Nguyên liệu sản xuất ngói lợp
I. Nguyên liệu dẻo.
Để sản xuất gạch xây và ngói lợp nói chung ngời ta sử dụng chủ yếu là
nguyên liệu đất sét dễ chảy,khoáng sét , phiến sét, đất hoàng thổ.v.v
Đất sét là mảnh vỡ của quặng trầm tích . Quặng ban đầu để từ đó tạo
thành đất sét là đá hoa cơng. Khi bị xâm thực sẽ tạo thành các khoáng quặng,
mica, trờng thạch , sau đó tác dụng với nớc , cácboníc có trong không khí mà
tiếp tục phân huỷ thành đất sét.
K2O.Al2O3.6SiO2 + 2H2O +CO2 = Al2O3 .2SiO2 + K2CO3 + 4SiO2.
Đất sét có khả năng nhào trộn với nớc hình thành khối vữa này đợc duy trì
hình dáng sau khi sấy và tính chất nh đá sau khi nung.
Cùng với đất sét còn có các tạp chất nh oxit kiềm và kiềm thổ
Na2O,K2O,MgO,CaO
Các oxit sắt nh Fe2O3, Fe3O4 và các loại oxit
TiO2,MnO..Các tạp chất này lẫn trong đất sét với một tỉ lệ nhất định sẽ làm giảm
nhiệt độ nung sản phẩm tiết kiệm đợc nguyên liệu.
Các tạp chất có hại trong đất sét gồm tạp chất hữu cơ, các tạp chất đá vôi.
Chúng làm giảm chất lợng sản phẩm . Đất sét chứa một lợng lớn tạp chất , các
oxit tao màu , chất nóng chảy v.v.. .là loại đất sét dễ chảy . Qua màu sắc của đất
sét có thể nhận xét sơ bộ, biết đợc khả năng đất đó có thể dùng để sản xuất gạch
ngói đợc hay không và khoảng nhiệt độ kết khối của chúng. Chẳng hạn nh các
loại đất đất sét có màu vàng , màu xám , màu gan gà là loại đất dùng để sản xuất
ngói tốt nhất. Thông thờng đất sét màu hung đỏ là loại lẫn nhiều oxit sắt (FeO ,
Fe2O3). Đất sét màu nâu đỏ chứa nhiều oxit manggan (MnO). Đất sét màu gan gà
là loại lẫn nhiều oxit mănggan và oxit titan. Đất sét màu trắng chứa nhiều oxit
nhôm, đất sét màu đen chứa nhiều tạp chất hữu cơ.
1. Thành phần khoáng
Các loại khoáng chủ yếu trong đất sét là:caolinít,montmôrilônít,thuỷ mica..
Tất cả các khoáng tạo thành đất sét là loại alumôsilicát ngậm nớc.Mạng lới
tinh thể của các khoáng này có tính chất lớp,bao gồm các lớp hay là tấm ghép lại
của các cụm khối bốn mặt [SiO4] với tâm Si+4 và khối tám mặt [AlO 6] với tâm là

Al+3.
Do sự kết hợp của các khối bốn mặt và tám mặt này theo các kiểu khác nhau
sẽ hình thành lên các khoang sét.
- Khoáng caolinít(Al2O3 2SiO22H2O):mạng lới tinh thể của nó bao gồm một
lớp khối bốn mặt xen kẽ với một lớp khối tám mặt.Do sự tích điện âm ở bề
mặt khoáng làm cho khoáng có khẳ năng thấm nớc nhng với một lợng nớc
không nhiều.Lợng nớc này dễ tách ra trong quá trình sấy.Kích thớc từ
0,1ữ3àm
- Khoáng Môntmôrilônít (Al2O3 4SiO2nH2O)
Mạng lới tinh thể của nó đợc hình thành bởi hai lớp khối bốn mặt bên ngoài và
một lớp khối tám mặt bên trong.
Do cấu tạo mạng lới tinh thể nh vậy:bề mặt ngoài là các ion O2-,bên trong là
các OH- nên khoáng này có khả năng hút một lợng nớc lớn va giữ nó,khó tách
ra khi sấy cũng nh khả năng phông trơng mạnh.
Nhóm khoáng Môntmôrinôlít làm cho đất sét có khả năng phân tán trơng
nở,độ dẻo,độ nhậy khi sấy cao
Kích thớc của khoáng này nhỏ hơn so với khoáng caolinít:1àm
- Khoáng thuỷ Mica(K2O MgO 4Al2O3 7SiO22H2O)
Mạng lới tinh thể tơng tự mạng lới tính thể của khoáng Môntmôrinôlít.Đặc
điểm đặc trng của nhóm khoáng này là có sự tham gia trong thành phần các oxýt
kiềm và kiềm thổ và khả năng thay thế đồng hình.
Kích thớc của khoáng đến 1àm
1


Hàm lợng các khoáng chính trên trong đất sét yêu cầu lên tới 40%.
2. Các tạp chất
Ngoài các khoáng chính trong đất sét còn có chứa các tạp chất nh:tạp chất
sắt ,cácbonát,quắc,oxýt kiềm,tạp chất hữu cơ..Trong đó các tạp chất có hại phải
khốn chế khi sản xuất ngói là:các tạp chất dạng hạt có kích thớc lớn hơn

2mm,tạp chất hữu cơ,tạp chất cácbonát,tạp chất sắt..vì chúng làm cho sản phẩm
ngói khó tạo hình,gây rỗng xốp,màu sắc khó đồng đều..
3. Thành phần hoá của đất sét
Là một đặc trng quan trọng của đất sét,nó xác định phạm vi sử dụng thích hợp
của các loại đất sét để sản xuất các sản phẩm thích hợp.Nó đợc thể hiện thông
qua biểu đồ thành phần hoá cảu Avgustinhíc dới đây
1 - Đất sét cho gốm tinh và
các sản phẩm chịu lửa
(samôt) ; 2 - Đất sét để sản
xuất ống dẫn tấm lát nền và
các sản phẩm dạng gốm đá ;
3- Đất sét cho sản phẩm gạch
và đồ gốm trang trí ; 4 - Đất
sét để sản xuất ngói ; 5 - Đất
sét để sản xuất gạch clanh
ke ; 6- Đất sét để sản xuất
gạch xây ; 7- Đất sét để sản
xuất keramzit .

Đất sét để sản xuất ngói phải đảm bảo tàhnh phần hoá gồm các oxýt sau:
SiO2=58ữ71%, Al2O3=12ữ14%, Fe2O3=3,5ữ5%, CaO=1,3ữ1,7%, MgO
3,5%, R2O4,5%, SO31%,MKN=3,5ữ14%
4. Thành phần hạt
Thành phần hạt không những quyết định đặc điểm của quá trình công nghệ
mà còn ảnh hởng đến chất lợng của sản phẩm ngói:độ hút nớc,tính thấm nớc,tính
dẻo..
Có ba loại cấp hạt:
- Hạt sét:kích thớc <5àm
- Hạt bụi:kích thớc từ 5ữ250àm
- Hạt cát:kích thớc từ 250ữ2000àm

- Hạt có kích thớc>2000àm gọi là tạp chất,phải hạn chế cỡ hạt này
Yêu cầu nguyên liệu sản xuất ngói phải co hàm lợng hạt sét lớn để đảm bảo
độ dẻo lớn.Tuy nhiên quá lớn sẽ dẫn đến cong vênh sản phẩm.
Theo biểu đồ thành phần hạt Bécman Bainhicốp yêu cầu:
- Hạt <2àm chiếm 23ữ55%,càng nhiều càng tốt.
- Hạt :2ữ20àm chiếm <50%
- Hạt >20àm chiếm <27%,hàm lợng lớn ảnh hởng xấu đến kết cấu và cấu trúc
ngói.
5. Các yêu cầu về tính chất công nghệ của đất sét
Do tính phức tạp về hình dáng và kích thớc của ngói nên nguyên liệu đất sét
phải có độ dẻo lớn D=15ữ25 %(so với gốm tờng là D=7%).Ngoài ra để tránh
khuyết tật trong quá trìnhgia công nhiệt yêu cầu đất sét phải có độ co nung,co
sấy,độ nhậy thấp.Cụ thể:
2


-

Độ co không khí:C<8%
Độ co toàn phần(t0=950ữ1080 0 C ) không lớn hơn12%
Khả năng liên kết giữa các phần tử tốt.
Độ nhậy thấp
Nhiệt độ kết khối: Là nhiệt độ nung mẫu thử để chúng có độ hút nớc không
quá 5% nhng vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu , không bị biến dạng.
Khoảng nhiệt độ kết khối (T) là hiệu giữa nhiệt độ kết khối T1 và nhiệt độ
mẫu bắt đầu biến dạng (T2) Khoảng nhiệt độ kết khối T có ý nghĩa quan trọng
đối với việc chỉ định nhiệt độ nung cần đạt trong quá trình gia công nhiệt sản
phẩm.
II. Nguyên liệu phụ
1. Nguyên liệu gầy

