A. Giới thiệu chung
1.1CÁC CÔNG NGHỆ NUNG GẠCH TẠI VIỆT NAM
1.1.1 Kiểu lò nung Hoffman
Đây là kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt di động. Lò này được du nhập vào Việt Nam (miền Nam) vào thập niên 60 của thế kỷ 20. Năm 2008 và 2009 tại tỉnh An Giang (Chợ Mới) có một số chủ cơ sở đã triển khai xây dựng kiểu lò này nhung do quá trình xây dựng và chuyển giao không được thực hiện một cách nghiêm túc nên đang gặp nhiều khó khăn trong vận hành. Lò Hoffman gồm 2 dãy, mỗi dãy có 11 khoang gạch với 12 cửa đốt (có thể có số khoang và số cửa nhiều hơn).
Hình 1.2: Lò nung gạch kiểu Hoffman
Có 2 phương pháp đốt cơ bản là đốt cửa hông và đốt trên xuống, đồng thời có thể kết hợp cả 2 cách đốt lò nàyđã đư ợc cải tiến bởi nhiều tổ chức và cá nhân để
chuyển từ việc đốt củi sang đốt phụ phẩm nông nghiệp (vỏ cà phê, vỏ hạt điều, vỏ đậu phộng, trấu) như hiện nay. Lò Hoffman hiện đang được sử dụng rộng rãi tại Long An, Tây Ninh, Bình Thuận vả rãi rác một số tỉnh miền Đông Nam bộ. Qua khảo sát tại Đức Hòa-Long An cho thấy nhu cầu nhiên liệu trấu đốt cho 1 kg gạch vào khoảng 150g (tiết kiệm trên 60% lượng trấu) lợi nhuận tăng cao với lò thủ công. Ngoài ra, do sử dụng ít nhiên liệu và sử dụng hiệu quả cao nguồn nhiệt, do đốt liên tục và tuần hoàn, nên giảm lượng khí ô nhiễm thải ra môi trường (giảm trên 70% so với lò thủ công). Đặc biệt, do sử dụng nhiệt triệt để, khói thải tập trung tại một ống khói cao từ 11-15m, chủ động đẩy khói bằng mô tơ quạt, nên dễ xử lý ô nhiễm môi trường.
Chi phí đầu tư: khoảng 9 tỉ đồng/lò công suất 10.000.000 viên/tháng. (sản lượng tương đương 100 lò thủ công).
Ưu điểm: dễ vận hành, sử dụng được nhiều loại nhiên liệu khác nhau như than đá, củi, gas, dầu, phụ phẩm nông nghiệp. Gây ô nhiễm môi trường trung bình, dễ xử lý môi trường. chất lượng gạch sau nung khá đồng đều, tỉ lệ gạch ống đạt mác 50 trên 85%.
Nhược điểm: cần diện tích mặt bằng lớn; chí phí đầu tư ban đầu lớn; tỉ lệ hao hụt cao khi phải dựng lò không chủ động.
1.1.2 Kiểu lò Tuynel
Do người Đức phát minh năm 1877. Đây là kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt cố định. Lò này đư ợc du nhập vào miền Bắc Việt Nam khoảng thập niên 70 của thế kỷ 20, Đây là dạng lò nung dạng ống trụ hình chữ nhật đặt nằm. Đây là kiểu lò nung liên tục với buồng đốt cố định, gạch mộc được chất trên các xe goòng và lần lượt di chuyển qua một buồng đốt cố định. Kiểu lò này đư ợc sử dụng phổ biến nhất ở các nước phát triển và hiện tại lò tuy Tuynelđã đư ợc tự động cao và được đánh giá thích hợp cho điều kiện sản xuất công nghiệp và quy mô lớn.
14
Hình 1.3: Lò Tuynel
Lượng than đá sử dụng dao động từ 70 – 75g/1kg gạch. Nhiên liệu sử dụng có thể là than đá, khí gas, dầu các loại.
Chi phí đầu tư: khoảng 3,5 tỉ đồng/lò 1.250.000 viên/tháng (sản lượng tương đương 12 lò thủ công).
