Đồ án thiết kế lò tunnel đồ án thiết kế lò tunnel

Mục Lục
Phần mở đầu

Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

: Phần tổng quan

2
3

I : Tính toán thiết bị chính

10

V : Tính toán các thiết bị phụ

30


Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

CHƯƠNG I: PHẦN MỞ ĐAU
I. Giớỉ thiệu thiết bị nung trong công nghệ Sỉlỉcát:
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 bị thực hiện quá trình nung gọi là lò nung.
Lò nung là một thiết bị 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 đích chủ yếu là
nhằm biến đổi trạng thái vật lí và cấu trúc bên trong của vật liệu .Ớ 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 kĩ 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 thông 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 bị mới
phù hợp song giá thành cao nên chưa được ứng dụng rộng rãi.Việc sử dụng nguồn
năng lượng nào cũng như thiết bị nào phụ thuộc vào các yêu cầu của công nghệ,
chất lượng sản phẩm và các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật.
II. Phân loại:
Có rất nhiêu loại thiết bị 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 xác 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

1


Đồ án lò Sỉlỉcát:
Silicát: Thiết kế lò Tunnel

Có rất nhiều loại sản phẩm gạch ngói, nhưng để đơn giản trong quá trình tính toán ,
ta chọn sản phẩm nung làCHƯƠNG
1 loại gạchII:

4 lỗ.
PHẦN TổNG QUAN

Đất sét ủ ở ngoài

Bãi ủ trong nhà
IlI.Các biến đổi hóa lí trong quá trình nung:

i

Thùng lường phôi liệu
Trước hếtMáy
ta xác
định
khoảng
nhiệt
nhào
đùn
liên hợp
cóđộ cần đạt tới của
: quá trình nungịgạch.
Máy nhào đùn liên hợp có
hút chân không
'
Cán thô
hút chân không
Để ước tính nhiệt độ nung gạchị , ta dựa vào giản đồ
: pha 3 cấu tử hệ iSÌO2-AI2O3ị
'
Cán mịn

:
i
Tạo hình có ép gạch tào
Ép tạo gạch 4 lỗ
!
Nhàotrộn
T
1
:
ị
T Thùng lường trung gian ----------:
ị
=19,38%
;
sấy
I
Ta

qui

về

% của riêng
SiƠ2 =73%

3

cấu

tử

ị
trên

II. Giởi thiệu về sản phẩm và các yêu cầu kĩ 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
gạch.Tuy
, để gạch ngói có chất lượng cao nguyên liệu vẫn cần
Điểm biểu diễn hệthể
trêndùng
giản làm
đồ pha
là điểm nhiên
M
có độ ổn định , không chứa các muôi tan, các muôi sunfat hoặc CaCƠ3 dễ tạo vết
nứt chân chim và thủy hóa làm vật liệu dãn nở.
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.
Các loại sản phẩm này công nghệ sản xuất tương đôí đơn giản , có các tính chất kĩ
thuật phù hợp với yêu cầu của các công trình xây dựng và giá thành tương đôi thấp.

43


Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

Thực chất giản đồ pha chỉ là công cụ cho 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 nghịch, diễn ra vô cùng chậm.Thực tế thì bản thân thành phần của 3 cấu tử
không tinh khiết trên không thể đánh gia'hê"t thành phần của phôi liệu đặc biệt là
Fe203.

Vì yêu cầu về độ bền cơ và ĩ sô" yếu tô" kĩ 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 châ"t chảy cao, đặc biệt là oxit sắt Fe2ơ3.
Từ thực nghiệm thực tê" thì nhiệt độ nung khả thi cho sản phẩm gạch ngói là 950 1050°c
Ớ

khoảng

nhiệt độ này , vớinhững loại đất sét có nhiều châ"t
Fe2ơ3 thì lượng pha lỏng tạo ra đủ lớn để làm rắn chắc khôi vật liệu .