Để giảm co ngót ngoài nguyên liệu chính là đất sét thì trong nguyên liệu sản
xuất ngói còn cho phép sử dụng 20% cát,10ữ20% samốt ,20ữ40% đất sét mất nớc,cao lanh và các nguyên liêu khác làm nguyên liệu gây mà không làm giảm
khả năng tạo hình của ngói.
2. Phụ gia cháy và phụ gia tăng dẻo
Phụ gia cháy nh mùn ca.thoi bào,các thải phâm công nghiệp nh tro nhiệt
điện,bã giấy...có tác dụng làm tăng độ rỗng mà còn làm cho phối liệu đồng đều
trong quá trình gia công nhiệt.Tuy nhiên do ảnh hởng tăng rỗng nên trong phối
liệu sản xuất ngói không dùng phụ gia này.
Phụ gia tăng dẻo có thể sử dụng đất sét béo(có độ dẻo cao),đất sét bentôlít,cũng
nh các chất hoạt động bề mặt khác..
Chọn sử dụng nguyên liệu đảm bảo độ dẻo yêu cầu nên cũng không cần sử dụng
loại phụ gia này
3. Nguyên liệu phế thải
Đó là các mảnh vỡ sản phẩm.Việc tận dụng lại nguồn mảnh vỡ sản phẩm là
một vấn đề đợc nhiều ngời quan tâm vì nó liên quan đến vấn đề môi tròng phải
giải quyết.Hơn nữa số lợng phế thải này rất lớn mà không có hớng giải quyết ở
nớc ta.
Có thể tận dụng phế thải này làm phụ gia gầy.
Qui trình công nghệ sản xuất ngói
ICơ sở thiết lập dây chuyền công nghệ
- Các tính chất của nguyên liệu
Độ dẻo cao D>15,khả năng liên kết tốt
Độ nhạy và độ co khi sây và nung bé:độ co không khí nhỏ hơn 8%,co toàn
phần không lớn hơn 12%.
Nhiệt độ nóng chảy không lớn hơn 1350 0 C
Lợng tạp chất nh cát,đá vôi,chất hữu cơ ít
Thành phần hạt:hàm lợng hạt sét lớn(94,8%)
- Các tính chất của sản phẩm:
Sản phẩm có độ hút nớc thấp,nhỏ hơn 10%
Thời gian xuyên nớc không nhỏ hơn 3 giờ

Độ sai lệch về kích thớc và hình dáng nhỏ
II. Giới thiệu về sơ đồ công nghệ
Từ cơ sở thiết lập trên căn cứ trong điều kiện sản xuất của nớc ta hiện nay em
chọn phơng pháp công nghệ nh sau:
1. Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu theo phơng pháp dẻo
3


Bởi vì để nhận đợc ngói có chất lợng cao thì phải gia công nguyên liệu và
chuẩn bị phối liệu thật kỹ lỡng nhằm phá vỡ cấu trúc nhiều nhất tới mức cho phép
nguyên liệu đất sét.
Hơn nữa phơng pháp dẻo cho phgép ttận dụng đợc khả năng phong hoá tự
nhiên của đất sét khi để ngoài bĩ và khi ngâm ủ và do đó rút ngắn đựoc thời gian
gia công ,tăng độ đồng nhất của nguyên liệu.
Và ở đây nguyên liệu chọn sử dụng có độ ẩm cao(W>20%).Kích thớc của các
hạt phối liệu không đợc lớn hơn 0,6mm theo tiết diện ngang.Độ ẩm của phối liệu
là 18ữ20%.Khi sẻ dụng trong máy ép thờng đất sét mới khai thác ở mỏ,các viên
ga lét sau khi đợc tạo hình nhờ máy ép lentô chân không phải đợc ủ trớc khi tạo
hình từ 7 đến 10 ngày(nói chung không nhỏ hơn 48 tiếng )
Gia công nguyên liệu theo phơng pháp dẻo có chi phí năng lợng cho 1 tấn đất
sét là 35ữ50 KW,chiếm khoảng 10% tổng chi phí sản xuất ngói.
2. Tạo hình bằng phơng pháp dẻo
Phối liệu sau khi đợc chuẩn bị bằng phơng pháp dẻo nh trên đợc tạo hình
bằng phơng pháp dẻo.
Thiết bị dùng để tạo hình ngói là các máy ép lentô hay náy ép dập với các kiểu
khác nhau.Để tạo hình các loại ngói ép đùn có rãnh và dạng phẳng ngời ta sử
dụng các máy ép đùn lentôchân không và không có chân không(loại CM446,CM-683...do Nga sản xuất).Hình dạng viên ngói tạo ra đợc quyết định bởi
hình dạng đầu tạo hình.Phong pháp ép đùn này cho năng suất cao và chất lợng
ngói tạo hình tốt.Trị số chân không là 84ữ86,87 Pa.Năng suất là 1000 đến 2000
viên ngói/giờ.Ngời ta cắt dải ngói đùn ra bằng máy cắt tự động.

Đối với những dạng ngói có hình dạng phức tạp nh các loại ngói :13,22,16..thờng sử dụng phơng pháp ép dập(hay máy ép quay).Ngời ta phải chế tạo viên galét
có hình dạng phù hợp với viên ngói cần tạo hình trên máy ép lentô.Sau khi ủ galét
đợc đem đi dập tạo hình.Các máy dập đợc trang bị khuôn bằng thép,gang hoặc
đồng.Các khuôn làm bằng thạch cao ít dùng vì phải dùng điện để đốt nóng trứoc
khi tháo khuôn.Còn khuôn bằng kim loại chỉ việc dùng dầu lau và khi tháo chỉ
việc lật úp khuôn 1800 để lấy ngói ra.
Sau khi tạo hình ngói đợc đặt trên các giá sấy(bằng gỗ hoặckim loại hoặc bằng
chất dẻo chịu đợc nhiệt) và phải cắt sửa phần thừa,đục lỗ ttớc khi đem đi sấy.
Ngoài máy ép thủ công thờng chỉ đợc 1 viên ngói sau một lần ép ,ngời ta còn
sử dụng máy ép ngói tự động hoặc bán tự động áp dụng cho dây chuyền liên tục
năng
suất lớn với số khuôn trên máy thờng là năm hoặc sáu..
3. Sấy ngói
Số lợng các giá sấy tự nhiên vào khoảng 10 đến 15 % số lợng ngói tạo
hình,sấy nhân tạo vào khoảng 3%.Mục đích của sấy tự nhiên là tận dụng điều
kiện tự nhiên,giảm chi phí sấy cho sản phẩm,thờng đợc tiến hành trong nhà sàn
từ 6 đến 12 ngày và độ ẩm còn lại là 6ữ7%.
ở đây ngói đợc sấy nhân tạo trong hầm sấy tunel.Để giảm khả năng xuất hiện
ứng suất trợt trong viên ngói,ngăn ngừa sự hình thành và xuất hiện các vết nứt
cũng nh sự chênh lệch độ ẩm ttên tiết diện của sản phẩm sấy mà còn cả ở trên bề
mặt,ngời ta phải áp dụng chế độ sấy dịu( sấy mêm)bằng cách sử dụng chất tải
nhiệt có độ ẩm cao hay là làm ẩm chất tải nhiệt(đa hơi nớc nóng hay tuần hoàn
khí từ vùng đốt tróc của lò nung).Cũng nhằm mục đích đó đôi khi có thể sử dụng
phụ gia gầy(đến 20%):samốt,gạch nung non,...
Trong lò sấy tunel sử dụng chất tải nhiệt là không khí nóng,sản phẩm cháy
nhiên liệu từ buồng đốt sau khi hoà trộn hay không khí nóng lấy từ lò
nung:nhiệt độ vào 50ữ80 0 C ,độ ẩm tơng đối:20ữ35%
Nhiệt độ ra 30ữ40 0 C ,độ ẩm tơng đối :85ữ96%.
Sấy ngói trong thiết bị sây tunel ngợc
dòng cho chất lợng ngói cao hơn.

4


Chiều dài lò tunel từ 25ữ42m,chiều rộng
1,1ữ1,5m,chiều cao 1,4ữ2m.Ví dụ :lò
tunel dài 42m có 24 vagông sấy,sức chứa
mỗi vagông là 192 viên ngói ép đùn có rãnh
và 240 viên ngói đùn dạng phẳng.Ngói để
trên vagông sấy thờng đặt nghiêng 60 đên
750 trên các giá nghiêng.Thời gian sấy vì
vậy nhỏ hơn 36 giờ,quá trình sấy dễ dàng hơn.
Chế độ sấy:với việc tuần hoàn chất tải nhiệt cho khả năng tạo ra chế độ sấy
mềm hơn vàgiảm mất mát nhiệt khi sấy.Việc lắp quạt hớng tâm không ồn bảo
đảm sự tuần hoàn chất tải nhiệt cho phép phân bố đồng đều và không gây ra
phân lớp chất tải nhiệt.Vận tốc chất tải nhiệt cũng ảnh hởng đến chất lợng
sấy,lớn quá sẽ gây xuất hiện các vết nứt tế vi(v=2ữ2,2m/s).Ngói sau khi sấy phải
đợc đem sang nung ngay nhằm tránh hiện tợng hút ẩm do ngói có độ ẩm
thấp(W<5%).
Chi phí nhiên liệu để sấy 1000 viên ngói phụ thuộc vào loại ngói và chất tải
nhiệt thờng vào khoảng 45 đến 100kg than.Chi phí cho ngói ép dập và ép đùn lớn
hơn chi phí cho ngói phẳng.
Sơ đồ lu hoàn tác nhân sấy với hai chế độ sấy khác nhau:chế độ ổn định theo
chiều dài hầm và chế độ thay đôi theo chiều dài hâm.
Ngoài thiết bị sấy tunel ngói cũng có thể sấy trong thiết bị sấy phòng,sấy băng
chuyền tunel.
4. Tráng men
Tráng men ngói nhằm mục đích tạo màu cho ngói(men màu) hoặc giữ màu tự
nhiên của ngói(men trong).Ngoài mục đích trên còn có tác dụng tăng tuổi
thọ,tăng khả năng chống thấm cho ngói.Có thể tráng men ngói sau khi sấy hoặc
sau khi tạo hình.

