1.9 lo tuylen

TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT GẠCH

BẰNG LÒ TUYNELNGUYỄN XUÂN QUANG

BỘ CÔNG THƯƠNG

DỰ ÁN CHUYỂN HÓA CARBON THẤPTRONG LĨNH VỰC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG LCEE

Hợp tác Chính phủ Việt Nam - Đan Mạch trong ngành năng lượng

TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT GẠCH

BẰNG LÒ TUYNELNGUYỄN XUÂN QUANG

Hà Nội - 2016

BỘ CÔNG THƯƠNG

DỰ ÁN CHUYỂN HÓA CARBON THẤPTRONG LĨNH VỰC TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG LCEE

Hợp tác Chính phủ Việt Nam - Đan Mạch trong ngành năng lượng

DỰ ÁN LCEE 2

2 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT GẠCH BẰNG LÒ TUYNEL

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ................................................................................................................................... 4

CHƯƠNG 1. QUY TRÌNH SẢN XUẤT GẠCH BẰNG LÒ TUYNEL .............................. 5

1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất .................................................................................................. 5

1.2. Mục tiêu của quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm ............................................... 7

1.3. Đất nguyên liệu ............................................................................................................... 7

1.3.1. Khoáng sét và những ảnh hưởng .............................................................................. 8

1.3.2. Thành phần hóa học của đất sét và các ảnh hưởng ................................................... 9

1.3.3. Các thành phần khác ............................................................................................... 13

1.3.4. Các tính chất đặc trưng của sét ............................................................................... 13

1.3.5. Lựa chọn nguyên liệu sét ........................................................................................ 14

1.4. Hệ thống đùn ép gạch mộc và các yêu cầu cơ bản ........................................................ 14

1.5. Các loại hình dây chuyền đùn ép và sản phẩm gạch mộc ............................................. 20

1.6. Hệ thống sân phơi gạch mộc ......................................................................................... 21

CHƯƠNG 2. NHIÊN LIỆU VÀ VẤN ĐỀ CHÁY NHIÊN LIỆU ...................................... 23

2.1. Khái niệm ...................................................................................................................... 23

2.2. Đặc tính của nhiên liệu rắn ............................................................................................ 23

2.2.1. Thành phần hoá học của than ................................................................................. 23

2.2.2. Thành phần công nghệ của than ............................................................................. 24

2.3. Vấn đề cháy nhiên liệu .................................................................................................. 25

2.4. Lựa chọn, quản lý và sử dụng nhiên liệu ...................................................................... 27

CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG LÒ NUNG SẤY TUYNEL...................................................... 29

3.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống lò nung sấy Tuynel .................................................. 29

3.2. Quá trình sấy và các yếu tố ảnh hương trong hệ thống lò Tuynel ................................ 31

3.2.1. Nguyên lý của quá trình sấy. Biểu đồ Molier ......................................................... 32

3.2.2. Cách tính toán lưu lượng không khí lý thuyết ........................................................ 38

3.2.3. Qúa trình sấy gạch .................................................................................................. 39

3.2.4. Sấy buồng ............................................................................................................... 41

3.2.5. Sấy Tuynel .............................................................................................................. 45

3.2.6. Các hiện tượng làm hỏng gạch khi sấy ................................................................... 48

3.3. Lò nung Tuynel và yêu cầu của quá trình nung. ........................................................... 49

3.3.1. Bố trí các vùng của lò ............................................................................................. 50

DỰ ÁN LCEE 3


3.3.2. Đường cong nung ................................................................................................... 54

3.3.3. Hư hỏng do nung .................................................................................................... 58

CHƯƠNG 4. CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CHO LÒ NUNG SẤY TUYNEL ................ 61

4.1. Dòng năng lượng trong hệ thống lò nung sấy Tuynel ................................................... 61

4.2. Thiết bị đo cần thiết ....................................................................................................... 61

4.3. Trình tự đo và thu thập số liệu ...................................................................................... 62

4.4. Phương pháp tính toán các tổn thất. .............................................................................. 64

CHƯƠNG 5. CÁC GIẢI PHÁP CƠ BẢN NHẰM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG LÒ TUYNEL .......................................................................................................... 65

5.1. Kiểm tra các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của lò .................................... 65

5.2. Xe goòng nhẹ ................................................................................................................ 66

5.3. Giảm tổn thất do tỏa nhiệt ra ngoài môi trường. ........................................................... 67

5.4. Cải tạo, điều chỉnh lưu động khí/khói trong hệ thống lò nung sấy. .............................. 67

5.5. Hệ thông sấy hiệu quả ................................................................................................... 67

5.6. Quản lý năng lượng, những số liệu cần thu thập và xử lý ............................................. 68

DỰ ÁN LCEE 4


MỞ ĐẦU

Lò Tuynel là một trong những loại lò hiện đại nhất hiện nay được sử dụng cho quá trình nung gạch và gốm sứ. Mặc dù là một mô hình công nghệ hiện đại nhất nhưng lò này xuất hiện đã lâu và cũng trải qua những giai đoạn phát triển từ thô sơ đến hiện đại với hiệu quả ngày càng được cải thiện. Với nguyên lý hoạt động liên tục có vùng nung cố định, gạch mộc đầu vào và gạch chín đầu ra đều ở một vị tri cố định nên lò gạch Tuynel đem lại cơ hội cao nhất cho việc tối ưu hóa quá trình cháy, cơ giới hóa và tự động hóa cho các khâu xếp gạch vào và lấy gạch ra nhằm giảm thiểu lao động nặng nhọc. Khả năng điều chỉnh nhiệt trong lò tốt nên nó có khả năng sản xuất ra những sản phẩm có chất lượng cao.

Việt Nam là một nước đang phát triển với tốc độ khá cao và có nhu cầu lớn với gạch xây dựng đất sét nung. Các loại lò nung đốt gạch ở Việt Nam hiện nay bao gồm lò thủ công, lò liên tục kiểu đứng, lò vòng Hoffmann và lò gạch Tuynel trong đó lò gạch Tuynel là định hướng chính để thay thế lò gạch thủ công.

Là mô hình hiện đại nhất nhưng cũng là mô hình phức tạp nhất, nhiều cơ sở sản xuất gạch bằng lò tuynel đã và đang vận hành lò một cách thiếu hiệu quả, chịu tác động lớn bởi yếu tố thời tiết, tiêu tốn nhiều năng lượng và cho ra sản phẩm với chất lượng chưa đạt yêu cầu.

Ban quản lý Dự án “Chuyển hóa Carbon thấp trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng” - LCEE trân trọng giới thiệu tài liệu “TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT GẠCH BẰNG LