Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

MỤC LỤC
MỤC LỤC.......................................................................................................1
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LÒ...........................................3
1.1Tổng quan.................................................................................................3
1.2Phân loại các kiểu lò...............................................................................4
1.3Lựa chọn lò dùng trong công nghiệp sứ vệ sinh:................................6
CHƯƠNG 2: LÒ TUYNEL..............................................................................7
2.1Nguyên lý hoạt động...............................................................................7
2.2Cấu tạo lò Tuynel.....................................................................................8
2.2.1Tường và vòm lò:.................................................................................8
2.2.2Xe goòng................................................................................................9
2.2.3Van cát...................................................................................................9
2.2.4Hệ thống thông gió.............................................................................10
CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU...................................11
3.1Nhiệt trị thấp của nhiên liệu..................................................................11
3.2Lượng không khí cho quá trình cháy..................................................11
3.2.1Lượng không khí khô.........................................................................11
3.2.2Lượng không khí ẩm..........................................................................12
3.3Lượng và thành phần sản phẩm cháy.................................................12
3.4Nhiệt độ cháy.........................................................................................13
3.4.1Nhiệt độ cháy calo..............................................................................13
3.4.2Nhiệt độ cháy thực tế.........................................................................14
CHƯƠNG 4: CHẾ ĐỘ NUNG TRONG LÒ TUYNEL...................................15
4.1Giai đoạn 1: giai đoạn nâng nhiệt độ...................................................15
4.2Giai đoạn 2: Giai đoạn lưu nhiệt ở 12000C.........................................16
4.3Giai đoạn 3: Giai đoạn làm nguội.........................................................16
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC LÒ TUYNEL...............................17

5.1Các thông số cơ bản.............................................................................17
5.1.1Cách sắp xếp sản phẩm.....................................................................17
5.1.2Xe goòng..............................................................................................18
5.1.3Kích thước lò......................................................................................19
5.2Vận tốc chuyển động – số lượng xe goòng ở các vùng trong lò.....20
5.3Kích thước các vùng trong lò nung.....................................................20
CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT PHÂN BỐ TRONG LÒ......................................22
6.1Nhiệt phân bố tường lò.........................................................................23
6.2Nhiệt phân bố vòm lò............................................................................26
6.3Nhiệt phân bố xe goòng........................................................................28
CHƯƠNG 7: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CHO LÒ........................................30
7.1Cân bằng nhiệt cho zone sấy, đốt nóng, nung, lưu nhiệt..................30
7.1.1Nhiệt cung cấp....................................................................................30
CHƯƠNG 8: CÁC THIẾT BỊ PHỤ................................................................41
8.1Chọn và bố trí quạt:...............................................................................41
Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 1


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

8.1.1Bố trí quạt............................................................................................41
8.1.2Lựa chọn quạt.....................................................................................41
8.2Ống khói.................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................46

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LÒ
1.1 Tổng quan


Gốm sứ là các vật liệu rắn phi kim vô cơ với cấu trúc dị thể, thành phần khoáng
và hoá khác nhau, thành phần pha gồm pha đa tinh thể, pha thủy tinh và có thể
có cả pha khí. Sản phẩm gốm sứ được sản xuất trên cơ sở nguyên liệu dạng bột
mịn, được tạo hình rồi nung đến kết khối ở nhiệt độ cao.
Nét đặc trưng của công nghệ ceramic chính là quá trình nhiệt độ cao mà nhờ đó
các quá trình phản ứng pha rắn và lết khối xảy ra trong phối liệu, tạo cho sản
phẩm có độ bền cơ và những tính chất cần thiết khác.
Vì vậy, có thể nói gia công nhiệt sản phẩm là một trong những công đoạn có tính
chất quyết định cho chất lượng của sản phẩm gốm sứ. Thiết bị gắn liền với công
đoạn này là các loại lò: lò sấy, lò nung, lò nấu chảy…
Quá trình gia công nhiệt được tính kể từ khi vật liệu vào lò cho tới khi ra khỏi lò,
trải qua các giai đoạn sấy, đốt nóng, nung (hoặc nấu chảy, nếu là thủy tinh) với
các đặc điểm sau đây:
-

Sấy: là quá trình tách nước vật lý trong vật liệu dưới tác động của nhiệt độ.
Sấy phụ thuộc vào kích thước mộc và tính chất của nguyên liệu nhưng về

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 2


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

cơ bản không làm thay đổi tính chất vật lý của vật liệu. Sau khi sấy: có thể
tính được độ ẩm nguyên liệu giúp tính phối liệu tương đối chính xác, phối
liệu dễ trộn đều, nhiên liệu dễ cháy, bán thành phẩm có độ bền cơ nhất
định và dễ vận chuyển hơn.
-


Đốt nóng: nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sấy và nhỏ hơn nhiệt độ bắt đầu nóng
chảy ở phối liệu. Quá trình đốt nóng làm thay đổi tính chất và cấu trúc của
vật liệu do xảy ra các phản ứng hoá lý.