Việc tráng men có thể áp dụng dây chuyền liên tục hoặc gián doạn.ở nứoc ta
do ngói tráng men ít sử dụng nên thờng tráng men theo hình thức gián đoạn(nhà
máy gốm sứ Hạ Long...)
Ngói sau khi tráng men đợc đem sấy và nung
5. Nung ngói
- Nung ngói trong lò vòng hoặc lò tunel theo chế độ giống nh với gạch.
- Chế độ nung:ngói phải đợc nung chín ở 900ữ1050 0 C ,đảm bảo cấu trúc đặc
sau khi nung.
- Chia làm bốn giai đoạn:
Đầu(120ữ130 0 C );12ữ24 h
Thứ hai(400ữ500 0 C );10ữ14 h
Thứ ba(900ữ1050 0 C );10ữ12h
Cuối:làm nguội;24ữ40h
- Xếp ngói:ngói đợc xếp theo mặt cạnh lên các khối từ gạch hay khối đá gốm
tỗng(trên khối chân cầu và mặt cầu) theo chiều cao không quá 12 hàng.
Các kiều xếp:xếp theo dãy,theo hình bàn cờ,xếp trong bao nung hoặc xếp phố
hợp
Mật độ xếp:phụ thuộc vào loại ngói vào khoảng 100ữ300 viên/m3 kênh lò.
Trên cơ sở của việc lựa chọn phơng án sản xuất ta thiết lập dây chuyền công
nghệ chi tiết nh sau:

5


sơ đồ dây truyền sản xuất ngói
kho đất sét
xe ủi
phễu nạp

m ảnh vỡ sản phẩm


m áng cung cấp hình hộp

đập trục

m áy nghiền thô

nghiền r ôto

m áy cắt thái

sàng rung

định l ợng

định l ợng

máy trộn hai trục
máy nghiền begun
m áy ép lentô chân không
viên galét
ủ galét
máy ép dập
viên ngói mộc
sấy tunnel

6

dỡ sản phẩm
bi sản phẩm


n ớc


Tính toán thành phần phối liệu
Từ yêu cầu vể nguyên liệu sản xuất gach đã nêu trên em quyết định chọn đất
sét sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất có thành phần hoá nh sau : (Đất
sétgieng day)
- Thành phần hoá :
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
MKN
67,66
17,45
5,32
0,74
0,76
1,38
0,23
5,9
1. Kiểm tra thành phần hoá của nguyên liệu
Tổng % các oxýt:99,44 nên:
Thành phần hoá chuyển về 100% và bỏ mất khi nung
SiO2
Al2O3

Fe2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
72,33
18,66
5,69
0,79
0,81
1,48
0,25
Quy ra số mol các oxit
Oxit
SiO2
Al2O3
72,33
18,66
Phân tử
lợng
60,06
101,9
Số mol 1,2
0,18

Fe2O3
5,69

CaO
0,79


MgO
0,81

K2O
1,48

Na2O
0,25

159,7
0,04

56,1
0,02

40,3
0,02

94
0,02

62
0,004

RO+R2O+R2O3 = 0,104
Al2O3
0,18
=
=0,15

SiO2
1, 2

Tính toán và kiểm tra ta thấy rằng thành phần hoá của đất sét có điểm
A(0,104;0,15) nằm trong vùng gạch chéo(vùng 4) là vùng qui định thành phần
hoá của đất sét để sản xuất gạch xây( Biểu đồ A.Y.Avgustinik ( Hình vẽ ). Do đó
ta có thể dùng loại đất sét này trong xí nghiệp để sản xuất gach.
2. Tính thành phần khoáng hợp lí của nguyên liệu
- Lợng tràng thạch Na2O trong 100 phần trọng lợng đất sét là:
62 : 524 = 0,25 : x x =

524.0,25
= 2,1 ptl
62

- Lợng tràng thạch K2O trong 100 phần trọng lợng đất sét là:
94 : 556 = 1,48 : x x =

556.1,48
= 8,8 ptl
94

- Lợng tràng thạch Al2O3 trong tràng thạch Na2O:
524 : 102 = 2,1 : x x =

102.2,1
= 0,41 ptl
524

- Lợng tràng thạch Al2O3 trong ttàng thạch K2O:

556 : 102 = 8,8 : x x =

102.8,8
= 1,61 ptl
556

- Lợng tràng thạch SiO2 trong tràng thạch Na2O:
524 : 360 = 2,1 : x x =

360.2,1
= 1,44 ptl
524

- Lợng tràng thạch SiO2 trong ttàng thạch K2O:
556 : 360 = 8,8 : x x =

360.8,8
= 5,7 ptl
556

- Tổng lợng Al2O3 trong hai loại tràng thạch là:0,41+1,61=2,02ptl
7


- Trọng lợng Al2O3 trong đất sét là 18,66 ptl .Vậy phần Al 2O3 liên kết trong
khoáng Caonilít: 18,66-2,02=16,64ptl
- Lợng Caonilít trong đất sét là:
102 : 258 = 16,64 : x x =

258.16,64

= 42,1 ptl
102

- Trong đó lợng SiO2 đợc liên kết là:
258 : 120 = 42,1 : x x =

102.42,1
= 16,64 ptl
258

- Lợng SiO2 trong hai loại tràng thạch và khoáng caonilít:
1,44+5,7+16,64=23,78ptl
- Lợng SiO2 còn lại trong nguyên liệu tồn tại ở dạng tự do đợc tính là:
72,33-23,78=48,55ptl
Vậy thành phần khoáng của nguyên liệu là:
Tràng thạch:2,1+8,8=10,9
Khoáng Caonilít:42,1ptl
Cát quắc:23,78ptl
- Thành phần hạt :
Sét : 58-68%
Cát : 12-15%
Bụi : 20-27%
Kiểm tra trên biểu đồ thành phần hạt thoả mãn để sản xuất ngói.
3. Đặc tính của đất sét :
+ Khối lợng thể tích : 1,45 kg/m3
+ Giới hạn chảy nhão : 36%
+ Giới hạn dẻo
18%
+ Chỉ số dẻo
Id = 18%

+ Độ ẩm tạo hình :
18-22%
+ Nhiệt độ kết khối : 1100-1150oC

3.Tính cân bằng vật chất
a /Thông số cho trớc(của ngói)
0nguyênliệu = 1,45 T/m3
Wngl = 15%
Wtạohình = 20%
Wsau sấy = 5%
Độ co khi sấy : Cs = 4%
Độ co khi nung : Cn = 2 %
Mất khi nung : MKN = 5,9%
Sau khi nung
Khối lợng 1m2 ngói : m = 50kg/m2
Số lợng viên ngói : n =22 viên/m2
Khối lợng thể tích : 0 = 1900 kg/m3
Khối lợng 1 viên ngói sau nung :
G = 50/22 =2,2727 kg
8






Thể tích của một viên ngói sau khi nung :
V = m/(n.0)
V = 50/(22.1900) = 0,001196 m3.
Sau khi sấy

Thể tích của một viên ngói sau khi sấy :
V = 0,001196.1003/(100 - 2)3 = 0,00127 m3
Khối lợng một viên ngói sau khi sấy :
G = 2,2727x100/(100-Cn-MKN) = 2,2727x100/(100-2-5,9) = 2,5311 (kg)
Khối lợng thể tích :
0 = G/V = 2,5311/0,00127 = 1993 (kg/m3)
Sau khi tạo hình
Thể tích của một viên ngói sau khi tạo hình
V = 0,00127.1003/(100 - 4)3 = 0,001435 m3
Khối lợng một viên ngói trớc khi sấy : (W = 16%)
G = 2,5311x100/(100-Wtrớc sấy + Wsau sấy) = 2,5311x100/(100-16+5) = 2,8439 (kg)
Khối lợng thể tích :
0 = G/V = 2,8439/0,001435 = 1982 (kg/m3)
Khối lợng một viên galét (W = 20%)
G = 2,5311x100/(100-Wtrớc sấy + Wsau sấy) = 2,5311x100/(100-20+5) = 2,9777 (kg)
Công suất của nhà máy : Q0ng = 10 triệu viên/năm.
+Thông số cho trớc(cuả gạch).

0nguyênliệu = 1,45 T/m3
Wngl = 15%
Wtạohình = 20%
Wsau sấy = 5%

60
220

18 25 19 25 18
17.5
25
17.5

105

Thể tích của 1 viên gạch đặc là:
Vđặc = B.L.H = 10,5x22x6 = 1386 (cm3).
Khối lợng của 1 viên gạch:
G2 = V.0 =1386x1,8 2500 (g).
Thể tích 2 lỗ rỗng viên gạch:
V2 lỗ rỗng = 2..R2.L = 2x3,14x1,252 x22 = 215,984 (cm3).
Thể tích của viên gạch rỗng:
V = Vđặc -V2 lỗ rỗng = 1386 215,984 = 1170,016 (cm3).
9


Khối lợng của 1 viên gạch 2 lỗ rỗng là:
G1 = V.0 = 1170,016x1,8 2100 (g).
Sau khi nung
Khối lợng thể tích : 1 = 1800 kg/m3
Khối lợng 1 viên gach sau nung :
G1 =2,1 kg,G2= 2,5kg.
Thể tích của một viên gach sau khi nung V1 = 1,2.10-3m3

V2 = 1,4.10-3m3

*Sau khi sấy
Thể tích của một viên gach sau khi sấy :
V1s = V1 x100/(100-2)= 1,23 m3 V2s = V2 x100/(100-2)=1,43 m3
Khối lợng một viên gach sau khi sấy :
G 1s= 2,1x100/(100-Cn-MKN) = 2,4(kg).
G2s =2,5 x100/(100-Cn-MKN)=2,8 kg.