Ưu điểm: dễ xử lý môi trư ờng; có khả năng tự động hóa cao; chất lượng gạch sau nung đạt có độ đồng đều trung bình, gạch ống đạt mác 50 trên 90%.
Nhược điểm: cần diện tích mặt bằng lớn; chí phí đầu tư ban đầu lớn; tỉ lệ hao hụt cao khi phải dừng lò không chủ động.
1.1.3 Kiểu lò Habla
Do người Đức Phát minh năm 1927. Đây là kiểu lò nung theo công nghệ nung bán liên tục (có thể vận hành liên tục) với buồng đốt di động. Kiểu lò này đư ợc cải tiến từ lò Hoffman (lò Hoffman có vách ngăn) nên có th ể dừng lò khi có sự cố và điều tiết sản lượng dễ dàng. Lửa đốt và hơi nóng được dẫn đi theo đường Zig-Zag nên lượng nhiệt liệu đốt có giảm.
Hiện lò nung gạch đốt trấu cải tiến đang được thử nghiệm tại huyện Lai Vung, Đồng Tháp (Cơ sở Năm Phương, Cty TNHH Kim Thạch) với công suất 20.000 viên ngày đêm, là một kiểu lò tương tự lò Habla. Qua đánh giá sơ bộ cho thấy, lượng trấu sử dụng dao động 250g – 300g trấu/1kg gạch (tiết kiệm 30% so với lò thủ công).
Chi phí đầu tư: khoảng 600 triệu đồng/lò 500.000 viên/tháng (Sản lượng tương đương 5 lò thủ công).
Ưu điểm: Chi phí đầu tư trung bình, dễ vận hành, sử dụng được nhiều loại nhiên liệu khác nhau như than đá, củi, gas, dầu, phụ phẩm nông nghiệp. Có thể chuyển sang dạng lò nung bán liên tục, dễ xử lý môi trư ờng, chất lượng gạch sau nung khá đồng đều, tỉ lệ gạch ống đạt mác 50 ( 60< M50< 80%).
Nhược điểm: tiêu hao nhiên liệu cao, gây ô nhiễm môi trường khá cao.
1.1.4 Kiểu lò VSBK
Kiểu lò VSBK (Vertical Shaft brick kiln hay lò nung liên tục kiểu đứng) do người Trung Quốc phát minh 1958. Đây là kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt cố định. Lò nung dạng ống trụ hình chữ nhật đặt đứng, gạch mộc được nạp vào miệng lò từ phía trên và lấy ra ở dưới đáy lò. Lò v ận hành dựa trên nguyên lý khí động học nên sử dụng năng lượng rất hiệu quả. Kiểu lò này đư ợc xây dựng lần đầu tiên tại Việt Nam (Hưng Yên) vào năm 2001 và áp dụng tại An Giang vào năm 2003 nhưng hoạt động không hiệu quả.
16
Hình 1.4: Kiểu lò VSBK
Hiện tại kiểu lò nàyđã đư ợc nhiều tổ chức KHCN cải tiến nên tương đối hoàn thiện về mặt công nghệ và đạt hiệu quả khá cao, tỉ lệ hao hụt giảm (dao động từ 7 – 5% so với 20 – 30% trong những năm trước 2005); lượng than đá sử dụng với mức 45 - 50g than đá/1kg gạch (giảm 20% so với bản đầu tiên).
Chi phí đầu tư: khoảng 300 triệu đồng/lò công suất 300.000 viên/tháng. (sản lượng tương đương 3 lò thủ công).
Ưu điểm: Chi phí đầu tư ban đầu trung bình, không cần xử lý môi trư ờng, chất lượng gạch sau nung có độ đồng đều cao, lượng gạch ống đạt mác 50 > 80 %.
Nhược điểm: tỉ lệ gạch bể cao >7% và có thể tăng lên vài chục % nếu vận hành không đảm bảo kỹ thuật; khó vận hành; sử dụng duy nhất một loại nhiên liệu là than đá.