chảy

,đặc

biệt

là

Qua'trình , chê" độ nung phụ thuộc vào đường cong nung của phôi liệu . Ta sử dụng
các kết quả của quá trình phân tích nhiệt vi sai DTA , DG để xác định nhiệt độ xảy

ra các quá trình hóa lí bên trong phôi liệu và cùng kết hợp với các quá trình thực
nghiệm để xây dựng đường cong nung cho phôi liệu.
Trong đâ"t sét có rất nhiều khoáng, nhưng khi mâ"t nước có những tính châ"t 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 đâ"t sét

+

100-200°c

:giai đoạn sây.Các dạng nước liên kết lí học tách
liệu.Sản phẩm co ngót mạnh ,cần lượng không khí dư lớn giúp tách ẩm.

ra

khỏi

phôi

+

200-400°C

:cháy hết các chât hữu cơ có lẫn trong đất sét .Phân hủy sunfit(đáng
kể nhất là pyrit sắt FeS).Cacbon lẫn trong đât sét cháy, có thể tạo ra khí C0 2 gây
nở sản phẩm .

:biê"n đổi thù hình quắc làm tăng thể tích , gây nứt vỡ sản phẩm
5

Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

700-900°C

Gạch

+

kết

:phân hủy cacbonat canxi .Pha khí C0 2 bay hơi,
hoạt hóa , có khả năng phản ứng với các khoáng của đất sét.

pha

rắn

còn

rất

khôi nhờ pha lỏng xuất hiện (850-900) nếu nguyên liệu chứa nhiều tạp
chất dễ chảy, nhất là FeO.FeO dễ chảy hơn Fe203 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

nguyên sinh từ spinel và cristobalit theo phản ứng.
3(A12Ơ3 .Si02)

trong

đất

sét

.Hình

thành

vậy,

thành phần khoáng của gạch gồm các khoáng chính trong hệ
trong hệ Ca0-Al203-Si02.Nhưng cường độ gạch có được chủ yếu là nhờ pha lỏng.

Trên

hình

vẽ

1100-1200

mulít

3 Àl203.2Si02 + Siơ2

Như

Từ

lại

Si0 2

và

, hiệu ứng nhiệt thứ nhất (thu nhiệt) ở khoảng nhiệt độ 500 trên
đường cong DTA tương ứng với sự 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 định 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.
,mulít thứ sinh hình thành
cristobalit,... với xác suất như nhau.

cùng

với

sự

tạo

thành

các

khoáng

IV. Lựa chọn kiểu lò:
Nung là một trong những giai đoạn quan trọng nhất để sản phẩm đạt được các yêu
cầu kĩ 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 :tôn nhiều năng lượng , cho năng suất thấp
,cho chất lượng sản phẩm không đồng đều.Ngoài ra , đôi với cả 2 loại lò trên thì

6


Đồ án lò Silicát: Thiết kế 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 định.
Năng suất cao , chất lượng sản phẩm tốt
Dễ dàng thực hiện các quá trình tự động hóa để nâng cao năng suất.
2. Nhưực 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:
Lò

Tunnel

là

thiết bị 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

^ỊỊỊ

Nhiên liệu

t____ỉ____ỉ____í

Lò Tunnel nung sứ vệ sinh
Trên đây là sơ đồ lò Tunneĩ dạng đơn giản :hầm tunnel thẳng , vật liệu xếp trên xe
l.ưu
điểmchuyển
của lò động
Tunnel:
goòng
trên đường ray , ngược chiều với không khí lạnh . không khí
87


Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

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 .Ớ vùng nung nhiên liệu được cung cấp
thông qua các bét phun ở 2 bên tường .Ớ vùng nung , nhiệt độ của vật liệu đạt giá
trị 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 ông khói

V. Thuyết minh và lựa chọn nhiên liệu:

Ta có thể sử dụng các loại nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí để đốt lò.

Đôi với nhiên liệu rắn , ta có thể dùng than,
Đôi với nhiên liệu lỏng ,ta có thể dùng các loại dầu ,khí hóa lỏng...
Đôi 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

9


Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

CHƯƠNG III: PHẦN TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH.

I.

