QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ sản XUẤT GẠCH CÔNG NGHỆ NUNG LIÊN tục KIỂU ĐỨNG

Kho chứa gạch mộc được thiết kế để có thể cung cấp gạch mọc khô cho quá trình nung đốt đủ cho 10 ngày để lò có thể vận hành liên tục trong 10 ngày trong điều kiện thời tiết xấu.. Quá trì

QUY TRÌNH CÔNG TRÌNH SẢN

XUẤT GẠCH CÔNG NGHỆ

NUNG LIÊN TỤC KIỂU ĐỨNG

QUY TRÌNH CÔNG TRÌNH SẢN XUẤT GẠCH CÔNG NGHỆ NUNG LIÊN

TỤC KIỂU ĐỨNG (CÔNG TY CỔ PHẦN PHÁT TRIỂN VẠN XUÂN)

Nhà máy gạch Vạn Xuân thuộc Công ty cổ phần phát triển Vạn Xuân, thuộc xóm Trầm, xã Minh Đức, huyện Phổ Yên, Tỉnh Thái Nguyên Nhà máy được xây dựng trên diện tích 48.760 m2 với công suất nhà máy là 28 triệu viên gạch đặc/năm

1 Quy trình công nghệ sản xuất

Công ty sử dụng lò nung gạch liên tục kiểu đứng VSBK Kiểu lò Vertical Shaft Kiln – INVENTED CHINA 1958 VSBK ( Vertical Shaft brick kiln hay lò nung liên tục kiểu đứng) do người Trung quốc phát minh 1958

Đây là kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt cố định Lò nung dạng ống trụ hình chữ nhật đặt đứng, gạch mộc được nạp vào miệng lò từ phía trên và lấy ra ở dưới đáy lò Lò vận hành dựa trên nguyên lý khí động học nên sử dụng năng lượng rất hiệu quả Kiểu lò này được xây dựng lần đầu tiên tại Việt Nam (Hưng Yên) vào năm 2001 Hiện tại kiểu lò này đã được nhiều tổ chức KHCN cải tiến nên tương đối hoàn thiện về mặt công nghệ và đạt hiệu quả khá cao, tỉ lệ hao hụt giảm (dao động từ 7 – 5% so với 20 – 30% trong những năm trước 2005); lượng than đá sử dụng với mức 45 - 50g than đá/1kg gạch (giảm 20% so với bản đầu tiên)

Chi phí đầu tư: khoảng 300 triệu đồng/lò công suất 300.000 viên/tháng (sản lượng tương đương 3 lò thủ công)

Ưu điểm: Chi phí đầu tư ban đầu trung bình, không cần xử lý môi trường, chất lượng gạch sau nung có độ đồng đều cao, lượng gạch ống đạt mác 50 > 80 %

Nhược điểm: tỉ lệ gạch bể cao >7% và có thể tăng lên vài chục % nếu vận hành không đảm bảo kỹ thuật; khó vận hành; sử dụng duy nhất một loại nhiên liệu là than đá

Quy trình công nghệ sản xuất được trình bày trong hình sau:

Hình 1 Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch theo công nghệ lò đứng liên tục

* Chuẩn bị nguyên liệu

Đất sét được khai thác, tập kết trong kho chứa, tại đây được ngâm ủ, phong hóa

03 - 6 tháng Các hạt sét có điều kiện ngậm nước, làm tăng tính dẻo, đồng nhất độ ẩm Các tạp chất hữu cơ có thời gian để phun hủy làm tăng chất lượng của đất, chủ động về nguyên liệu sản xuát trong những ngày mưa ẩm

Đầu gạch thừa, ồn

Bãi chứa đất sét

Phễu nạp liệu

Máy cán thô

Máy cán mịn

Nhào trộn có lưới

lọc

Máy nhào-ép đùng hút chân không

Máy cắt tự động

Gạch mộc

Phơi gạch mộc

Lò nung VSBK

Bãi thành phẩm

Than

Máy nghiền

Nước

Nước

Nước thải chứa HF

Ồn rung

Ồn rung

Bụi, khí thải

* Công đoạn ngâm ủ

Công đoạn ngâm ủ là công đoạn rất cần thiết trong công nghệ sản xuất đất sét nung Bãi chứa đất có hệ thống tưới nước để đất sét có đủ độ ẩm phong hóa (khoảng 16-20%) và giúp cho việc đồng nhất độ ẩm, tăng cường tính dẻo, tạo điều kiện tích cực cho việc đồng nhất nguyên liệu sét

* Công đoạn chế biến tạo hình

Hầu hết các cơ sở sản xuất gạch nung nhỏ đều sử dụng phương pháp tạo hình dẻo và đa phần bằng hệ đùn ép lento đơn giản như: EG 2,5 và EG 5 Với các thiết bị tạo hình này, gạch mộc thường có chất lượng không cao, cường độ gạch mộc thấp, kích thước gạch không đồng đều, độ ẩm tạo hình lớn, thời gian phong hóa phơi gạch mộc kéo dài

Để đảm bảo chất lượng sản phẩm gạch ra lò, nhà máy dự kiến đầu tư hệ thiết bị chế biến tạo hình có máy cán thô, máy cán mịn, máy nhào trộn hai trục có lưới lọc, máy đùn hút chân không, máy cắt gạch tự động Hệ thống được lựa đưa vâo sản xuất gạch là hệ thiết bị chế biến tạo hình tiên tiến, bố trí gọn, tiêu hao điện năng thấp, có cơ cấu trộn than vào đất trước khi tạo hình Nhiên liệu than được nghiền mịn, bổ xung phần lớn lượng than cần đốt khoảng 90-95% vào nguyên liệu trong công đoạn nhào trộn đồng nhất nguyên liệu Gạch mộc sau tạo hình có kích thước chuẩn, có mật độ tốt,

độ ẩm tạo hình nhỏ

* Công đoạn phơi sấy gạch mộc

Hệ thống sân phơi gạch mộc được đầu tư có mái che một phần được bố trí phơi ngoài trời Với công suất 28 triệu viên/năm, diện tích sân phơi cần thiết là khoảng 10.000 m2 trong đó dự kiến 3.000 m2 là sân phơi có mái che Diện tích sân phơi được thiết kế đủ rộng, phù hợp với công nghệ sản xuất và tận dụng cao nhất năng lượng mặt trời và năng lượng gió cho quá trình hong phơi gạch mộc khi thời tiết tốt và dự trữ cho những ngày thời tiết xấu Gạch mộc hong phơi có độ ẩm thích hợp (12-15%) được đưa vào dự trữ tại kho chứa gạch mộc để sẵn sàng chuyển lên lò nung đốt Kho chứa gạch mộc được thiết kế để có thể cung cấp gạch mọc khô cho quá trình nung đốt đủ cho 10 ngày để lò có thể vận hành liên tục trong 10 ngày trong điều kiện thời tiết xấu

* Công đoạn nung đốt

Công đoạn nung đốt sử dụng công nghệ lò gạch liên tục kiểu đứng vào quá trình nung đốt sản phẩm Lò nung gạch liên tục kiểu đứng bao gồm nhiều nung tùy theo công suất thiết kế Quá trình cháy trong lò có thể được miêu tả qua hình vẽ mặt cắt lò dưới đây và được chia làm 4 vùng chính: vùng sấy gạch mộc, vùng gia nhiệt, vùng nung gạch mộc, vùng làm nguội gạch thành phẩm

Cấu tạo lò gạch liên tục kiểu đứng Cấu tạo của lò nung gạch liên tục kiểu đứng:

Công suất thiết kế của nhà máy là 28 triệu viên gạch đặc tiêu chuẩn/năm Lựa chọn xây dựng 4 lò nung trong đó mỗi hệ thống được xây dựng và lắp đặt 4 buồng chung Mỗi hệ thống lò nung được trang bị đồng bộ theo thiết kế bao gồm 1 vận thăng

để vận chuyển gạch lên mặt lò, 4 hệ thống lấy gạch ra cho mỗi buồng đốt trang bị kích thủy lực, xe goòng và các thanh đỡ

Kích thước lò : LxBxh = 17,5 x 5,22 x 11,4 = 1.041,39 m3

Cấu tạo của lò nung gạch được chia theo các phần cụ thể như sau:

 Thể xây lò: Moong lò, khung cột bê tông, thể xây gạch đỏ, gạch chịu lửa, vật liệu cách nhiệt

- Móng lò: Chịu tải trọng tĩnh của khung cột bê tông, gạch đỏ xây bao quanh, gạch mộc xếp trên sàn thao tác, mái che cùng nhiều khối lượng khác đặt móng lò Ngoài ra, móng lò còn chịu tải trọng động do quá trình vận hành dưới ảnh hưởng của các yếu tố như: gió, chấn động từ các động cơ, thao tác vận hành và con người…

