Khảo sát lò sấy đứng trong dây chuyền gạch ốp lát

Chúng ta sẽ giới thiệu các công đoạn điển hình trong dây chuyền sản xuất gạch ốp lát. Qua tham quan thực tế dây chuyền sản xuất của nhà máy gạch ốp lát Hà Nội, có thể tóm tắt quy trình của dây chuyền như trong sơ đồ 1.1 Nguyên tắc hoạt động của dây chuyền: Các dạng nguyên vật liệu thô sau khi qua các công đoạn sơ chế và tinh chế thành dạng bột tinh (các thông số về độ ẩm, lượng nước đ• đạt yêu cầu ) sẽ đưa sang khâu cân và phối trộn. Tại đây các nguyên vật liệu được phối trộn theo một tỷ lệ nhất định tuỳ thuộc vào yêu cầu đối với sản phẩm định sản xuất. Sau đó vật liệu đ• phối trộn theo ống phun được đưa sang bộ phận tạo sản phẩm thô, bao gồm các phần như tạo hình dạng, sấy sơ bộ. Tiếp theo là đến phần tráng men và in hoa để tạo mẫu m• cho sản phẩm. Một dây chuyền tự động có nhiệm vụ đưa sản phẩm thô đến bộ phận tạo sản phẩm tinh. Bộ phận này có nhiệm vụ nung sản phẩm với nhiệt độ cao và tinh chế chúng bằng cách mài, đánh bóng. Sản phẩm sau khi qua bước này được đưa đến công đoạn kiểm tra, phân loại và bốc xếp. Những sản phẩm đạt chỉ tiêu về chất lượng sẽ được đóng gói, vận chuyển đến các kho hàng bằng chế độ tự động hoặc bán tự động. Dây chuyền sản xuất được tự động hoá cao nhờ áp dụng công nghệ mới của điều khiển vào quá trình sản xuất. Trong dây chuyền sản xuất này, ở công đoạn IV, gạch sau khi được ép có độ ẩm cao (6% ), để thực hiện việc tráng men và in hoa, cần phải được đưa vào lò sấy đứng để gạch có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp (500C; 0,5% ). Dưới đây chúng ta sẽ khảo sát về lò sấy đứng.

I Khâu chuẩn bị nguyên vật liệu II hệ thống cân và trộn nguyên liệu III hệ thống máy ép gạch IV hệ thống tự động đưa gạch vào lò sấy đứng V hệ thống tự động đưa sản phẩm vào lò nung con lăn VI khâu hoàn thành sản phẩm VII hệ thống kt phân loại và bốc xếp gạch ốp lát VIII gạch đã đóng gói và cất trong kho Tr ờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp Chơng I Khảo sát lò sấy đứng trong dây chuyền gạch ốp lát Giới thiệu khái quát dây chuyền sản xuất gạch ốp lát của nhà máy gạch ốp lát Hà Nội Chúng ta sẽ giới thiệu các công đoạn điển hình trong dây chuyền sản xuất gạch ốp lát. Qua tham quan thực tế dây chuyền sản xuất của nhà máy gạch ốp lát Hà Nội, có thể tóm tắt quy trình của dây chuyền nh trong sơ đồ 1.1 Nguyên tắc hoạt động của dây chuyền: Các dạng nguyên vật liệu thô sau khi qua các công đoạn sơ chế và tinh chế thành dạng bột tinh (các thông số về độ ẩm, lợng nớc đã đạt yêu cầu ) sẽ đa sang khâu cân và phối trộn. Tại đây các nguyên vật liệu đợc phối trộn theo một tỷ lệ nhất định tuỳ thuộc vào yêu cầu đối với sản phẩm định sản xuất. Sau đó vật liệu đã phối trộn theo ống phun đợc đa sang bộ phận tạo sản phẩm thô, bao gồm các phần nh tạo hình dạng, sấy sơ bộ. Tiếp theo là đến phần tráng men và in hoa để tạo mẫu mã cho sản phẩm. Một dây chuyền tự động có nhiệm vụ đa sản phẩm thô đến bộ phận tạo sản phẩm tinh. Bộ phận này có nhiệm vụ nung sản phẩm với nhiệt độ cao và tinh chế chúng bằng cách mài, đánh bóng. Sản phẩm sau khi qua bớc này đợc đa đến