Giới thiệu lò nung gốm sứ sử dụng khí gas

Lớp bảo ôn này bao gồm gạch chịu lửa và bông thủy tinh, ñây là một loại vật liệu hóa học chịu dược nhiệt ñộ cao, khi làm việc ngọn lửa từ các ñầu ñốt sẽ phun vào lòng lò lúc ñó nhiệt ñột

GIỚI THIỆU LÒ NUNG

1 Cấu tạo hệ thống lò nung sử dụng nhiên liệu khí gas

Với ưu ñiểm giảm tiêu hao nhiên liệu, chi phí sản xuất và tiết kiệm thời gian nung nhờ ưu ñiểm giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm chi phí sản xuất 30% và tiết kiệm thời gian nung, mỗi năm lò nung gas ñã giúp tiết kiệm ñược khoảng 3.000 tấn dầu quy ñổi và giảm phát thải trên 12.000 tấn khí CO2 Bên cạnh ñó sản phẩm gốm từ lò nung gas chất lượng cao hơn và doanh thu tăng 30% so với ñốt bằng than ñã mang lại hiệu quả kinh tế lớn cho các hộ sản xuất, lò gas ñang là lựa chọn

số 1 của các doanh nghiệp vừa và nhỏ Là một dự án thúc ñẩy ứng dụng lò gas nung gốm tiết kiệm năng lượng nhầm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các doanh nghiệp nhỏ và vừa của Bộ Khoa học và Công nghệ

Lò nung sử dụng nhiên liệu khi gas là loại lò công nghiệp có kích thước và khối lượng lớn Cấu tạo của lò gồm 3 bộ phận chính :

Vỏ lò ( phần cơ khí)

Lớp bảo ôn

Hệ thống ñường ống dẫn khí và ñầu ñốt

Kích thước khuôn khổ của lò:

Dài x rộng x cao = a x b x h = 2800 x 2800 x 2800

Trong ñó:

a: chiều dài của lò

b: chiều rộng của lò

h: chiều cao của lò

Nhiệt ñộ nung: Tmax = 13000 C , Tmin = 3000C

Thời gian nung lò có thể liên tục nhiều giờ mà vẫn ñảm bảo ñộ an toàn lao ñộng cũng như các chỉ số an toàn nói chung của một lò nung

Phần vỏ lò làm bằng thép có kích thước và khối lượng lớn nhất bao quanh lò,

do làm việc trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao và áp suất lớn nên trong lò ñược bọc một lớp bảo ôn Lớp bảo ôn này bao gồm gạch chịu lửa và bông thủy tinh, ñây là một loại vật liệu hóa học chịu dược nhiệt ñộ cao, khi làm việc ngọn lửa từ các ñầu ñốt

sẽ phun vào lòng lò lúc ñó nhiệt ñộtrong lòng lò rất cao ( trên 13000 C), lớp bảo ôn còn có tác dụng giữ nhiệt ñộ của lò luôn ổn ñịnh không bị thoát nhiệt ra vỏ lò, chiều dày của lớp bảo ôn là d = 300(mm)

Về cơ bản vỏ lò nung công nghiệp ñược cấu tạo bởi 4 phần chính là : Thân lò, buồng ñiều hòa, ống khói, hệ thống ñường ống dẫn khí và nhiên liệu

Trong 4 cụm này thì cụm thân lò có khối lượng và kích thước lớn nhất ñồng thời ñây cũng là cụm chi tiết quan trọng nhất, vì các chi tiết khác sẽ ñược lắp lên cụm thân lò

1.1Cấu tạo cụm thân lò

Thân lò là cụm chi tiết chính dùng ñể lắp toàn bộ các cụm chi tiết khác như: buồng ñiều hòa, ống khói, toàn bộ ñường ống dẫn khí va nhiên liệu Chính vì vậy cụm thân lò sẽ chịu nhiệt ñộ cao và tải trọng lớn nhất