-

Nung: là toàn bộ quá trình gia nhiệt sản phẩm với chế độ thích hợp: từ
nhiệt độ thường tới nhiệt độ cao nhất, sau đó làm nguội trong môi trường
nung cần thiết. Khi nung, trong vật liệu xảy ra các phản ứng pha rắn, đồng
thời xảy ra quá trình kết khối. Nhờ đó, vật liệu trở nên rắn chắc, không bị
biến dạng và có những tính chất cần thiết khác phù hợp với yêu cầu sử
dụng. Xem xét quá trình nung, ta cần quan tâm đến các yếu tố: nhiệt độ
nung, thời gian nung và môi trường nung. Đối với chế độ nung, ta cũng
phải lưu ý đến các yếu tố như tốc độ nâng hạ nhiệt độ và thời gian lưu sản
phẩm ở nhiệt độ cao nhất… Tất cả các yếu tố này đều có ảnh hưởng sâu
sắc đến chất lượng sản phẩm, có thể dẫn đến nứt vỡ các sản phẩm, nhất
là những loại có hình dáng phức tạp như sứ vệ sinh…

Như đã trình bày ở trên, lò thiết bị không thể thiếu trong công nghệ ceramic.
Nhiệt độ nung các sản phẩm rất khác nhau, thông thường nằm trong khoảng từ
700÷2000oC, tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật, kết cấu lò và loại nhiên liệu sử
dụng.
1.2 Phân loại các kiểu lò

Lò là thiết bị nhận nhiệt từ quá trình cháy của nhiên liệu để cung cấp cho vật liệu
nung. Các loại lò dùng trong công nghệ ceramic rất đa dạng, một cách tổng quát,
ta có thể phân loại chúng như sau:
o Theo quá trình gia công nhiệt:
-


Lò sấy;

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 3


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang
-

Lò nung;

-

Lò nấu chảy.

o Theo chế độ làm việc:
-

Lò hoạt động liên tục: các giai đoạn trong quá trình nung xảy ra ở cùng 1
thời điểm.

-

Lò hoạt động gián đoạn: các giai đoạn trong quá trình nung xảy ra ở
những thời điểm khác nhau.
o Theo loại nhiên liệu sử dụng:
-


Lò củi

-

Lò than

-

Lò dầu

-

Lò gas

Hay:

-

Lò có ngọn lửa

-

Lò không có ngọn lửa

o Theo chủng loại vật liệu nung:
-

Lò gốm;

-


Lò xi măng;

-

Lò thủy tinh…

o Theo buồng chứa vật liệu nung: lò phòng, lò tunnel, lò bể, lò nồi, lò quay,

lò đứng…
o Theo hướng ngọn lửa:
-

Lò lửa thẳng;

-

Lò lửa ngang;

-

Lò lửa đảo;

-

Lò lửa chữ U…

o Theo cấu tạo buồng đốt:

-


Buồng đốt cố định / di động;

Buồng đốt trong / ngoài.

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 4


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Ngoài ra, người ta cũng có thể phân biệt theo các loại lò thủ công và lò hiện đại.
Phân loại theo chế độ làm việc là cách tổng quát nhất.
Các loại lò gián đoạn là không thể thiếu trong công nghệ ceramic do giải quyết
được những vấn đề sau:
-

Có thể nung các sản phẩm đơn chiếc với các kích cỡ khác nhau, phù hợp
với mọi trình độ công nghệ.

-

Do mộc thô không bền sau khi sấy hoặc do có mặt pha lỏng khi nung ở
nhiệt độ cao nên không được phép dịch chuyển vật liệu nung trong quá
trình nung.

Loại lò này đang được hoàn thiện dần theo hướng tiết kiệm nhiên liệu (do có thể
tận dụng nhiệt khí thải để đốt nóng không khí cung cấp cho quá trình nung) và
rút ngắn thời gian nung.

Loại lò liên tục phổ biến nhất trong côn nghệ gốm sứ hiện nay là lò Tunnel. Trong
lò, vật liệu nung được xếp trên những xe goòng di chuyển ngược chiều với
chuyển động của dòng khí nóng. So với lò gián đoạn, các loại lò liên tục có ưu
thế vượt trội sau:
-

Nhiệt độ trong mỗi khoang hầm là không đổi, tránh hình thành ứng suất
sinh ra khi thay đối nhiệt độ.

-

Sản phẩm nung được xếp trên xe goòng từ ngoài lò, giúp tiết kiệm lao
động và đảm bảo môi trường làm việc.

-

Hiệu quả kinh tế tốt hơn do có thể cơ khí hoá, tự động hoá dây chuyền
công nghệ, sản xuất liên tục…

1.3 Lựa chọn lò dùng trong công nghiệp sứ vệ sinh:

Sứ vệ sinh là loại sản phẩm có tráng men và có kích thước cồng kềnh, hình
dạng phức tạp.

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 5


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang


Năng suất yêu cầu cho dây chuyền này là 324 000 sản phẩm / năm. Tính một
cách sơ bộ: nếu lò hoạt động khoảng 300 ngày/ ăm thì số sản phẩm làm ra
mỗi ngày là khoảng 1080 cái. Vì vậy, ta chỉ có thể chọn loại lò làm việc liên
tục. Việc dùng lò gián đoạn (như là con thoi) chỉ áp dụng ở khâu nung lại để
sửa chữa sản phẩm mà thôi.
Do những đặc tính của sản phẩm kể trên, sứ vệ sinh không thể được nung
trong những lò sử dụng nhiên liệu rắn vì loại này khi cháy tạo tro, ảnh hưởng
đến chất lượng men.
Kết hợp các yêu cầu trên, ta sử dụng lò Tunnel cho dây chuyền này. Loại lò
Tunnel này sử dụng xe goòng để di chuyển vật liệu nung trong lò. Không
dùng lò con lăn vì quá trình nung sản phẩm sứ có tạo thành pha lỏng, vật liệu
khi đó rất yếu và di chuyển bằng con lăn dễ gây vỡ sản phẩm. Hơn thế nữa,
lò Tunnel con lăn thường chỉ áp dụng cho chế độ nung nhanh.
Vậy, kiểu lò phù hợp với dây chuyền này là: lò Tunnel – xe goòng.