Khâu

Xác định lợng hao hụt trong từng khâu
Hao hụt ( % )
Ngói

Bãi sản phẩm

1

Nung sản phẩm

5

Sấy sản phẩm

4

Tạo hình

1

H4ng

ủ

0,2

H5ng


Máy nhào trộn 2 trục
Máy nhào trộn 2 trục
Máy cán trục thô
Máy cung cấp hình hộp

0,3
0,1
0,2
0,5

Lợng sản phẩm cần có ở bãi chứa :
-

Lợng ngói cần có ở bãi chứa : Q1ng = Q0ngx100/(100-H1ng)
Q1ng = 10000000.100/(100-1) =10101010 viên/năm
Lợng sản phẩm cần trớc khi nung :
Lợng ngói cần có trớc khi nung : Q2ng = Q1ngx100/(100-H2ng)
Q2ng =1010101010.100/(100-5) = 10521886 viên/năm

Lợng sản phẩm cần có trớc khi sấy
-

Kí hiệu
Ngói

Lợng ngói cần trớc khi sấy.
Q3ng = Q3ng x 100/(100 -H3ng)
H3ng = 4% là lợng ngói hao hụt khi sấy và phơi trên sân cáng.
Q3ng =10521886x 100/(100 - 4) = 10960297 viên/năm
Lợng sản phẩm cần tạo hình:

- Lợng ngói cần tạo hình
Q4ng = Q3ng x 100/(100 - H4ng)
H4ng = 1% là lợng phế phẩm ngói khi tạo hình.
Q4ng = 10960297 x 100/(100 - 1) =11071007viên/năm.
- Lợng ga let 0,2
Qgalet = Q4ng x 100/(100 - Hủ)
Xủ = 0,2% là lợng hao hụt trong quá trình ủ
Qgalet = 11071007 x 100/(100 - 0,2) = 11093194
10

H1ng
H2ng
H3ng

H6
H7
H8
H9


Khối lợng
Gng = 11093194 x2,9777 = 33032204 kg/năm
số lợng ga let
Qng = Qgalet =11093194 viên/năm
Thể tích V = G/0 = 33032204/1,45 = 22781 m3/năm

Máy nhào trộn hai trục
-

Hao hụt 0,3% Wđầu - 15% Wcuối - 20%

(33032,204.100).(100 20)
G=
= 31183 tan/ nam
(100 0,3).(100 15)
V = G/0 = 31183/1,45 = 21505 m3

Máy nghiền xa luân
-

Hao hụt 0,1% W = 15%
G = 31183x 100/(100- 0,1) = 31214T/năm
V = 31214/1,45 = 21527 m3

Máy cán trục thô
-

Hao hụt 0,2% W = 15%
G = 31214 x 100/(100 - 0,2) =31277T/năm
V =31277/1,45 = 21570 m3/năm

Máy cung cấp hình hộp
-

Hao hụt 0,5% W = 15%
G = 31277 x 100/(100 - 0,5) = 31434 T/năm
V =31434/1,45 = 21679 m3/năm

Tính cháy nhiên liệu

.Nhiên liệu dùng ở đây là than cam.

.Thanh phần của than(%):
Cp
50,6

Hp
3,7

Np
1,1

Op
8

Sp
4

Ap
19,6

Wp
12

QHp
4800
kcal/kg

- Xác định lợng không khí lý thuyết cho qúa trình cháy
L0=0,0899.Cp+0,265.Hp-0,333(Op-Sp)=
=0,0899.50,6+0,265.3,7-0,333(8-4)=5,338 m3ch/kg
L01=(1+0,0016).L0=5,35 m3ch/kg

- Xác định lợng không khí thực tế cần thiết cho quá trình cháy nhiên liệu,với
hệ số d không khí chọn là:=1,25
L=L0. =5,338.1,25=6,67 m3/kg
L=L0. =5,35.1,25=6,69m3/kg
- Tính thành phần sản phẩm cháy(khói lò)
VCO2=0,01855.Cp=0,94 m3/kg
VSO2=0,007.Sp=0,028 m3/kg
VH2O=0,112.Hp+0,0124.Wp+0,0016.d.L=0,7 m3/kg.Theo điều kiện khí hậu nớc ta thì:t0=25 0 C ,=80%,tra biểu đồ I-d xác định đợc hàm ẩm d=10g/kg K3
VN2=0,79.L+0,008.Np=6,755 m3/kg
VO2=0,21(-1).L0=0,21(1,25-1).5,338=0,3 m3/kg
Tổng thể tích của sản phẩm cháy khi =1,25
V=V=0,94+0,028+0,7+6,7555+0,3 =8,7 m3/kg
Qui ra %
RO2=( VCO2+ VSO2).100/ V=10,64%
H2O=VH2O.100/ V=7,69%
N2=VN2.100/ V=74,24%
11


O2=VO2.100/ V=7,41%
- Xác định nhiệt cháy lý thuyết của than
Hàm nhiệt của sản phẩm chay(không tính cho việc đốt nóng không khí và than)
Ic =

QHp 4800
=
= 551,7 kcal / m 3
V
8,7


- Xác định lợng không khí d trong khói lò:
V=(-1)V=0,25.8,7 =2,2m3/kg
Nung là quá trình gia công vật liệu ở nhiệt độ cao để bán thành phẩm
(gạch mộc) trở về dạng sành đá chịu đợc các tác dụng cơ học, lý học, hoá học có
độ bền lâu khi sử dụng trong các công trình.
I. Chọn kích thớc cơ bản lò nung:
.Thiết lập quỹ thời gian
- Phân xởng nung:
Làm việc liên tục 3 ca/ngày,mỗi ca 8h
Không nghỉ chủ nhật,thứ bảy và ngày lễ
Số ngày bảo trì và sửa chữa trong năm là:15 ngày.
Vậy số ngày làm việc trong năm của phân xởng nung là:
365-15=350 ngày tơng ứng với số giờ là:350.3.8=8400h
.Lựa chọn hao hụt :
Hao hụt phân xởng nung là:5%
Công suất của phân xởng nung là : Q0 =10 triệu viên/năm.
Lợng viên mộc cần đa vào thiết bị nung trong 1 năm là:
Q1=100Q0/100-Hs=100.10 000000/(100-5)=10204082 viên/năm
Tính cho 1 ngày:10204082 /350=29155 viên
Tính cho 1 ca:9718 viên
Tính cho 1 giờ:1215 viên
1. Các số liệu ban đầu:
- Công suất của lò nung:
1215 viên/giờ.
- Độ ẩm sản phẩm mộc vào lò:
5%.
- Nhiệt độ ngoi mộc vào lò:
25 0 C.
- Nhiệt độ sản phẩm ra lò:
80 0 C.

- Nhiệt độ không khí môi trờng:
t kk = 25 0 C.
- Nhiệt độ khí thải:
120 0 C.
- Thời gian nung:
n = 30 giờ.
- Lợng mất khi nung:
8,21%.
- Chiều rộng làm việc của lò nung:
Blv = 2400 mm.
- Chiều cao làm việc của lò nung (khoảng cách từ mặt vagông đến đỉnh
vòm): Hlv = 1900 mm.
- Bán kính cung vòm: R = 2400 mm.
- Độ nâng vòm: f = 2,4 (2,4. 3 ) = 0,32 (m) = 320 mm.
2
- Chiều cao vagông: 835 mm.
- Chiều cao lò nung (từ ray đến đỉnh vòm): H n = 1900 + 835 = 2735 (mm)
2. Xác định chiều dài lò nung:
Năng suất của lò nung tính theo công thức: N =
12

nvagong .n
.
n


Trong đó:

N = (1215 viên/giờ +4000 vien gach )- Năng suất của lò nung.
n v agong = 600 viên ngoi +So vien gach nung cung tren vagong(2000)

n =30 giờ - Thời gian nung.

n - Số vagông trong lò nung.
n =

N . n
5215.30
=
= 61 (vagông).
nvagong
2600

Chiều dài lò nung theo lý thuyết: L ltn =61.1,5 =91,5 (m).
Chiều dài thực tế của lò nung ( tính với 2 vagông đợi ở 2 đầu lò và khoảng cách
lu không 2 đầu lò là 0,2m):
Ltt n =91,5+ 2.1,5+2.0,2 = 95(m).
Chu kỳ va gông:

61
= 2,03 (vagông/giờ).
30

Vậy lò nung có các kích thớc sau:
Chiều dài:
Ltt n = 95m.
Chiều rộng hữu ích:
Blv = 2,4 m.
Chiều cao tính từ mặt vagông: Hlv = 1900 mm.
Bán kính cung vòm:
R n = 2400 mm.