Kích thước khuôn khổ cụm thân lò:

Dài x rộng x cao = a x b x h = 2800 x 2800 x 2800 (mm)

Trong ñó:

a: chiều dài của thân lò

b: chiều rộng của thân lò

h: chiều cao của thân lò

Hình : Cụm thân lò

Thân lò có dạng hình khối rổng, xung quanh là các thành vách, trong ñó phần chịu lực là phần khung chế tạo bằng thép ñịnh hình dạng hình hộp sau ñó ñược bọc bằng thép tấm dày T = 2mm Cụm thân lò làm việc trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao nên toàn bộ trong lòng cụm thân lò ñược xây gạch chịu lưc và bọc bông thủy tinh chịu nhiệt ( gạch chịu lửa và bông thủy tinh còn gọi là lớp bảo ôn), lớp bảo ôn này có chiều dày d = 300mm

Do cụm thân lò có khối lượng và kích thước lớn, gồm nhiều cụm chi tiết, mỗi cụm này khi chế tạo lại ñòi hỏi những quy trình công nghệ khác nhau Về mặt công nghiệp chế tạo máy ta chó thể chia cụm thân lò thành 6 cụm chi tiết sau ñây:

Cụm thành lò phải

Cụm thành lò trái

Cụm nóc lò

Cụm lưng

Cụm xe lò

Cụm cửa lò

Cụm thành lò phải

Hình : Gạch chịu lửa Hình : Bông thủy

tinh

2830

Mặt ñất

U 100x45x5

V 45x45x5

Thành lò phải có cấu tạo ñơn giản bao gồm khung thép ñịnh hình dạng hình hộp, sau ñó bọc tôn, cấu tạo cụm lò phải là một mặt phẳng dưới chân có ghế ñẩu nhô ra làm bệ, sau ñược xây gạch chịu lửa Trên thành lò phải có 10 mặt bích dùng

ñể lắp ñầu ñốt với ñường kính Φ 80, ngoài ra ñể theo dõi sự hoạt ñộng của các ñầu ñốt trên thành sẽ có 2 ống thăm Φ40

Hình: Cấu trúc thép thành lò phải

Hình : Cấu trúc hình ghế ñẩu của thành lò trái sau khi bọc gạch chịu nhiệt

5

505

U 65x3x3

Cấu trúc cụm mặt bích thành lò trái ñược bắt trên ghế ñẩu thành lò trái

Hình : Cấu trúc hình ghế ñẩu của thành lò trái

Ống thăm Φ40

Cụm nóc lò

Nóc lò hay còn gọi là trần lò, ñóng vai trò là miền giới hạn giữa thân lò và buồng

ñiều hoà Nóc lò ñược làm bằng khung hộp sau ñó lắp thép lưới, phần thép lưới

làm bằng tôn ñột lỗ ñể buộc bông thuỷ tinh

Miệng mặt bích Φ70

CT : Mặt bích

Hình : Cấu trúc cụm 10 mặt bích thành lò trái

CT : mặt bích

ðầu ñốt

Cụm lưng lò

Lưng lò có cấu tạo giống hai thành lò nhưng chỉ là phần bọc kín thân lò chứ không có chi tiết nào khác Cũng giống với hai thành lò, kết cấu cụm lưng lò gồm khung hộp H50x50x3, sau ñó bọc thép tấm Trong cụm lưng lò có ghế ñẩu nhô ra ñể làm cơ sở xây lớp bảo ôn sau này

1.2 Cụm xe lò

Xe lò ñóng vai trò là ñáy lò, sở dĩ như vậy vì trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao

13000C người công nhân không thể trực tiếp vào lòng lò mà phải gián tiếp thông qua xe lò ðiều này cũng tiết kiệm ñược nhiên liệu ñốt cho lò, vì bỏ qua

