Thiết kế nhà máy sản xuất frít, công suất 5000 tấnnăm

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Mở Đầu
Cùng với sự phát triển của đất nớc, nhu cầu của con ngời Việt Nam cũng tăng
lên và ngày càng đa dạng. Xu thế hội nhập thế giới trên nhiều phơng diện, sự trao
đổi kinh tế , văn hoá , tri thức với thế giới của con ngời Việt Nam cũng ngày một
nhiều. Đời sống xã hội đợc nâng cao, hoạt động giao dịch tăng nhanh đã ảnh hởng
mạnh mẽ đến nhu cầu xây dựng nhà ở và các công trình phục vụ cho các hoạt động
kinh tế , xã hội , vui chơi giải trí...Kéo theo nó là sự phát triển của ngành sản xuất
gốm xây dựng và gốm trang trí.
Trong ngành sản xuất gạch men ốp lát và sứ vệ sinh thì Frít là loại nguyên liệu
thiết yếu trong bài phối liệu men. Hiện nay, hầu hết các nhà máy ở nớc ta đang nhập
ngoại nguyên liệu này, với giá thành cao do phải chịu chi phí vận chuyển xa và do
có ít nhà cung cấp nguyên liệu này. Trong khi đó, ở nớc ta nguồn nhân lực và
nguyên liệu cho sản xuất Frít theo phơng thức công nghiệp lại rất sẵn. Trớc tình
hình trên, việc xây dựng các nhà máy Frít nhằm chủ động trong việc cung cấp Frít
phục vụ nhu cầu trong nớc là cần thiết và có tính khả thi cao.
Với một sinh viên sắp tốt nghiệp, đã đợc trang bị những kiến thức cơ bản về vật
liệu Silicat và công nghệ vật liệu, thì việc tìm hiểu bổ xung những kiến thức thực tế
về sản xuất để phục vụ kịp thời nhu cầu của đất nớc là nhiệm vụ quan trọng hàng
đầu. Vì vậy, việc chọn đề tài : Thiết kế nhà máy sản xuất Frít, công suất 5000
tấn/năm là phù hợp với yêu cầu của một đồ án tốt nghiệp cũng nh yêu cầu thực tiễn
của xã hội.

Phần I : tính toán Kỹ Thuật
A. Kế hoạch sản xuất:
Việc xác định đợc kế hoạch sản xuất cho nhà máy là cơ sở quan trọng để lựa
chọn và xây dựng một dây chuyền công nghệ tối u cho nhà máy. Đồng thời nó cũng
giúp đơn vị đầu t và quản lý có đợc định hớng cụ thể về,mức độ xây dựng các công

trình, khả năng mở rộng sản xuất và tiêu thụ sản phẩm trong tơng lai.

1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Về công suất của nhà máy:
Theo dự báo của Bộ xây dựng thì nhu cầu tiêu thụ chung của cả nớc trong
ngành gạch ốp lát đạt con số 90-92 triệu m 2 vào năm 2005. Sứ vệ sinh cũng đạt tới
3,4 triệu sản phẩm. Nếu lấy định mức men + engobe trung bình cho gạch men là
0,9 kg/m2 và tính cho 100 triệu m 2 thì tổng lợng men cần cung cấp cho sản xuất
gạch men là 99.000 tấn/năm. Nh vậy, chỉ tính riêng ngành sản xuất gạch men ốp,lát
và sứ vệ sinh thì nhu cầu về Frít đã là rất lớn.Tuy nhiên việc lựa chọn công suất
5000 tấn/năm cho nhà máy là rất phù hợp. Vì nhà máy Frit là một loại hình còn
mới ở Việt Nam, kỹ thuật, kinh nghiệm trong sản xuất cũng nh chất lợng sản phẩm
cha đựơc khẳng định trên thị trờng.Việc sản xuất với công suất này trong giai đoạn
đầu của nhà máy sẽ đảm bảo cho tiêu thụ, an toàn cho đầu t, giúp có đủ thời gian để
tìm thị trờng và tích luỹ kinh nghiệm sản xuất.
Về cơ cấu sản phẩm:
-Sản phẩm Frít đợc sử dụng cho nhiều mặt hàng gốm sứ có tráng men khác
nhau.Đặc thù của nghành công nghiệp gốm sứ là sử dụng nguồn nguyên liêu tại
chỗ, và tuỳ điều kiện riêng các nhà máy khác nhau lại sử dụng một công thức xơng
khác nhau. Do vậy, để đáp ứng nhu cầu của các nhà máy khác nhau thì nhất thiết
phải sản xuất nhiều loại Frít, rồi từ đó phối hợp theo yêu cầu của từng nhà máy hoặc
cung cấp cho họ tự phối hợp theo cách riêng của mình.
-Qua tìm hiểu nhu cầu về chủng loại Frít của thị trờng Việt Nam nhận thấy có
thể sản xuất 1ữ3 loại Frít (trong , đục , mat) với số lợng lớn để cung cấp chung cho

nhiều nhà máy. Đồng thời kèm theo với loại Frít này là một số loại dùng để điều
chỉnh cho phù hợp với tính chất xơng gốm của từng nhà máy.
-Từ định hớng trên, ta có kế hoạch phân bố sản phẩm trong tổng công suất giai
đoạn đầu của nhà máy nh sau:
+ Sản suất 1 loại Frít chủ lực với công suất 3500 tấn/năm.
+ Còn lại, sản xuất 5ữ8 loại Frít có nhu cầu ít, với tổng công suất 1500 tấn/năm.
Phân bổ sản phẩm cho các lò:
Frít chủ lực sẽ đợc sản xuất quanh năm bằng 1 lò bể liên tục. Các loại Frít khác
sẽ đợc sản xuất bằng các lò quay gián đoạn với sản lợng từng loại tuỳ theo tình
hình cụ thể của thị trờng.
B. Phơng án công nghệ:
I.Phơng án lò:

2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Lò bể :
Nhà máy sử dụng loại lò bể liên tục với buồng hồi nhiệt gián đoạn, kiểu lửa chữ
U.Đây là loại lò đang đợc sử dụng nhiều ở Việt Nam trong công nghiệp thuỷ tinh.
Loại lò này làm việc ổn định,tuổi thọ cao, nhiệt độ nấu cao, khả năng cơ khí hoá và
tự động hoá cao. Hơn nữa, loại lò này đang đợc sử dụng nhiều ở Việt Nam, kinh
nghiệm về xây dựng và quản lý loại lò này đã đợc tích luỹ nhiều. [ ở Nhà máy bóng
đèn phích nớc Rạng Đông hiện có 2 lò loại này đang sử dụng].
+ Dùng một lò bể liên tục để sản xuất 1ữ2 loại Frít chủ lực, trong những năm
đầu của nhà máy.
+ Năng suất dự kiến thiết kế : N =

3500
= 11,67 tấn/ngày.
300

Lò quay:
Là loại lò quay gián đoạn,đốt và quay trộn phối liệu theo chu kỳ, nạp liệu và
tháo liệu 1 lần duy nhất. Lò này mới đợc sử dụng ở Việt Nam. Ưu điểm của loại lò
này là chất lợng sản phẩm nấu cao, đáp ứng đợc yêu cầu về thay đổi chủng loại thuỷ
tinh theo từng mẻ. Với loại lò này phải mua công nghệ toàn bộ của nớc ngoài.
+ Dùng 2 lò quay để sản xuất các loại Frít có nhu cầu thấp, các loại Frit đặc biệt
theo yêu cầu của khách hàng. Tổng công suất của 2 lò là 1500 tấn Frit/năm.
II.Phơng án nhiên liệu và nhu cầu :
Nhiên liêu sử dụng cho lò bể là dầu FO hoặc khí hoá lỏng(LPG). Các loại nhiên
liệu này đợc nhà cung cấp trở đến nhà máy, nạp vào các Péc chứa lớn đặt tại trạm
nhiên liệu. Từ các Péc này sẽ dùng hệ thống bơm dầu (Bơm pittông hoặc bơm
màng) đa đến phân xởng lò cung cấp cho các lò nấu.
Nhiên liệu cho lò quay phải là loại nhiên liệu rất sạch nên chỉ có thể sử dụng
nhiên liệu LPG hoặc khí thiên nhiên. Do vị trí đặt nhà máy nên nhiên liệu sẽ sử
dụng là LPG.
Tiêu tốn nhiên liệu cho sản xuất Frít khoảng: 3000ữ3300 kcal/kgFrit [Tham
khảo số liệu của các nhà cung cấp Frít của Italia và nhà máy sản xuất Frít tại
Huế] .
Nh vậy:
Với nhiên liệu dầu FO, nhiệt trị 9850 kcal/kgFO, thì lợng dầu cần cho lò bể
trong 1 năm là:

3200.3500
= 1143 tấn dầu FO / năm.
9850

3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Với nhiên liệu LPG, nhiệt trị 11500 kcal/ kgLPG, thì lợng LPG cần cho 2 lò
3200.1500
= 418 tấn LPG/ năm.
11500
III.Phơng án nguyên liệu:
Để giảm chi phí đầu t xây đựng, dự kiến nguyên liệu mua về nhà máy đều đã
qua sơ chế và ở dạng bột với kích thớc hạt < 0,8 mm. Riêng với cát có thể mua trực
tiếp từ nơi khai thác rồi đa về nhà máy sơ chế. Các nguyên liệu chính nh Cát , Cao
lanh, Trờng thạch, Đá vôi, Đôlômít nhập về nhà máy vẫn phải đợc qua máy khử từ
để làm giảm hàm sắt đảm bảo cho sản xuất Frít.
Về hoá chất: tận dụng các hoá chất đã sản xuất ở trong nớc còn lại nhập khẩu.
Nguồn cung cấp nguyên liệu đợc định hớng nh sau:
+ Cát : Vân Hải-QuảngNinh, Cam Ranh-Khánh Hoà.
+Trờng thạch Kali, Pecmatit : Vĩnh Phúc, Yên Bái
+Cao lanh lọc: Yên Bái, Tuyên Quang.
+Đôlômit: Thanh Hoá, Tuyên Quang.
+Đá vôi: Hà Nam, Ninh Bình.
+Silicat Ziếccôn: Hà Tĩnh hoặc nhập khẩu.
+Oxyt kẽm : Tuyên Quang hoặc nhập khẩu.
+Các hoá chất khác : nhập khẩu.
IV.Phơng án Frít hoá:
Frit hoá là 1 trong những khâu quan trọng quyết định đến chất lợng sản phẩm.

Việc bố trí dây chuyền Frít hoá phụ thuộc rất nhiều vào loại lò nấu, công suất và
chiều cao lò nấu. Tuỳ theo chiều cao lò nấu mà bố trí các máng dẫn thuỷ tinh đi Frít
hoá cho hợp lý. Tuỳ theo công suất lò mà xác định chu kỳ Frít hoá, kích thớc, số lợng bể Frít hoá hợp lý.
quay trong 1 năm là:

Với lò bể:
Qua thiết kế lò bể nấu Frit (sẽ đợc trình bày ở Phần Kỹ Thuật), ta xác định cách
bố trí dây chuyền và phơng thức Frít hoá nh sau:
-Từ bể sản xuất thuỷ tinh đợc dẫn qua cửa tháo và phân thành dòng nhỏ vào
các máng Frít hoá.Các máng đợc đặt nghiêng so với mặt ngang sao cho quãng đờng
thuỷ tinh đi trong máng là không quá 15m, theo thiết kế chiều cao cửa tháo thuỷ
tinh khoảng 4,5m, nên góc nghiêng xác đinh khoảng 20 oC. Chân máng hớng vào bể
nớc làm lạnh đột ngột, xây chìm dới mặt sàn lò. Trong bể bố trí giỏ sắt để đựng Frít.

4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

-Quá trình Frít hoá đợc tiến hành theo chu kỳ. Chu kỳ Frít hoá đợc tính toán
sao cho phù hợp tránh gây hiện tợng dao động mực thuỷ tinh trong bể sản xuất, ảnh
hởng đến tuổi thọ vật liệu xây lò, đồng thời đảm bảo khoảng thời gian đủ để lấy Frít
ra khỏi bể làm lạnh , thay nớc trong bể, đồng thời làm nguội hệ thống máng dẫn
thuỷ tinh. Nh vậy, hiệu quả của việc Frít hoá tăng, chất lợng Frít tăng, tiết kiệm đợc
nớc cho Frít hoá. Chọn chu kỳ Frit hoá = 15 phút.
6
Gf = GTT . = 3,5.10 . 15 = 121,53 kgTT/chu kỳ
300.24 60 300.24 60

Trong đó: Gf : lợng thuỷ tinh đợc Frít hoá trong 1 chu kỳ.
GTT : công suất của lò bể ( kgTT/năm).
Số ngày làm việc trong năm : 300 ngày.
V = Gf.Vo= 121,53.6 = 730 lit
Trong đó: Vf: lợng nớc dùng cho Frít hoá trong 1 chu kỳ
Vo: lợng nớc cần để Frít hoá 1kg thuỷ tinh, Vo = 6 lit.
[Số liệu tham khảo nhà máy sản xuất Frít Thanh Thanh]
-Để đạt đợc chất lợng Frít ổn định, thuỷ tinh phải đợc làm nguội đột ngột với
cùng một tốc độ. Có đợc yêu cầu này cần thực hiện các biện pháp:
+Giai đoạn làm lạnh đột ngột ngay trên máng dẫn phải giữ vai trò quyết
định. Nớc tiêu hao cho xối trực tiếp vào thuỷ tinh phải đủ lớn, có thể phải đạt đến
50% nớc dùng cho Frit hoá.
+Giữ nhiệt độ nớc ở mỗi chu kỳ Frít hoá phải nh nhau, tức là sau mỗi chu
kỳ ta phải thay nớc trong bể Frít hoá hoặc đổi bể Frít hoá.
+Đa thuỷ tinh vào bể Frít hoá gần nh cùng một lúc, điều này đòi hỏi phải có
nhiều máng dẫn, nhiều bể cho một đợt Frít hoá.
Dự kiến mỗi bể làm lạnh sẽ có 3 máng dẫn thuỷ tinh xuống bể. Một chu kỳ Frít
hoá sử dụng 2 bể làm lạnh.

