Chương 1: CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN
CỦA LÒ CÔNG NGHIỆP
1.1. PHÂN LOẠI LÒ CÔNG NGHIỆP
1.1.1 KHÁI NIỆM
Lò công nghiệp (LCN) là thiết bị nhiệt tạo ra môi trường có
nhiệt độ cao để thực hiện các quá trình công nghệ nung nóng, nấu
chảy, sấy…Trong sản xuất, LCN thường gặp như: lò cao, lò nung,
lò luyện thép để cán, rèn dập, lò nấu thủy tinh, lò ống quay sản
xuất ximăng, lò sấy, lò điện.
Trong LCN, lượng nhiệt cấp cho lò là nhiệt năng tỏa ra khi
đốt cháy nhiên liệu hoặc nhiệt tảo ra từ vật liệu được gia công
nhiệt hoặc điện năng biến đổi thành nhiệt năng. Sự trao đổi nhiệt,
cấu trúc lò, việc sử dụng nhiên liệu với thiết bị đốt cũng như chế
độ nhiệt và nhiệt độ phù hợp yêu cầu công nghệ là những nhân tố
có ảnh hưởng nhiều tới:- Chất lượng sản phẩm;
- Năng suất của lò cùng với các thiết bị liên quan tới lò;
- Giảm tỷ lệ phế phẩm, chi phí vật liệu, suất tiêu hao nhiên liệu;
- Không làm ô nhiễm môi trường.
1.1.2 PHÂN LOẠI LCN
Người ta chia LCN thành 4 nhóm lò theo các đặc điểm sau:
1.1.2.1. LCN theo đặc điểm nguồn nhiệt. Dựa vào các dạng năng
lượng có thể biến đổi thành nhiệt năng LCN được phân làm 3 loại:
a – Các lò nhiên liệu. Đây là các lò có sử dụng nhiên liệu. Nhiệt
lượng sinh ra trong các lò này là do quá trình đốt cháy nhiên liệu vì
thế chúng còn được gọi là lò có ngọn lửa.
b – Các lò điện. Đây là các lò sử dụng điện năng. Theo nguyên lý
biến đổi điện năng thành nhiệt năng, các lò điện được phân thành lò
điện trở, lò điện hồ quang, lò điện cảm ứng, lò nung điện môi và lò
Plazma. (Phần này sẽ được trình bày kỹ trong chương 8)
c – Các lò tự phát điện. Đây là các lò không cần cung cấp năng
lượng từ bên ngoài. Trong các lò này nhiệt được tỏa ra từ bản thân

vật liệu được gia công nhiệt. Ví dụ như lò luyện thép LD, trong quá
trình công nghệ, người ta rót vào lò gang lỏng có chứa từ 2 đến 4%
cacsbon. Khi thổi gió vào gang lỏng sẽ xảy ra các phản ứng hóa
học có tỏa nhiệt giữa oxy với cacbon:
[ ]
2 2
C O CO Q
+ = +
1.1.2.2 LCN theo đặc điểm công nghệ. Phụ thuộc vào tính chất quá
trình gia công nhiệt vật liệu người ta phân thành 2 loại:
a – Các lò nấu chảy. Trong các lò này vật liệu gia công được nấu
chảy. Ví dụ như lò nấu thủy tinh, lò nấu chảy men, lò nấu chảy
kim loại đen để đúc hoặc hợp kim hóa…
b – Các lò nung. Trong các lò này vật liệu gia công được nung
nóng nhưng không hóa lỏng. Ví dụ như lò nung thép để rèn, để
cán; các lò nhiệt luyện kim loại (lò tôi, ủ, ram)
1.1.2.3 LCN theo chế độ nhiệt. Theo đặc điểm quá trình trao đổi
nhiệt từ nguồn nhiệt tới bề mặt vật gia công, có sự tham gia trao
đổi nhiệt của tường lò, người ta phân LCN thành 3 nhóm:
a – Các lò làm việc ở chế độ bức xạ nhiệt. Trong các lò này sự trao
đổi nhiệt chủ yếu bằng bức xạ nhiệt, nhiệt độ lò thường 6000C.
Các lò này lại được chia thành 3 nhóm: bức xạ phân bố đều, bức
xạ trực tiếp và bức xạ gián tiếp. Thí dụ như các lò nung nhiệt
luyện, lò nung trong xưởng cán và rèn.
b – Các lò làm việc ở chế độ đối lưu. Trong các lò này sự trao đổi
nhiệt chủ yếu bằng trao đổi nhiệt đối lưu, nhiệt độ lò nhỏ hơn
6000C. Thí dụ như các lò sấy, lò muối, lò nung gió…
c – Các lò làm việc ở chế độ theo lớp. Trong các lò này vật liệu được
gia công nhiệt ở dạng cục, dạng hạt hoặc bụi và được chất trong
không gian làm việc của lò. Khi nóng chuyển động giữa các hạt