Đặc điểm của các giai đoạn nung :

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 31°c/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 phôi 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
Tôc độ nâng nhiệt là 25°c/h

10


Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

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

ở

gian

khoảng

nâng
nhiệt
là
5h
Tôc độ nâng nhiệt là 25°c/h
nhiệt
độ
550-600°C
có
sự
biến
đổ
thù
hình
của
SiƠ2
p - quartz —» a - quartz , kèm theo đó là sự biến đổi thể tích đột ngột gây biến

dạng ,nứt vỡ sản phẩm ,do đó ta cần không 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 22,2°c/h
Ớ 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
Tôc độ nâng nhiệt là 25,7°c/h

Đây là giai đoạn lưu nhiệt ,ở giai đoạn này pha lỏng xuất hiện nhiều để thực hiện
quá trình kết khôi 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 khôi 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.
ó.Giai đoạn 7 ( 800 -400°C):
Thời

gian

hạ
nhiệt
là
5h
Tốc độ hạ nhiệt là 80°c/h

11


Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

Đây

là

giai

đoạn làm nguội nhanh để ổn định các khoáng và pha thủy tinh trong
sản phẩm, tạo cho sản phẩm có độ bền cơ nhất định. Ớ 573°c 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 22,2°c/h

Il.Xác định các kích thưởc cơ bản của lò:

Xe goòng được cấu tạo bởi 2 phần :
+ Phần khung bằng thép hợp kim chịu nhiệt tốt , phía dưới là cơ cấu chuyển động
bằng bánh xe trên đường ray .

Chiều

dài

xe
goòng
:
2,4
m
Chiều rộng xe goòng : 3 m
Chiều cao xe goòng :0,8m
12


Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

Chiều dày của lớp vật liệu nền xe : 130+195+130 = 355mm.
Chiều cao xếp gạch : 1,35 m
Thể tích chứa của xe goòng Vo = 2,4 X 3 X 1,35 = 9,72 m3.
Mật độ xếp gạch p = 0,8 T/m3 , suy ra sức chứa của mỗi xe goòng 7,8 T/ m3
2.SỨC chứa của lò :
Năng suất 20 tr viên/năm.

1 viên gạch 4 lỗ có khôi lượng 1,5 Kg
Khôi lượng gạch ra lò hàng năm ( khôi lượng khô)
1,5 X 2.1 o6 = 30.1 o6 Kg/ năm
1 năm lò làm việc 350 ngày = 8400 h , do đó trong 1 chu kì nung khôi lượng
gạch ra lò là :
30.106 x46

_

-----—-------= 164286 Kg/lò
8400
Độ ẩm vào lò : 4% , do đó khôi lượng của vật liệu ẩm là
mư =

= 171131 Kg/lò
(1 -w)

Lượng mất khi nung của phôi liệu 6,5% , khôi lượng của phôi liệu khi chưa
nung mn = -------—H- = 183028 Kg/lò

13


Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

Bảngkhác
phâncó
chiachiều
các giai
đoạn!4nung

chiềuđểdàikhí
lò : lò di chuyển tốt
này cần xếp tạo ra các rãnh
rộng
viêntheo
gạch
theo chiều dài lò.
3. Kích thước lò:
Sự tiếp xúc giữa xe goòng và 2 bên tường lò phải đảm bảo 1 khoảnh cách hợp lí
để xe goòng không va chạm với tường và cũng không lớn quá tránh nhiệt truyền
xuống dưới nền lò . Ta chọn khoảng cách giữa xe goòng và vách lò là 25 mm , do
đó chiều rộng bên trong của lò B| = 3000+25x2=3050 mm .
Dựa vào kết cấu thực tế của khung xe goòng , khả năng chịu tải khi làm việc của
xe mà ta tính toán áp lực đặt lên xe goòng hợp lí. Theo thực tế, ta chọn chiều cao
xếp gạch là l,35m.
Chọn khoảng cách từ sản phẩm đến chân vòm 100 mm , thì chiều cao từ nền xe
IlI.Cấii
tạochân
lò : vòm là Hi = 800 + 1350 + 100 = 2250 mm .
goòng đến
Để nền lò được cách nhiệt tốt thì các xe goòng phải được bô" trí liên tục , tiếp xúc
giữa
các lò:
xe Gồm
goòng
phải đảm bảo ăn khớp nhau , nhưng cũng cần tránh va chạm . Ta
1.Tường
3 lớp.
chọn khoảng cách giữa 2 xe goòng 20 mm
Chiều dài của lò L] = 2400x25 + 20x24 = 60480mm.