Với lò quay:
Đặc điểm của lò quay là lợng thuỷ tinh cho một lần Frít hoá tơng đối
lớn(0,5ữ0,6 tấn Frit/mẻ), do vậy diện tích mặt bằng để bố trí dây chuyền cho Frit
hoá là lớn.
V.Phơng án kiểm tra chất lợng:
Thực hiện kiểm tra các chỉ tiêu sau :

5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

+ Kiểm tra kích thớc hạt Frit.
+ Kiểm tra tỷ trọng Frít.
+ Kiểm tra độ cứng của hạt Frit.
+ Kiểm tra màu, độ đục đối với Frít màu và Frít đục.
C. Phơng án công nghệ:
I. Sơ đồ dây chuyền công nghệ : đợc trình bày ở hình 1-1.
II. Thuyết minh dây chuyền sản xuất :
Chuẩn bị nguyên liệu hoá chất:
+Cát mua về đợc rửa sạch, phơi tại bãi lộ thiên. Sau đó cát đợc đa vào máy
sấy thùng quay. Cát sau sấy đợc gầu nâng đa qua sàng thùng, qua thiết bị khử từ,
lấy cát có thành phần hạt tiêu chuẩn nạp vào silô chứa.
+Sô đa, Borax, Potas nhập về ở dạng bột mịn đóng bao đợc tời điện đa lên
qua máy cắt bao nạp vào các silô chứa khác nhau.
+Trờng thạch và Cao lanh lọc;Đôlômít và Đá vôi nhập về từ mỏ ở dạng bột
mịn đóng bao đợc tời điện đa lên máy cắt bao qua sàng thùng, qua thiết bị khử từ,
nạp vào 4 silô chứa riêng biệt. Dây chuyền sơ chế Đôlômít và Đá vôi; Trờng thạch
và Cao lanh lọc có thể sử dụng chung mà không ảnh hởng đến yêu cầu kỹ thuật của
sản xuất.
+Frit phế phẩm,cục thuỷ tinh thu hồi đợc phân loại, đa vào kho chứa đợc rửa
sạch, phơi khô, đập nhỏ theo tiêu chuẩn nạp vào silô chứa mảnh.
+Các hoá chất khác nh:BaCO3, Al2O3, Al(OH)3,PbO,ZrO2, ZnO, Na2SiF6,
CaF2, As2O3, Sb2O3, KNO3mua về ở dạng bao, xếp sẵn trong kho chờ sử dụng.
Công đoạn trộn phối liệu:
Cát đợc định lợng nạp vào máy trộn đĩa và làm ẩm sau đó định lợng nạp
Borax, Sôđa, Potas và các chất trợ chảy khác vào máy, trộn đều. Nạp Đôlômít,Trờng
thạch cùng các hoá chất khác vào máy trộn đều lần thứ hai. Cuối cùng định lợng
nạp mảnh vào máy trộn và làm ẩm đến độ ẩm tuyệt đối W o = 3,5% và khi đạt độ

đồng nhất đợc xả vào các xe thùng cánh lật,dùng xe nâng chuyển sang lò nấu.Tổng
thời gian trộn từ 10 -15 phút.
Công đoạn nấu:
+Với lò bể liên tục: Phối liệu trong các xe thùng cánh lật đợc tời điện nạp vào
phễu của máy liệu, máy nạp liệu của lò sẽ tự động nạp liệu vào có theo mức thuỷ
tinh trong lò.Phối liệu thuỷ tinh trong lò đợc nấu chảy thành thuỷ tinh lỏng ở trong

6


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

khoảng nhiệt độ 1450ữ15500C, tuỳ theo từng loại Frít cần sản xuất. Quá trình này
phối liệu thuỷ tinh sẽ xảy ra các giai đoạn hoá lý gồm : giai đoạn nóng chảy, tạo
silicát, tạo thuỷ tinh, khử bọt và đồng nhất hoá. Thuỷ tinh lỏng đợc đồng nhất hoá
chảy qua kênh sang bể sản xuất và hạ dần nhiệt độ xuống khoảng 1250ữ13000C đi
vào máng dẫn thuỷ tinh.
+ Với lò quay: Phối liệu đợc nạp vào lò 1 lần duy nhất khi nấu. Palăng hoặc
tời điện nâng thùng chứa phối liệu lên cao, đổ vào lò qua cửa nạp liệu. Lò quay thực
hiện quá trình đốt và quay trộn phối liệu theo chu kỳ. Nhiệt độ nấu thuỷ tinh vào
khoảng 1400ữ1500oC. Thời gian nấu từ 3ữ5 h/mẻ. Thuỷ tinh sau khí nấu đợc hạ đến
nhiệt độ gia công và tháo vào máng dẫn thuỷ tinh. Nhiệt độ cho phép thảo thuỷ tinh
khỏi lò quay vào khoảng 1280ữ1350oC
Công đoạn Frít hoá:
Từ máng dẫn chung thuỷ tinh đợc tách dòng vào nhiều máng nhỏ, đồng thời nớc
lạnh đợc xối trực tiếp vào dòng thuỷ tinh. Nớc lạnh chảy cùng thuỷ tinh xuống bể
làm lạnh đột ngột. Nhờ quá trình làm lạnh rất nhanh, bên trong thuỷ tinh xuất hiện
ứng xuất nhiệt lớn làm nứt vỡ thành những hạt nhỏ cỡ cm, gọi là Frit.

Công đoạn làm khô sản phẩm và đóng gói:
Frit đợc chứa trong các giỏ sắt, nhờ Palăng nhấc khỏi bể làm lạnh, vận
chuyển đến khu vực làm ráo nớc. Frít đợc vận chuyển để bãi phơi làm khô tự
nhiên.Sau đó đợc kiểm tra chất lợng trớc khi đa qua lò sấy thùng quay. Sản phẩm
sau sấy thùng quay có thể đợc đóng bao hoặc không. Frit chờ đóng bao đợc nạp vào
các Bunke chứa đặt ở cuối phân xởng lò.
D. Tính toán nguyên liệu và phối liệu :
I. Chọn thành phần hoá thuỷ tinh:
Bảng1 đa ra thành phần hoá học của một số loại Frít đang đợc sử dụng tại các
nhà máy ở miền Bắc, theo cataloge của Hãng Shifa(Tham khảo):
Để tính cân bằng vật chất, ta chọn đơn cử loại Frít số 3 làm ví dụ tính toán.
Thành phần hoá của Frít số 3:
SiO2
60