liệu và tồn tại đồng thời cả ba dạng trao đổi nhiệt: dẫn nhiệt, đối
lưu, bức xạ. Ở chế độ theo lớp có 3 dạng:
- Lớp chặt: ở đây vật liệu nằm thành lớp, chất đầy trong không
gian lò và chuyển động từ trên xuống. Khi nóng được thổi từ dưới
lên, chuyển động qua khe hở giữa các hạt liệu. Ví dụ: lò cao luyện
gang, lò đứng nấu gang.
- Lớp sôi: ở đây các hạt liệu được xáo trộn mạnh mẽ trong trạng
thái giống như sự sôi dưới tác động của dòng khí có tốc độ cao.
Ví dụ: các lò nung manhêdit, oxy kẽm.
- Lớp lơ lững: ở đây nghiền nhỏ và lơ lửng trong không gian lò
dưới tác động thổi của dòng khí. Ví dụ: các lò nung quặng sunfua,
lò nung dung dịch cô của sunfua kẽm.
1.1.2.4 LCN theo đặc điểm cấu trúc. Dựa vào hình dạng, cấu trúc có
các loại lò như: lò buồng, lò bể, lò ống quay, lò hầm, lò nung liên
tục.
1.2. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA LCN
Để đánh giá, so sánh về cấu tạo, chế độ nhiệt, chất lượng thiết bị cần
xét đến các thông số kỹ thuật và kinh tế đặc trưng nhất. Đối với LCN
có các thông số sau:
1.2.1. CHẾ ĐỘ NHIỆT ĐỘ CỦA LÒ
1.2.1.1. Nhiệt độ lò. Đây là nhiệt độ trung bình trong không gian làm
việc của lò. Nhiệt độ này mang tính quy ước, thường nhỏ hơn nhiệt độ
của nguồn nhiệt và lớn hơn nhiệt độ của tường, nóc lò; ký hiệu: tk
hoặc Tk ; tlò hoặc Tlò.
Nhiệt độ lò phụ thuộc vào nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu, phụ
tải nhiệt, cấu trúc và cách nhiệt của lò; được xác định gần đúng theo
công thức:
tlò
0
C (1-1)

ở đây: - tlt : nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu,
0
C
- : hệ số nhiệt độ, phụ thuộc vào cấu trúc và chất
lượng cách nhiệt của lò; thường có giá trị từ 0,65 đến 0,85 tùy thuộc
vào kiểu lò [1]
.
lt
t
η
=
η
1.2.1.2. Chế độ nhiệt độ của lò. Phụ thuộc vào công nghệ gia công vật liệu,
nhiệt độ của lò có thể thay đổi theo thời gian, theo không gian làm việc
của lò.
Sự thay đổi nhiệt độ lò theo thời gian gọi là chế độ nhiệt độ của lò: tlò
= f Khi nhiệt độ không thay đổi, ta có chế độ nhiệt độ lò ổn định. Khi
nhiệt độ lò thay đổi theo thời gian là chế độ nhiệt độ không ổn định.
1.2.2. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA LÒ
Trong quá trình gia công vật liệu, phụ thuộc vào công nghệ mà lượng
nhiệt cung cấp cho lò có thể thay đổi ở các thời điểm khác nhau (còn
gọi là phụ tải nhiệt). Sự thay đổi phụ tải nhiệt theo thời gian được gọi
là chế độ nhiệt của lò. Q = f Khi phụ tải nhiệt không thay đổi ta có
chế độ nhiệt ổn định; còn khi phụ tải nhiệt thay đổi là chế độ nhiệt
không ổn định .
Chế độ nhiệt có quan hệ mật thiết với chế độ nhiệt độ của lò. Để đảm
bảo đúng chế độ nhiệt độ theo yêu cầu công nghệ, cần tiến hành tính
tóan cấp nhiệt dự trên cơ sở tính cân bằng nhiệt.
( )
τ