II. Tính chọn và kiểm tra kết cấu của lò nung:
Tính toán vỏ lò cần tính toán theo nhiệt độ ở các vùng, để đảm bảo lợi ích
kinh tế đồng thời vẫn đảm bảo chế độ nhiệt cho quá trình nung, ta sẽ tính toán tờng lò theo chế độ nhiệt ở các vùng, bao gồm các vùng sấy đốt trớc, vùng nung
và vùng làm nguội. Nhiệt độ cao nhất tại các vùng sẽ đợc lấy làm cơ sở tính toán
cho kết cấu tờng lò.
Phân chia các vùng trong lò nung:
- Vùng 1 : Vùng sấy đốt trớc có nhiệt độ từ 50 đến 400 0C.
- Vùng 1: Vùng làm nguội cuối cùng có nhiệt độ từ 400 đến 80 0C.
- Vùng 2 : Vùng nung sơ bộ có nhiệt độ từ 400 đến 8500C.
- Vùng 2: Vùng làm nguội nhanh có nhiệt độ từ 850 đến 400 0C.
- Vùng 3 : Vùng nung và hằng nhiệt có nhiệt độ từ 850 1050 850 0C .
+ Vùng 1: Vùng sấy đốt trớc có nhiệt độ từ 50 đến 400 0C. Từ đờng cong
nung ta có thời gian nung trong khoảng nhiệt độ này là: 1,8 + 2,4 = 4,2 (giờ).
Vận tốc chuyển đông của vagông là: 2,03 vagông/giờ.
Suy ra chiều dài vùng 1 là: L1 = 4,2.2,03.1,5 =12,8 (m).
+Vùng 1: Vùng làm nguội cuối cùng có nhiệt độ từ 400 đến 80 0C. Từ đờng cong nung ta có thời gian hạ nhiệt trong vùng này là: 8 giờ. Vận tốc chuyển
đông của vagông là: 2,03 vagông/giờ.
Suy ra chiều dài vùng 1 là: L1 = 8.2,03.1,5 = 24,4(m).
+ Vùng 2: Vùng nung sơ bộ có nhiệt độ từ 400 đến 850 0C. Từ đờng cong
nung ta có thời gian nung trong vùng này là: 1,7 + 4,1=5,8 (giờ). Vận tốc chuyển
động của vagông là: 2,03 vagông/giờ.
Suy ra chiều dài vùng 2 là: L2 = 5,8.2,03.1,5 =17,6 (m).
+Vùng 2: Vùng làm nguội nhanh có nhiệt độ từ 850 đến 400 0C. Từ đờng
cong nung ta có thời gian hạ nhiệt trong vùng này là:2,9 + 2+ 1,9 = 6,8 (giờ).
Vận tốc chuyển động của vagông là: 2,03 vagông/giờ.
Suy ra chiều dài vùng 2 là: L2 = 8,8.2,03.1,5 = 26,8(m).
+ Vùng 3: Vùng nung và hằng nhiệt có nhiệt độ từ 850 1050 8500C.
13



Suy ra chiều dài vùng 3 là: L3 = 95-12,824,4-17,626,8= 13,4(m).
Chọn kết cấu của lò nung:
Việc chọn kết cấu lò phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Nhiệt độ làm việc của lò.
+ Tính chất nhiệt lý và cơ học của vật liệu làm lò.
+ Chiều dày tờng lò và trần lò phải hợp lý tránh gây lãng phí.
+ Khi xây mạch vữa giữa các viên gạch không đợc trùng nhau.
+ Tờng và trần phải có khe giãn nở nhiệt để cho lò không bị vỡ do ứng
suất nhiệt.
Vì nhiệt độ làm việc của các vùng khác nhau nh vậy kết cấu chịu nhiệt tơng ứng các vùng sẽ khác nhau:
+ Tờng lò: để đảm bảo khả năng chịu lực, chịu nhiệt dùng gạch samốt
cách nhiệt và ngoài cùng lớp bảo vệ là gạch đỏ.
+ Vòm lò: từ trong ra ngoài dùng gạch samốt, sau đó là lớp bê tông chịu
nhiệt, xỉ cách nhiệt. Ngoài cùng là bê tông cốt thép chịu lực.
Kiểm tra kết cấu của lò nung:
Ta phải kiểm tra lực tác dụng lên vòm lò khi lò làm việc ở nhiệt độ cao, dới tác dụng của trọng lợng bản thân các lớp vật liệu làm vòm lò. Để đảm bảo an
toàn thì tải trọng tác dụng lên vòm lò không đợc vợt quá 2 Kg/cm.
Lựa chọn vật liệu xây lò: Kích thớc bên trong lò sẽ không thay đổi từ đầu
lò tới cuối lò. Và ở mỗi vùng có nhiệt độ t max sẽ đợc tính toán cho toàn bộ vùng
đó, ta chọn nhiệt độ để tính kết cấu lò ở các vùng nh sau:
+ Vùng sấy đốt trớc có: t0max = 8500C.
+ Vùng nung có:
t0max = 10500C.
+ Vùng làm nguội có;
t0max = 8500C.
Để đảm bảo an toàn sản xuất, lựa chọn vật liệu xây lò bao gồm: Vật liệu
chịu lửa là gạch samốt A là lớp trong cùng tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa ở vùng
nung. Lớp cách nhiệt ở giữa là gạch xỉ, lớp ngoài cùng dùng gạch đỏ.
1. Chọn kết cấu vùng 3 (nung và hằng nhiệt):
1.1. Kết cấu của tờng lò:

Tờng lò gồm các lớp:
+ Lớp samốt.
+ Lớp xỉ than.
+ Lớp gạch đỏ vữa samốt sét.
+ Lớp gạch đỏ vữa xi măng M75.
0
Định mức mật độ dòng nhiệt mất mát cho phép: q = (50 + t mt ) (kCal/m.giờ).
2
0
0
Trong đó: t mt =1050 C - Nhiệt độ mặt trong của vỏ lò tơng ứng lấy bằng nhiệt độ
chất tải nhiệt.
1050
q = (50 +
) = 575 (kCal/m.giờ).
2
+ Lớp sa mốt dày 360 (mm):
Hệ số dẫn nhiệt của samốt:
sm = 0,6 + 55.10 5 . t = 0,6 + 55.10 5 .1050 = 1,15 (kCal/m.giờ).
Xác định nhiệt độ sau lớp samốt: q =


(t mt t 2 ) .

14


0,36

= 1050 575.

= 781 ( 0 C): vẫn đảm bảo điều kiện
1
,
15

làm việc bình thờng của lớp xỉ than.
+ Lớp gạch đỏ vữa ximăng:
Chiều dày lớp gạch đỏ vữa ximăng là 0,22 m.
Hệ số dẫn nhiệt của gạch đỏ: = 0,4 + 44.10 5 .t (kCal/m. 0 C.giờ).
Nhiệt độ mặt ngoài của vỏ lò nơi có ngời qua lại thờng xuyên và ở trong
nhà có mái che không đợc vợt quá 60 0 C.
Tính toán lấy nhiệt độ mặt ngoài: t mn = 50 0 C.
Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch đỏ: = 0,4 + 44.10 5 .t.
Giả sử nhiệt độ trung bình lớp gạch đỏ là 170 0 C.
= 0,4 + 44.10 5 .170 = 0,475 (kCal/m.giờ).
Nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa ximăng:
0,22

t 4 = t mn + q. = 50 + 575.
= 293 ( 0 C).
0,475

293 + 50
Nhiệt độ trung bình của lớp gạch đỏ là: t tb =
= 172 ( 0 C).
2
172 170
Chênh lệch nhiệt độ trung bình: t =
= 1,16 % < 5 %.
172

Vậy nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ là 293 0 C.
+ Lớp gạch đỏ vữa samốt sét:
Chiều dày lớp gạch đỏ vữa samốt sét là 220 mm.
Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch đỏ là: = 0,4 + 44.10 5 .t (kCal/m. 0 C.giờ).
Giả sử nhiệt độ trung bình lớp gạch đỏ vữa samốt là 390 0 C.
Hệ số dẫn nhiệt: = 0,4 + 44.10 5 .390 = 0,57 (kCal/m.giờ).
Nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa samốt là:
0,22

t 3 = t 4 + q. = 293 + 575.
= 496 ( 0 C).
0,57

293 + 496
Nhiệt độ trung bình của lớp gạch vữa samốt: t tb =
= 395 ( 0 C).
2
395 390
Chênh lệch nhiệt độ trung bình: t =
= 1,3% < 5%.
395
Vậy nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa samốt lấy là 496 0 C.
+ Xác định chiều dày lớp xỉ than:
Hệ số dẫn nhiệt:
(781 + 496)
= 0,48 (kCal/m.giờ).
= 0,065 + 65.10 5 .t = 0,065 + 65.10 5 .
2

q = ( t 2 t 3 ).


