Bài giảng nguyên lý lò công nghiệp ĐHBK TPHCM chuyên ngành VLXD

CHƯƠNG 1: NHỮNG ĐẶC TÍNH VÀ CHỈ TIÊU CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ NHIỆTCHƯƠNG 2: NHIÊN LIỆUCHƯƠNG 3: CHUYỂN ĐỘNG CỦA DÒNG KHÍ TRONG THIẾT BỊ NHIỆTCHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN NHIỆT CHO THIẾT BỊ NHIỆTCHƯƠNG 5: SẤY VÀ CÁC THIẾT BỊ SẤY

• Nguồn cung cấp nhiệt cho thiết bị nhiệt gọi là nhiên liệu bao

gồm : + Than, củi, dầu : nguồn năng lượng cổ truyền.

• + Điện năng, năng lượng mặt trời, sóng hồng ngoại, khí đốt : nguồn năng lượng mới.

Tóm lại, việc sử dụng các thiết bị nhiệt phải tương ứng với nguồn năng lượng cung cấp, và phụ thuộc vào công nghệ sản xuất sản phẩm sao cho sản phẩm đạt yêu cầu và có giá thành chấp nhận

•1.2 Phân loại :

•1.2.1 Theo đặc điểm của quá trình sản xuất :

• 1 Thiết bị sấy :

• Có tác dụng làm khô vật liệu (nguyên liệu, sản phẩm) ở nhiệt

độ tương đối thấp (≤ 500 o C) bằng cách làm mất đi một phần hoặc toàn bộ lượng ẩm vật lý có trong vật liệu tùy thuộc vào : cường độ và thời gian sấy.

• Trong quá trình sấy : tính chất vật lý của vật liệu thay đổi,

nhưng bản chất (nguồn gốc thiên nhiên) và thành phần (hóa,

khoáng) vẫn giữ nguyên : nếu làm ẩm lại ta có thể khôi phục lại

tính chất ban đầu của vật liệu.

Lò sấy tunnel

2 Thiết bị nung :

• Là thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao (≥ 1000 o C) Dưới tác dụng ở khoảng nhiệt độ này sẽ xảy ra các biến đổi hóa lý bên trong vật liệu làm thay đổi hẳn bản chất của nó so với cùng

nguồn gốc thiên nhiên cũ (ban đầu) như vật liệu gốm xây dựng,

xi măng, vôi, v.v… khác hẳn so với nguyên liệu ban đầu.

• 3 Thiết bị gia công nhiệt ẩm :

• Thường được sử dụng trong sản xuất vật liệu xây dựng có dùng xi măng hoặc vôi với các phụ gia khoáng hoạt tính.

• Ở đây nguồn cung cấp nhiệt là hơi nước bão hoà ở nhiệt độ cao là điều kiện rất cần thiết để các phản ứng hóa học xảy ra giữa các chất (thành phần) trong vật liệu (ví dụ : cát ở nhiệt độ bình thường là chất trơ, nhưng ở điều kiện nhiệt ẩm là chất hoạt tính rất dễ tác dụng với vôi tạo thành sản phẩm mới rất bền

nước, có cường độ tương đối khá)

Lò nung tunnel

Vùng làm nguội lò nung tunnel

8

Lò nung sứ vệ sinh

L ò quay nung phối liệu sản xuất Portland cement

Bể dưỡng hộ nhiệt ẩm

Bể dưỡng hộ nhiệt ẩm

4 Các thiết bị phụ trợ :

• Bao gồm : buồng đốt, kênh dẫn khí, buồng trao đổi nhiệt

• Là các thiết bị có liên hệ chặt chẽ với các thiết bị chính

• Chúng được gọi là các thiết bị phụ trợ, vì ở đó không có các

quá trình gia công vật liệu (sản phẩm)

 Theo chu trình làm việc :

• Bao gồm : các thiết bị liên tục và gián đoạn (căn cứ vào chế

độ làm việc theo thời gian)

•  Theo khoảng nhiệt độ :

• Căn cứ vào khoảng nhiệt độ gia nhiệt đối với các loại vật

liệu (cấu kiện), ta có các tên gọi sau đây :

• + Thiết bị dưỡng hộ nhiệt ẩm, là thiết bị nhiệt làm việc ở t

=[60 ÷ 200] o C

• + Thiết bị sấy vật liệu Là thiết bị nhiệt làm việc ở t = [80

÷ 500] o C

• + Thiết bị nung, hoặc nấu chảy vật liệu (nấu thủy tinh),

làthiết bị nhiệt làm việc ở t = [1000 ÷ 2000] o C

Thiết bị trao đổi nhiệt & vị tí péc đốt (bumer)

HỆ THỐNG KÊNH DẪN KHÍ CỦA PÉC ĐỐT DẦU

2 Các chỉ tiêu cơ bản của thiết bị nhiệt :

2.1 Các chỉ tiêu về nhiên liệu : 2.1.1

• Đối với công nghệ sản xuất bê tông đúc sẵn : [5÷10] %

• Đối với công nghệ sản xuất gạch ngói: 25% (có thể lớn hơn một ít)

• Đối với công nghệ sản xuất xi măng: [20 ÷ 25]%

• Đối với công nghệ sản xuất thủy tinh: 25% (có thể lớn hơn một ít)

2.1.2 Mức tiêu thụ nhiệt riêng phần: là lượng nhiệt cần để gia công một đơn vị sản

phẩm, tính bằng công thức:

•là lượng nhiên liệu chuẩn cần để gia công một đơn vị sản phẩm (kg)

•Trong đó: G là đơn vị sản phẩm (đối với thiết bị sấy thì đơn vị sản phẩm được thay bằng lượng ẩm bốc hơi trong một đơn vị thời gian).