Al2O3
4

B2 O3
5

CaO
15

K2O
5

Na2O
3

MgO
3

ZnO
5

II. Lựa chọn nguyên liệu sản xuất :

7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

[Số liệu tham khảo ở Công ty bóng đèn phích nớc Rạng Đông, Công ty Thuỷ
tinh Hà Nội, Công ty gạch ốp lát Thái Bình]
II.1. Nguyên liệu cung cấp SiO2 :
Để cung cấp cát ta có thể lấy từ vùng Vân Hải Quảng Ninh hoặc từ Cam
Ranh- Khánh Hoà. Chất lợng cát của hai nguồn này đều đảm bảo cho sản xuất Frít.
Tuy nhiên để giảm chi phí vận chuyển ta chọn nguồn cát Vân Hải - Quảng Ninh.
Thành phần hoá của cát Cam Ranh.
SiO2
99,2

Al2O3
0,31

Fe2O3
0,02

MKN
0,42

II.2. Nguyên liệu cung cấp Al2O3 :
Để đảm bảo yêu cầu chất lợng thuỷ tinh nguyên liệu cung cấp Al2O3 dùng trờng thạch mỏ Vĩnh Phúc có thành phần hoá nh sau:
SiO2
68.29

Al2O3
14,61

CaO
0,83

MgO
0,34

K2O
12,25

Fe2O3
0,49

MKN
3,19

Ngoài ra, nếu cần bổ xung Al2O3 cho phối liệu, ta sử dụng oxyt nhôm tinh
khiết. Hàm lợng Al2O3 chiếm 98%.
II.3.Nguyên liệu cung cấp CaO:

Nguyên liệu cung cấp CaO với tỷ lệ lớn là đá vôi.Để đảm bảo tính ổn định về
chất lợng nguyên liệu ta chọn đá vôi Hà Nam, có thành phần hoá nh sau:
SiO2
0,7

Al2O3
0,3

CaO
54,6

MgO
0,2

Fe2O3
0,2

MKN
44

II.4. Nguyên liệu cung cấp MgO :
Ta dùng đôlmít ở mỏ Ngọc Long Thanh Hoá.Thành phần hoá của đôlômít mỏ
Ngọc long Thanh Hoá:
SiO2
0,46

Al2O3
0,5

CaO

29,92

MgO
21,8

Fe2O3
0,49

MKN
46,83

II.5. Nguyên liệu cung cấp Na2O và K2O:
Nguyên liệu cung cấp Na2O và K2O dùng sôđa và Potas tinh khiết nhập từ
Trung Quốc. Độ tinh khiết của sôđa 97,5%. Độ tinh khiết Potas 99%.
Thành phần hoá sôđa và Potas :
Na2O
57,52

K2O
-

MKN
42,48

8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

-

67,43

32,67

II.6.Nguyên liệu cung cấp B2O3:
Nguyên liệu cung cấp B2O3 dùng Borax penta tinh khiết( Na 2B4O7.5H2O)
nhập từ Hàn Quốc. Độ tinh khiết 99%. Thành phần hoá Borax penta:
B2O3
48,95

Na2O
21,75

MKN
29,3

II.7.Nguyên liệu cung cấp ZnO:
Nguyên liệu cung cấp ZnO dùng kẽm oxýt kẽm Tuyên Quang. Hàm lợng
ZnO chiếm 90,4%.
III. Tính đơn phối liệu:
Tính lợng nguyên liêu lý thuyết cần nấu 100 kg thuỷ tinh
Gọi x1
: là số kg của cát.
x2
: là số kg của trờng thạch.
x3
: là số kg của đôlômít.

x4
: là số kg của đá vôi.
x5
: là số kg của oxyt nhôm.
x6
: là số kg của Potas.
x7
: là số kg của Sô đa
x8
: là số kg của Borax penta
x9
: là số kg của oxyt kẽm
Bảng tổng hợp thành phần hoá của các nguyên liệu đã chọn :
Nguyên liệu
Cát

SiO2
99,2

Al2O3
0,31

CaO

MgO
-

K2O
-

Fe2O3 ZnO
0,02
-

Trờng thạch

68.29

14,61

0,83

0,34

12,25

0,49

Đá vôi
Đôlômít
Potas
Al2O3
ZnO
Sô đa
Borax

0,7
0,46
-

0,3
0,5
98
-

54,6
29,92
-

0,2
21,8
-

67,43
-

0,2
0,49
--

B2O3
-

Na2O3
-

MKN
0,42

-

-

-

3,19

90,4
-

48,95

57,52
21,75

44
46,83
32,67
2
9,6
42,48
29,3

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

-Từ bảng tổng hợp nguyên liệu và thành phần hoá học của thuỷ tinh có các phơng

trình cân bằng :
SiO2:
60 = 0,992x1 + 0,6829x2 + 0,0046x3 + 0,007x4
Al2O: 3 = 0,0031x1 + 0,1461x2 + 0,005x3 + 0,003x4

(1)
(2)

1 = 0,98x5
x5 = 1,02
CaO : 15 = 0,0083x2 + 0,2992x3 + 0,546x4
(3)
MgO : 3 = 0,0034x2 + 0,218x3 + 0,002x4
(4)
K2O:
5 = 0,1225x2 + 0,6743x6
(5)
Giải hệ 5 phơng trình theo phơng pháp Ma trận nghịch đảo tìm đợc :
x1= 47,43
x2= 18,67
x3= 13,29
x4= 19,82
x6= 3,978
x8 = 10,21

B2O3 :

5= 0,4895x8

Na2O:

3 = 0,5752x7 + 0,2175x8 x7 =1,35

ZnO:
5 = 0,904x9
x9 = 5,53
-Lợng nguyên liệu và hoá chất cần để nấu 100 kg thuỷ tinh(kgTT):
Cát:
47,43 kg/100 kgTT
Trờng thạch: 18,67 kg/100 kgTT
Đá vôi
19,82 kg/100 kgTT
Đôlômít:
13,29 kg/100 kgTT
Oxyt nhôm:
1,02 kg/100 kgTT
Potas:
3,978 kg/100 kgTT
Sô đa:
1,35 kg/100 kgTT
Borax:
10,21 kg/100 kgTT
ZnO:
5,53 kg/100 kgTT
Lợng nguyên liệu thực tế cần để nấu 100 kg thuỷ tinh
Do có sự hao hụt do bay bụi, bốc hơi khi nấu thuỷ tinh, sự hao hụt do cân
trộn nên cần tính đến lợng hao hụt này trong đơn phối liệu.
+Tỷ lệ hao hụt khi cân trộn phối liệu, vận chuyển phối liệu đến lò nấu tính

chung là 0,5%.
+Tỷ lệ hao hụt các nguyên liệu nh sau:

10


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Bột trờng thạch, đôlômit: 1%
Bột đá vôi , bột kẽm: 2%
Sôđa, Potas: 3 %
Borax penta: 11%
Công thức tính : x' =

x.100.100
(kg thuỷ tinh ).
(100 0,5)(100 a )

trong đó:
a là tỷ lệ hao hụt của nguyên liệu khi nấu (tính theo %).
x là lợng nguyên liệu khi cha tính đến tỷ lệ hao hụt.
x là lợng nguyên liệu khi đã tính đến tỷ lệ hao hụt.
-Tính lợng nguyên liệu thực tế để nấu 100kgTT, ta có bảng sau:
Tên nguyên
liệu
Cát
Trờng thạch
Đôlômít

Đá vôi
Nhôm oxyt
Potas
Sôđa
Borax penta
Kẽm oxyt
Tổng khối lợng

Thành phần nguyên liệu cha tính
đến hao hụt
(kg/100 kgTT)
47,43
18,67
13,29
19,82
1,02
3,978
1,35
10,21
5,53

Thành phần nguyên liệu đã tính
đến hao hụt
(kg/100 kgTT)
47,67
18,95
13,49
20,33
1,03
4,12

1,40
11,53
5,67

121,298

124,19

-Hiệu suất nấu thuỷ tinh :

H=

100
.100 = 80,53( % )
124,19

IV. Kế hoạch cung cấp nguyên liệu
-Lợng bột phối liệu cần cung cấp cho các lò trong 24h.
M= (1- K ).Gn .

P
100

(kg/24h)

M: Lợng bột phối liệu cần cung cấp trong 24h.
k : Tỷ lệ sử dụng mảnh trong 100 kg TT, đối với việc sản xuất Frit k= 3%

11

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Gn: Lợng thuỷ tinh cần nấu trong 24h,
Gn =

3500.1000
= 11667 Kg/24h.
300

P: Lợng bột phối liệu cần thiết để nấu 100 Kg thuỷ tinh,P=124,19 kg
M = (1 0,03).11667.

127,26
= 14054,57
100

kg/24h

-Từ đơn phối liệu và lợng bột phối liệu cần cung cấp có bảng kế hoạch cung
cấp nguyên liệu sản xuất :
Tên nguyên liệu
Cát
Trờng thạch
Đôlômít
Đá vôi
Nhôm oxyt
Potas

Sôđa
Borax penta
Kẽm oxyt

Đơn theo 100 kg phối liệu
38,38
15,26
10,86
16,37
0, 83
3,32
1,13
9,28
4,57

Đơn theo 100 kg cát
100
39,76
28,30
42,65
2,16
8,65
2,94
24,18
11,9

Bảng kế hoạch cung cấp nguyên liệu:
Nguyên liệu
Cát
Trờng thạch

đá vôi
Đôlômít
Sô đa
Borax
Potas
Oxyt Nhôm
ZnO
Tổng bột phối liệu

1ngày (kg)
5.394,14
2.144,73
2.300,73
1.526,32
158,82
1.304,26
466,61
116,65
642,29
14.054,55

15 ngày(kg)
80.912,16
32.170,95
34.511
22.894,9
2.382,25
19.563,96
6.999,18
1.749,79

9.634,41
210.818,6

1 năm (kg)
1.618.242
643.419
690.219
457.896
47.646
391.278
139.983
34.995
192.687
4.216.365

E- TíNH TOáN Lò NấU Frít
I. Chọn kiểu lò:

12


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Lò bể đợc sử dụng trong nhà máy để nấu những loại Frít có nhu cầu ổn
định, số lợng lớn. Ưu điểm của loại lò này việc nấu Frít ổn định hơn, dễ cơ
khí hoá, tự động hóa trong quá trình sản xuất, qua đó kiểm soát đợcchất lợng Frít ra lò. Với công suất dự kiến là 3500 tấn Frit phổ thông 1 năm. Ta
chọn sử dụng loại lò bể liên tục buồng hồi nhiệt gián đoạn , kiểu lửa chữ
U.Ưu điểm của kiểu lửa này là ngon lửa dài, nhiên liệu đợcđốt cháy hoàn

toàn. Tuy nhiên, việc điều khiển ngọn lửa gặp khó khăn đòi hỏi việc tính
toán khắt khe về kết cấu miệng lửa, chế độ hút, áp suất ở vòi phun nhiên
liệu.

Hình1: Nguyên lý làm việc của lò bể nấu Frit
II. Tính toán kích thớc lò bể :

II.1. Bể nấu :
-Diện tích bể nấu xác định theo công thức :

Fn =

G 2
m.
K

3500
= 11,667 tấn TT/24h.
300
k = 1,300 tấn TT/ m 2.24h.[tham khảo

G: Năng suất thiết kế của bể nấu , G =
K: Năng xuất riêng phần của bể nấu,
công ty Bóng Đèn Phích Nớc Dạng Đông].
Fn =

11,667
= 8,975m2 .
1,3

Chọn diện tích bể nấu là 9 m2.
-Dựa vào kiểu lửa trong bể nấu ta chọn chiều rộng bể: Bn = 2,1 m.
-Chiều dài bể nấu:

Ln =

Fn 8,975
=
= 4,3 m
Bn
2,1

-Chọn chiều cao bể nấu, phần giới hạn mực thuỷ tinh Hn = 1 m.

13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

-Kích thuớc bên trong bể nấu :
Ln x Bn x Hn = 4300x2100x1000 mm

-Để hạn chế tác dụng xung nhiệt của ngọn lửa lên vật liệu chịu lửa tờng
không gian và Hình
làm giảm
sạndạng
vật liệu
chịuthớc

lửa rơi
vào khối thuỷ
tinh lỏng làm giảm
2: Hình
và kích
bể nấu(nhìn
từ trên)
chất lợng thuỷ tinh nên phần tờng không gian sẽ lùi ra mỗi bên 0,15m so với thành
bể nấu.
-Chiều rộng phần không gian cháy : Bkg =Bn + 2. 0,15 = 2,4m.
-Chọn góc mở của cung vòm: = 60o
Bán kính mặt trong vòm bể nấu: R = Bn =2,4 m. [309-III].
Chiều cao cung vòm bể nấu : f =

1

Bn .tg = 0,322m.
2
4

Kết cấu vòm lò : Gồm 2 lớp gạch :
+ Gạch dinat xây vòm , chiều dày lớp gạch: 1 = 0,23 m
+ Gạch gồm dinat xốp bảo ôn, chiều dày lớp gạch: 2 = 0,23 m.
Kết cấu tờng không gian bể nấu :

14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

1=300
2=230

h1=665
h 2=200

- Phần tờng tạo bởi gạch móc dầm, có chiều cao h 2= 0,2m, dùng gạch
mulit đúc nóng chảy. Phần tờng này chỉ có 1 lớp vật liệu, có chiều dày =
0,53m.
- Phần tờng tờng không gian chính đặt trên gạch móc dầm, cao h 1 =
0,665m. Phần tờng này gồm 2 lớp gạch :
+ Lớp gạch dinát dạng block, có chiều dày : 1 = 0,3 m.
+ Lớp gạch dinát xốp bảo ôn có chiều dày: 2 = 0,23 m.
Chiều cao tờng không gian : Hkg = 0,2 +0,665= 0,865m.
Tổng chiều cao không gian nấu tính đến đỉnh vòm:
Htổng = Hkg + f = 0,865+ 0,322= 1,187 m
Kết cấu tờng bể nấu:
1=250

h= 150

Hn=1000

3=230

2=65

Chiều cao bể nấu Hn = 1m.Gồm:

15


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Phần có bảo ôn, cao 0,85 m, gồm 3 lớp gạch:
m.