a. Lởp trong cùng:
Tính thêm các chiều dài cho cửa lò , buồng chờ ta chọn chiều dài lò 63m.
Ta sử dụng gạch chịu lửa Samốt loại A theo TCVN vì có những ưu điểm sau:
TỐClửa
độlớn
chuyển động trung bình của xe goòng :
-Có 4.
độ chịu
Vtb = L|/T = 63/46
= 1,37
/ h .dạng dưới tải trọng cao 1300°c
-Nhiệt
độmbiến
-Độ xôp lớn nên cách nhiệt tốt

Sô" xe goòng ra lò trong 1 h
Nxg = 1,37/2,4 =0,566
-Tương đôi rẻ so với các loại vật liệu chịu lửa khác.
Sô" xe goòng ra lò trong 1 ngày : 0,53x46 = 27,4 xe goòng
Ta
chọn
chiều
dày
lớp
vật
liệu
chịu
lửa
Cho vùng nung là 345mm
Các xe goòng được đẩy bằng hệ thông pitông nằm dưới đường ray theo cơ chê"

gián đoạn.
Cho vùng sấy , đốt nóng và vùng làm nguội là 230mm
14
15


Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

b. Lớp gạch xổp cách nhiệt:
Ta

sử

dụng
loại
gạch
Samôt
xôp
Ta chọn chiều dày lớp gạch cách nhiệt
Cho
vùng
nung
là
460mm
Cho vùng sấy , đốt nóng 230
Cho vùng làm nguội là 345mm

Các đặc điểm chính:
-Hệ số dẫn nhiệt: X = 0,24 + 20.10'5t kcal/mh°C
= 0,21 kcal/kg°C

-Khôi lượng riêng y = 0,95 T/m3
-Độ chịu lửa 1300- 1400°c
-Nhiệt độ biến dạng dưới tải 850-970°C
c. Lổp gạch xây dựng:
Lớp gạch xây dựng nằm ở ngoài cùng có mục đích là để gia cô" cho tường lò thêm
vững chắc và giảm thất thoát nhiệt ra môi trường xung quanh.
Ta chọn chiều dày cho lớp gạch xây dựng là 230mm cho cả 3 vùng.
Các đặc điểm chính:
-Hệ sô dẫn nhiệt: À = 0,4 + 44.10"5t kcaĩ/mh°C
= 0,21 kcal/kg°C
-Khôi lượng riêng y = 1,6 T/m3
-Độ chịu lửa 500-600°c
16


Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

2.

VÒI11 Lò:

Phần lớn các lò nung các sản phẩm gôm sứ thường dùng lò có vòm vòng cung.
Trong quá trình làm việc có sự dao động nhiệt lớn gây ra hiện tượng co dãn , vòm
vòng cung có độ cong nhât định nên vẫn đảm bảo cho nóc lò vững chắc.
Vật liệu thường sử dụng cho vòm lò nung gôm sứ là vật liệu chịu lửa Đinat .Bởi vì
gạch Đinát có đặc tính rất ưu việt là hệ sô dãn nở nhiệt rất thấp.Do đó trong quá
trình làm việc , vòm lò không phải chịu các ứng suất do sự dãn nở thể tích của
gạch.
Tuy nhiên , đôi với lò đang thiết kế, ta sử dụng vật liệu xây vòm là vật liệu Samốt
chịu lửa vì nhiệt độ làm việc của lò không cao lắm (980) lúc này lớp gạch chịu lửa

chưa hầu như có biến dạng , hơn nữa lò làm việc liên tục nên ít bị sốc nhiệt.
Lớp