- Khung cột bê tông chịu áp lực và các tường gạch đó đỏ: Đây là các phần chịu lực chính của lò và tạo hình thế của lò Khung cột bê tông không thể chịu được nhiệt

độ quá lớn, do đó việc bố trí các lớp vật liệu cách nhiệt sẽ được thiết kế hợp lý

- Gạch chịu lửa và vật liệu cách nhiệt: Tạo kết cấu vững chắc của tường xây, hạn chế dòng nhiệt truyền ra ngoài, đảm bảo nhiệt độ bề mặt của lớp vật liệu cách nhiệt <

60OC Với việc sử dụng gạch chịu lửa và vật liệu cách nhiệt xây buồng nung, kéo dài chu kỳ bảo dưỡng của lò, giảm lượng nhiệt tích tụ trong thể xây, ổn định nhiệt vùng nung và làm đều dòng nhiệt trên toàn bộ tiết diện ngang của lò

 Các sàn thao tác, cầu thang và mái che: tạo mặt bằng, lối đi lại cho quá trình xây dựng, sửa chữa, bảo dưỡng lò, che mưa, che nắng tạo không gian thoáng mát khi vận hành trên mặt lò Lò được bố trí một vận thăng tời để vận chuyển gạch mộc từ dưới lên trên mặt lò, vì vậy cầu thang chỉ dùng để cho công nhân vận hành đi lại, vận chuyển nhẹ nhàng, không dùng để gánh gạch Do đó cầu thang sẽ được thiết kế đơn giản, thuận tiện và an toàn

 Hệ thống kênh khói và ống khói: Rút tối đa lượng khói trong lò qua kênh khói

và dẫn vào ống khối, sau đó phát tán ra môi trường Đồng thời tạo sự lưu động tốt và đồng đều của dòng khí trong lò Điểm rút khói và đường kính ống dẫn thoát ra khỏi ống khói phù hợp (ống cao 15m), tạo độ hút tốt của ống khói và hạn chế tối đa lượng khói đi lên trên mặt lò

 Hệ thống điện chiếu sáng

- Do vận hành liên tục trong ngày nên hệ thống chiếu sáng sẽ được bố trí phù hợp

đủ điều kiện về ánh sáng để vận hành vào buổi tối Sử dụng bóng đèn compact trên mặt lò, tại vị trí thao tác lấy gạch thành phẩm Bóng tuýt thường được lắp để phục vụ chiếu sáng tại những vj trí đi lại, không có nhiệt độ cao

 Cơ cấu lấy gạch thành phẩm

Nâng hạ toàn bộ khối lượng gạch trong buồng nung Ngoài chịu tải trọng tĩnh của toàn bộ khối lượng gạch trong buồng nung, nó còn chịu một tải trọng động khi vận hành Cơ cấu được thiết kế cần đảm bảo tốc độ nâng hạ hợp lý và lực quay phù hợp với thể lực của công nhân vận hành Cơ cấu này trong giai đoạn 1 thường gồm các bộ phận chính sau: xe goòng, vô lăng, trục vít vô tận, ống lót của trục vít, bi tì

Trục vít me được lồng vào trong ống lót chứa đầy dầu, phía trên của ống lót được hàn một miếng thép tấm, tại bốn góc của tấm thép này bố trí các lỗ, các lỗ này sẽ lắp các gu giông để gắn xuống dầm móng bê tông Tấm thép này sẽ chịu tải trọng chính và phân lực lên giầm bê tông Trên tấm thép là một vô lăng Cách ly giữa vô lăng và tấm thép là một vingf by tì Chức năng của bô lăng như một đai ốc thuần túy Khi vít me được định hướng và giữ chặt thì chiều quay của vô lăng sẽ quyết định hướng đi lên hay đi xuống của vít me Như vậy người công nhân vận hành sẽ quy vô lăng để quyết định việc nâng hay hạ và hành trình dài ngắn của vít me và từ đó toàn bộ khối lượng gạch trong vùng nung sẽ dịch chuyển tương ứng

 Thiết bị vận chuyển gạch mộc – vận thăng

Dùng để vận chuyển gạch mộc, than từ mặt đất lên trên mặt lò Ngoài ra có thể dùng để vận chuyển các nguyên vật tư khác theo quy điịnh an toàn của vận thăng

Vận thăng gồm các bộ phận chính sau: Tời kéo cáp, khung máy nâng sàn nâng, cáp kéo Φ ăô, hệ thống puli dẫn cáp, động cơ và một số phụ kiện khác