CHƯƠNG 2: LÒ TUYNEL
2.1 Nguyên lý hoạt động
•

Tunnel là:

-

Quá trình nung liên tục;

-

Mức độ tự động hóa, cơ giới hóa cao;


-

Giảm nhẹ sức lao động do việc xếp dỡ sản phẩm trên xe goòng được thực
hiện ngoài lò

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 6


Lò Silicat
-

Quy trình nhiệt điều chỉnh dễ dàng, thuận lợi;

-

Chất lượng sản phẩm cao;

-

Thời gian lưu vật liệu trong lò ngắn hơn…

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Theo chế độ nhiệt, lò Tunnel được chia làm 3 vùng: vùng sấy đốt nóng, vùng
nung và vùng làm nguội.
Trong lò, vật liệu nung được xếp trên xe goòng. Các xe goòng này chuyển động
trên đường ray ngược chiều với không khí lạnh theo chiều dài hầm.
Không khí lạnh dần dần được đốt nóng lên sau khi làm nguội sản phẩm và được
chuyển sang vùng nung tham gia vào quá trình cháy. Ơ đây, nhiên liệu được nạp
vào ống đổ than hoặc vòi phun.

Ở vùng nung, nhiệt độ của vật liệu đạt giá trị cao nhất. Sản phẩm cháy được
chuyển sang vùng đốt nóng để sấy khô và đốt nóng dần dần bán thành phẩm
mộc tươi được sắp trên những xe goòng trước khi chuyển sang vùng nung. Khói
lò được chuyển ra ngoài theo quạt hút.
Như vậy, lò Tunnel chủ yếu là sử dụng nhiệt của khói lò từ vùng nung để đốt
nóng vật liệu đưa vào lò, đồng thời sản phẩm cần làm nguội trao đổi nhiệt cấp
cho việc đốt nóng không khí cung cấp cho quá trình cháy nhiên liệu.
Nhược điểm:
-

Lượng khí cung cấp cho quá trình cháy nhiên liệu luôn bằng với lượng
không khí dùng để làm nguội sản phẩm; do vậy, đường cong nung không
thể điều chỉnh được.

-

Trao đổi nhiệt giữa vật liệu với khói lò không tương xứng với lượng nhiệt
trong thực tế cần,

-

Có hiện tượng phân tầng khí không đồng đều theo thiết diện.

Để khắc phục, hiện nay các lò Tunnel hoạt động theo sơ đồ cải tiến. Nhờ đó,
việc điều chỉnh đường cong nung trở nên dễ dàng và linh hoạt nhờ áp dụng
những phương pháp sau:
Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 7


Lò Silicat


GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

-

Tập trung hoặc phân tán việc cung cấp khí vào vùng làm nguội.

-

Lấy một phần khí nóng từ vùng làm nguội cấp cho vùng nung từ một hoặc
nhiều vị trí khác nhau.

-

Bố trí ở vùng nung một số vòi phun dự trữ dùng vào việc thay đổi nhiệt độ
của khí và thiết bị ở đoạn nhiệt độ nung cao nhất.

-

Áp dụng sơ đồ thu khí thải khói lò từ vùng đốt nóng từ nhiều vị trí phân
tán.

-

Cấp thêm một lượng không khí vào vùng sấy và đốt nóng để tăng lưu
lượng chất tải nhiệt, chất tải ẩm, tăng quá trình trao đổi nhiệt và ẩm trong
vùng.

-


Sử dụng hồi lưu khí thải và khí nóng. Đặt các kênh hồi lưu ở dọc hai thành
lò.

-

Sử dụng hệ thống quạt di động.

-

Sử dụng hệ thống quạt gió phụ để giải quyết sự chênh lệch áp suất ở hai
phía đáy xe goòng nung.

2.2 Cấu tạo lò Tuynel
2.2.1 Tường và vòm lò:

Kích thước tường, vòm lò, và vật liệu dùng để xây dựng cần được chọn sao
cho tường và vòm chịu được nhiệt độ cao, bền và hạn chế được tổn thất nhiệt
ra môi trường bên ngoài. Theo [4] nhiệt độ mặt ngoài của tường tại zone nung
khoảng 80-900C, tại zone làm nguội khoảng 45-600C.
Với nhiệt độ nung 12000C cho phép ta chọn gạch samôt cho lớp gạch tiếp xúc
với khí nóng. Để đáp ứng yêu cầu về độ bền nên chọn gạch tiếp xúc với khí
nóng. Để đáp ứng yêu cầu về độ bền nên chọn gạch samot B, tiếp theo là lớp
gạch xốp cách nhiệt (samôt nhẹ hoặc diacomic). Ngoài cùng là lớp gạch đỏ xây
dựng. Tường và vòm lò cần có khe hở đề phòng sự giản nở nhiệt. Chiều dày
mỗi lớp gạch được tính toán tùy theo nhiệt độ từng vùng trong lò.