công đoạn kiểm tra, phân loại và bốc xếp. Những sản phẩm đạt chỉ tiêu về chất lợng sẽ đợc đóng gói, vận chuyển đến các kho hàng bằng chế độ tự động hoặc bán tự động. Dây chuyền sản xuất đợc tự động hoá cao nhờ áp dụng công nghệ mới của điều khiển vào quá trình sản xuất. Trong dây chuyền sản xuất này, ở công đoạn IV, gạch sau khi đợc ép có độ ẩm cao (6% ), để thực hiện việc tráng men và in hoa, cần phải đợc đa vào lò sấy đứng để gạch có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp (50 0 C; 0,5% ). Dới đây chúng ta sẽ khảo sát về lò sấy đứng. 1 Tr ờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1: Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất sản phẩm I.1- Mô tả các thông số kỹ thuật cơ bản và nguyên tắc điều khiển lò sấy đứng 2 Tr ờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp 1- Các thông số kỹ thuật cơ bản của lò sấy đứng Các thông số về kích thớc của lò: + Chiều rộng tác dụng của lò: 2m. + Chiều dài tác dụng của lò: 4m. + Chiều cao tác dụng của lò: 8m. * Dải nhiệt độ sấy của lò trong quá trình sấy: từ 20 0 C- 140 0 C. * Thời gian cấp nhiệt trong quá trình sấy: 1h. * Vật liệu sấy là gạch mộc. * Yêu cầu gạch sau khi sấy phải có độ ẩm 0,5% và nhiệt độ khoảng 50 0 C. Công suất cung cấp cho lò trong quá trình sấy : Để làm bay hơi hoàn toàn 1Kg cần cung cấp lợng nhiệt 539Kcal. Để sấy khô 1Kg sản phẩm có độ ẩm 6% thì cần cung cấp nhiệt lợng 32,34Kcal. Trong 1h có 6.361,2Kg vật sấy đi vào lò sấy, để sấy khô chúng ta cần cung cấp nhiệt lợng 205.721Kcal. Thông thờng hiệu suất của lò sấy chính là công suất của buồng phát nhiệt. Theo dự kiến nhiệt độ buồng phát nhiệt là 500 0 C, trong khi đó nhiệt độ tác nhân sấy theo yêu cầu công nghệ là 140 0 C. Do đó để có đợc nhiệt độ tác nhân sấy theo yêu cầu đặt ra thì phải cung cấp một lợng không khí có nhiệt độ bằng nhiệt độ của môi trờng (20 0 C ) phù hợp nào đó để hoà trộn vói nhiệt độ buồng phát nhiệt. Theo số liệu ngời ta đã tính đợc thì cần phải cung cấp một lợng không khí là 4000m 3 / h. Vì nhiệt độ của tác nhân sấy để sấy sản phẩm trong lò sấy nhỏ nên ngời ta chọn phơng pháp trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức bằng gió nóng, chuyển động bởi hệ thống quạt ly tâm. Đây là phơng pháp thờng đợc dùng trong lò công nghiệp. Từ lu lợng gió yêu cầu (4000m 3 / h ) ta chọn loại quạt N4, công suất cung cấp cho quạt là 2,2Kw (đây là loại quạt đã đợc tiêu chuẩn hoá ). 3 Tr ờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp 2- Hoạt động của quá trình sấy Theo hình 2-1.1 và hình 2-1.2, bên trong lò đợc chia làm hai phần chính đối ngợc nhau và đợc nối với nhau bằng phần thứ ba, trong đó quạt VP (quạt chính ) làm việc. Mỗi phần đợc chia làm ba khu vực tách rời là kênh cung cấp, kênh tuần hoàn và kênh giữa (hay kênh chính ). 