Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương IV : Tính toán các thiết bò phụ 30

Chương IV : Tính toán các thiết bò phụ 30

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐẦU

I.Giới thiệu thiết bò nung trong công nghệ Silicát:

Phần lớn các loại vật liệu gốm sứ đều phải trải qua

một khâu quan trọng đó là quá trình nung. Quá trình nung

ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm. Những

thiết bò thực hiện quá trình nung gọi là lò nung.

Lò nung là một thiết bò nhận nhiệt từ quá trình cháy

của nhiên liệu rồi cung cấp cho vật liệu nung.

Các lò nung vật liệu gốm sứ phải làm việc ở nhiệt độ

cao .Mục đùích chủ yếu là nhằm biến đổi trạng thái vật lí

và cấu trúc bên trong của vật liệu .Ở nhiệt độ này các

quá trình hóa lí xảy ra bên trong vật liệu làm thay đổi bản

chất của nó so với cùng nguồn gốc thiên nhiên cũ giúp

cho sản phẩm đạt được những yêu cầu kó thuật cần thiết.

Xét về mặt năng lượng thì nguồn cung cấp nhiệt cho lò

nung rất đa dạng. Ngoài những nguồn năng lượng truyền

thống như : củi , than ,dầu … ngày nay công nghệ hiện đại

cho phép chung ta sử dụng các nguồn năng lượng mới như:

điện năng, sóng hồng ngoại...Cùng với những nguồn

năng lượng này đã có những thiết bò mới phù hợp song

giá thành cao nên chưa được ứng dụng rộng rãi.Việc sử

dụng nguồn năng lượng nào cũng như thiết bò nào phụ

thuộc vào các yêu cầu của công nghệ, chất lượng sản

phẩm và các chỉ tiêu kinh tế kó thuật.

II.Phân loại:

Có rất nhiêu loại thiết bò nung, dựa vào các đặc điểm

khác nhau cơ bản ta có thể phân thành các loại sau:

Dựa theo chế độ làm việc :lò liên tục và lò gián đoạn.

+ Lò liên tục :các giai đoạn trong quá trình nung xảy ra

cùng một thời điểm

+ Lò gián đoạn: các giai đoạn nung xảy ra tuần tự.

Dựa theo nhiên liệu sử dụng: Lò ga , than, củi, dầu…

Dựa theo cấu tạo buồng làm việc: Lò phòng , lò Tunnel, lò

quay, lò đứng…

III.Mục tiêu của đề tài :



2



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



Lựa chọn, thiết kế sơ bộ lò nung cho qui trình sản xuất gạch

ngói theo các yêu cầu kó thuật của sản phẩm. Từ đó , ta

biết cách lựa chọn thiết bò cho phù hợp cùng với sự đánh

giá sơ bộ các chỉ tiêu kó thuật cũng như các chi phí vận

hành lò.



CHƯƠNG II : PHẦN TỔNG QUAN

I.Giới thiệu sơ bộ dây chuyền công nghệ sản xuất

gạch ngói :



Máy nhào đùn

liên hợp có hút

chân không



Tạo hình có ép

gạch tào



Tạo hình dập ngói



Phơi tự nhiên



Bãi ủ trong nhà



Thùng lường phối

liệu



Cán thô



Cán mòn



Nhào trộn



Thùng lường trung

gian



Sấy



Phế

Nung

phẩm



Sp



Đất sét ủ

ở ngoài



Máy nhào đùn

liên hợp có hút

chân không



Ép tạo gạch 4 lỗ



Bàn cắt



Phối tự nhiên



II.Giới thiệu về sn phẩm và các yêu cầu kó

thuật:

Sản phẩm gạch ngói là nguyên liệu cơ bản trong các

công trình xây dựng.Nguyên liệu cơ bản là đất sét .Hầu

hết các loại đất sét nếu có đủ độ dẻo tạo hình đều có

thể dùng làm gạch.Tuy nhiên , để gạch ngói có chất lượng

3



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



cao nguyên liệu vẫn cần có độ ổn đònh , không chứa các

muối tan, các muối sunfat hoặc CaCO 3 dễ tạo vết nứt chân

chim và thủy hóa làm vật liệu dãn nở.

Các loại sản phẩm này công nghệ sản xuất tương đôí đơn

giản , có các tính chất kó thuật phù hợp với yêu cầu của

các công trình xây dựng và giá thành tương đôi thấp.

Có rất nhiều loại sản phẩm gạch ngói, nhưng để đơn giản

trong quá trình tính toán , ta chọn sản phẩm nung là 1 loại

gạch 4 lỗ.

Các yêu cầu kó thuật của sản phẩm:

Khối lượng

Kích thước



1,5kg/viên

1909090

mm

Độ hút nước

>8%

Giới hạn bền >30Mpa

nén

III.Các biến đổi hóa lí trong quá trình nung:

Trước hết ta xác đònh khoảng nhiệt độ cần đạt tới của

quá trình nung gạch.

Để ước tính nhiệt độ nung gạch , ta dựa vào giản đồ pha 3

cấu tử hệ SiO2-Al2O3-K2O

SiO2 =58,52%

Al2O3 =19,38%

K2O =2,28%

Ta qui về % của riêng 3 cấu tử trên

SiO2 =73%

Al2O3 =24%

K2O =3%

Điểm biểu diễn hệ trên giản đồ pha là điểm M

Theo giản đồ pha thì điểm bắt đầu xuất hiện pha lỏng

chính là điểm otecti tại nhiệt độ 985C. Sau đó , lượng pha

lỏng bắt đầu tăng dần theo nhiệt độ.

Theo giản đồ pha thì lúc này tinh thể mulit bắt đầu xuất

hiện và tăng dần đến điểm M’. Từ 1200C bắt đầu có

những tinh thể mulít rất mòn hình thành , tinh thể mulít dần



4



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



phát triển thành dạng hình kim trong pha lỏng khi pha lỏng

xuất hiện nhiều.Từ 1300C trở lên thì tinh thể mới hình

thành rõ rệt hơn . Ta quan tâm nhiều đến tinh thể mulit là

vì mulit có những tính chất có lợi : độ bền cơ , độ bền

hóa , độ bền nhiệt cao…Tuy nhiên, trong thực tế khả năng

hình thành mulit là rất khó khăn vì các sản phẩm của

chúng ta không thực sự đạt đến nhiệt độ cao . Sự kết khối

của vật liệu xảy ra chủ yếu nhờ sự có mặt của pha

lỏng . Nhưng nếu pha lỏng quá nhiều thì làm cho độ bền

cơ của sản phẩm giảm.

Thực chất giản đồ pha chỉ là công cu ïcho phép chúng ta

dự đoán và ước lượng nhiệt độ nóng chảy của vật liệu

và lượng pha lỏng tạo thành .Từ đó , ta có thể giới hạn

các thí nghiệm để tìm ra chính xác nhiệt độ nung thích

hợp.Bởi vì các quá trình trên giản đồ pha là các quá trình

kết tinh của các oxít tinh khiết và đó là các quá trình

thuận nghòch, diễn ra vô cùng chậm.Thực tế thì bản thân

thành phần của 3 cấu tử không tinh khiết trên không thể

đánh gia ùhết thành phần của phối liệu đặc biệt là

Fe2O3.

Vì yêu cầu về độ bền cơ và 1 số yếu tố kó thuật khác

của sản phẩm gạch ngói không quá cao nên để giảm

nhiệt độ nung cho sản phẩm ta sử dụng những loại đất sét

có hàm lượng chất chảy cao, đặc biệt là oxit sắt Fe 2O3.

Từ thực nghiệm thực tế thì nhiệt độ nung khả thi cho sản

phẩm gạch ngói là 950 -1050C

Ở khoảng nhiệt độ này , vớinhững loại đất sét có nhiều

chất chảy ,đặc biệt là Fe 2O3 thì lượng pha lỏng tạo ra đủ

lớn để làm rắn chắc khối vật liệu .

Qua ùtrình , chế độ nung phụ thuộc vào đường cong nung

của phối liệu . Ta sử dụng các kết quả của quá trình

phân tích nhiệt vi sai DTA , DG để xác đònh nhiệt độ xảy ra

các quá trình hóa lí bên trong phối liệu và cùng kết hợp

với các quá trình thực nghiệm để xây dựng đường cong

nung cho phối liệu.



5



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



Trong đất sét có rất nhiều khoáng, nhưng khi mất nước có

những tính chất biến đổi vì nhiệt tương tự như khoáng

caolinhit nên các đường cong DTA chỉ sai lệch nhau chút ít

về nhiệt độ và mức độ xảy ra các hiệu ứng nhiệt.Do

đó ta có thể phân tích đường cong DTA của khoáng Caolinhit

làm đại diện đặc trưng cho đất sét

(hình DTA)

+ 100-200C :giai đoạn sấy.Các dạng nước liên kết lí học

tách ra khỏi phối liệu.Sản phẩm co ngót mạnh ,cần lượng

không khí dư lớn giúp tách ẩm.

+ 200-400C :cháy hết các chất hữu cơ có lẫn trong đất

sét .Phân hủy sunfit(đáng kể nhất là pyrit sắt FeS).Cacbon

lẫn trong đất sét cháy, có thể tạo ra khí CO2 gây nở sản

phẩm .

+ 573C :biến đổi thù hình quắc làm tăng thể tích , gây

nứt vỡ sản phẩm

+ 700-900C :phân hủy cacbonat canxi .Pha khí CO 2 bay hơi, pha

rắn còn lại rất hoạt hóa , có khả năng phản ứng với

các khoáng của đất sét .