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 8


Lò Silicat


GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Vòm lò được xây theo kiểu vòm cung với chiều cao phù hợp với chiều rộng lò.
Nếu vòm lò quá cao thì tạo điều kiện cho sự phân lớp khi trong lò tăng lên.
Vòm lò có lớp gạch đầu tiên là samôt, phía trên là lớp vụn samot cách nhiệt và
trên cùng là lớp xỉ. Nóc lò có gác những tấm bêtông đúc sẵn để thuận lợi cho
việc bố trí đường ống dẫn quạt và khí.
2.2.2 Xe goòng

Xe goòng dùng để vận chuyển vật liệu nung trong lò. Xe goòng gồm hai bộ
phận chính: phần kim loại và lớp gạch lót.
Khung kim loại thường được làm bằng thép, được liên kết với nhau chắc chắn
để không bị biến dạng dưới tải trọng và nhiệt độ. Dưới khung có bánh xe chạy
bằng ổ bi hoặc ổ trượt, nhiệt độ dưới khung xe có thể khá cao nên mỡ bôi tơn
cho ổ bi cần phải bền vững, không bị bốc cháy. Yêu cầu cơ bản của xe goòng
là xe phải dịch chuyển trong lò êm không bị xốc gây đỗ vỡ sản phẩm cho nên
kết cấu bánh xe phải chính xác.
Lớp gạch lót phía trên xe goòng có nhiệm vụ bảo vệ khung kim loại tránh nhiệt
độ cao. Gạch lót gồm thường hai lớp: lớp trên tiếp xúc với nhiệt độ cao dùng
samôt B, lớp dưới là lớp gạch xốp cách nhiệt hay gạch đỏ xây dựng.
Xe goòng chuyển động trên đường ray đi qua lò. Khoảng cách hai rây được
quyết định do khoảng cách hai bánh xe. Yêu cầu phải thật thẳng, không bị cong
vênh cản trở chuyển động của xe goòng trong lò.
Giữa lớp gạch lót và tường lò có khe hở và thường được làm thành đường
ziczăc để tránh mất nhiệt bức xạ, thông thường khe hở này từ 30

50mm.

Chỗ nổi giữa các goòng cần phải kín để ngăn cách khí trong lò với môi trường

bên ngoài.
2.2.3 Van cát

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 9


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Van cát có tác dụng ngăn ngừa không khí lạnh lọt vào zone đốt nóng hoặc
ngăn không cho khí trong zone làm nguội thoát ra. Dọc theo lò ta ghép một
máng bằng thép, bên trong chứa cát. Hai bên thành goòng cũng được ghép
các tấm thép, khi goòng chuyển động các tấm thép này sục vào máng cát, tạo
thành một van theo cơ cấu thuỷ lực.
Để tránh cản trở chuyển động của xe goòng người ta thường dùng cát mịn(đôi
khi là vụn samôt). Cần phải bổ sung cát định kỳ để bù lại lượng cát rơi khỏi
máng khi xe goòng chuyển động.
2.2.4 Hệ thống thông gió

Người ta thường thông gió bằng 2 thiết bị: quạt và ống khói
Quạt thường được chia làm: quạt hút (dùng để hút khí nóng đi hồi lưu hay hút
khi thải đi ra ngoài), quạt đẩy (dùng để thổi không khí lạnh để cung cấp không
khí cho quá trình đốt nhiên liệu và làm lạnh sản phẩm). Ở cuối lò thường đặt 1
quạt đẩy để thổi không khí vào làm nguội sản phẩm.
Ngoài ra, hệ thống gồm các quạt thông gió dưới gầm xe goòng và cân bằng áp
suất với không gian lò phía trên mặt goòng. Để đảm bảo nhiệm vụ này dưới hầm
lò người ta thường bố trí thêm một quạt đẩy.

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 10



Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU
Nhiên liệu sử dụng cho lò là LPG – khí dầu mỏ hóa lỏng. Chọn nhiên liệu LPG có
các thông số sau:


Tỷ lệ Propan/Butan (C3H8/C4H10) = 50/50
Khối lượng riêng lỏng: dLPG = 0.545 kg/l
Tỉ nhiệt của C3H8 = 1.15 kcal/0C.m3
Tỉ nhiệt của C4H10 = 1.48 kcal/0C.m3
Tỉ nhiệt của nhiên liệu:

3.1 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Nhiệt trị của nhiên liệu là lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn các thành
phần cháy của một đơn vị khối lượng (đối với nhiên liệu rắn và lỏng) hoặc một
đơn vị thể tích (đối với nhiên liệu khí). Thực tế, nhiệt độ sản phẩm cháy lớn hơn
1000C nên ta có nhiệt trị thấp Qt của nhiên liệu là:
Qt = 217.9 C3H8 + 283.38 C4H10 = 217.9 * 50 + 283.38 * 50
= 25064 (kcal/m3) ≈ 104 760 (kJ/m3)
3.2 Lượng không khí cho quá trình cháy
3.2.1
Lượng không khí khô

Với nhiên liệu khí LPG, ta có lượng không khí khô lí thuyết là:


Nếu dùng không khí đúng lượng lý thuyết, nhiên liệu sẽ cháy không hoàn toàn,
nên phải dùng không khí có dư. Lượng không khí khô thực tế:
Ltt = α * Lo

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 11


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Trong đó: α: Hệ số dư không khí. Với nhiên liệu khí là LPG, ta chọn α = 1.08
Ltt = α * Lo = 1.08 * 27.38 ≈ 29.57 (m3/m3)