1.1.5 Lò nung gạch đốt trấu kiểu Thái Lan (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Do các giáo sư người Thái nghiên cứu và hoàn thiện vào năm 2000.
này được áp dụng lần tiện tại Việt Nam (An Giang) vào năm 2006 Lò đư ợc xây theo dạng hình vuông, có bốn buồng đốt, mỗi buồng đốt chứa từ 1800 - 2000 viên gạch ống, thời gian nung cho mỗi buồng từ 8 đến 12 giờ tùy theo loại đất ở khu vực, Hiện lò này đã được cải tiến nâng công suất lên 2500 viên/buồng đốt và lắp đạt thêm hê thông xử lý môi trường nên có thể triển khai áp dụng cho các cơ sở sản xuất với quy mô hộ gia đình. Do đặt thù của lò là tận dụng nguồn nhiệt đầu ra của buồng đốt để sấy gạch mộc ở các buồng kế cận và có thể lấy nhiệt ở buồng làm nguội để sấy nóng không khí trước khi đi vào òl bu ồng nung. Do đó òl đ ạt hiệu suất nhiệt khá cao về nhiệt và tiết kiệm nhiên liệu 250g trấu/1kg gạch (tiết kiệm trên 35% lượng trấu so với lò thủ công).
Đặc biệt, do sử dụng nhiệt khá triệt để, khói thải có nhiệt độ thấp (dưới 120oC) và tập trung tại một đầu ra do một quat trung tâm điều tiết nên dễ xử lý ô nhiễm.
Chi phí đầu tư: khoảng 150 triệu đồng/lò công suất 150.000 viên/tháng. (sản lượng tương đương 1,5 lò thủ công).
Ưu điểm: Chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành, cần ít diện tích mặt bằng, sử dụng được nhiều loại nhiên liệu khác nhau như than đá,củi vụn, phụ phẩm nông nghiệp. Chất lượng gạch ống sau nung khá đồng đều, tỉ lệ mác 50 >80%, tỉ lệ gạch bể < 2%.
Nhược điểm: gây ô nhiễm môi trường trung bình (dễ xử lý môi trư ờng), cần nhiều thời gian bảo trì lò.
Bảng 1.1: Tổng hợp các dạng lò nung gạch hiện có tại Việt Nam
Dạng lò Suất đầu tư Tỉ lệ Giá Chi phí Tác Khả Quy mô tối Tỉ lệ bể
nung lò nung (triệu đồng/ 1triệu viên gạch ống đạt mác 50 thành 1 kg gạch nhiên liệu nung động môi trường năng xử lý môi trường thiểu có hiệu quả kinh tế khi nung (%) n ă m ) (đồng) (triệu viên/năm)
18
Cơ sở tính toán:
- Trấu: 300 đ/ kg
- Than đá: 2.000 đ/kg
- Điện: 1000 đ/kg.
- Chí phí đất, gia công gạch mộc tạm tính như nhau. Lò thủ công 100 < 60 % 350 140 ++++ Khó 2 >2 Liên tục kiểu đứng 120 >80 390 110 + Khó 6 7 Lò nung gạch đốt trấu kiểu Thải Lan 100 >80
1.2 CÔNG NGHỆ NUNG GẠCH TRONG LÒ HOFFMAN1.2.1 Quy trình sản xuất gạch 1.2.1 Quy trình sản xuất gạch
Quy trình sản xuất gạch xây dựng:
Đất sau khi khai thác
Ủ đất Than cám Nước Pha trộn Tách đá Máy đùn một trục Nghiền mịn Nhào, lọc, đùn ép Cắt, phơi Sấy, nung Nước CTR Ồn Ồn Ồn CTR Khí thải, bụi, nhiệt Thành phẩm
Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất:
Đất sau khi được khai thác, được xe xúc đưa vào bãi ủ đất, sau khi ủ, đất được xe xúc đưa vào thùng lường để pha trộn đất với tỉ lệ 50% đất vàng và 50% đất đỏ, và cho thêm than cám để tạo cấu trúc của gạch trong khi nung.