+ Gạch ZAS đúc nóng chảy ZrO2 34%, chiều dày lớp gạch : 1= 0,25
+ Lớp gạch cao nhôm có chiều dày : 2 = 0,065 m.
+ Lớp gạch samốt cực nhẹ bảo ôn có chiều dày : 3= 0,23 m.
Phần không bảo ôn cao 0,15 m, chỉ có lớp gạch ZAS ZrO2 34%.

Kết cấu nền bể nấu : Gồm 4 lớp gạch chịu lửa đợc đặt trên tấm thép mài
có chiều dày :

5 = 0,008 m.

+ Lớp gạch ZAS đúc nóng chảy ZrO2 34%, có chiều dày:1 = 0,08 m.
+ Lớp gạch cao nhôm có chiều dày:

2 = 0,25 m.

+ Lớp gạch samôt có chiều dày: 3 = 0,065 m.
+ Lớp gạch samốt xốp bảo ôn có chiều dày : 4 = 0,25 m.

II.2. Bể sản xuất.

- Bể nấu và bể sản xuất đợc xây liền vòm. Do vậy chiều rộng bể sản xuất lấy
bằng chiều rộng bể nấu: b = 2,1 m.
- Diện tích bể sản xuất chọn bằng 36% diện tích bể nấu:
FSX = 0,36.Fn = 0,36.9,03 = 3,24 m2

16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Hình4: Hình dạng bể sản xuất, nhìn từ trên xuống.
Góc tâm vòm bể sản xuất : Chọn = 600C
- Bán kính mặt trong vòm bể sản xuất :
R' = B' = 2,4 m.
- Chiều cao cung vòm bể sản xuất :

f =

1

B '.tg = 0,322 m.
2
4

- Chiều cao tờng không gian và gạch đỡ chân tờng không gian bể sản xuất:
Hkg = 0,865m.
Kết cấu nền bể sản xuất: Gồm 4 lớp vật liệu chịu lửa đặt trên tấm thép mài
có chiều dày : = 0,008 m .

- Lớp gạch ZAS đúc nóng chảy chiều dày: 1= 0,08 m.
- Lớp gạch cao nhôm có chiều dày: 2 = 0,2m.
- Lớp gạch samốt có chiều dày : 3 = 0,415 m.
- Lớp gạch samốt xốp có chiều dày : 4 = 0,20 m
Kết cầu tờng bể sản xuất : Gồm 3 lớp vật liệu chịu lửa :
-Lớp gạch ZAS đúc nóng chảy có chiều dày: 1 = 0,2 m.
-Lớp gạch samốt có chiều dày : 2 = 0,065 m.

17


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

-Lớp gạch samốt xốp có chiều dày : 3 = 0,2 m.
1=200

h1=150

Tờng bể
sản xuất

h2=600

3=200

2=65

- Nền bể sản xuất nâng cao hơn so với nền bể nấu là 0,25 m. Do vậy chiều

cao tờng bể sản xuất là 0,75 m .
- Phần tờng xây nối với kênh dẫn thuỷ tinh không có bảo ôn.Điều này có tác
dụng hạ thấp nhiệt độ thuỷ tinh cho gia công.
- Tại các vị trí có cửa dẫn thuỷ tinh đi Frit hoá đều đợc sử dụng gạch ZAS
đúc nóng chảy .
Kết cấu tờng không gian bể sản xuất
Tơng tự nh tờng bể nấu, gồm:
-Phần gạch móc dầm đỡ tờng không gian chiếm chiều cao h1 =0,2 m.
-Phần tờng không gian cao h2=0,665m gồm 2 lớp gạch chịu lửa :
Lớp gạch dinát dày: 1 = 0,3 m.
Lớp gạch dinát xốp bảo ôn dày: 2 = 0,23 m.
Kết cấu vòm bể sản xuất: Gồm 2 lớp vật liệu chịu lửa:
- Lớp di nát dày: 1 = 0,23 m.
- Lớp gạch đinat xốp dày : 1 = 0,23 m.
II.3. Kênh dẫn thuỷ tinh.
Kênh dẫn thuỷ tinh từ bể nấu sang bể sản xuất xây bằng gạch ZAS đúc nóng
chảy ZrO2 34%, dạng khối lớn.

18


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Chiều dài kênh dẫn thuỷ tinh :
Chiều rộng kênh dẫn thuỷ tinh :
Chiều cao kênh dẫn thuỷ tinh :

a = 1,5 m.

b = 0,3 m.
h = 0,25 m.

Chiều dày thành kênh dẫn :
= 0,25 m.
II.4.Tờng hoa.
Để giảm tổn thất nhiệt từ bể nấu sang bể sản xuất phần không gian giữa bể nấu
và bể sản xuất đợc xây tờng hoa dày 0,5m, trên tờng hoa có bố trí các lỗ.
III. Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu.
III.1.Thành phần hoá nhiên liệu.
- Nhiên liệu sử dụng là dầu FO có thành phần hoá nh sau:
[IV-295]
lv
lv
lv
lv
lv
Thành phần
W
A
S
C
H
Olv
Tổng
% khốilợng
1,0
0,1
0,5
85,6

12,3
0,5
100
Kmol/100kgnl 0.056
0.016
7.133
6.15
0.016 13,371
-Nhiệt trị của nhiên liệu: Qlvt=9850 kcal/kgnl
III.2.Lợng không khí cần thiết cho quá trình cháy.
Bảng tính thành phần sản phẩm cháy khi đốt cháy hoàn toàn 100 kg nl :
Thành phần nhiên
liệu
C

Kmol
trong100kgnl
7,133

H

6,15

S
O
W
Tổng

0,016
0,016

0,056
13,371

Phản ứng
cháy
C + O2 = CO2
H2 +

1
O2 = H2O
2

S + O2 = SO2
-

Oxy
cần
7,133

CO2

H2O

SO2

7,133

-

-

3,075

-

6,15

-

0,016
- 0,016
10,208

0,016
0,056
-7,133 6,206 0,016

Lợng không khí cần cho 1 kg dầu FO:
10,208
= 10,889 m3 tiêuchuẩn/ kg nl
Lo =22,4.
0,21.100
- Thực tế để cháy hoàn toàn nhiên liệu thì lợng không khí cần lớn hơn lợng
không khí lý thuyết :
L = . Lo
Trong đó: là hệ số d không khí. Chọn bằng 1,15, với nhiên liệu là dầu FO
đã qua sấy.
[I- 166]
L = 1,15 .10,889 = 12,523 m3 tiêuchuẩn/ kg nl