trong

cùng là lớp vật liệu Samốt chịu
Lớp tiếp theo là Samốt xốp cách nhiệt

lửa

Bên trên là lớp gạch xây dựng cùng vơi lớp bê tông chịu nhiệt để giữ cho vòm lò
vững chắc.
Trước khi xây gạch , cần phải chuẩn bị mái khuôn làm bằng gỗ.Vòm xây được
dùng nhiều ở các lò có khích thước không lớn lắm, nhiệt độ làm việc không cao,
cấu trúc đơn giản. Để giữ cho vòm được chắc, mỗi vòng gạch đều có một viên gạch
khóa ở đỉnh vòm. Ta sử dụng loại gạch búa để xây vòm, 2 bên tường sử dụng gạch
chân vòm để tạo thế vững chắc cho vòm.
3. Nền lò:
Với sự cách nhiệt tốt để đảm bảo độ bền cho khung xe goòng và đường ray thì
nhiệt độ dưới nền xe goòng không cao lắm .Do đó , vật liệu làm nền lò không đòi
hỏi cao về kĩ thuật, ở đây ta sử dụng bê tông chịu chiệt.
IV .Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu

l.Nhiệt trị thấp của nhiên liệu :
17


Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

Qt được tính theo công thức sau

Qt=81%c + 246%H - 26(S - O) = 9589,5 kcal/kg.
2. Lưựng không khí lí thuyết cần cho quá trình cháy :
được tính theo công thức :

0,0889%c + 0,265%H + 0,033(S - O) = 10,42 m /Kg.
3

Vì nhiệt độ của không khí trong lò lớn nên ta bỏ qua hàm ẩm của không khí.
3. Lưựng không khí tiêu tôn thực tế :
Nếu

dùng

lượng không khí lí thuyết để đốt nhiên liệu thì quá trình cháy xảy ra
không hoàn toàn. Do đó ta dùng thêm 1 lượng khí dư, lượng khí dư được đánh giá
bằng hệ sô" không khí dư a .

Hệ sô" không khí dư a phụ thuộc vào rất nhiều yếu tô" :bản châ"t nhiên liệu, bét
phun, câu tạo lò , ông dẫn khí...
Nêu a lớn thì giúp cho quá trình cháy triệt để, tiết kiệm được nhiên liệu. Làm
giảm nồng độ khí độc.
Nhưng nếu a quá lớn thì làm cho quá trình cháy bị mâ"t nhiệt, giảm bức xạ
nhiệt.Ngoài ra phải tiêu tốn nhiều năng lượng để đô"t nóng không khí dư.
Tham

khảo

các tài liệu đã nghiên
không
khí

ơ đây ta chọn a =1,1.

cứu thì
dư

đôi

với
a

nhiên

liệu
từ

dầu

mazút
1,1

,

hệ

sô"
-1,2.

=11,52 m3/Kg.
4. Thành phần và lượng sản phẩm cháy:
Theo

các

công thức tính toán lí thuyết,
rco = 0,01867%c =1,615 m3/Kg.

ta

có:

18


v

kt

Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

vb = Vco, + %C0
Vso, +2 =12,71%
V„,o + v0, +v„, =12,709 m3/Kg.
%S0thải:
Thành phần khí
2 = 0,165%
Thành phần khí
được tính theo công thức:
%02thải
=1,729%
%v

= 2í-100%
%N
=71,626%
V
%H20 =13,77%
5. Nhiệt độ cháy của nhiên liệu:
3
iy : hàm nhiệt tổng của sản phẩm cháy ,KCal/m
3
ị
=QL + £J^ + £JJỊỂKKCal/m
1

va va va

Ta có thể bỏ qua hàm nhiệt của không khí và của nhiên liệu vì không đáng kể so
với hàm nhiệt của quá trình cháy.
zv

2- V

=Q-

=

754,544

KCal/m3

a

Tra bảng hàm nhiệt của sản phẩm cháy ở nhiệt độ 1800°c và 1900°c

Từ kết quả trên ta có

19


Chiều dày lớp vật liệu xây tường(mm)
nhiệt độĐồ
Đồ
Đồán
án
ánlò
lòlòSỉlỉcát:
Silicát:
Sỉlỉcát:Thiết
Thiết
Thiếtkế
kếkếlò
lòlòTunnel
Tunnel
Tunnel