Gạch kết khối nhờ pha lỏng xuất hiện (850-900) nếu

nguyên liệu chứa nhiều tạp chất dễ chảy, nhất là FeO.FeO

dễ chảy hơn Fe2O3 rất nhiều.Trong đất sét , FeO chỉ tạo

thành trong môi trường khử, trưòng hợp này gạch có màu

hơi xanh.

+ 900-1050C :phá hủy cấu trúc nhóm mica có lẫn trong

đất sét .Hình thành mulít nguyên sinh từ spinel và cristobalit

theo phản ứng.

3(Al2O3 .SiO2)

3 Al2O3.2SiO2 + SiO2

Như vậy, thành phần khoáng của gạch gồm các khoáng

chính trong hệ SiO2 và trong hệ CaO-Al2O3-SiO2.Nhưng cường

độ gạch có được chủ yếu là nhờ pha lỏng.

Trên hình vẽ , hiệu ứng nhiệt thứ nhất (thu nhiệt) ở

khoảng nhiệt độ 500 trên đường cong DTA tương ứng với sự



6



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



mất nước liên kết hóa học , đồng thời caolinhit chuyển

thành dạng mêta caolinhit với cấu trúc tinh thể không rõ

ràng.Sự mất nước được khẳng đònh rõ hơn nhờ sự thể

hiện tổn thất trọng lượng trên đường cong GTA

Hiệu ứng nhiệt thứ 2 (tỏa nhiệt) ở khoảng nhiệt độ 950C

tương ứng với quá trình phân hủy meta caolinhit thành các

oxít hoặc mulít nguyên sinh.

Từ 1100-1200 ,mulít thứ sinh hình thành cùng với sự tạo

thành các khoáng cristobalit, … với xác suất như nhau.

IV.Lựa chọn kiểu lò:

Nung là một trong những giai đoạn quan trọng nhất để sản

phẩm đạt được các yêu cầu kó thuật .Để nung sản phẩm ,

ta có thể sử dụng nhiều loại lònhư :lò lửa đảo , lò vòng ,

lò Tunnel …

Lò lửa đảo và lò vòng có nhược điểm là :tốn nhiều

năng lượng , cho năng suất thấp ,cho chất lượng sản phẩm

không đồng đều.Ngoài ra , đối với cả 2 loại lò trên thì

khó áp dụng các hê thống tự động hóa ,không thể nâng

cao năng suất.Do đó đứng về mặt kó thuật và kinh tế , ta

chọn lò nung là lò Tunnel.





Tunnel nung các khối đá gốm



7



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



Lò Tunnel nung sứ vệ sinh

1.Ưu điểm của lò Tunnel:

Chênh lệch nhiệt độ theo chiều cao trong lò giảm so với

các loại lò khác nên cho sản phẩm có hình dạng đều ,ổn

đònh.

Năng suất cao , chất lượng sản phẩm tốt

Dễ dàng thực hiện các quá trình tự động hóa để nâng

cao năng suất.

2.Nhược điểm của lò Tunnel:

Chí phí đầu tư lớn

Chiếm diện tích mặt bằng

Khó thay đổi chế độ nhiệt, do đó chỉ có thể nung tốt

một loại sản phẩm .

3.Nguyên lí hoạt động của lò:

8



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



Lò Tunnel là thiết bò nung hoạt động liên tục ,vật liệu

chuyển động ngược chiều với khói lò theo chiều dài lò.

Theo chế độ nhiệt ,lò Tunnel được chia làm ba vùng: vùng

sấy đốt nóng, vùng nung , vùng làm nguội

Lò có thể được đốt bằng nhiều loại nhiên liệu khác nhau

như: dầu mazút, than, gas…

Thời gian cho 1 chu kì nung được tính từ lúc xe goòng vào lò

đến khi ra lò.



Nhiê

n liệ

u



Xe goò

ng



Khô

ng khí



Trên đây là sơ đồ lò Tunnel dạng đơn giản :hầm tunnel

thẳng , vật liệu xếp trên xe goòng chuyển động trên

đường ray , ngược chiều với không khí lạnh . 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

.Ở vùng nung nhiên liệu được cung cấp thông qua các bét

phun ở 2 bên tường .Ở vùng nung , nhiệt độ của vật liệu

đạt giá trò cao nhất .Sản phẩm cháy được chuyển sang

vùng đốt nóng gặp các xe goòng chứa mộc đang đi vào

lòvà đốt nóng dần lên trước khi các xe goòng đi vào

vùng nung. Khói lò được thải ra ngoài qua quạt hút dẫn

vào ống khói

V.Thuyết minh và lựa chọn nhiên liệu:



9



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



Ta có thể sử dụng các loại nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí

để đốt lò.