19


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

- Do không khí vào cháy là không khí ẩm nên lợng không khí ẩm cần thiết là :
L = (1 + 0,0016.d). L
[I- 166]
Trong đó: d là hàm ẩm của không khí, ở 25 oC d= 18 g H2O/kg kkẩm
L = (1 + 0,0016.18).12,523
L = 12,884 m3 tiêuchuẩn/kg nl
- Lợng ẩm do không khí mang vào là :
L - L = 0,361 m3 tiêuchuẩn/ kg nl
III.3.Thành phần khí thải.
VCO2 =

7,133.22,4
= 1,598
100

m3 tiêuchuẩn/ kg nl

VN2 = 0,79.L = 9,893

m3 tiêuchuẩn/ kg nl

0,016.22,4
= 0,0036

100
VO2 d = ( 1).Lo.0,21 = 0,343

VSO2 =

VH2O =

6,206.22,4
+ 0,361 = 1,751
100

m3 tiêuchuẩn/ kg nl
m3 tiêuchuẩn/ kg nl
m3 tiêuchuẩn/ kg nl

Thể tích chung của khói lò :
V = VCO2 + VN2 + VSO2 + VO2 + VH2O
=13,589 m3 tiêuchuẩn/ kg nl
Thành phần khí thải :
VCO 2
x100
V

%CO2 =
%N2

=

VN 2
x100

V

= 11,76%
= 72,8%

%H2O =

VH 2O
x100 = 12,89%
V

%SO2 =

VSO 2
x100 = 0,027%
V

%O2

=

VO 2
x100
V

= 2,53%

III.4. Nhiệt độ cháy của nhiên liệu.
Để lò đạt đợc nhiệt độ nấu là 1500ữ1550 oC , biện pháp thích hợp là làm nóng
không khí và nhiên liệu trớc khi vào lò.

20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Nhiệt độ sấy tối đa cho phép với dầu FO , ở điều kiện áp suất làm việc của vòi
phun là 110ữ115oC nhiệt độ sôi của dầu FO ở áp suất khí quyển là 300 oC.
Để đảm bảo chiều cao thích hợp cho buồng đệm, ta chọn nhiệt độ không khí
nóng vào lò là 1050 oC [tham khảo CT Bóng Đèn Phích Nớc Dạng Đông].
III.4.1. Nhiệt độ cháy calo.
Q lv + C .t + C t .L'
nl nl
kk kk
tc = t
V .C
kt

o

C

<1>

Trong đó:
Qlvt nhiệt sinh của nhiên liệu, kcal/kgnl
Cnl, tnl : tỷ nhiệt và nhiệt độ nhiên liệu vào lò.
tnl = 110 oC

Cnl = 1738 +2,5.t j/kg oC
= 0,481 kcal/ kg nl oC
Ckk, tkk : tỷ nhiệt và nhiệt độ không khí vào lò.
tkk = 1050 oC
Ckk = 0,79CN2 + 0,21CO2 kcal/ m3 oC
CN2,CO2 : là tỷ nhiệt riêng của N2, O2 ở 1050 oC. [IV- 363]
Tính đợc : Ckk = 0,3383 kcal/ m3.oC
V: là thể tích khí thải m3 tiêuchuẩn/ kg nl
Ckt : là tỷ nhiệt khí thải ở nhiệt độ calo, kcal/m3.oC
Giả thiết nhiệt độ calo tC = 2400 oC từ đây tính đợc nhiệt dung riêng của sản
phẩm cháy.
CCO2=0,5947 kcal/ m3.oC
CN2 = 0,3601 kcal/ m3.oC
CO2 = 0,3810 kcal/ m3.oC
CH2O=0,4864 kcal/ m3.oC
Ckt = CCO2. XCO2 + CN2. XN2 + CO2. XO2 + CH2O. XH2O
= 0,4467 kcal/ m3.oC
Thay các giá trị vào công thức < 1 > tính đợc :
tc = 2411 oC
Sai số :

2411 2400
x100 = 0,5 %
2400

Vậy giả thiết chấp nhận đợc . Nhiệt độ calo tc =2411 oC.
III.4.2. Nhiệt độ cháy lý thuyết.

21

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Ơ nhiệt độ cao hơn 1600 oC 1 phần CO2 H2O trong sản phẩm cháy bị phân
huỷ làm tiêu tốn năng lợng theo phản ứng :
1
CO2 CO + O2 - 2961,55
kcal/m3.
2
1
H2O H2 + O2 - 2627,18
kcal/m3 .
[I-171]
2
Năng lợng phân ly : Qf = aCO2.2961,55 + aH2O.2627,18 kcal/kgnl
Qf là năng lợng phân ly kcal/kgnl
aCO2, aH2O: là độ phân ly của CO2 và H2O ứng với nhiệt độ cháy và áp suất
riêng phần của chúng.
PCO2 = 1,033.105 .XCO2 = 0,122.105 N/m2
PH2O = 1,033.105 .XH2O = 0,133 N/m2
Tại nhiệt độ calo tc = 24110C , tra đợc aCO2= 0,52 ; aH2O= 0,18 [I-171]
Qf = 2012,9 kcal/kg NL .
Nhiệt độ lý thuyết của ngọn lửa :
Q + C n t n + C kk .t kk .L' Q f o
tlt= t
C [I-171]
C k .V
tlt=2079,5 oC

III.4.3.Nhiệt độ cháy thực tế .
Để xác định nhiệt độ cháy thực tế ta dựa vào công thức :
ttt = p . tlt

[I-174]

p là hệ số Pyromet, hệ số này phụ thuộc vào dạng nhiên liệu và kết cấu lò. Với
lò bể buồng hồi nhiệt gián đoạn có p = 0,8 .
tlt : nhiệt độ lý thuyết. tlt = 2079,5 oC
Tính đợc : ttt = 1664 oC
IV. Tính cân bằng nhiệt.
IV.1.Cân bằng nhiệt bể nấu.
IV.1.1. Nhiệt cung.
Nhiệt cung gồm :
1. Thế nhiệt nhiên liệu.
2. Hàm nhiệt nhiên liệu.
3. Hàm nhiệt không khí.
4. Nhiệt do dòng đối lu thuỷ tinh.
5. Nhiệt lý học phối liệu đem vào.
Gọi X là lợng nhiên liệu tiêu tốn trong 1 h : X kgnl/h

22


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

1. Thế nhiệt nhiên liệu:
Q1a = Qnl . X = 9850.X kcal/h

2. Hàm nhiệt nhiên liệu:
Q2a = Cnl . tnl . X kcal/h
trong đó : tnl là nhiệt độ của nhiên liệu vào lò, tnl = 110 oC
Cnl là tỷ nhiệt của nhiên liệu kcal/ kgnl.oC.
Cnl =