Các lớp vật liệu sử dụng cho xe goòng:
theo kết quả trên thì i|liệu xây
vòm lò
K = 1,63 khiBảng
cấpvậtnhiệt

xuống
Từ công thức nội suy ta tính được
nhiệt
độ
Kalo
Chọn độ đen của tường lò 8t = 0,85
-(h-t,) = 1898 °c
Chọn nhiệt độ lớp ngoài cùng
'|-'i t4 , tính q =a2(t4 - tkk)
tkk R
a2
q
Với nhiệt độ cần thiết cho quá trình cháy thực tế khoảng 980°c thì hệ sô" pyromet
Bảng vật liệu xây tường
TỊ = 980/1898 = 0,52
Ta

thấy

rằng

hệ sô pyromet r| dùng để đánh giá hiệu suất của nhiệt độ đạt được
trong quá trình cháy. Hệ sô r\ càng cao thì nhiệt độ càng khó đạt tới do các quá
trình tổn thất nhiệt trong quá trình cháy .Với r| = 0,52 tương đốì thấp thì nhiệt độ
thực tế trong lò có thể đạt được 1 cách dễ dàng.

=12,709.0,3976.980 = 4952 kcal/kg < Qt
Chiều dày lớp vật liệu xây tường(mm)
Do đó nhiệt
với độ

nhiệt độ nung của lò không cao (980°c ) ta có thể không cần đốt nóng
không khí trước khi thực hiện quá trình cháy mà vẫn đảm bảo được nhiệt độ cần
thiết cho lòl cách dễ dàng.
V.Tính phân bô" nhiệt cho tường lò :
Bảng phân bô" nhiệt độ tại các lớp tiếp xúc vòm lò
Bảng phân bô" nhiệt độ tại các lớp tiếp xúc tường lò
l.Mục đích:
Mục đích của việc tính phân bô nhiệt là tính nhiệt tổn thất ra khỏi lò trong quá trình
làm việc và tìm nhiệt độ lớp ngoài cùng của ĩòthích hợp để đảm bảo điều kiện làm
tkk R
a2
q
2.Tìm phân bô" nhiệt qua tường lò ( bằng phương pháp thử & sai)
Nhiệt độ trong lò rất cao , do đó ta có thể coi như t k » t|
f T \4
Tính hệ sô"
trao
đổi
nhiệt
5,67
8
.
£4
(Ky[t~ 4 ~ĩ~kk
+ - liooJ
ụoo)
u ~ hk

K = 2,56 khi cấp nhiệt ngang
2027

22


tkkR

a2

q

Bảng phân bô" nhiệt độ tại các lởp tiếp xúc nền xe goòng


Đồ
ĐồánánlòlòSỉlỉcát:
Silicát:Thiết
ThiếtkếkếlòlòTunnel
Tunnel

= 5,76 m3/kgQ\ = B.Q' kcal/h
|

:nhiệt

độ

không
khí trị
hồithấp
lưucủađưa
đốt kcal/kg

nóng t B =600°c
Qt: nhiệt
nhiênvào
liệu vùng
Qt =9589,5
Chi :tỉQĩ
nhiệt
của
không
khí
ở
nhiệt
độ
600°c
,
Chi=0,3214
kcal/m30C
=9589,5.B kcal/h

=1110,7 kcal/h

1.2. Nhiệt lý học của nhiên liệu:

1.6.B Nhiệt của không khí lọt vào zone đốt nóng và zone nung:
Qí ==LoicCia
-Cnl-t—
n, cc)Ckktkk kcal/h
Qs
:lượng

khôngCnikhí
: tỉ nhiệt
lí thuyết
trung bình
cần của
chonhiên
quáliệutrình
tại nhiệt
cháyđộ ban
Lo đầu
=10,47
của nhiên
m 3/kgliệu
akt :hệ sô dư không khí của khí thải ra khỏi lò, đôi với lò Tunnel ta chọn
ở tnl =30 °c ,C„1 = 0,45 kcal/kg°C (tra bảng).
akt=3