20
Đất sẽ được băng tải đưa vào máy tách đá, máy tách đá này được cấu tạo gồm 02 ru lô, 1 ru lô có bề mặt nhẵn, 1 ru lô có bề mặt sọc âm và có hướng xoắn vít tải để tải đá, gỗ, đất cứng ra ngoài, đồng thời nghiền sơ bộ đất trước khi chuyển qua máy nghiền mịn
Đất sau khi được tách đá, để đất có độ dẽo và đồng đều các thành phần pha trộn ban đầu, đất được đưa qua máy đùn một trục, máy đùn một trục là một ru lô có hình dạng vít xoắn sẽ cuốn đất vào đường rãnh của vít và đẩy đất vào đường ống và đưa qua máy nghiền mịn, tại máy nghiền mịn có 2 ru lô có đường kín bằng nhau và tốc độ quay không đều nhau nhằm tạo độ cán chênh lệch để cho đất mịn và 2 ru lô có độ hở không quá 2mm.
Đất sau khi được nghiền mịn được băng tải đưa qua máy nhào lọc, cấu tạo vỏ máy bằng thép dày 5mm nữa hình trụ, trong máy gồm hai trục dài 3m, trên trục có gắn tay lùa đất và được lắp nghiên theo chiều xoắn vít nhằm vừa đảo trộn vừa lùa đất đi, phía cuối có gắn 3 vít tải Ø 500 để ép đất ra lưới lọc để lọc cỏ, rác có trong đất, trên máy có gắn vòi phun nước để tạo độ ẩm cho phù hợp.
Đất sẽ được băng tải chuyển qua máy ép đùn và qua khuôn để tạo ra hình dạng của gạch, sau đó chuyển qua bàn cắt, chiều dài gạch được cắt sẽ ứng với từng loại gạch sau đó gạch được đóng dấu nhãn hiệu lên thành viên gạch.
Gạch trong giai đoạn này được gọi là gạch mộc, gạch mộc sẽ được phơi sấy tự nhiên tại bãi phơi khoảng từ 4 đến 7 ngày, tùy thuộc vào nhiệt độ của môi trường hoặc cho lên xe gòong cùng với nhiên liệu để đưa vào lò sấy với nhiệt độ tăng dần từ nhiệt độ môi trường tại cửa lò sấy đến khu vực sấy nhiệt độ đạt khoảng 800C, nhiệt sấy được lấy từ nhiệt thừa của quá trình ngung. Sau đó gạch sẽ được nung, tại đây gạch sẽ được sấy thêm ở nhiệt độ là 2000C nhằm tạo độ khô thêm toàn bộ bề mặt của gạch, sau đó qua giai đoạn đốt nóng ở nhiệt độ 800 – 900 0C, tại thời điểm này gạch sẽ bắt đầu phân hủy và giải phóng CO 2 theo phản ứng:
0
FeCO3 T Fe2O3 + CO2
Cũng tại thời điểm này, các muối cacbonat (CaCO3) cũng bị phân hủy sẽ làm phân hóa các chất có trong sét. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau đó gạch mộc sẽ được đưa qua giai đoạn nung, tại giai đoạn này nhiệt độ lên tới 900 – 1.0500C, với thời gian lưu nhiệt từ 3 đến 5 giờ. Trong thời gian này các o xýt kim loại kiềm, kiềm thổ (K 2O, CaO, Na 2O,...) bị phân hóa làm cho gạch giảm độ xốp.
Sau khi nung nhiệt độ xuống còn 500 – 5500C ta tiến hành hạ nhiệt độ xuống với tốc độ hạ nhiệt 120 – 1250C/giờ để đạt nhiệt độ từ 80 – 500C và cấu trúc của sản phẩm có đủ thời gian sắp xếp và kết khối không gây ra ứng suất lớn làm nứt sản phẩm, thời gian làm nguội từ khoảng 1,5 giờ.
Sau khi nung, đốt xong gạch sẽ được công nhân đưa ra ngoài lò bằng xe gòong và công nhân s ẽ tiến hành lựa chọn và phân loại gạch trước khi phân phối.
1.2.2 Công nghệ nung gạch trong lò Hoffman
Lò Hoffman có cấu tạo là một chuỗi các lò nung giánđo ạn được ông Friedrich Hoffman, người Đức, sáng chế và đăng ký b ản quyền năm 1858, sau đó nó được dùng để nung vôi, và được biết đến như là lò nung liên tục Hoffman.