4 Tr êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi §å ¸n tèt nghiÖp H×nh 2.1:Bè trÝ c¸c van bªn trong lß sÊy ®øng 5 Tr êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi §å ¸n tèt nghiÖp H×nh2.2: §êng ®i cña khÝ bªn trong lß sÊy ®øng 6 Tr ờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp Quạt VP làm việc theo kiểu ngợc dòng, hệ đờng ống chính đợc chia làm hai đờng ống tách rời. Một trong hai đờng ống cung cấp khí cho buồng đốt khí trực tiếp để tạo tác nhân sấy và sau đó cung cấp cho kênh đi xuống. Khí tuần hoàn với độ ẩm cao và nhiệt độ thấp chạy qua nhánh khác của đờng ống để cung cấp khí cho kênh đối diện, ở đó vật liệu đợc đa vào. Van SD đợc đặt sau quạt chính tách luồng khí từ quạt và dẫn vào một trong hai nhánh của đờng ống, (còn gọi là van làm chệch hớng, nh trên hình 2-1.2 ). Van SM trộn không khí từ buồng phát nhiệt tới và khí tuần hoàn trớc khi dẫn luồng khí này tới kênh tơng ứng. Các kênh này đợc trang bị các van đặc biệt kiểu lới, chúng đợc đặt theo mặt phẳng thẳng đứng. Các lới này của van có nhiều hình thù đặc biệt và truyền khí theo luồng mỏng song song với các lớp gạch làm tăng sự trao đổi nhiệt và cho phép đạt hiệu quả cao nhất. Không khí sau khi qua các rọ và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt đợc hút ra các cửa tơng ứng đặt tại phía cuối kênh dẫn rọ quay, sau đó dẫn đến quạt chính bằng kênh chính. Quạt thứ hai là VS, nhờ vào đờng ống hút đợc đặt trong lỗ hút một phần khí thải và định lợng nó bằng các van cửa SCS (van phụ ) chuyển tới ống dẫn khí thải để thải đi. Phần khác của lợng khí thải hút từ phía dới của lò sấy, khí này mang nhiều hơi nớc nên đợc hút hết ra ngoài qua van chính SCP đặt ở phần chính của ống dẫn khí thải. Khí lạnh đợc bổ sung để hoà trộn vào kênh cung cấp qua cửa SEA đặt ở phía dới quạt chính. Nh vậy kênh tuần hoàn chỉ có khí nóng để làm nóng sơ bộ và sấy gạch, kênh cung cấp gồm hỗn hợp khí nóng và khí lạnh qua van cửa SVE. Khí này sau khi làm mát gạch đợc hút trở về kênh chính qua van cửa cho khí lần hai vào SVA hoặc đợc hút xuống cửa dới của ống dẫn khí thải cũng góp phần để sấy gạch sơ bộ. Độ mở của các van đợc xây dựng bằng thực nghiệm. I.2- Nhiệm vụ và nguyên tắc làm việc của lò sấy đứng 1- Nhiệm vụ của lò sấy đứng Lò sấy đứng thực hiện quá trình đốt nhiên liệu dầu hoặc gas với không khí để sinh ra nhiệt năng. Năng lợng này dùng để sấy gạch để gạch ra có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Do tính chất hấp thụ nhiệt của vật liệu mà việc cấp nhiệt phải theo một quá trình nhất định trong một khoảng thời gian nhất định đến khi đạt yêu cầu. Nói cách khác là tơng ứng với từng vị trí của lò, nhiệt độ phải thích hợp 7 Tr ờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp với từng mục đích cụ thể. Với toàn bộ quá trình này, ta lập ra mối quan hệ giữa nhiệt độ theo thời gian và vị trí đợc một đờng cong gọi là đờng cong công nghệ. Nh vậy để khống chế nhiệt độ tại một vị trí nào đó thậm chí tại một thời điểm nào đó, cần phải khống chế đợc nhiên liệu cung cấp để đốt. Đồng thời với việc cung cấp nhiên liệu cũng phải cung cấp lợng khí thích hợp, giả sử nếu không cung cấp đủ không khí thì sẽ dẫn đến hiệu suất đốt thấp 2- Nguyên tắc làm việc của lò sấy đứng Gạch liên tục đợc chuyển tới đầu vào của lò sấy đứng nhờ băng chuyền, chúng đợc xếp lần lợt vào các rọ, các rọ chuyển động theo thứ tự và đi tới đầu ra của lò. Việc trao đổi nhiệt cần thiết cho quá