(t 2 t 3 ) 0,48(781 496) = 0,31 (m).
=
=
t 2 = t mt - q.

q

575

Chọn lớp xỉ than dầy 340 mm.
15


Kết cấu tờng lò vùng 3 là:
+ Lớp sa mốt dày: 360 mm.
+ Lớp xỉ than dày: 340 mm.
+ Lớp gạch đỏ vữa samốt sét dày: 220 mm.
+ Lớp gạch đỏ vữa ximăng M75 dày: 220 mm.
1.2. Kết cấu của vòm lò:
Vòm lò gồm các lớp:
+ Lớp samốt.
+ Lớp bê tông chịu nhiệt.
+ Lớp bê tông cốt thép.
Định mức mất mát dòng nhiệt cho phép:
0
1050
q = (50 + t mt ) = (50 +
) = 575 (kCal/m3.giờ).
2

2
+ Lớp sa mốt dày 343 (mm): (1 lớp dày 230mm và 1 lớp dày 113mm).
Hệ số dẫn nhiệt của samốt:
sm = 0,6 + 55.10 5 .t = 0,6 + 55.10 5 .1050 = 1,15 (kCal/m.giờ).
Xác định nhiệt độ sau lớp samốt:
0,343

t 2 = t mt - q. = 1050 575.
= 789 ( 0 C).
1,15

+ Lớp bê tông cốt thép:
Lớp bê tông cốt thép có chiều dày 100 mm.
Hệ số dẫn nhiệt của lớp bê tông cốt thép là: = 1,08 kCal/m.giờ.
Trong tính toán ta lấy nhiệt độ mặt ngoài của vòm lò: t mn = 55 0 C.
Xác định nhiệt độ phía sau lớp bê tông cốt thép:
0,1
t 3 = 55 + 575.
= 104 ( 0 C).
1,08
+ Lớp bê tông chịu nhiệt:
Trong lớp bê tông chịu nhiệt đặt các mơng dẫn khí làm mát mặt lò. Các mơng dẫn khí có kích thớc: 300 ì 200 (mm).
Hệ số dẫn nhiệt:
(789 + 104)
= 0,38 kCal/m.giờ.
= 0,24 + 37.10 5 .t = 0,24 + 37.10 5 .
2

q = ( t 2 t3 ).


(t 2 t3 ) 0,38(789 104) = 0,39 (m).
=
=
q
575
Chiều dày của lớp bê tông chịu nhiệt lấy là 400mm (kể cả mơng dẫn khí).
Kết cấu vòm lò vùng 3:
+ Lớp samốt dày: 343 mm.
+ Lớp bê tông chịu nhiệt: 400 mm.
+ Lớp bê tông cốt thép: 100 mm.
Kết luận:
- Chiều cao lò nung: H = 835 +1900 +343 + 400 + 70 +100 = 3648 (mm).
(70mm - chiều cao mơng làm mát mặt lò).
- Chiều rộng lo nung: B = 2400 +2.(360 +340 + 220 +220) = 4680 (mm).
- Chiều dài lò nung: L = 95m.
16


* Kiểm tra kết cấu lò nung:
Chiều dài cung vòm:
L=

2 .R. 2.3,14.2,4.60
= 2,5 (m).
=
360
360

Trọng lợng bản thân vòm lò (tĩnh tải) là: P tt = P sm + P btcn + P btct .
Trong đó: P sm : Trọng lợng 1 m dài lớp samốt.

P btcn : Trọng lợng một mét dài lớp bê tông chịu nhiệt.
P btct : Trọng lợng 1 m dài lớp bê tông cốt thép.
+ Tính toán trọng lợng 1 mét dài lớp samốt: P sm = l tb . sm . sm .
Trong đó: l tb - chiều dài trung bình của lớp samốt đợc xác định nh sau:
sm
0,343
2,4 +
R
+
l tb =
.L
=
2 .2,5 = 2,7 (m).
2
2,4
R
sm = 2000 Kg/m : Khối lợng thể tích của samốt.

sm

= 0,343 m : Chiều dày của lớp samốt.

Vậy trọng lợng của 1 m dài lớp samốt là:
P sm = 2,7.0,343.2000 = 1837,55 (Kg/m).
+ Tính toán trọng lợng 1 m dài lớp bê tông chịu nhiệt: P btcn = l tb . btcn . btcn .
Trong đó: l tb : chiều dài trung bình của lớp bê tông chịu nhiệt đợc xác định:
btcn
R
+
l tb =

2 . L.
R
R = 2,4 + 0,343 = 2,743 (m).
2 .R. 2.3,14.2,743.60
= 2,87 (m).
=
360
360
0,4
2,743 +
l tb =
2 .2,87 = 3,1 (m).
2,743

L=

btcn = 0,4 m- chiều dày lớp bê tông chịu nhiệt.
btcn = 1600 Kg/m.

Vậy trọng lợng của 1 m dài lớp bê tông chịu nhiệt là:
P btcn = 3,1 . 0,4 .1600 = 1970,73 (Kg/m).
+ Tính toán trọng lợng của 1 m dài lớp bê tông cốt thép: P btct = l tb . btct . btct .
Trong đó: btct - chiều dày lớp bê tông cốt thép : btct = 100 mm.
l tb - chiều dài trung bình của lớp bê tông cốt thép đợc xác định:
btct
R
+
l tb =
2 .L.
R

R = 2,743 + 0,4 = 3,143 (m).
17


btct = 0,1 m.
2 .R. 2.3,14.3,143.60
L=
= 3,3 (m).
=
360
360
0,1
3,143 +
l tb =
2 .3,3 = 3,35 (m).
3,143

btct - Khối lợng thể tích của bê tông cốt thép. btct = 2350 (Kg/m3).

Vậy trọng lợng của 1 m dài lớp bê tông cốt thép là:
P btct = 3,35 . 0,1 . 2350 = 787,84 (Kg/m).
Tổng tĩnh tải tác dụng lên 1 m dài vòm lò là:
P tt = 1837,55 + 1970,73 + 787,84 = 4596,12 (Kg/m).
Hoạt tải tác dụng lên 1 m dài vòm lò là:
P ht = 150 . 2,5 = 375 (Kg).
Vậy lực tác dụng lên vòm lò là:
=

Ptt + Pht
4596,12 + 375

.hht =
.1,2 = 0,2 (Kg/cm) (1,2 hoạt tải).

26200

Kết luận: Sau khi tiến hành tính toán kiểm tra các lực tác dụng lên vòm
lò ở vùng nung ta thấy rằng kết cấu vòm lò đã chọn ở trên là thỏa mãn yêu cầu
về chịu lực của lò.
2. Tính chọn kết cấu vùng 2 và 2 (nung sơ bộ và làm nguội nhanh):
2.1. Kết cấu của tờng lò:
Tờng lò gồm các lớp:
+ Lớp samốt.
+ Lớp xỉ than.
+ Lớp gạch đỏ vữa samốt sét.
+ Lớp gạch đỏ vữa xi măng M75.

t mt0
Định mức mật độ dòng nhiệt mất mát cho phép: q = (50 +
) (kCal/m.giờ).
2
Trong đó: t 0mt =850 0 C: nhiệt độ mặt trong lớn nhất của vỏ lò tơng ứng lấy bằng
nhiệt độ chất tải nhiệt.
850
q = (50 +
) = 475 (kCal/m.giờ).
2
+ Lớp samốt dày 230 (mm):
Hệ số dẫn nhiệt của samốt:
sm = 0,6 + 55.10 5 .t = 0,6 + 55.10 5 .850 = 1,07 (kCal/m.giờ).
Xác định nhiệt độ tiếp giáp giữa lớp samốt và lớp xỉ than t2: q =



(t mt t 2 ) .


0,23

= 850 475.
= 748 ( 0 C): vẫn đảm bảo điều kiện
1,07

làm việc bình thờng của lớp xỉ than.
+ Lớp gạch đỏ vữa ximăng:
Chiều dày lớp gạch đỏ vữa xi măng là 0,22 m.
Hệ số dẫn nhiệt của gạch đỏ: = 0,4 + 44.10 5 .t (kCal/m 0 C.giờ).
t 2 = t mt - q.

18


Nhiệt độ mặt ngoài của vỏ lò nơi có ngời qua lại thờng xuyên và ở trong
nhà có mái che không đợc vợt quá 60 0 C.
Tính toán lấy nhiệt độ mặt ngoài: t mn = 50 0 C.
Giả sử nhiệt độ trung bình lớp gạch đỏ là 170 0 C.
= 0,4 + 44.10 5 .170 = 0,475 (kCal/m.giờ).
Nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa ximăng:
0,22

t 4 = t mn + q. = 50 + 475.
= 293 ( 0 C).

0,475

293 + 50
Nhiệt độ trung bình của lớp gạch đỏ là: t tb =
= 172 ( 0 C).
2
172 170
Chênh lệch nhiệt độ trung bình: t =
= 1,16% < 5%.
172
Vậy nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ là 293 0 C.
+ Lớp gạch đỏ vữa samốt sét:
Chiều dày lớp gạch đỏ vữa samốt sét là 220 mm.
Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch đỏ là: = 0,4 + 44.10 5 .t (kCal/m 0 C.giờ).
Giả sử nhiệt độ trung bình lớp gạch đỏ vữa samốt là 390 0 C.
Hệ số dẫn nhiệt: = 0,4 + 44.10 5 .390 = 0,57 (kCal/m.giờ).
Nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa samốt là:
0,22

t 3 = t 4 + q. = 293 + 475.
= 496 ( 0 C).
0,57

293 + 496
Nhiệt độ trung bình của lớp gạch vữa samốt: t tb =
= 395 ( 0 C).
2
395 390
Chênh lệch nhiệt độ trung bình: t =
= 1,3% < 5%.