Công nghệ lò nung Hoffman đư ợc chuyển giao vào Việt Nam từ những năm 80 của thế kỷ trước. Công nghệ Hoffman ban đầu sử dụng dầu làm nhiên liệu chính để đốt lò, sau đó t ại Việt Nam được cải tiến dần sang sử dụng bằng củi, mạt cưa, vỏ hạt điều và gần đây sử dụng cả trấu để đốt lò.
22
Hình 1.5: Mặt cắt lò Hoffman cổ điển
Lò Hoffman cấu tạo gồm một đường dẫn lửa chính vòng quanh các thành bên của các khoang nhỏ chứa gạch. Trong đường lửa chính có một nguồn lửa để giữ cho lò được cháy liên tục. Mỗi khoang được đốt với một khoảng thời gian xác định cho đến khi gạch được thủy tinh hóa hoàn toàn, sau đó nguồn lửa được dẫn đến khoang kế tiếp để đốt.
Công nghệ lò Hoffman có đến 18 khoang chứa sản phẩm, 20 cửa xuất nhập nằm ở hai dãy với những van điều phối .Trên đỉnh lò đư ợc bố trí nhiều ngách nhỏ, công nhân có thể quan sát mức độ chia lửa ở các khoang đang nung và khi cần thiết có thể điều chỉnh, bố trí các miệng nung bổ sung tại các ngách nhỏ này để tăng cường nhiên liệu cho các khoang có lửa yếu.
Hình 1.6: Kiểu lò Hoffman cải tiến
Việc bố trí nhiều khoang khiến việc lưu dẫn nhiên liệu trong lò đư ợc chủ động, dễ dàng luân chuyển và điều tiết lửa hoặc hong sấy sản phẩm tại các khoang đạt chất lượng theo yêu cầu. Mỗi khoang được nối với khoang bên cạnh bằng một đường dẫn khí nóng.
Điều này làm cho hiệu suất sử dụng nhiệt của lò Hoffman rất cao. Việc thiết kế cửa mở phía trong của đường lửa, mỗi khoang đều có một cửa mở phía ngoài để thay thế gạch đã nung và cho gạch mới vào, chờ cho đến chu kỳ nung tiếp theo.
Công nhân đốt lò có thể điều tiết dòng lửa nung đi qua các khoang cần nung, hoặc khống chế không cho dòng lửa đi đến các khoang đang xuất nhập sản phẩm theo ý muốn. Dùng xẻng xúc trấu cho vào các lỗ trên rồi đậy nắp lỗ lại.
Thời gian nung gạch của lò nung cải tiến chỉ 24 giờ, còn đ ối với lò thủ công thì thời gian nung kéo dài, mỗi mẻ nung từ 15 đến 20 ngày; riêng khâu chờ gạch nguội và chuyển gạch thành phẩm ra khỏi lò phải mất đến 1 tuần. Do thời gian nghỉ đốt của lò quá lâu nên khi bắt đầu một mẻ mới phải làm nóng lò lại ngay từ đầu, vì vậy không tận dụng được lượng nhiệt trong lò.
Về cơ bản, lò Hoffman có thể đốt liên tục cả năm, thậm chí cả vài chục năm; ví dụ như tại Iran, hiện nay vẫn có những lò đốt liêu tục trên 35 năm.
24
Nhiên liệu sử dụng cho lò Hoffman ũng r ất đ a dạng, gồm khí hóa lỏng, khí thiên nhiên, dầu nặng, và sinh khối.
Kích thước chuẩn của các lò Hoffman khác nhau là rất khác nhau, trung bình là 5 m (cao) x 15 m (ngang) x 150 m (dài).Lò Hoffman đư ợc sử dụng nhiều ở các nước kém phát triển và đang phát triển như Nam Mỹ, Châu Phi, Châu Á. Ở những quốc gia phát triển, lò Hoffman chỉ còn với số lượng rất ít, ví dụ như tại Anh Quốc, hiện tại chỉ