trình sấy dựa trên nguyên lý của sự đối lu bằng khí nóng, khí chuyển động bởi hai quạt ly tâm và đợc đốt đến nhiệt độ cần thiết bởi một buồng đốt khí trực tiếp. Quá trình sấy của lò có thể đợc chia làm ba giai đoạn chính là làm nóng sơ bộ, sấy và làm ổn định: - Làm nóng sơ bộ (20 0 C-140 0 C ): Trong giai đoạn này, gạch đợc đốt nóng từ từ bằng khí tuần hoàn thổi theo nhiều dòng mỏng song song với các tầng hay là các viên gạch. Sau giai đoạn này gạch đợc làm nóng lên đến nhiệt độ nào đó và giảm hơi nớc đáng kể. - Giai đoạn sấy (140 0 C ): Khí nóng từ mỏ đốt đợc điều chỉnh nhiệt độ và lu lợng đi vào các rọ và sấy theo cách phù hợp. Sau giai đoạn sấy, gạch đợc sấy nóng đến nhiệt độ cao, độ ẩm đạt đến mức yêu cầu. - Giai đoạn làm ổn định (140 0 C- 50 0 C ): Gạch sau khi đợc sấy nóng đợc làm giảm nhiệt độ từ từ đến mức yêu cầu cho tráng men nhờ hỗn hợp của khí nóng và khí lạnh. 3- Nguyên tắc điều khiển nguồn nhiệt Nguồn nhiệt cho hoạt động sấy đợc lấy từ một buồng đốt. Buồng này đốt dầu, có thể là gas, và không khí dới dạng hỗn hợp, tức là dầu và không khí đợc phun vào nhờ áp lực tạo ra hỗn hợp kiểu khí mù làm cho quá trình đốt nhanh và đốt hết nhiên liệu. Nhiệt sinh ra làm nóng không khí. Không khí nóng đợc đẩy vào kênh tuần hoàn, một phần vào kênh cung cấp. Khí nóng từ các kênh này đợc hút vào các rọ quay và trao đổi nhiệt với gạch, thực hiện quá trình sấy. Nhiệt lợng phải đợc cung cấp đủ mức cần thiết tại từng vị trí. Mức này đợc tự động điều khiển nhờ bộ vi xử lý trung tâm (CPU). Tại từng vị trí của lò sấy có 8 Tr ờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp đặt các đầu đo nhiệt độ. Đầu đo cảm biến từ nhiệt thành điện, qua xử lý số liệu rồi đa về CPU. Tại đây CPU so sánh vói giá trị định trớc do ngời sử dụng yêu cầu (số liệu này đợc đa vào qua các phím điều khiển). Từ sự so sánh này, CPU đa ra tín hiệu điều khiển để đóng hay mở thêm các van dầu (hay khí gas) để cấp nhiên liệu cho phù hợp. Chơng II 9 (h) Vùng 2 Vùng 3 Vùng 1 I II III T 0 C 140 50 20 0 0.3 0.7 1 Tr ờng đại học bách khoa hà nội Đồ án tốt nghiệp XÂY DựNG BàI TOáN Và PHƯƠNG áN THIếT Kế Hệ THốNG ĐIềU KHIểN NHIệT Độ Lò SấY Đứng Từ việc khảo sát các công nghệ điển hình trong dây chuyền sản xuất gạch ốp lát Hà Nội, nhiệm vụ tiếp theo của bản đồ án này là đa ra phơng án xây dựng bài toán và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng. 2.1- Thành lập bài toán Theo nh chơng một đã trình bày về các thông số cơ bản của lò sấy cùng các tính chất của vật liệu sấy, bài toán đặt ra cho hệ thống điều khiển nhiệt độ lò nh sau: + Cho đờng cong công nghệ của quá trình sấy của lò sấy( nó đợc xây dựng từ đờng cong lý thuyết dựa vào thành phần vật liệu, yêu cầu gia nhiệt và thời gian cấp nhiệt lập ra đờng cong lý thuyết và đợc xác lập băng thực nghiệm hay bằng quá trình sản xuất ban đầu thành đờng cong công nghệ) nh hình 2.1 Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ của quá trình sấy Trong đó: t 0 - Nhiệt độ bề mặt vật liệu sấy - Thời gian sấy * Yêu cầu bài toán đặt ra : - Xác định nhiệt độ của lò sấy, mà cụ thể là nhiệt độ từng vùng trong lò sấy. 10