Vậy:

Lượng không khí dư là: ∆L = Ltt – L0 = 29.57 – 27.38 = 2.19 (m3/m3)
3.2.2

Lượng không khí ẩm

Với nhiệt độ 300C, độ ẩm không khí vào khoảng 75%, tra đồ thị I – d, ta có:
d ≈ 20 (g/kg kkk) = 0.02 (kg/kg kkk)
Vậy lượng không khí ẩm thực tế là:
Latt = (1 + 0.16 * d) * Ltt
= (1 + 0.16 * 0.02) * 29.57
=

29.66 (m3/m3)


3.3 Lượng và thành phần sản phẩm cháy
•

VCO2 = 0.01 * (3*C3H8 + 4C4H10)
 = 0.01 * (3 * 50 + 4 * 50) = 3.5 (m3/m3)
• VH2O = 0.01 * (0.5 * 8 C3H8 + 0.5 * 10 C4H10 + 0.16 * d * Ltt)
 = 0.01 * (0.5 * 8 * 50 + 0.5 * 10 * 50 + 0.16 * 0.02 * 28.75) ≈ 5
•
•

VO2
VN2

(m3/m3)
= 0.21 * (α - 1) * Lo = 0.21 * (1.05 – 1) * 27.38 ≈ 0.3 (m3/m3)
= 0.79 * Ltt = 0.79 * 29.57 ≈ 23.36 (m3/m3)

Vậy thể tích khói lò Vk là:
Vk = VCO2 + VH2O + VO2 + VN2 = 3.5 + 5 + 0.3 + 23.36 = 32.16 (m3/m3)

Thành phần phần trăm sản phẩm cháy:
Sản phẩm
cháy

CO2

H2O

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 12


O2

N2


Lò Silicat

Vk
%V
M

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

3.5
10.88
44

5
15.55
18

0.3
0.93
32

Khối lượng riêng ở điều kiện chuẩn:

3.4 Nhiệt độ cháy
3.4.1

Nhiệt độ cháy calo

Trong đó:
Qt = 104 760 (kJ/m3): Nhiệt trị thấp của nhiên liệu
cn = 5.5 (kJ/0C.m3): tỉ nhiệt của nhiên liệu
tn = tkk = 300C
tkk = 300C
ckk = 1.3 (kJ/0C.m3 )
Ltt = 29.57 (m3/m3): Lượng không khí khô thực tế
Vk = 32.16 (m3/m3): Tổng thể tích khói lò

Ta dùng phương pháp nội suy để tính nhiệt độ cháy lý thuyết
Tra bảng ta có:
o t1 = 19000C  I1 = 3136.75 (kJ/m3)
o t2 = 20000C  I2 = 3321.44 (kJ/m3)

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 13

23.36
72.64
28


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Như vậy: I1 < Ik < I2
 Nhiệt độ cháy lý thuyết là:


Nhiệt độ cháy thực tế
 Ta có công thức:
ttt = η * tc
3.4.2

Trong đó: η: Hệ số pyromet phụ thuộc vào dạng nhiên liệu, kết cấu lò. Chọn η =
0.75
 ttt = η * tc = 0.75 * 1987 = 1490.250C

Nhiệt độ yêu cầu khi nung là 12000C, mà tc > tn. Như vậy, ta không cần đốt nóng
sơ bộ không khí để tăng nhiệt độ cháy của nhiên liệu.

CHƯƠNG 4: CHẾ ĐỘ NUNG TRONG LÒ TUYNEL
Chu kì nung là 24 giờ. Các giai đoạn chính khi nung:
4.1 Giai đoạn 1: giai đoạn nâng nhiệt độ

Là quá trình nâng dần nhiệt độ từ nhiệt độ thường 300C đến nhiệt độ nung
12000C. Khi nhiệt độ tăng, nhiệt truyền không đều trong mộc làm chênh lệch
nhiệt độ, xuất hiện ứng suất nhiệt. Ứng suất nhiệt này không được vượt quá giới
hạn bền của mộc.

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 14


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Thời gian nâng nhiệt: khoảng 13h
Quá trình nâng nhiệt diễn ra như sau:

•

Từ 30 ÷ 2000C: Do độ ẩm của mộc vào lò là 3% nên giai đoạn này chủ yếu
là diễn ra quá trình sấy để tách nước lý học của mộc. Tốc độ nâng nhiệt