1738 + 2,5.t nl
= 0,481 kcal/ kgnl .oC
4186

Q2a = 52,91.X kcal/h
3. Hàm nhiệt không khí:
Q3a = (L - 0,1.L0). Ckk1 . tkk1 . X + 0,1.L0.Ckk2.tkk2.X
Trong đó:

kcal/h

L = 12,884 m3 tiêuchuẩn/ kg nl
tkk1: nhiệt độ không khí vào lò, tkk1= 1050oC
Ckk1: tỷ nhiệt không khí ở 1050oC, Ckk1 = 0,3383 kcal/ m3.oC
tkk2: nhiệt độ không khí dùng để mù hoá nhiên liệu, tkk2 =25oC.
Ckk2 : tỷ nhiệt không khí 2, ở 25oC, Ckk2 =0,3098 kcal/ m3.oC
Q3a =(12,884-0,1.10,889).0,3383.1050.X+0,1.10,889.0,3098.25.X
Q3a = 4198,23 . X kcal/h
4. Nhiệt do dòng đối lu thuỷ tinh.
Q4a = B . (n-1) . Ctt . ttt , kcal/h
Trong đó :
n : hệ số dòng, n =

lợng thuỷ tinh sang bể gia công

.
lợng thuỷ tinh dem gia công

Với cấu tạo kênh dẫn thuỷ tinh của lò này, ta chọn n=1,3
ttt : nhiệt độ thuỷ tinh từ bể sản xuất quay trở lại bể nấu,t tt=1330oC (số liệu
công ty bóng đèn phích nớc Rạng Đông).
Ctt: tỷ nhiệt của thuỷ tinh kcal/kgtt.oC.
Ctt = 0,1605 + 1,1.10-4 . ttt
Ctt = 0,3068 kcal/kg.oC
B: lợng thuỷ tinh cần nấu trong 1h
3
B = 3500.10 = 486,11 kgtt/h

24.300

Q4a = 486,11.(1,3-1).0,3068.1330 =59506,28
5. Nhiệt lý học do phối liệu đem vào.
Q5a = Gpl.Cpl.tpl+Gm.Cm.tm, kcal/h

kcal/h

23


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Trong đó:
Gm: khối lợng Frít phế phẩm đa vào lò.

Tuỳ theo điều kiện sản xuất phát sinh nhiều hay ít phế phẩm để tính tỷ lệ trộn
với bột phối liệu. Nh ở phần cân bằng vật chất đã chọn tỷ lệ này là 3%. Tức là
cứ nấu 100 kg thuỷ tinh đa vào 3 kg Frít phế phẩm.
Gm = B.0,03 = 14,583 kg/h
tm=250C
Cm=0,1794+0,632.10-4.tm=0,181 Kcal/kg.0C
Gpl : khối lợng phối liệu đa vào lò trong 1h.
Gpl =M:24=14054:24=585,61 kg/h
Cpl, tpl : là tỷ nhiệt,nhiệt độ bột phối liệu.
Cpl = 0,23 kcal/ kgpl .oC
[III-224]
tpl = 25 oC
Q5a =585,61.0,23.25+14,583.0,181.25=3433,23 kcal/h.
IV.1.2. Nhiệt chi.
Nhiệt chi gồm :
1. Nhiệt nấu thuỷ tinh.
2. Nhiệt mất do dòng thuỷ tinh mang sang bể sản xuất.
3. Nhiệt mất do khí thải mang ra khỏi bể nấu.
4. Nhiệt tổn thất ra môi trờng.
5. Nhiệt do bức xạ sang bể sản xuất qua tờng hoa.
IV.1.2. Nhiệt nấu thủy tinh.
Q1b = B . qb,
kcal/h
B: lợng thuỷ tinh cần nấu trong một giờ.
qb = qp + qd + qc + qk kcal/ kgtt
Trong đó :
qp : hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo Silicat kcal/kgtt
qd : nhiệt tiêu tốn để đốt nóng thuỷ tinh đến nhiệt độ nấu kcal/kgtt
qc : nhiệt nóng chảy tạo thủy tinh kcal/kgtt
qk : nhiệt đốt nóng sản phẩm khí hình thành khi phân huỷ phối liệu.

1.Hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo silicat
+Hiệu ứng tạo thuỷ tinh từ CaCO3 trong Tràng thạch và Đá vôi:
q1 = 367. GCaO kcal/kgphốiliệu
GCaO : tổng khối lợng CaO từ CaCO3 trong Tràng thạch và Đá vôi,
kg/kgphối liệu.
367 : nhiệt tiêu tốn để tạo CaSiO3 từ CaCO3 , kcal/kg
[III-223]
q1 = 367.(0,00123+0,0872) = 32,454 kcal/kgphốiliệu

24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế nhà máy sản xuất Frit

Bảng tính khối lợng các oxit do từng nguyên liệu cung cấp tính cho 100kg phối
liệu khô (độ ẩm tuyệt đối của phối liệu là 3,5 0 0 )
Nguyên liệu
Cát

Trờng
thạch

Đôlômít

Đá vôi
Soda
Borax
penta

Potas
ZnO
Nhôm oxyt

Cách tính
0,965.38,38.0,992
0,965.38,38.0,003
1
0,965.15,26.0,682
9
0,965.15,26.0,146
1
0,965.15,26.0,008
3
0,965.15,26.0,003
4
0,965.15,26.0,122
5
0,965.10,86.0,005
0,965.10,86.0,004
6
0,965.10,86.0,299
2
0,965.10,86.0,218
0,965.16,37.0,007
0,965.16,37.0,003
0,965.16,37.0,546
0,965.16,37.0,002
0,965.1,13.0,5752
0,965.9,28.0,2175

0,965.9,28.0,4895
0,965.3,32.0,6743
0,965.4,57.0,904
0,965.0,83.0,98
Tổng

SiO2
38,07

Al2O3

Ba2O3

CaO

MgO

Na2O

K2O

ZnO

0,119

10,42
2,23
0,127
0,052
1,87

0,05

0,054
3,25

0,114

2,37
0,049

8,94

0,03

4,54

0,65
2,02
2,24

48,654

0,81
3,262

4,54

12,317

2,452

2,67

4,11

4,13
4,13

+ Hiệu ứng tạo thuỷ tinh từ Soda :
q2 = 227,3.GNaO
[III-223]
= 227,3.0,0065 = 1,48 kcal/kgphốiliệu
+ Hiệu ứng tạo thuỷ tinh từ Borax penta :
q3 = 707 . (GNa2O + GB2O3)
[III-223]
= 707 . (0,0454+0,0202) = 46,38 kcal/kgphốiliệu
+ Hiệu ứng tạo thuỷ tinh từ Đôlômit:
q4 = 658,6. (GMgO + GCaO)
[III-223]
=658,6.(0,0237+0,0325) = 37,01 kcal/kgphốiliệu
+ Hiệu ứng nhiệt tạo thuỷ tinh từ K2CO3 trong Trờng thạch và Potas:
q5 = 238.GK2O
[III-223]
= 238.(0,0187+0,0224) = 9,78 kcal/kgphốiliệu

25