( )
τ
1.2.3. CÔNG SUẤT NHIỆT CỦA LÒ.
Công suất nhiệt của lò là phụ tải nhiệt lớn nhất mà lò có thể tiếp nhận được trong một
đơn vị thời gian ; được ký hiệu bằng Q hoặc P, đơn vị đo kW.
1.2.4. NĂNG SUẤT CỦA LÒ.
đay là lượng vật liệu được gia công nhiệt của lò tính trong một đơn vị thời gian,ký
hiệu là G ; đơn vị đo : t/h hoặc kg/h hay t/ngày hoặc kg/ngày .
Năng suất lò phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lò, nhiệt độ khói ra khỏi lò, cường độ ,
đặc điểm quá trình truyền nhiệt từ khí lò tới vật liệu và cấu trúc của lò.
Khi so sánh các lò khác nhau còn có khái niệm năng suất riêng của lò( cường độ đáy
lò ). Đây làlượng sản phẩm gia công đượic tính trên một mét vuông diện tích đáy lò
trong một đơn vị thời gian ; ký hiệu là “h”; đơn vị kg/m
2
.h.
1.2.5. CÁC HIỆU SUẤT
1.2.5.1.Hiệu suất sử dụng nhiệt có ích. Đây là tỷ số giữa lượng nhiệt có ích để gia công vật
liệu và tòan bộ lượng nhiệt cung cấp cho lò .
có ích = (1- 2)
ở đây: Qcó ich bao gồm nhiệt để giacông vật liệu QVL,kJ/h; nhiệt để gia công cho xỉ khi
công nghệ có tạo xỉ Qx,kJ/h; nhiệt của các phản ứng hóa học QPUHH,kJ/h.
-bao gồm lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu Qc, kJ/h; lượng nhiệt vật lý của
không khí đưqợc nung nóngQkk,kJ/h; lượng nhiệt vật lý của nhiên liệu được nung
nóng( thường chỉ tính đối với nhiên liệu là chất khí)QNL.kJ/h.
Cụ thể các lượng nhiệt này được trình bày trong chương 6.
η
.100%
coich
cap
Q

Q
∑
1.2.5.2. hiệu suất sử dụng nhiệt:
Đây là tỷ số giữa tổng lượng nhiệt có ích và lượng nhiệt tổn thất trong
khu vực lò với tòan bộ lượng nhiệt cung cấp cho lò.
q = (1-3)
Ở đây : - Qtonthat là lượng nhiệt tổn thất dưới tất cả các dạng ( dân nhiệt
qua từơng,bức xạ qua cửa mở,do nước làm mát…), kJ/h.
1.2.5.3.Hiệu suất sử dụng nhiên liệu :
Đây là tỷ số giữ lượng nhiệt có ích để gia công vật liệu Qcoich và lượng
nhiệt tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu Qc.
( 1-4)
So sánh công thức (1 -2) và ( 1 -4) ta thấy : khi không nung nóng trước
không khí,
QKK = 0 và không nung nóng trước nhiên liệu QNL = 0 thì

có ích= nl.
.100%
coich tonthat
cap
Q Q
Q
∑
+
η
.100%
coich
nl
C
Q

Q
η
=
η η
1.2.6. SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆUTIÊU CHUẨN
Do việc sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau hoặc tuy cùng
một dạng nhưng nhiên liệu lại có nhiệt trị khác nhau nên để
đánh giá và so sánh các LCN về phương diện sử dụng nhiệt
người ta dùng một đặc trưng cơ bản : suất tiêu hao nhiên liệu
tiểu chuẩn, ký hiệu : b. Đây chính là lượng nhiên liệu tiêu
chuẩn để gia công một đơn vị khối lượng vật liệu.
, kg nhiên liệu tiêu chuẩn / kg vật liệu (1 -5)
Ở đây : - B là lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h hoặc m3/ h;
- QT là nhiệt trị thấp của của nhiên liệu, kJ/kg hoặc kJ /m3
- 29300 là nhiệt trị của 1 kg nhiên liệu tiêu chuẩn (quy
ước),kJ/kg
- G là năng suất của lò, kg/h
Theo , giá trị các hgiệu suất sử dụng nhiên liẹu và giá trị suất
tiêu hao nhiên liệu chuẩn của LCN hiện nay như sau:
.
29300.
r
B Q
b
G
=
nl
η
÷÷÷
30 50

15
30
5
0,05 ÷ 0,15
0,1 ÷ 0,25
0,1 ÷ 0,50
30 ÷ 50
15 ÷ 30
5 ÷ 20
Lò nung liên tục
Lò buồng để cán và rèn
Lò buồng để nhiệt luyện
b, kg/kg, %Loại lò
Chương 2 – CÁC CHẾ ĐỘ LÀM
VIỆC CỦA LCN