395
Vậy nhiệt độ phía trong lớp gạch đỏ vữa samốt lấy là 496 0 C.
+ Xác định chiều dày lớp xỉ than:
Hệ số dẫn nhiệt:
(748 + 496)
= 0,47 (kCal/m.giờ).
= 0,065 + 65.10 5 .t = 0,065 + 65.10 5 .
2

q = ( t 2 t 3 ).

=

(t 2 t 3 ) 0,47(748 496) = 0,249 (m).
=
q
475

Chọn lớp xỉ than dầy 250 mm.
Vậy kết cấu của tờng lò là:
+ Lớp samốt dày: 230mm.
+ Lớp xỉ than dày: 250mm.
+ Lớp gạch đỏ vữa samốt sét dày: 220mm.
+ Lớp gạch đỏ vữa ximăng M75 dày: 220mm.
2.2. Kết cấu của vòm lò:
Vòm lò gồm các lớp:
+ Lớp samốt.
19



+ Lớp bê tông chịu nhiệt.
+ Lớp bê tông cốt thép.
Định mức mất mát dòng nhiệt cho phép:
0
850
q = (50 + t mt ) = (50 +
) = 475 (kCal/m3.giờ).
2
2
+ Lớp samốt dày 230 (mm):
Hệ số dẫn nhiệt của samốt:
sm = 0,6 + 55.10 5 .t = 0,6 + 55.10 5 .850 = 1,07 (kCal/m.giờ).
Xác định nhiệt độ sau lớp samốt:
q=


(t mt t 2 ) .


0,23

= 850 475.
= 748 ( 0 C) : vẫn đảm bảo điều kiện
1,07

làm việc bình thờng của lớp xỉ than.
+ Lớp bê tông cốt thép:
Lớp bê tông cốt thép có chiều dày 100 mm.
Hệ số dẫn nhiệt của lớp bê tông cốt thép là: = 1,08 kCal/m.giờ.
Trong tính toán ta lấy nhiệt độ mặt ngoài của vòm lò: t mn = 55 0 C.

Xác định nhiệt độ phía sau lớp bê tông cốt thép:
0,1
t 3 = 55 + 475.
= 99 ( 0 C).
1,08
+ Lớp bê tông chịu nhiệt:
Hệ số dẫn nhiệt:
t 2 = t mt - q.

= 0,24 + 37.10 5 . t = 0,24 + 37.10 5 .

q=


( t t ).
2 3

=

(748 + 99)
= 0,36 (kCal/m.giờ).
2

(t 2 t 3 ) 0,36(748 99) = 0,385 (m).
=
q
475

Chiều dày của lớp bê tông chịu nhiệt lấy là 400mm (kể cả mơng dẫn khí).
Kết luận:

- Chiều cao lò nung: H = 835 +1900 +230 + 400 + 140 +100 = 3605 (mm)
(140mm - chiều cao mơng làm mát mặt lò).
- Chiều rộng lò nung: B = 2400 + 2.(230 +250 + 220 +220) = 4240 (mm).
- Chiều dai lò nung:
L = 95m.
3. Tính chọn kết cấu vùng 1 và 1 (sấy đốt trớc và làm nguội cuối cùng):
Tiến hành tính toán tơng tự nh các vùng trên ta có kết quả sau:
3.1. Tờng lò gồm:
+ Lớp gạch chỉ vữa samốt sét dày 230 mm.
+ Lớp xỉ than dày 360 mm.
+ Lớp gạch chỉ vữa samốt sét dày 110 mm.
+ Lớp gạch chỉ vữa ximăng mác 75 dày 220 mm.
3.2. Trần lò gồm:
+ Lớp chịu lửa samốt A dày 230 mm.
+ Lớp bê tông chịu nhiệt dày 100 mm.
20


+ Lớp cách nhiệt xỉ than dày 250 mm.
+ Lớp vỏ ngoài lớp trần bê tông cốt thép dày 100 mm.

Kết luận:
- Chiều cao lò nung: H = 835 +1900 +230 + 100 + 250+330 +100.
H = 3745 mm ( 330mm - chiều cao kênh dẫn khí và mơng làm mát mặt lò).
- Chiều rộng hầm sấy: B = 2400 +2.(230 +360 + 110 +220) = 4240 (mm).
- Chiều dai lò nung:
L =95m.
III. Tính cân bằng nhiệt lò nung:
1. Phơng trình cân bằng nhiệt cho vùng nung và vùng sấy đốt trớc:
a. Phần nhiệt cung cấp:

a.1. Nhiệt hoá của nhiên liệu:
Qcc1 = 4800. B (kCal / h).
Trong đó:
Nhiệt trị của than cám 5 : 4800 kCal/kg.
B : lợng than đốt trong một giờ (kg/giờ).
a.2. Nhiệt lý của nhiên liệu:
Qcc2 = B. C. t.
Trong đó:
B: lợng than cung cấp trong một giờ (kg/giờ).
t = 55 0C : nhiệt độ lúc đa than vào lò (lấy bằng nhiệt độ mặt ngoài
vòm lò vùng nung).
C: tỷ nhiệt của nhiên liệu than. C = 0,28 kCal/kg.0C.
cc
Q 2 = B . 0,28. 55 = 15,4 .B (kCal/h).
a.3. Nhiệt do sản phẩm mộc mang vào:
Qcc3 = Ggm . Cgm . tmang vào.
Trong đó:
tmang vào = 25 0C.
Ggm =(1215.2,54+4000.2,4)=12686 kg/h : khối lợng sản phẩm mộc
mang vào trong 1 giờ
Cgm: tỷ nhiệt của sản phẩm mộc xác định bởi công thức:
W
100 4
4
100 W
Cgm = 0,22 .
+
= 0,22 .
+
= 0,25 (kCal/kg.độ).

100
100
100
100
Qcc3 = 12686 . 0,25 . 25 = 79287,5(kCal/h).
a.4. Nhiệt do vagông mang vào:
Qcc4 = vva gông.(Gsm . Csm + GBT . CBT + Gth . Cth) . tmang vào.
Trong đó:
Nhiệt độ vật liệu vào lò: tmang vào = 25 0C.
Khối lợng samôt A trong vagông:
Gsm= 1,5x2,51x0,25x2000 = 1883 (kg).
Tỷ nhiệt của samốt:
Csm= 0,84 + 0,264.10-3.25 = 0,85 (KJ/kg.độ) = 0,2 (kCal/kg.0C).
Khối lợng bê tông là:
Gbt = 1,5x2,51x0,23x1000 = 866 (kg).
Tỷ nhiệt của bê tông: CBT = 0,2 kCal/kg.0C.
Khối lợng thép là: Gth = 512 kg.
Tỷ nhiệt của thép: CBT = 0,115 kCal/kg.0C.
Vận tốc chuyển động của vagông: vvagông = 2,03 vagông/h .
Qcc4= (1883.0,2.25 +866.0,2.25 + 512.0,115.25).2,03
Qcc4 = 30890,5(kCal/giờ).
21


a.5. Nhiệt cấp do quá trình cháy nhiên liệu:
Qcc5 = V . B . Ckk . tkk.
Trong đó:
V = 6,9 m3/kg: thể tích không khí cần cho quá trình đốt cháy nhiên liệu.
Qcc5 = 6,9 . B . 0,32 . 25 = 55,2. B (kCal/giờ).


b. Phần nhiệt tiêu tốn:
b.1. Nhiệt tiêu tốn để đốt nóng gạch mộc đến nhiệt độ nung:
Qtt1 = Gsp (Cn . tn Cđ . tvào nung).
Trong đó:
Gsp = 12686 kg/h: năng suất của lò.
Cn = 0,22 (kCal/giờ): tỷ nhiệt của gạch ở nhiệt độ nung.
Cđ = 0,25 (kCal/kg độ): tỷ nhiệt của sản phẩm mộc ở 25 0C và độ ẩm là
5% (lúc vào lò).
Qtt1 = 12686. (0,22. 1050 0,25.25) = 2851178,5(kCal/giờ).
b.2. Nhiệt tiêu tốn để bốc hơi ẩm trong sản phẩm mộc:
Qtt2 = Gn(r + Cn . tkt).
Trong đó:
Gn : lợng ẩm chứa trong vật liệu.
Gn =5x12686/100= 634,3(kg/giờ)
r = 596 (kCal/kg): nhiệt ẩm hóa hơi của nớc.
Cn = 0,47 (kCal/kg độ): tỷ nhiệt của hơi nớc.
tkt = 1200C: nhiệt độ của khói lò.
Q2tt =634,3.(596 + 0,47.120) = 413817 (kCal/giờ).
b.3. Nhiệt tiêu tốn cho các phản ứng hóa học:
Q3tt = Gsp . (1 0,01.W) (5,5 . A + 6,7 . C).
Trong đó:
Gsp: khối lợng sản phẩm vào nung.
Gsp = 12686 kg/giờ.
W= 5%: độ ẩm của sản phẩm mộc đa vào.
A: lợng Al2O3 có trong sản phẩm qui về theo sản phẩm đã nung.
A = 18,66%.
C: lợng CaO có trong sản phẩm qui về theo sản phẩm đã nung.
Tơng tự ta có: C = 0,79 %.
Q3tt
= 12686 x(1 0,01.5)(5,5.18,66 + 6,7.0,79) =

1485834,8(kCal/giờ).
b.4. Nhiệt tổn thất hoá học do nhiên liệu cháy không hoàn toàn:
Q4tt = 0,01 . H . B . Q.
Trong đó:
H: tổn thất do cháy hóa học không hoàn toàn của than, lấy H = 3%.
Q: nhiệt trị của nhiên liệu. Q = 4800 kCal/kg.
B: lợng than đốt nóng trong 1 giờ.
Q4tt = 0,01 . 3 . B . 4800 = 144.B (kCal/giờ).
b.5. Nhiệt tổn thất cơ học do nhiên liệu cháy không hoàn toàn:
lv
Q7tt = 79 . B. A .a .