vào khoảng 20C/phút.
• Từ 200 ÷ 5000C: Đây là giai đoạn phân hủy và đốt cháy các tạp chất hữu
cơ. Tốc độ nâng nhiệt khoảng 20C/phút.
• Từ 500 ÷ 7000C: Biến đổi thù hình từ β – quac  α – quac ở 5730C và
phân hủy lượng nước liên kết hóa học trong các khoáng sét trong khoảng
540 ÷ 5800C. Biến đổi thù hình của quac xảy ra khá nhanh với sự biến đổi
thể tích đáng kể,, tạo ứng suất trong mộc, dễ gây nứt sản phẩm mộc. Tốc
độ nâng nhiệt khoảng 2.2 0C/phút.
• Từ 700 ÷ 9500C: Bắt đầu có sự phân hủy CaCO 3 thoát khí CO2 ra ngoài
môi trường. Tốc độ nâng nhiệt khoảng 2.80C/phút.
• Từ 950 ÷ 11000C: Giai đoạn các tinh thể ban đầu bắt đầu xuất hiện với
kích thước nhỏ mịn, lượng pha lỏng tăng, tạo cho sản phẩm độ bền cơ
nhất định. Tốc độ nâng nhiệt chậm để đồng nhất trên toàn sản phẩm, bên
cạnh đó giúp quá trình thoát khí CO2 được tốt hơn, khoảng 1.60C/phút.
• Từ 1100 ÷ 12000C: Giai đoạn gia nhiệt lên nhiệt độ nung cao nhất. Lúc
này, tràng thạch nóng chảy, pha lỏng tăng nhiều giúp cho quá trình phản
ứng pha lỏng, tạo khoáng mullit. Sản phẩm bắt đầu kết khối, co ngót
mạnh, độ xốp giảm, độ bền cơ tăng. Đây cũng giai đoạn men chảy trên bề
mặt sản phẩm. Tốc độ nâng nhiệt chậm, khoảng 0.5 0C/phút.
4.2 Giai đoạn 2: Giai đoạn lưu nhiệt ở 12000C
Lưu tại nhiệt độ nung trong khoảng 1.5 giờ nhằm đảm bảo cho quá trình kết khối
diễn ra hoàn toàn và men chảy đều trên sản phẩm.
4.3 Giai đoạn 3: Giai đoạn làm nguội

Là quá trình giảm nhiệt độ của sản phẩm từ nhiệt độ nung 12000C xuống nhiệt

độ 500C, với 2 giai đoạn chính:
Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 15


Lò Silicat
•

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Giai đoạn làm nguội nhanh: giảm nhiệt độ từ 1200  6000C với tốc độ
giảm nhiệt lớn khoảng 3.3 ÷ 3.5 0C/phút nhằm ổn định các khoáng cần
thiết và pha thủy tinh trong sản phẩm, tạo cho sản phẩm có độ bền cơ
nhất định, ngoài ra còn tránh hiện tượng kết tinh trong men gây hư hỏng

sản phẩm.
• Giai đoạn làm nguội chậm: Giảm từ 600  500C với tốc độ khoảng
1.50C/phút nhằm tránh sự tạo ứng suất do thay đổi thể tích gây nứt vỡ, hư
hỏng sản phẩm.

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC LÒ TUYNEL
5.1

Các thông số cơ bản

Trong các nhà máy sản xuất hiện nay ở nước ta, số lượng lò nung tuynel trong
nhà máy thường dùng là 1 lò nung công suất lớn.
Như vậy, ở đây, ta sử dụng 1 lò nung, chuyển động bằng xe goòng, sắp xếp sản
phẩm theo 3 tầng.
 Bảng: Các thông số cơ bản


Năng suất lò
Số ngày làm việc trong 1 năm
Thời gian của một chu kì nung ()
Độ ẩm vào lò
Độ ẩm ra lò
Nhiệt độ nung (ton)
Nhiên liệu sử dụng
Kích thước của sản phẩm khi vào
lò

10905125 sản phẩm/năm
300 ngày, 1 ngày 24 giờ
24 giờ
2%
0%
12000C
LPG
Đường kính tb :
d=120(mm)
Chiều cao chén: h =60(mm)

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 16


Lò Silicat

% độ co nung

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang


3%

Vậy số chu kì nung trong một năm là:

Lượng sản phẩm vào lò nung trong một chu kì nung cũng là lượng sản phẩm
trong 1 ngày nung:

-

Cách sắp xếp sản phẩm
Xếp sản phẩm trong lò theo tầng.
Xếp sản phẩm dựng đứng theo chiều cao sản phẩm nhằm giảm chiều dài

-

xe goòng và hạn chế dính men.
Theo chiều dài xe goòng: xếp 25 sản phẩm, mỗi sản phẩm cách nhau

-

20mm, cách mép xe goòng khoảng 20mm.
Theo chiều rộng xe goòng: xếp 18 sản phẩm, mỗi sản phẩm cách nhau

5.1.1

20mm, cách mép xe goòng khoảng 20mm.
Như vậy, số sản phẩm trên mỗi xe goòng là: 25 x 18 × 3 = 1350 sản phẩm/xe
Xe goòng
 Số xe trong một chu kì nung là:
5.1.2


 Kích thước xe goòng:
-

Chiều dài xe goòng: r = 120 *25 + 20 * 24 + 20 * 2 = 3 520 (mm) ≈ 3.55 (m)
Chiều rộng xe goòng: d = 120 * 18 + 20 * 17 +20 * 2 = 2 540 (mm) ≈ 2.55 (m)
 Bộ phận kim loại – lớp lót chịu lửa:
Bộ phận kim loại: là khung làm bằng thép hay gang chịu nhiệt được hàn hay
vít chặt vào nhau
Tổng chiều cao lớp lót: 617 mm
Lớp lót gồm:
o Gạch cách nhiệt samot xếp trên khung kim loại: dày 6 * 65 = 390
mm
o Lớp thép dày 7 mm
o Gạch kê chịu lửa là gạch cacborun: dày 200 mm
o Tấm gạch chịu lửa trên cùng, dùng để xếp sản phẩm: dày 20 mm
 Cách xếp lớp lót trên nền xe goòng:

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 17


Lò Silicat

-

-

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Lớp gạch samot:

ρ1 = 1900 kg/m3
Kích thước: 230 x 115 x 65 mm
Theo chiều dài xe goòng, ta xếp: 3.55/0.115 = 30 (hàng)
Theo chiều rộng xe goòng, ta xếp: 2.55/0.23 = 11 (hàng)
Theo chiều cao, ta xếp 6 viên.
 Tổng số viên gạch samot xếp trên 1 xe goòng: 30 * 11 *6 = 1980 (viên
gạch)
Khối lượng 1 viên gạch samot:
g1viên = 1900 * 0.23 * 0.115 * 0.065 = 3.27 (kg/viên)

-

Vậy khối lượng gạch samot trên 1 xe goòng và di chuyển trong 1 giờ:
G1xe-sm = 3.27 * 1980 = 6474.6 (kg/xe)
Gh-sm = G1xe = 6474.6 (kg/h)

 Lớp thép:
- ρ2 = 7800 kg/m3
- Khối lượng thép trên 1 xe goòng:
-

-

G1xe-bg = ρ2 * V = 7 800 * 3.54 * 2.55 * 0.007 = 494.87 (kg/xe)
Khối lượng bông gốm di chuyển trong 1h trong lò:
Gh-bg = G1xe = 494.87 (kg/h)
 Lớp gạch kê:
Khối lượng 1 viên gạch kê: 3.5 kg/viên
Theo chiều rộng xe goòng: xếp 3 viên gạch kê
Theo chiều dài xe goòng: xếp 5 viên gạch kê

 Tổng số viên gạch kê xếp trên 1 xe goòng: 3 * 5 = 15 viên
Khối lượng gạch kê trên 1 xe goòng và trong 1 giờ:
G1xe-gk = 3.5 * 15 = 52.5 (kg/xe) = 52.5 (kg/h)
 Đường ray:

-

2 đường ray có chiều rộng: 1.2 (m)
Đường kính bánh xe goòng: 0.4 (m)
 Các thông số khác:
Khoảng cách giữa 2 xe goòng kế tiếp nhau: 20 mmm
Khoảng cách giữa xe goòng và tường: 40 mm
Khoảng cách từ nền lò đến bề mặt khung kim loại: 430 mm
5.1.3
Kích thước lò
Chiều cao từ mặt phẳng gạch kê đến vòm lò: 600 mm = 0.6 (m)
Chiều cao của lò: Hlò = 617 + 600 + 430 =1647 mm = 1.65 (m)

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 18


Lò Silicat
-

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Chiều rộng của lò: Rlò = 2 550 + 40 * 2 = 2 630 mm ≈ 2.6 (m)
Chiều dài của lò: Llò = 3 550 * 27 + 20 * 26 = 96370 (mm) ≈ 97 (m)
5.2


Vận tốc chuyển động – số lượng xe goòng ở các vùng trong lò

 Vận tốc chuyển động xe goòng trong lò:

 Số xe goòng trong mỗi vùng của lò nung:

Với: Chu kì nung là:
Số xe goòng chứa trong lò nung là: N = 27 xe
Như vậy, trong 1h, 1 xe goòng đi ra khỏi lò và 1 xe goòng đi vào lò nung.
Vậy số xe goòng trong 1 vùng của lò nung là:

Trong đó: : Số xe goòng trong các vùng của lò nung
: Thời gian lưu sản phẩm trong vùng i của lò nung

STT

Zone

Khoảng
nhiệt độ (0C)

Thời gian (giờ)

Số xe goòng

1

Sấy

30 - 500


4

4

2

Đốt nóng

500 - 950

5

6

3

Nung

950 - 1200

4

4

4

Lưu nhiệt

1200 - 1200


2

2

5

Làm nguội nhanh

1200 - 700

3

4

6

Làm nguội chậm

700 - 50

6

7

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 19


Lò Silicat


5.3

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Kích thước các vùng trong lò nung

Chiều dài zone được tính như sau:
Chọn chiều dài 1 modul là 2 m. Số module từng vùng được tính như sau:

Ta có bảng chiều dài các vùng như sau:
Thời
STT

Zone

gian

Chiều dài

Số

Số sản

Số

lò (m)

module

phẩm


sp/h

(giờ)
1

Sấy

4

16.17

8

6085

2

Đốt nóng

5

20.21

10

7606

3


Nung

4

16.17

8

6085

4

Lưu nhiệt

2

8.08

4

3042

3

8.08

4

4564


6

28.28

14

9127

24

97

48

36509

5
6
Tổn
g

Làm nguội
nhanh
Làm nguội
chậm
Lò nung

Như vậy, tổng số modul là: 48 (module)
Số sản phẩm trung bình trong mỗi module:


Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 20

1521.2
5
1521.2
5
1521.2
5
1521.2
5
1521.2
5
1521.2
5


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT PHÂN BỐ TRONG LÒ
 Phương pháp tính: dùng phương pháp lặp

Số hạng

•

Dự kiến nhiệt độ các lớp vật kiệu: t1 - t2 - t3 - t4

•


Tính nhiệt độ trung bình (tij) giữa các lớp:

•

Tính hệ số dẫn nhiệt

•

Tính nhiệt cản các lớp rồi suy ra tổng nhiệt cản

theo nhiệt độ trung bình giữa các lớp

được bỏ qua.

Trong đó: : là chiều dày lớp vật liệu samot, bông gốm, thép.