ñược công ñoạn ñợi cho lò nguội ñể chuyển sang mẻ nung mới Tức là ñáy lò

sẽ ñược chế tạo rời

Cấu tạo xe lò gồm phần khung làm bằng UẦ sau ựó bọc thép tấm dày t=2mm, xe lò chạy trên thanh ray nhờ bánh xe (trên bản vẽ chung) Gồm có 3

xe, mỗi xe có bốn bánh Kắch thước khuôn khổ của mỗi xe là: dài x rộng x cao

= a x b x h =

Xe lò ựược xây gạch chịu lửa khắt với hai bên thành lò, ựảm bảo hơi nóng

sẽ không thoát ra ngoài ựược Khi lò không hoạt ựộng, xe lò ựược ựưa ra ngoài,

ựến khi hoạt ựộng, sản phẩm ựược xếp ựầy lên xe và ựưa vào lò

1.3 Cụm cửa lò

Cửa lò có rất nhiều loại, và nhiều mẫu thiết kế nhưng về cơ bản cửa lò phải

ựảm bảo ựiều kiện:

+đóng mở dễ dàng và thuận tiện

+ đủ cứng vững và kắn

+Không bị biến dạng dưới tác dụng của nhiệt ựộ cao

Có thể nói lò nung công nghiệp giới thiệu trên ựây là loại lò hiện ựại và mang tắnh tự ựộng hoá cao, trên cơ sở ựó ta có thể chọn phương án ựể chế tạo loại cửa tự ựộng đây là bản thiết kế cửa lò ựã ựược chọn ựể lập quy trình công nghệ gia công trong cụm thân lò

1

2

Hình - Cụm cửa lò 1- vô năng khoá cửa 2- tay nắm cửa 3- khung cửa 4- bản lề cửa

1.4 Cụm ống khói

Ống khói có kích thước lớn nhất, chiều dài L….mm nối từ buồng ñiều hoà

lên trên không Do nhiệt ñộ làm việc của ống khói cao (13000C) lại không thể xây gạch chịu lửa nên ống khói ñược làm bằng INOX Ống khói hình tròn

φ1000, trên ñỉnh ống khói có phần nón ñể che mưa không cho nước từ ngoài

theo ñường ống vào trong lò Do phần ống khói có

kích thước lớn, nên ta tách ống khói ra làm 6 ñoạn, các ñoạn này ñược nối với nhau nhờ các mặt bích Do ñặc ñiểm của buồng khói là hình vuông mà ống khói lại hình tròn nên ñoạn ống nối từ buồng ñiều hoà phải có một ñầu vuông

và một ñầu tròn Buồng khói nối với buồng ñiều hoà nhờ mặt bích bắt ñai ốc, bu lông

1.5 Cụm ñường ống.

Cụm ñường ống làm việc trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao và áp suất lớn, do ñó toàn bộ ñường ống ñược làm bằng INOX

Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ñường ống là : Dùng ñể dẫn nhiên liệu tới cung cấp cho các ñầu ñốt ñể từ ñó tạo ra nhiệt ñể thổi vào thân lò

Các thông số kỹ thuật của hệ thống ñường ống :

ống gió to : a x b =

ống gió nhỏ : a x b =

ống gas to : a x b = 5

ống gas nhỏ : a x b =

ống tăng áp :

ống nguồn : a x b =

ống gió nguồn

Trong ñó :

a - Chiều dài của ống ( mm)

b - Chiều rộng của ống ( mm)

1.6 Sơ ñồ cấu trúc lò

Chú thích:

1 : động cơ

2 : Quạt

3 : đồng hồ báo áp lực GAS

4 : đồng hồ báo áp lực gió

5 : Hệ thống ống dẫn

6 : Xe nguyên liệu

7 : Tường lò

8 : Buồng ựốt

9 : Van

10: đèn báo

2 Các trang thiết bị chắnh của lò nung sứ

Hệ thống lò nung là hệ thống gồm nhiều thiết bị nhằm tạo ra sản phẩm Hệ thống gồm các phần chắnh sau:

- Các ống dẫn gas và gió

- Buồng ựốt

- Buồng làm nguội

- Buồng ôxi hoá khử

- Máy ựẩy thuỷ lực

- Bộ phận cấp gas, gió trong các quá trình cháy trong lò Ngoài ra còn có các thiết bị phụ trợ khác :

- Bộ phận tắch khắ thải

- Bộ phận tắch khắ ựầu vòi

- Các van khắ

- Các quạt gió

- Các bộ phận truyền ựộng và các ựộng cơ khác

3 Hệ thống cấp gas và gió

3.1 Cung cấp gas

- Dùng LPG tạo nhiệt ựộ lò

- Áp lực ựầu vào của lò hệ thống ựiều khiển gas 1,0 Ờ 1,2 bar

Các phụ tùng và thiết bị sau ựược ựặt trong hệ thống ựiều khiển gas của lò:

- Van ngắt chắnh ở ựầu vào của gas

- Lọc gas

- Áp kế (0 – 4 bar, cung cấp áp lực)

- ðo lưu lượng

- Màng chắn ñiều khiển áp lực gas cùng với van ngắt an toàn hợp nhất

- Van ngắt an toàn

- Áp kế ( 0 – 250 mbar, áp lực ngược lại ñể cung cấp cho lò)

- Công tắc áp lực gas tối thiểu

- Công tắc áp lực gas tối ña

Trong hệ thống ñiều khiển gas, lắp ñặt một màng chắn chỉnh áp lực gas ñể giảm áp lực cung cấp (khoảng 1bar) giảm áp lực ra 30 – 70 bar ðiều chỉnh áp lực gas có van ngắt an toàn ñể tác ñộng lại áp lực (tối ña 100 mbar) và áp lực gió quá thấp (tối thiểu 10 bar) và ñể ngắt nguồn gas chính

Các van cơ giới ngắt an toàn dùng ñể cắt nguồn cấp gas vào lò khi áp lực gas quá cao hoặc quá thấp, việc ngắt này ñược ñiều chỉnh bởi hai công tắc áp lực gas

Hệ thống an toàn ñược nối với các van cơ giới này Trước khi ñiều khiển gas,

hệ thống số lượng gas ñược ño băng một lưu kế Việc ghi lại và chỉ dẫn ñược thực hiện băng một chương trình ñiều khiển của máy tính

Gas ñược ñiều chỉnh tới một hằng số áp lực cung cấp ñể dẫn tới ñường ống phân bố gas chính Từ ñây ñược cấp vào các ống gas của các nhóm vòi ñốt

Ở phía cuối ñường ống phân bố chính ñược lắp một ñường ống loại không khí trên nóc lò cùng với một van

3.2 cung cấp khí ñốt

ðối với khí ñốt dùng khí sạch, các thiết bị sau ñược lắp trong ñường cung

cấp khí ñốt:

- Lọc khí

- Hai quạt khí ñốt (một hoạt ñộng, một cho dự trữ)

- Các van tiết lưu ñiều chỉnh bằng tay trước và sau khi khởi ñộng quạt

- Mô tơ van tiết lưu ñể ñiều chỉnh áp lực

- ðo môi trường chuyền cho ñiều khiển áp lực

- Công tắc áp lực (áp lực tối thiểu)

Áp lực của quạt khí ñốt ñược ñiều khiển tự ñộng cung cấp khí ảnh hưởng ñến

ñường ống cung cấp gas chính Từ ñó ñược cấp vào các ống khí của vòi ñốt

4 Các nhóm vòi ñốt

- Nhóm vòi ñốt 1:

+Vùng trước nhiệt: 3 vòi ñốt trái và phải với ñiều khiển ñốt tự ñộng

+Vùng ôxi hoá: 4 vòi ñốt trái và phải

- Nhóm vòi ñốt 2: vùng khử, 6 vòi ñốt trái và phải

- Nhóm vòi ñốt 3: vùng nung ñầu, 4 vòi ñốt trái và phải

- Nhóm vòi ñốt 4: vùng nung cuối, 4 vòi ñốt trái và phải

+ Các ñường ống cấp khí ñốt của các nhóm vòi ñốt

Bên cạnh ñường ống dẫn khí chính các thiết bị sau ñược ñặt trong mỗi ống cấp khí cho các vòi ñốt

- Nắp ñiều khiển khí (van)

- Áp kế

ðiều khiển tỉ lệ của các nhóm ảnh hưởng ñến van ñiều khiển gas tương ứng

5 Khí thải

Khí thải ñược các máy phân tích khí liên tục lấy mẫu và hàm lương ôxy, các bon ñược theo dõi ñảm bảo ñủ ôxy trong lò và buồng phân huỷ cho nhiên liệu cháy hoàn toàn Mức ôxy quá thấp hoặc quá cao trong cả hai nơi này thì phải ñiều chỉnh tướng lượng gió bằng các van của quạt gió Khí thải từ buồng ôxy hoá cũng

ñược phân tích thành phần các bon liên tục vì mức các bon quá cao sẽ ảnh hưởng ñến quá trình tạo sứ

6 Quy trình nung gốm, sứ

* ðặc ñiểm gốm sứ

Gốm sứ là một mặt hàng ñòi hỏi về mẫu mã cũng như tính mỹ thuật cao, nhiệt ñộ nung gốm lại rất cao (trên 10000C) nhưng lại dễ vỡ và sinh ra khuyết tật trong quá trình nung Sự thay ñỗi nhiệt ñộ ñột ngột và cũng sẽ dẫn tới hậu quả là gốm bị nứt, vỡ hay sinh ra khuyết tật Do ñó thời gian nung một mẻ gỗm mất rất nhiều thời gian

- Các thao tác cơ bản của quy trình nung gỗm, sứ

+ Thao tác 1:

Gốm ñược xếp lên xe lò theo từng lớp một, mỗi lớp sẽ ñược kê bằng một tấm một tấm ñệm làm bằng Fe2O3 tấm ñệm này chịu ñược nhiệt ñộ trên

2000C Gốm ñược xếp ñúng vị trí sao cho khi xe ñẩy xếp khít vào lò gốm không tiếp súc trực tiếp với ngọn lửa từ ñầu ñốt Nếu không tuân thủ nguyên tắc này sản

phẩm sẽ không ñược nung ñều

+ Thao tác 2:

ðể quá trình nung gốm không bị gián ñoạn vì những lý do kỹ thuật, bao giờ cũng có thao tác chạy thử, tức là cho các ñầu ñốt hoạt ñộng, sau ñó nhìn qua

ống thăm kiểm tra xem có ñầu ñốt nào không cháy Nếu phát hiện thấy có những

sự cố nói trên phải ngắt cầu dao, ñóng van khí ñể sửa chữa

+ Thao tác 3:

Sau khi ñã kiểm tra xong cho lò hoạt ñộng và ñiều chỉnh nhiệt cho nhiệt ñộ

lò ở 5500C, giữ nhiệt ñộ này trong 3h ðể gốm ñược khô ñều, sau ñó nâng tiếp nhiệt

ñộ lên 11200C và giữ trong 3h, quá trình thay ñổi nhiệt ñộ và giữ nhiệt ñộ như vậy

ñược duy trì tới khi gốm ñược nung xong Quá trình tính từ khi gốm ñã chín nhiệt

ñộ lò cũng ñược duy trì và giảm theo từng thang nhiệt ñộ

+ Thao tác 4:

Trong quá trình ñợi gốm chín người công nhân phải xếp gốm vào xe lò khác ñể khi mẻ gốm trong lò ñã chính ta sẽ tiến hành ngay vào nung mẻ khác Làm như vậy sẽ tiết kiệm ñược thười gian nung và nhiệt ñộ hao tổn