trong cấu kiện nung ở điều kiện phòngthí nghiệm và trực tiếp trong lò sản xuất

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

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

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

+ Giai đoạn từ 500-700oC : Giai đoạn này thì hiện tượng ngược lại vật liệu bị

co, ta cũng cân bằng ứng suất nhiệt và ta rút ra công thức tính toán như sau :

Tuy nhiên công thức này chỉ đúng cho quá trình không co sự thu hay toả nhiệt.Nhưng trong giai đoạn nhiệt độ này thì có quá trình thu nhiệt của vật liệu và có sựbiến đổi thù hình của đất sét nên trong kết quả tính toán ta cần giảm vận tốc nângnhiệt cho phép 1.4 – 1.5 lần.

Trong giai đoạn này xảy ra hiệu ứng thu nhiệt do mất nước hoá hoc và sự biếnđổi thù hình của  -quắc Để đánh giá đúng hơn những biến dổi xảy ra trong giai đoạnnày ta có thể 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, trênđường TG ta xác định khối lượng của vật chất giảm đi (m) do hiệu ứng gây ra Từ đó

ta có thể tính 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 vàthời gian kết thúc quá trình xảy ra hiệu ứng Như vậy ta đã xác định thời gian để hiệuứng xảy ra hoàn toàn Theo thực nghiệm , người ta chỉ ra rằng mối quan hệ của lượngnhiệt hiệu ứng và diện tích vùng xảy ra hiệu ứng như sau:

1

2 1

.

.

t a

g: hằng số 1: hệ số dẫn nhiệt

T

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

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 thùhình là tốt nhất

+ Giai đoạn 700-1180oC : Vùng nhiệt độ này bắt đầu xuất hiện pha lỏng vàđược coi là vùng đàn hồi dẻo nhớt Ta cũng rút ra công thức tính toán như sau :

.

3 (1 ) 2

+ Giai đoạn làm nguội chậm 700-500oC :Để tránh sự biến đổi thù hình của quắclàm hư sản phẩm thì trong giai đoạn này ta cũng nên hạ nhiệt độ từ từ như khi tăngnhiệt độ

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

 Các đại lượng trong các biểu thức:

 - cường độ giới hạn theo bề mặt, MPa có thể xác định theo giới hạn bền khiuốn

E- môđun đàn hồi, MPa

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

- hệ số nén theo thiết diện ngang, trong vùng đàn hồi thì =0.3, trong vùng dẻonhớt thì =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 mẫuthử và khối lượng mẫu khô, tính bằng % Cách xác định độ hút nước của sản phẩm:nung mẫu ở những nhiệt độ khác nhau, sau đó cho mẫu vào trong bể nước để mẫu hútnước, lấy mẫu ra và đêm cân để xác định độ hút nước, tới một khoảng nhiệt độ nào đóđộ hút nước của sản phẩm bằng không Khoảng nhiệt độ đó chính là khoảng nung tốtnhất 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 biếnđổi khi nung như những vị trí toả và thu nhiệt, các quá trình phản ứng, phân huỷ ởnhững nhiệt độ khác nhau, 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 đổithể tích, và đồng thời quá trình mất nước hoá học xảy ra lớn nên có thể gây nên nứtvở sản phẩm, do đó ta nâng nhiệt chậm ở những vị trí này

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

pha lỏng nên ta có thể giãm nhiệt với tốc độ nhanh, nhưng đến vị trí nhiệt độ 573oCøtinh thể quắc sẽ biến đổi thù hình ngược lại, cho nên ta cần hạ nhiệt độ chậm tại vị trínày

IV – NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH NUNG.

1.Bản chất của vật liệu nung: Những khoáng có trong phối liệu có thể quyết

định đến chế độ nung của sản phẩm

2.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 suấtnhiệt

3 Công nghệ sản xuất: 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 đãtráng men

4 Môi trường nung: 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.

5 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

6 Cách nạp và cách bố trí vật liệu nung: Vật liệu khi vào lò có thể là xếp nhiều

lớp hay là một lớp………

PHẦN II : LÒ NUNG

I – GIỚI THIỆU CHUNG :

Trong công nghệ silicát nói chung và trong công nghệ gốm sứ nói riêng thì lò làthiết bị rất quan trọng và không thể thiếu Nếu như trong công nghệ sản xuất thuỷ tinhcó lò bể, lò nồi để nấu phối liệu chảy lỏng ra rồi sau đó mới tạo hình sản phẩm, hoặctrong công nghệ sản xuất xi măng thì có lò quay, lò đứng để nung phối liệu tạoclinker, còn trong công nghệ sản xuất gốm sứ thì lò dùng để nung những vật liệu saukhi tạo hình mà ta gọi là mộc Đây là điểm khác biệt nhất của lò trong công nghệ gốmsứ so với trong công nghệ lò thuỷ tinh cũng 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 vàtạo nên sản phẩm có độ bền cơ cần thiết, cũng như những thông số kỹ thuật ( độ hútnước, độ xốp……… ) đạt yêu cầu mục đích sử dụng

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

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

Lò là nơi làm việc ở nhiệt độ cao nên vật liệu dùng để xây lò là vật liệu chịu lửa.Tuỳ theo đặc thù về kích thước cũng như hình dáng của sản phẩm nung mà ta cónhững 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 lửangang

 Phân loaị theo chuyển động của ngọn lửa : lò có ngọn lửa cố định vàlò có ngọn lửa di động

1.Lò đứng : Chủ yếu để nung gạch, nó có dạng buồng hình chủ nhật, thànhđứng và có các buồng đốt được bố trí hai bên hông của lò Tường và nền lò được xâybỡi gạch chưa nung hoặc đã nung Lò đứng sử dụng nhiên liệu là than hoặc cũi Đây làlò hoạt động gian đoạn và năng suất thấp

2 Lò nằm : Khác với lò đứng, lò nằm dược xây vòm kín, có ống khói để thảikhói lò Chiều dài của lò nằm được thiết kế phụ thuộc vào chiều rộng và chiều cao.Hai bên vách lò có cửa chính và có một số cửa nhỏ để quan sát Lò nằm thường được

xây có độ dốc khoảng 5% Nhiên liệu được sử dụng chủ yếu là than dạng viên hoặcnửa viên.

3 Lò bầu – lò lửa đảo: dùng để nung các cấu kiện gốm xây dựng cần nung ởnhiệt 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 các vagông, buồng đốt lò được bố trí hai bên hông, nhiênliệu sử dụng có thể là dạng rắn, lỏng hoặc khí không trực tiếp tiếp xúc với sản phẩmmà bị tường chắn hướng ngọn lửa đi thẳng lên vòm rồi quặt theo hướng thẳng đứngxuống dưới qua các rảnh thoát khí thải ở nền lò đi vào mương khí thải chung

4 Lò vòng: Điều khác biệt quan trọng giữa lò vòng và các lò trên là vùngnhiệt di động, còn sản phẩm mộc đứng yên Cấu tạo của lò vòng đó là kênh rỗng dạnghình chữ nhật hoặc elip Nhiên liệu được cấp bên trên vòm lò ở dạng hạt nhỏ, cácvùng nhiệt di được là bằng cách thay nhiên liệu cung cấp vào các vùng Bên trongkênh lò có vách ngăn bằng bìa cactông giữa vùng làm nguội và vùng đốt nóng

5 Lò tunnel: là loại lò hoạt động lien tục, vật liệu chuyển động ngược chiều vớikhói lò theo chiều dài hầ Theo chế độ nhiệt lò tunnel chia làm 3 vùng: vùng sấy đốtnóng, vùng nung và vùng làm nguội So với lò vòng, lò tunnel có ưu điểm là quá trìnhnung liên tục, mức độ tự động hóa cao, cơ giới hóa cao, giảm nhẹ sức lao động dokhâu xếp và dở sản phẩm lên vagông được thực hiện ở ngoài lò, qui trình nhiệt điềukhiển dể dàng thuận lợi, chất lượng sản phẩm cao, thời gian lưu ngắn………

Lò tunnel sử dụng nung gạch xây dưng, ngói, đá gốm, gạch lát nền… Sản phẩmđược xếp trên vagông chuyển động trên đường ray Nhiên liệu sử dụng thường là dạnglỏng(dầu mazut) và dạng khí, ít sử dụng nhiên liệu dạng rắn Đối với dạng lỏng và khívòi phun nhiên liệu bố trí hai bên hông và ngay tại khe hở của các vagông, nếu chiềurộng lò lớn thì ta có thể 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 đưavào nhờ hệ thống con lăn quay Do vậy nhiệt lượng tiêu tốn của lò con lăn thấp hơnrất nhiều ( lò tunnel nhiệt lượng tiêu tốn khoảng từ 1300 – 1500 Kcal/Kg sản phẩmnung, trong khi đó lò con 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 hệthống bếp đốt bên trên và bên dưới dãy con lăn Chính vì điều này mà ta có thể nungsản phẩm ở cả hai bề mặt của chúng nên chu kỳ nung đựơc rút ngắn => năng suất lònung được nâng rất cao và phế phẩm ít hơn Việc sử dụng lò con lăn hạ được giá thànhbảo dưỡng ló nung và tiết 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 lênchi tiếc chịu mài mòn.

Hệ thống điều khiển tự động được cài đặt vào lò con lăn nên việc vân hành vàđiều khiển rất dể dàng và thuận tiện cho nên giảm bớt nhân công đứng lò => giảm chiphí giá thành 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,vùng nung, vùng làm nguội nhanh, vùng làm nguội chậm và vùng làm nguội cuốicùng Các môdul 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 vòlò đảm bảo 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 lớpbông cách nhiệt – lớp bông này được làm thành từng khối xếp chông lên nhau Bênngoài 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 cáchnhiệt thuận tiện cho khoảng nhiệt độ nhỏ hơn 600oC trong khu này không có vòi đốtnào mà sản phẩm được nung nóng là do hơi nóng từ khu vực đốt Khí nóng từ các khuvực này chạy sang các khu vực trước lò nung, là do có hệ thống quạt hút đặt tiết diệnđầu và tiết diện cuối của khu vực cả ở dưới và ở trên hệ thống con lăn Các quạt hútnày đều có thiết bị điều chỉnh lưu lượng khí hút một cách dễ dàng và đơn giản Chứcnăng của khu vực trước lò nung là làm kho hoàn toàn sản phẩm bằng cách loại bỏnhững điểm ẩm cục bộ còn lại trong quá trình sấy, tráng men và bảo quản Làm nhưthế này mới tránh được sự nứt vỡ sản phẩm do sự bốc hơi nước một cách mãnh liệtxảy ra ở nhiệt độ cao, có thể ở ngay cả thiết diện cuối của khu vực trước lò nung nhiệtđộ cũng đã cao rồi

Hơn nữa, bằng cách tạo sự trao đổi nhiệt hựp lý giữa sản phẩm và khí nóng trong lòtrước khi chuẩn bị thải ra bên ngoài môi trường, do vậy hiệu suất nhiệt của lò con lăntăng lên rất nhiều và lượng nhiệt tiêu tốn cho 1 đơn vị sản phẩm cũng giảm đi đángkể

- Khu vực thứ hai gọi là vùng nung nóng sơ bộ Đặc điểm của khu vực này làphần cách nhiệt của lò thích hợp với nhiệt độ tương đối cao, do đó gạch chịu lửa vàbông cách nhiệt cũng được sử dụng ở đây Bởi vì quá trình làm khô sản phẩm nungphụ thuộc rất nhiều vào bơm hút toàn phần hoặc một phần sản phẩm khí trong lò docác phản ứng hoá học và vật lý học thải ra, các thiết bị đốt nóng trong khu vực nàyphải được thiết kế sao vùng điều chỉnh nhiệt độ càng rộng càng tốt Thiết bị đốt cócác vòi đốt dặt dưới các con lăn và dưới các vòi phun không khí nhằm kéo dài phanóng chảy của men, và kéo dài khả năng thấm khí qua bề mặt của sản phẩm

- Khu vực thứ ba gọi là vùng nung, đặc điểm của vùng này là nhiệt độ rất caonên vỏ lò ta cũng sử dụng gạch chịu lửa và bông cách nhiệt Trong khu vực này cácvòi đốt được bố trí trong toàn bộ khu vực Sự phân chia các thiết bị ra từng nhóm vòiđốt riêng và độc lập cho phép ta thực hiện chính xác qui luật nhiệt độ của đường congnung theo yêu cầu Vận hành và điều khiển nhiệt độ ở trong vùng nung của lò nung làmột việc rất quan trọng và cơ bản, bởi vị rất nhiều vấn đề sẽ liên quan đến : khuyếttật do chênh lệch nhiệt độ, không đồng đều giữa các vùng, tốc độ nâng nhiệt sự thuỷhoá và sự đồng đều men … Đều xẩy ra ở pha này

- Khu vực thứ tư gọi là vùng làm nguội nhanh Đặc điểm của khu vực này làthành cách nhiệt của nó có kết cấu như vùng nung, trên đường cong nung thì vùng này

bắt đầu từ nhiệt độ nung đến nhiệt độ 700oC Khu vực làm nguội nhanh có chiều dài6.3m và có kết cấu gồm hai phần : phần đầu là phần làm nguội trực tiếp, một bộ traođổi nhiệt nằm ở dưới lò có chức năng làm mát khu vực lò ở gần nó và nó còn có chứcnăng cấp khí nóng cho vùng nung nóng sơ bộ và cho các vòi đốt Bên cạch bộ trao đổinhiệt là hệ thống làm mát trực tiếp, hệ thống này thổi vào lò không khí ở nhiệt độmôi trường, khí mát được thổi trực tiếp vào phía trên và phía dưới sản phẩm qua cácống thép xuyên qua tường lò Hệ thống cấp khí nén là hệ thông đã tiêu chuẩn hoá, cácvan bướm tự động điều chỉnh đựoc một cách dễ dàng, các van này đóng mở tự độngbằng tín hiệu nhiệt đo do trực tiếp bằng các đầu cảm biến nhiệt độ nằm ở trong lò.

- Khu vực thứ năm gọi là vùng làm tự nhiên, đặc điểm của vùng này là nhiệt độthấp nên ta chỉ cần sử dụng bông cách nhiệt mà không cần dùng gạch chịu lửa Nhiệmvụ của khu vực này là hiện thực hoá đường cong nhiệt độ với sự thay đổi nhiệt độ nhỏđể sự chuyển pha 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.

PHẦN III: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Định nghĩa nhiên liệu :

Nhiên liệu là tên gọi của một số chất trong thiên nhiên hoặc nhân tạo có khảnăng cháy nhanh toả ra một lượng nhiệt lớn làm tăng nhiệt độ môi trường khí xungquanh lên rất cao cần thiết cho quá trình gia công nhiệt

Quá trình cháy của nhiên liệu có thể chia ra làm hai loại chính : cháy đồng thểvà 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 kỳcháy

Không phải bất kỳ hỗn hợp đồng thể nào của nhiên liệu và oxy cũng có thể bốccháy Có một dưới hạn trên và dưới hạn dưới của nồng độ khí cháy trong hỗn hợpvới không khí hoặc oxy Ngoài dưới hạn này hỗn hợp không bốc lửa

Khí Giới hạn dưới (%) Giới hạn trên (%)

Tính quá trình cháy của nhiên liệu gồm

_ Xác định lượng oxi và không khí cần thiết cho quá trình cháy

_ Lượng và thành phần sản phẩm cháy

_ Tính nhiệt độ cháy của nhiên liệu

1 Nhiệt sinh của nhiên liệu: Qt = 21200*30%+28000*70%=25960(kcal/m3)

2 Lượng khơng khí cần thiết cho quá trình cháy:

+ lượng khơng khí khơ lý thuyết:

L0 = 0,04762[(3+8/4)*30%+(4+10/4)*70%]=28,81(m3/m3)

+ lượng khơng khí khơ thực tế: Ltt = αLL0 = 1,08*28,81=31,12(m3/m3)

+ lượng khơng khí ẩm thực tế: Latt = (1+0,0016d)Ltt

+ thể tích khí H2O:

VH2O = 0,01(0,5*8*30+0,5*10*70+0,0016*0,622*31,12)=4,7(m3/m3NL) +VO2 = 0,21(αL-1) L0=0,21*0,08*28,81=0,484(m3/m3NL)

(g/kg)

4 Xác định nhiệt độ cháy:

-Nhiệt độ cháy calo:Vkcktc=Qt+cntn+Lttckktkk

+Qt=25960:nhiệt sinh của NL(kcal/m3)

0.5783*10.34 0.464*13.14 0.373*1.35 0.3529* 68.72 0.357 *6.44

0.3913 100

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA

LÒ CON LĂN

I – THIẾT KẾ LÒ NUNG :

Thơng số ban đầu

- Năng suất nhà máy 1500000m2/năm

- Mỗi ngày làm việc 24h

 Số chu kỳ làm việc trong năm:

300*24*60

9600 45

 Sức chứa của lò

9962956

1007 9600

Lò được ghép lại từ nhiều modul ,vài modul tạo thành một zôn

Chọn kích thước của một modul như sau

- Chiều rộng : 2.4 m

- Chiều dài : 2.8 m

- Chieàu cao beân trong : 1100 mm

Trong 1 modul , ta có thể sắp xếp như sau

 Theo chiều rộng : 5 viên

 Theo chiều dài : 6 viên

Vậy số gạch trong 1 modul sẽ là 5*6 =30 viên

Số modul của lò là 1007/30 = 34 modul

Chiều dài lò 34*2.8 = 95.2 m

Số modul trong từng zon:

Chọn đường cong nung thực nghiệm (theo Applied Ceramic Technology _ Volume II,Sacmi) mà ta tính toán chiều dài của các zone

1 Vùng sấy:

Nhiệt độ (30 – 4000C ) :

5.6 45

=> số modul modulNhiệt độ (650 – 8200C):

95.2*3.97

8.4 45

L   m

=> số modul: 8.4 3

2.8  modulNhiệt độ (1100 – 11600C):

95.2*3.97

8.4 45

L   m

=> số modul: 8.4 3

2.8  modulNhiệt độ (1160 – 11600C):

95.2*9.26

19.59 45

L   m

=> số modul: 5.6 2

2.8  modulNhiệt độ (300-1000C) 95.2*2.65 5.6

45

L   m

=> số modul modul

Tổng kết :

B ng t ng k t các vùng trong lịảng tổng kết các vùng trong lị ổng kết các vùng trong lị ết các vùng trong lị

Vùng Nhiệt độ(oC) Thời

Làm nguội cuối cùng 500 - 300300 -70 2.652.65 5.65.6 22

Toång 45 95.2 34

II – TÍNH PHAÂN BOÁ NHIEÄT :

Trong lò , ở những khu vực có nhiệt độ cao ta xây tường và vòm bằng 3 lớp : lớp VLCLsamot , lớp bông cách nhiệt và lớp thép Còn ở nhứng khu vực có nhiệt độ thấp , ta chỉcần xây hai lớp : lớp gạch samot và thép

Gạch Sam mốt

Bông gốm cách nhiệt

bông cách

Cách xác định nhiệt độ phân bố qua tường lị

Ta xem như 1 là rất lớn khi đĩ nhiệt độ t1 t k= 1160oC, và ta coi t  kk 30oC

Với   1, ,2 3_là chiều dày lớp VLCL samốt, bơng cách nhiệt, và lớp thép bảo vệ

Do hệ số cấp nhiệt của khí lị rất lớn nên ta cĩ thể bỏ qua nhiệt cản của khí lị

n

 : Hệ số cấp nhiệt ngồi được xác định theo cơng thức

0 4

K = 2.2 ( khi αLđl kcal/m2 0C h) đối với tường cấp nhiệt bên

K = 2.8 ( khi αLđl kcal/m2 0C h) đối với tường cấp nhiệt lên phía trên

K = 1.4 ( khi αLđl kcal/m2 0C h) đối với tường cấp nhiệt xuống phía dưới

 - Độ đen của vật liệu bề mặt ngoài vỏ lò ( khi αLđl kcal/m2 0Ch thì .C0 4)

tn nhiệt độ lớp vỏ ngoài tn = t4

tkk = 300C _nhiệt độ không khí

Trong lò roller có những modul ta không cần sử dụng VLCL đó là vùng nhiệt độ thấp nhưzone sấy và zone làm nguội, chính vì vậy 9 modul đầu và 12 modul sau ta chỉ sử dụng 2lớp : gạch samot và thép bảo vệ

Đối với tường lò:

Bảng phân chia bề dày từng lớp vật liệu trong từng zone của tường lò :

Khoảng nhiệt độ(oC) Bề dày lớp vật liệu tường lò

Samốt Bông cách nhiệt Thép bảo vệ

R(m2.h.0C /Kcal) q(Kcal/m2)

R(m2.h.0C /Kcal) q(Kcal/m2)