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 21


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Trong đó: A: hệ số phụ thuộc vào vị trí tương đối của bề mặt trao nhiệt trong
không gian
A = 2.2 cho mặt đứng (tường lò)
A = 1.8 cho mặt nằm ngang dòng nhiệt hướng xuống dưới (nền xe
goòng)
A = 2.8 cho mặt nằm ngang dòng nhiệt hướng lên trên (vòm lò)

: độ đen của vật liệu bề mặt vỏ lò
C0 = 5.67 (w/m2.0K4) = 4.876 (kcal/m2.h.0K4): hệ số đen tuyệt đối.
Có thể lấy tích:
Tn: t0 bề mặt ngoài vỏ lò
Tkk: t0 môi trường không khí là 300C. Đối với vị trí xe goòng thì tkk = 400C
•

Cường độ nhiệt từ bề mặt tường trong ra ngoài không khí:

: Cường độ nhiệt từ bề mặt tường trong qua lớp gạch samot.
: Cường độ nhiệt qua lớp bông gốm cách nhiệt
: Cường độ nhiệt qua khung thép bảo vệ
: Cường độ nhiệt bức xạ từ tường lò ra môi trường
Vì đây là lò tuynel làm việc liên tục nên sự truyền nhiệt là ổn định
 q = q1 = q2 = q3 = q4
•

Kiểm tra nhiệt độ dự kiến:

6.1 Nhiệt phân bố tường lò

-

Các lớp vật liệu:
Lớp trong cùng: là gạch samot chịu nhiệt
Lớp giữa: là bông gốm cách nhiệt
Lớp ngoài cùng: là khung kim loại bằng théo không rỉ. Khung kim loại có

các móc treo để cố định các lớp gạch, bông gốm.
 Tính toán:

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 22


Lò Silicat

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

-

Hệ số cấp nhiệt ngoài: công thức chỉ dùng cho tường lò:

-

Tổng nhiệt cản:

-

Cường độ nhiệt:
 Bảng kết cấu tường lò:

Lớp 1
Khoảng
nhiệt độ

Vật

d1

(oC)


liệu

(m)

30

500

500

700

700

950

950

110

Samo
t

Lớp 2
λ1
(Kcal/
mhoC)

Vật


d2

liệu

(m)

λ2
(Kcal/m
hoC)

Lớp 3
d3
Vật
liệu

(m)

0.0

0.00

3
0.2

5
0.0

5
0.00


3
0.2

5
0.0

5
0.00

0.225

3
0.2

0.0002

+

Bôn
g

5
0.0

0.00016

Thé

110
0

120

0
120

3
0.2

5
0.0

5
0.00

0
120

0

3
0.2

5
0.0

5
0.00

3
0.2


5
0.0

5
0.00

3

5

5

0
600

600
50

2t

gốm

5t

p

5
0.00


0
120

(**)

5
0.0

0.015 +

(**): gạch samot có kích thước tiêu chuẩn 65 x 115 x 230 (mm)
 Bảng dự đoán nhiệt độ:
Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 23

/mho
C)

0.2

3
0.2

λ3
(Kcal

5
0.00

40



Lò Silicat

Giai
đoạn

GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

Khoảng nhiệt
độ (0C)

0

Nhiệt độ dự kiến (0C)

0

ttb ( C)

tkk ( C)

t1

t2

t3

t4

1


30

500

265

30

265

184.3

41.1

41

2

500

650

575

30

575

363


59.5

59.4

3

650

950

800

30

800

664.8

53.2

53.1

4

950

1200

1075


30

1075

877.8

65.4

65.3

5

1200

1200

1200

30

1200

973.7

71.5

71.3

6


1200

700

950

30

950

781.4

59.7

59.5

7

700

500

600

30

600

376.7


61.1

61

8

500

50

275

30

275

190.4

41.6

41.6

 Kiểm tra nhiệt độ dự kiến:

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 24


Lò Silicat


GVHD: Thầy Lê Tấn Vang

 Bảng: phân bố nhiệt tường lò:

Khoảng
nhiệt độ (0C)

Độ dày từng lớp
(m)

δ1

δ2

δ3

Hệ số dẫn nhiệt
(kcal/mh0C)
Lớp
1

Lớp
2

Tổn
HS
g
cấp
nhiệt
nhiệt

cản
ngoài
R

q
(kcal/m2h
)

Lớp
3

Nhiệt độ kiểm tra lại (0C)

t1

t2

t3

t4

30

500

0.2
3

0.0
5


0.00
5

0.274 0.034

40

8.71

2.44

96.26

265

184.
3

41.1

41.0

500

650

0.2
3


0.0
5

0.00
5

0.328 0.050

40

10.26

1.80

302.56

575

363.
0

59.5

59.4

650

950

0.2

3

0.2

0.00
5

0.386 0.074

40

9.81

3.39

227.01

800

664.
8

53.2

53.1

950

1200


0.2
3

0.2

0.00
5

0.440 0.093

40

10.65

2.77

377.01

1075

877.
8

65.4

65.3

1200

1200


0.2
3

0.2

0.00
5

0.464 0.101

40

11.02

2.56

456.65

1200

973.
7

71.5

71.3

1200


700

0.2
3

0.2

0.00
5

0.415 0.084

40

10.27

3.02

304.53

950

781.
4

59.7

59.5

700


500

0.2
3

0.0
5

0.00
5

0.332 0.051

40

10.37

1.77

322.67

600

376.
8

61.1

61.0


500

50

0.2
3

0.0
5

0.00
5

0.276 0.034

40

8.77

2.41

101.60

275

190.
4

41.6


41.5

Nguyễn Lê Thanh Quãng – V0701952 Trang 25