Nguyên lý làm việc: Chuyển động từ động cơ giảm tốc được truyền trực tiếp cho tang quấn cáp, tang quấn cáp quay, dây cáp trên tang quấn vào tang sẽ kéo sàn nâng lên, tang quay được đỡ bằng bộ gối đỡ phụ đặt trên bệ tời, sàn nâng trượt lên cao nhờ con lăn lăn trên cột dẫn hướng, dộng cơ giảm tốc có trang bị phanh điện tử để dừng động cơ khi cắt điện

Nguyên lý hoạt động của lò gạch liên tục kiểu đứng:

Trong không gian chứa gạch của lò, gạch được xếp thành nhiều mẻ, mỗi mẻ thường gồm 4-6 lớp theo chiều đứng bên trong lò Than cám được trộn trong đất trong quá trình tạo hình gạch mộc và một phần rất nhỏ được rắc hoặc kèm dưới dạng than bánh trong mỗi lớp gạch

Khi khởi động lò, ta có thể mồi lửa cho lò từ mặt trên lò hoặc từ đáy lò và điều chỉnh chuyển động của gạch trong lò để khu vực nung lò ở khoảng giữa lò Khi ấy vùng này

có nhiệt độ cao nhất để nung chín viên gạch Trên vùng nung gia nhiẹt và vùng sấy Khói bốc gia từ vùng gia nhiệt được sử dụng để sấy gạch ở vùng sấy

Dưới vùng nung là vùng làm nguội, gạch sau khi nung cần được làm nguội một cách

từ từ trong vùng làm nguội Không khí cấp vào từ đáy lò khi qua vùng làm nguội được gia nhiệt bởi gạch trong vùng này trước khi cấp cho vùng nung

Như vậy trong không gian chứa gạch của lò luôn tồn tại đồng thời 4 vùng tính từ trên xuống là vùng sấy, vùng gia nhiệt, vùng nung và vùng làm nguội Gạch đưa vào lò được đưa qua 4 vùng này một cách liên tục và khi ra ta được gạch chín Trong cách bố trí chuyển động như vậy, gạch được cấp liên tục vào lò từ trên xuống ngược chiều với chiều dòng khói mang nhiệt trong lò diễn ra theo cách sau: Nhiệt thừa từ vùng làm nguội được tận dụng để sấy không khí trước khi cấp vào vùng cháy chính, nhiệt thừa

từ vùng gia nhiệt bốc lên được sử dụng để sấy nguyên liệu đầu vào Quá trình tận dụng nhiệt này tương tự với lò tuynel nhưng theo chiều đứng và do không bị tổn thất nhiệt cho các xe goòng chứa gạch nên lò gạch tiêu thụ than chỉ bằng 60% lò gạch tuynel để cùng sản xuát ra một khối lượng gạch Khói sinh ra trong quá trình đốt sau khi nhả nhiệt cho gạch mộc được thải ra môi trường thông qua kênh dẫn khói và 02 ống khói

Do tận dụng nhiệt một cách tối đa, ta có thể giảm được đáng kể lượng nhiên liệu sử dụng, lưu lượng khói thải thấp và được đưa ra qua hai ống khói, Đường kính trong của ống khói là 50 cm, cao 15 m Như vậy, trong quá trình nung gạch trong lò có thể tóm tắt thành 4 vùng như sau:

- Vùng sấy gạch mộc: gạch được gia nhiệt bằng khói nóng đi từ dưới lên, quá trình này gạch được tăng dần nhiệt độ và bốc chất ẩm ra ngoài

- Vùng gia nhiệt trước khi nung: Nhiệt độ viên gạch tăng dần đều đến nhiệt độ nung Các chất hữu cơ trong viên gạch bị đốt cháy, có sự chuyển đổi về chất từ trạng thái của đất sang trạng thái gốm Gạch sau đó chuyển dần sang trạng thái kết khối

- Vùng nung: trong vùng này, nhiệt độ nung đạt cao nhất (800-1000OC ) Quá trình kết khối của viên gạch diễn ra trong giai đoạn này với đặc trưng là bề mặt các thành phần hạt nóng chảy điền đầy vào các khoảng trống tạo thành mối liên kết vững chắc giữa các hạt viên gạch trở nên rắn chắc hơn trong quá trình này, công nhân có thể nhìn qua lỗ quan sát lửa để điều chỉnh vùng cháy Trên vùng nung là vùng gia nhiệt, tiếp theo là vùng sấy Khói bốc ra từ vùng nung sẽ đi qua vùng gia nhiệt và vùng sấy trước khi thải ra bên ngoài Nhiệt độ khói ra thấp, chỉ trong khoảng 70OC đến