100.100

Trong đó:
Alv = 25,53%: hàm lợng tro than ở trạng thái làm việc.
a: lợng thành phần cháy còn sót trong tro xỉ. a= 5%.
22


Q7tt = 79 .

B.25,53.5
= B (kCal/giờ).
100.100

b.6. Nhiệt tích luỹ và tổn thất dới vagông vùng 3:
Vùng sấy- nung có nhiệt độ từ 251050 850 0C, chiều dài L = L1+ L2+
L3 , ứng với khoảng thời gian = 4,2 + 5,8 + 5,2= 15,2 (giờ).
Tính nhiệt theo phơng pháp Smít tơng tự nh tính tổn thất nhiệt qua vagông

ở hầm sấy.
Cấu tạo vagông gồm:
Lớp chịu lửa: samốt A1730 có các thông số:
- Độ dẫn nhiệt: 1 = 0,7 + 0,64x10-3xt (W/ m.0C).
Trong đó: t- Nhiệt độ trung bình lớp samốt.
25 + 1050
1 = 0,7 + 0,64x10-3
= 1,04 (W/ m.0C) = 0,9 kCal/m.độ.h
2
- Khối lợng thể tích: 2.000 kg/m3.
- Nhiệt dung riêng: C1= 0,84 + 0,264x10-3xt (KJ/kg.độ).
Trong đó: t- Nhiệt độ trung bình lớp samốt.
25 + 1050
C1 = 0,84 + 0,264.10-3.
= 0,98 (KJ/kg.độ).
2
- Chiều dày lớp chịu lửa: d1= 0,065x2 + 0,12= 0,25 (m).
Lớp cách nhiệt: sử dụng bê tông cách nhiệt có các thông số:
- Độ dẫn nhiệt: 2 = 0,32 W/ m.0C (ở nhiệt độ trung bình 300 0C).
- Khối lợng thể tích: 1.000 kg/m3.
- Nhiệt dung riêng: C2= 0,675 + 0,33x10-3xt.
25 + 1050
C2 = 0,675 + 0,33x10-3
= 0,85 (kJ/kg.độ).
2
- Chiều dày lớp cách nhiệt: 0,23 mm.
0,25
Chia lớp chịu lửa ra 4 lớp: x =
= 0,0625 (m).
4



Ta có: a = 3,6.
(m 2 /giờ) =
(m 2 /s).
C.
1000.C.
1,04
a1= 3,6
= 0,00191 (m 2 /giờ) = 0,53.10 6(m2/s).
0,98.2000
a2= 3,6

0,32
= 0,00136 (m 2 /giờ) = 0,4.10
0,85.1000

6

(m2/s).

x 2
0,0625 2
Chia khoảng thời gian xét nhiệt độ: =
=
= 1 (giờ).
2.0,00191
2a1
Quy đổi lớp 2 (gạch xốp) theo theo lớp 1.
x' = x.


a1
0,00191
= 0,0625.
= 0,074 (m).
a2
0,00136

Số lớp cách nhiệt là: n =

0,23
= 3 (lớp).
0,074

Nhiệt trở của các lớp:
23


r1=
r2=

x 0,0625
=
= 0,06 (m2.0C/ w).
1
1,04
x'

2


=

0,07
= 0,23 (m2.0C/ w).
0,32

Trong đó:
Nhiệt độ các ô của cột (0 x) ứng với nhiệt độ từ 25 ữ 850 .
Nhiệt độ các lớp 1x, 2x, 3x, 4x, 1x, 2x tính theo công thức:
t
+t
tn,k= n1,k 1 n1,k +1 (0C).
2
Trong đó: tn,k nhiệt tại thời điểm n, lớp thứ k.
Lợng nhiệt tích luỹ bởi vagông tính theo công thức:
Qvgtl = Gsm( Csm2tsm2) + GBT( CBT2tBT2).
Csm2 = 0,84 + 0,264.10-3.538,5 = 0,98 (kJ/kg.độ).
CBT2 = 0,675 + 0,33x10-3x114,4 = 0,71 (kJ/kg.độ).
Qvgtl = 1883x0,98.538,5 +866 x0,71.114,4
= 1064055,6 (kJ/vagông).= 1064055,6.2,03= 2160032,8(kJ/ h)
Qvgtl = 514293,5 kCal/ h.
(vận tốc chuyển động của vagông là 2,03vagông/h).
Tổn thất nhiệt ra môi trờng ngoài (đáy lò):
Qmt= 2.F.(tn-tkk) =9.( 49,6-25 ).2,51.1,5 = 830,25(kCal/vagông).
Qmt =830,25.2,03 = 1685,41(kCal/h).
Tổng tổn thất nhiệt do tích luỹ ở vagông và do vagông mang ra trong 1 giờ là:
Q6vg =( Qvgtl + Qmt) = (514293,5 +1685,41) = 515979(kCal/h).
b.7. Nhiệt tổn thất ra môi trờng xung quanh:
Nhiệt tổn thất ra môi trờng xung quanh gồm nhiệt tổn thất qua tờng lò,
nhiệt tổn thất qua vòm lò và nhiệt tổn thất qua đáy vagông (tính ở mục b.8).

Do kết cấu của lò khác nhau, ta tính cho từng đoạn rồi cộng lại.
Vùng sấy- nung có nhiệt độ từ 251050850 0C, chiều dài L = 43,8m
Vùng sấy đốt trớc (vùng 1): Chiều dài L1 = 12,8 m.
Nhiệt độ làm việc: 25400 0C.
Vùng nung sơ bộ (vùng 2): Chiều dài L2 = 17,6 m.
Nhiệt độ làm việc: 400850 0C.
Vùng nung và hằng nhiệt (vùng 3): Chiều dài L3 = 13,4 m.
Nhiệt độ làm việc: 8501050 0C.
b.7.1. Tính tổn thất nhiệt cho vùng 3:
b.7.1.1. Nhiệt tổn thất qua tờng lò:
Bảng 26. Cấu tạo các lớp vật liệu tờng lò.
STT
Vật liệu
Chiều dày (kCal/m.0C.giờ)
1
Sa mốt
360 (mm)
1 = 0,6 + 55 . 10-5 . t
2
Xỉ than
340 (mm)
2 = 0,06 + 65 . 10-5 . t
3
Gạch xây vữa sa mốt sét
220 (mm)
3 = 0,4 + 44 . 10-5 . t
4
Gạch xây chỉ vữa xi măng 220 (mm)
4 = 0,4 + 44 . 10-5 . t
Qtn = q . F . t = q . F . (ttl tkk).

Trong đó:
24


850 + 1050
= 950 (0C) nhiệt độ trung bình của vùng 3.
2
0
tkk = 25 C
Diện tích trao đổi nhiệt của tờng lò: F = 2 . Htb . L.
Htb: chiều cao trung bình của tờng lò:
+
2735 + 3578
Htb = H1 H2 =
= 3156,5 (mm) = 3,1565 m.
2
2
H1: chiều cao từ mặt ray đến vòm lò.
H2: chiều cao của tờng ngoài lò.
Chiều dài L = 13,4m F = 2 . 3,1565. 13,4= 85(m2).
Lợng nhiệt truyền qua 1 m2 tờng lò trong thời gian một giờ:
1

1 .
q= 1
+ +
2
1
Giả xử nhiệt độ trung bình của các lớp nh sau:
tTB1 = 851,5 0C.

tTB2 = 576,5 0C.
tTB3 = 339 0C.
tTB4 = 155 0C.
Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu:
1 = 0,6 + 55 . 10-5 . 851,5 = 1,07 (kCal/m.0C.giờ).
2 = 0,065 + 65 . 10-5 . 576,5 = 0,44 (kCal/m.0C.giờ).
3 = 0,4 + 44 . 10-5 . 339 = 0,55 (kCal/m.0C.giờ).
4 = 0,4 + 44 . 10-5 . 155 = 0,47 (kCal/m.0C.giờ).
Tính q:
1

1 .
q= 1
+ +
2
1
ttl =

+ Tính 1 : 1 = đl + bx.
Tính đl:
Khi nhiệt độ trong lò nung cao không khí chuyển động cỡng bức.
đl = 9.V0.
Trong đó V0 là tốc độ dòng khí chuyển động trong lò. V0 = 2 m/s.
đl = 9 . 2 = 18 (kCal/m2.0C.giờ).
Tính bx: bx = Cnp .

T 1 )4 ( T 2 )4
(100
100 . .
T1 T 2


Trong đó:
: Hệ số kể đến vị trí tơng đối của kết cấu bao bọc với không khí . = 1.
T1: Nhiệt độ tuyệt đối phía trong lò. T1 = 950 + 273 =1223 (0K).
T2: Nhiệt độ tuyệt đối của vách lò.
Giả thiết T2 = 942 + 273 = 1215 (0K) (sau đó ta sẽ kiểm tra lại giá trị
này).
Cnp: Hệ số bức xạ quy đổi với hệ thống kín từ hai vật thể.
25