:hệ sô" dư không khí a =1,1
1.3. Nhiệt do mộc đưa vào:
O? = G £ í
cmkkm:tỉ nhiệt không khí lọt vào ở nhiệt độ t kk = 30°c
^3
m
ckk = 0,3098 kcal/m3oC
Gm :khôì lượng mộc vào lò G m =4138kg/h
Qỉ =184,88
kcal/hw
100-W
crn = 0,22— ^»+31°- kcal/m30C
100 100

Nhận xét

: Với
chọn
chiều
30
ổ7 — cách
GiC]t]+G2C2t2+G3C3t3+G4C4t4
=
0,2512
kcal/m
C dày của các lớp gạch xây tường, ta thây nhiệt độ
phân bô ở lớp ngoài cùng là hợp lí, nhiệt độ lớp ngoài cùng tôi đa của tường ở vùng
nung là 66°c , đảm bảo điều kiện làm việc an toàn.
= 88354,6 kcal/h
Vl.Cân bằng nhiệt:

Nhiệt lí học của lương không khí cần cho quá trình cháy:
Mục đích của quá trình cân bằng nhiệt là xác định lượng nhiên liệu tiêu tốn trong 1
đơn vị thời gian, lượng nhiên liệu này dùng để cung câ"p năng lượng cần thiết để
Ql=B.La.Ckk.tkk kcal/h
đốt nóng vật liệu theo đương cong nung.
Sô" xe goòng ra trong 1 h là 0,566 xe /h
= (32676 + 15872 + 25459) x0,566 =41888 kcal/h.
:lượng không khí thực tế cần cho quá trình cháy Lơ =11,52 m3/kg
Gọi B(kg/h) là lượng
nhiên
liệucủa
tiêukhông
tốn chokhí

quáởtrình
nóng vàtrời
nung.
ckk :tỉ
nhiệt
nhiệtđốtđộngoài
của không khí t kk = 30°c
Tổng nhiệt thu: 30
ckk= 0,3096 kcal/m C
Q, = nhiệt
ỲQĨ thu
=9589,5B
+ Ĩ0,8B + 88354,6 + Ĩ07B + ĩ ĩ 10,7 + 184,88 + 41888
1.Lượng
:
=107B kcal/h
2524
23


3

100100 v

ĐồĐồ
ánán
lò lò
Silicát:
Sỉlỉcát:
Silicát:

Thiết
Thiết
kế kế
lò lò
Tunnel
Tunnel

2.Lưựng nhiệt chi:
L
(C2spt2tp
-uCNhiệt
Upthp) +0,56ó[ơc/(C2c//2c/ 2.4.
do khí thải mang theo:
QÌ=V
2.1.
Nhiệt
bốc hơi nước :
k'rC
krtkrB^W

Giai

Q

C)+ - - )]

kcal/h
:thể tích ,cuả
khí thải vkt= 12,709 m3/kg
Độ: tỉẩmnhiệt

vào của
lò w=4%
khí thải ở nhiệt độ khí thải ra khỏi lò tkt=200°c
:khôi lượng ẩm
3
°cđưa vào lò kg/h, Ga=Gmx0,04 =4138156x0,04=165,5kg/h
nhiệt và=nhiệt
độ kcal/h
nung cuối cùng
2: tỉ xl65,5
QỈc12,t=—
984,8
846,2Bkcal/h Tính
100tổn thất nhiệt qua vòm lò:
u tỉ nhiệt và nhiệt độ nung ở đầu chuF=3xL
Q
Ci, tj:
kì nung
Giai
2.2. Nhiệt nung nóng sản
hơi nước
nhiệt
độ khí thải:
2.5.
phẩmđến
và xe
goòng:
c2,p= clsp =0,26 kcal/kg °c
Q\
=