130OC nên không ảnh hưởng đến môi trường bên ngoài

- Vùng làm nguội: Trong vùng này, viên gạch được làm nguội đến nhiệt độ môi trường để thành sản phẩm gạch ra lò Viên gạch bị co lại đều Quá trình làm nguội cần được diễn ra một cách từ từ nếu không sẽ tạo ra sự nứt gãy viên gạch trong quá trình làm nguội do có sự co độ ngột khi tiếp xúc với không khí lạnh

Khói sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu trong sẽ được tận dụng để sấy và gia nhiệt cho gạch mộc Sau đó khói được rút qua hệ thống lỗ và kênh thoát khói bố trí trước mặt trên của lò để đảm bảo khói được rút ra toàn bộ trước khi lên mặt trên của lò không ảnh hưởng tới môi trường lao động của công nhân xếp gạch vào lò Do hoạt

động theo chu kỳ liên tục nên luôn luôn chỉ một lượng nhiên liệu nhỏ được đốt, lượng khói thải phát sinh sẽ được tận dụng cho vùng sấy và vùng gia nhiệt làm cho lưu lượng khói thải ra khỏi lò rất thấp

Đối với các lò gạch thủ công truyền thống công việc xép gạch vào lò, nung, làm nguội được tiến hành gián đoạn theo từng mẻ đốt theo đó các giai đoạn sấy, gia nhiệt, nung

và làm nguội diễn ra một cách độc lập trong buồng đốt nên quá trình nung kéo dài, khả năng tận dụng nhiệt kém, hơn nữa nhiệt tích trữ trong vỏ lò cũng bị mất mà không tận dụng được Bởi vậy nhiên liệu bị tiêu hao nhiều và gây ô nhiễm môi trường Chất lượng gạch không đồng đều giữa các mẻ đốt và phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người đốt lò

Lò gạch liên tục kiểu đứng tránh được các nhược điểm trên, các giai đoạn sấy, gia nhiệt, nung và làm nguội diễn ra trong buồng đốt nên tận dụng được nhiệt một cách triệt để, nhờ vậy tiết kiệm năng lượng hơn và khói thải cũng giảm đáng kể Quá trình nung liên tục làm tăng công suấ sản xuất gạch, chất lượng gạch cũng tốt hơn, đồng đều hơn

* Lấy gạch thành phẩm ra khỏi lò

Khi lấy gạch ra khỏi lò, công nhân đưa xe goòng vào vị trí phía trên cơ cấu trục vít, lấy cân bằng cho xe bằng các chốt định vị, xếp các thanh gỗ đỡ trên sàn xe vào vị trí tương ứng giữa các thanh dầm sắt rồi từ từ nâng xe lên cho đến khi các thanh gỗ đỡ

áp sát khỏi gạch thành phẩm Sau đó rút các dầm sắt này ra Hạ xe goòng từ từ cho đến khi xuất hiện rãnh tiếp theo trên dầm đỡ gạch nung thì luồn dầm sắt đỡ vào các rãnh Công nhân chỉ việc hạ xe chở gạch xuống và kéo ra ngoài

Để vận hành trục vít me được nhẹ nhàng và chịu tải trọng lớn, các ren được chế tạo theo kiểu ren hình thang và là ren đôi Việc tính toán thiết kế dựa vào ứng suất nên cho phép của thép và tiết diện chịu lực của ren thang và được chọn và làm tròn theo các quy chuẩn sẵn có để thuận lợi cho quá trình chế tạo

2 Một số đặc điểm chính của công nghệ được lựa chọn

Nhiên liệu sử dụng: dầu, gas, có thể sử dụng than đá Có tính tiết kiệm nguyên nhiên vật liệu cao (giảm được từ 25-30% so với công nghệ cũ)

Kiểm tra nhiệt độ của lò nung bằng can nhiệt, có thể cài đạt nhiệt theo mục đích

sử dụng, chế độ đốt lò liên tục;

Tận dụng tối đa nguồn nhiệt quá trình nung để cung cấp sấy tuynel làm tăng chất lượng bán thành phẩm gạch mộc trước khi vào nung giảm ô nhiễm nhiệt;