Đối với nhiên liệu rắn , ta có thể dùng than,

Đối với nhiên liệu lỏng ,ta có thể dùng các loại dầu ,khí

hóa lỏng…

Đối với nhiên liệu khí ,ta có thể dùng gaz

Ta không sử dụng các nhiên liệu khí vì chi phí rất cao ,

không phù hợp cho công nghệ sản xuất gạch ngói.

Sử dụng các loại nhiên liệu rắn cụ thể là than thì cũng

rất phù hợp nhưng quá trình vận chuyển khó, dễ thất

thoát .Hơn nữa, cơ cấu lò đốt than khá phức tạp và ô

nhiễm môi trường cũng là một khuyết điểm của nhiên

liệu than.

Một vấn đề nữa đối với than là than dễ bò oxi hóa ở

nhiệt độ thường, sinh ra các khí tích tụ trong than dễ gây

cháy.

Với những phân tích trên thì ta chọn nhiên liệu dầu Mazút



CHƯƠNG III : PHẦN TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

CHÍNH.

I.Đặc điểm của các giai đoạn nung :



10



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



nhiet do



1200

1000

800

600

400

200

0



0



4



8



12



16



20



24



28



32



36



40 44 48

thoi gian(h)



Dựa vào đường cong nung , ta chia thành các vùng gia nhiệt

như sau :

1.Giai đoạn 1 ( 30 –200C):

Thời gian nâng nhiệt là 5,5h

Tốc độ nâng nhiệt là 310C/h

Mộc từ lò sấy đi vào có độ ẩm 4% nên giai đoạn này

chủ yếu là quá trình sấy để tách hoàn toàn nước lý học

.Nhiệt độ nâng lên chậm vì phối liệu chủ yếu là đất sét

dẻo nên có sự co ngót mạnh khi sấy , dễ gây nứt vỡ sản

phẩm.

2.Giai đoạn 2 ( 200 –400C):

Thời gian nâng nhiệt là 4h

Tốc độ nâng nhiệt là 250C/h

Đây là giai đoạn tách nước hóa học và đốt cháy các tạp

chất hữu cơ. Đất sét có hàm lượng chất hữu cơ đáng kể,

do đó khi cháy sẽ để lại các lỗ xốp trong sản phẩm gây

nên sự co , nứt sản phẩm .

3.Giai đoạn 3 ( 400 –600C):

Thời gian nâng nhiệt là 5h

11



Đồ án lò Silicát : Thiết kế lò Tunnel



Tốc độ nâng nhiệt là 250C/h

Ở khoảng nhiệt độ 550-600 0C có sự biến đổ thù hình của

SiO2   quartz    quartz , kèm theo đó là sự biến đổi thể tích

đột ngột gây biến

dạng ,nứt vỡ sản phẩm ,do đó ta cần khống chế nhiệt

độ tăng từ từ.

4.Giai đoạn 4 ( 600 –800C):

Thời gian nâng nhiệt là 4,5h

Tốc độ nâng nhiệt là 22,20C/h

Ở giai đoạn này pha lỏng bắt đầu xuất hiện

5.Giai đoạn 5 ( 800 –980C) và giai đoạn 6 ( 980 –800C):

Thời gian nâng nhiệt là 7h

Tốc độ nâng nhiệt là 25,70C/h

Đây là giai đoạn lưu nhiệt ,ở giai đoạn này pha lỏng xuất

hiện nhiều để thực hiện quá trình kết khối có mặt pha

lỏng. Giai đoạn này cần tốc độ nâng nhiệt và do đó

chiều dài của giai đoạn này là dài nhất để tạo khoảng

thời gian lưu nhiệt cần thiết cho quá trình kết khối và để

tránh gây biến dạng sản phẩm vì lúc này pha lỏng sinh ra

nhiều.

Ngoài ra trong giai đoạn này còn xảy ra quá trình phân hủy

tạp chất cacbonat sinh ra khí , do đó ta cũmg cần chú ý thời

gian lưu nhiệt đủ lâu để cho khí thoát ra ngoài.

6.Giai đoạn 7 ( 800 –400C):

Thời gian hạ nhiệt là 5h

Tốc độ hạ nhiệt là 800C/h

Đây là giai đoạn làm nguội nhanh để ổn đònh các khoáng

và pha thủy tinh trong sản phẩm, tạo cho sản phẩm có độ

bền cơ nhất đònh.

Ở 5730C biến đổi thù hình của

Quắc ??? làm nguội chậm ???

7.Giai đoạn 8 ( 400-200C):

Thời gian hạ nhiệt là 9h

Tốc độ hạ nhiệt là 22,20C/h

12



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương IV : Tính toán các thiết bò phụ 30

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×