0,47;*,.ơ
kcal/h
6
6
C
i=0,2+63.10'
.t=0,2+63.10'
x980=0,262
kcal/kg °c
2c
Chọn
nhiệt độ khí thải tkt = 200°c
6
c,01 =0,2+63.10’ X85 = 0,205 kcal/kg °c
Qĩ= 15558,9 kcal/h
C2X
=
C|X
=0,21
kcal/kg
°c
c22.3.
g =Nhiệt
cig=0,2
°c hoá học trong đất sét nung:
dùng chokcal/kg
phản ứng
Qỉ = 3571.0,2512(980 - 85) +0,56ó[l 872(0,262.835 - 0,205.85)+ 889.0,21(519 - 85) +1489.0,2(162 - 85)]

kcal/h

* = 1075098
m_
JỊ_
=
k

ti

Giai

n:

hàm

kcal/h

H

sp
100 u 100
q
F=3xL
ơị=3571
kg/h thất
2.6. Tổn
nhiệt
do
nhiên
liệu
Tính

tổn thất nhiệt qua nền xe goòng:
ổ6 = 0,01HBQt
lượng
AI2O3
trong
phôi
liệu
17,9%
m:hàm lượng đất sét trong phôi liệu 100%
q: nhiệt hóa học của đất sét tính theo %A1 203
q=500kcal/kg
2O3
2.7. Tổn thâtAI
nhiệt
ra môi tường xung quanh:

cháy

không

hoàn

toàn:

>0,179.1.500.3571 = 319604 kcak/h.
Qi = Fị X qi
Fj : diện tích mà lượng nhiệt tổ thất truyền qua (tường lo,vòm, nền xe goòng) tại
mỗi
vùng
gia

nhiệt
khác
nhau
theo
chiều
dài
lò
qị: nhiệt lượng truyền qua theo tính toán phân bô" nhiệt.

2726


Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

Tổng nhiệt tổn thất ra môi trường :

ZQ2tường + ZQtrần+ZQnền = 2.19746,4 + 45180,5 + 78414,4 = 163087,7 kcal/h

2.8.

Các khoảng nhiệt tổn thất không tính được chiếm 10%

Cân bằng nhiệt cho 2 quá trình nhiệt thu và nhiệt chi ta có :

B =168,4 kg/h.

28

29

Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN VÀ LựA CHỌN THIÊT BỊ PHỤ
I.Xác định chiều cao ông khói:
Dựa vào các tài liệu , ta chọn trở lực của đường đi của khí trong lò là h tt=200N/m2
Nhiệt độ tại chân ống khói 200°c
Lưu lượng sản phẩm cháy đã tính vk = 0,594m3/s
ms “ AAcb — w
=0 , ta tính9được
K
,, 273_ , 273
g
V‘V)
p0T
p0T
V

1

kk

=39,2 m
1

kJ

30

Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

Chọn

độ

giảm
nhiệt
độ
Ta tính được các thông sô" sau :

của

ông

khói

Àt

=

3°c/m

tmiệng=tnền-HAt = 82,4 °c
=> ttb=141,2 °c

Chọn tôc độ tại miệng ông khói w2 =3m/s (1)
=> D2 =0,5 m
Theo

qui

ước
thông
thường
Và ta có Dtb=0,625m

thì

DT

=1,5D2

=0,75m

=^>

F]=0,442m2

Từ (1 ),(2) suy ra wtb =1,93m/s
Thực tế thì trên đường đi của khói lò có các trở lực ma sát và các tổn thất cục bộ
Với

các

hệ

sô"

Công thức tính tổng tổn thất trên đường đi của

1 2 k T , Pcb ữmiengPữ
H khí:
tb

W

|3cb

=1,1

mieng

273

h„= Wg(p“-p‘) + Pn,s
Dlb 2W'0tbPo 273

2

=5,101H + 0,176H + 8,35
Ta tính được chiều cao của ông khói H = 36,3 m.

31


Đồ án lò Sỉlỉcát: Thiết kế lò Tunnel

Tài Liệu Tham Khảo

32

Đồ án lò Silicát: Thiết kế lò Tunnel

[1] Đỗ Quang Minh.
Kỹ thuật sản xuất vật liệu gôm sứ-Nhà xuất bản Đại Học quốc gia Tp.HCM.
[2] Hoàng Kim Cơ.
Lò công nghiệp.
[3] Nhà xuất bản Khoa Học và Kĩ Thuật.
Thiết bị nhiệt trong sản xuất vật liệu xây dựng.
[4] Nhà xuất bản xây dựng.

33