( / )

g: năng suất riêng phần cho một đơn vị thể tích V (hay một

đơn vị diện tích F) của thiết bị trong một tháng (hoặc 1 năm)

nóng lượng nước)

• Q cc : tổng lượng nhiệt cung cấp

• Ghi chú : các thiết bị dưỡng hộ nhiệt ẩm không có hệ số hữu ích,

vì bản thân phản ứng hydrate hóa xi măng không cần phải cung cấp nhiệt.

•2.4 Kích thước hữu ích của thiết bị nhiệt :

• (m 3 , hoặc m 2 )

1

ct cc

Q Q

η = <

.( )

•n : số ngày làm việc của thiết bị nhiệt trong một năm

•a : mật độ xếp sản phẩm trong một đơn vị thể tích, hoặc diện tích, tính bằng (kg,T, m 3 , hoặc sp/m 3 , hoặc m 2 )

•p : phế phẩm gia công (%)

∀τck : chu kỳ gia công nhiệt (đối với lò liên tục bằng thời gian gia công nhiệt; còn đối với lò gián đoạn bằng chu kỳ vòng quay của lò), tính bằng (h).

•Ghi chú : trong các lò tunnel : sản phẩm được xếp trên các wagon

Nếu a là mật độ xếp sản phẩm trên 1 wagon, thì V hoặc F trong

trường hợp này là tổng số wagon cần thiết có trong lò tunnel.

•Kích thước xây dựng = (1,2÷1,3) kích thước hữu ích của thiết bị nhiệt.

•Ngoài các chỉ tiêu vừa nêu trên còn có các chỉ tiêu khác như :

• + Lượng tiêu tốn vật liệu xây dựng cho 1 m 2 lò.

• + Tuổi thọ của lò …

•3 Biểu đồ đường cong nhiệt độ và biểu đồ tiêu thụ nhiệt :

• Ghi chú :

• Ở các thiết bị nhiệt làm việc liên tục thì : thời gian nạp, dỡ, tự

do không có vì chúng được thực hiện ở ngoài thiết bị, nên thời gian của một chu kỳ gia công sẽ ngắn hơn, do đó năng suất riêng phần của loại thiết bị nhiệt liên tục sẽ cao hơn loại gián đoạn Ngoài ra ở thiết bị nhiệt gián đoạn cần phải làm nguội lò đến một nhiệt độ nào đó để cho công nhân có thể vào bốc dỡ sản phẩm ; rồi sau khi nạp liệu xong lại phải đốt nóng lò lên theo chu kỳ mới, như vậy sẽ gây tốn thêm nhiên liệu làm tăng giá thành sản phẩm.

• Các giai đoạn hằng nhiệt có tác dụng làm ảnh hưởng của ứng suất nhiệt xuất hiện bên trong vật liệu (do có sự chênh lệch nhiệt độ

ở bề mặt và bên trong vật liệu).

• Thời gian hằng nhiệt ở có tác dụng :

• + San bằng trường nhiệt độ giữa bề mặt với tâm vật liệu đem nung

• + Đảm bảo chất lượng vật liệu theo chiều cao của lò do sự phân tầng dòng khí gây nên.

• Để rút ngắn , người ta có thể giảm bằng cách hạ

•thấp hiệu nhiệt độ (t'' – t') theo hai phương án sau :

• + Giảm nhiệt độ gia công vật liệu bằng cách cho vào phối liệu những chất dễ chảy.

• + Tăng nhiệt độ ban đầu t' của vật liệu bằng cách đốt nóng

trước, nhào trộn nguyên liệu bằng nước nóng, v.v…

4 Các đường đặc trưng nhiệt chủ yếu và đường cong tiêu thụ nhiệt nhỏ nhất :

4.1 Đặc trưng tiêu thụ nhiệt :

Các đường đặc trưng nhiệt chủ yếu bao gồm :

Đường mất nhiệt do tổn thất cơ học (1): dạng đường cong lõm

Đường mất nhiệt do tổn thất hóa học (2): dạng đường cong lõm

Đường mất nhiệt theo khói lò, vỏ lò

ra môi trường xung quanh (3) : dạng đường thẳng gãy khúc

Đường mất nhiệt do chạy không tải (5): dạng đường thẳng

(không có vật liệu gia công)

4.2 Đường cong tiêu thụ nhiệt nhỏ nhất :

Là đường tổng của tất cả các tổn thất (mất mát) nhiệt (đường cong lõm số 6) phụ thuộc vào năng súât G, với GK là năng suất tối ưu

5 Đặc trưng về tiêu tốn nguyên liệu gia công :

5.1 Liên hệ giữa trọng lượng vật liệu khô tuyệt đối (G K ) với trọng lượng sản phẩm đã nung cuối cùng (G cc )

• Lượng không khí khô tuyệt đối trong quá trình gia công nhiệt:

• (kg), với MKN : mất khi nung

•

• Trong đó :G K ↔ 100 %

•5.2 Liên hệ giữa trọng lượng vật liệu ẩm ban đầu với độ ẩm tương đối:

• Khối lượng sản phẩm sau khi tạo hình:

•5.3 Lượng không khí khô bị nhiệt phân trong quá trình nung:

• Là lượng nước liên kết hóa học mất đi trong quá trình gia công

100

K W

•5.4 Lượng hơi nước thải ra trong quá trình gia công nhiệt :

• Là lượng nước tạo hình bốc hơi trong quá trình gia công nhiệt

G W

27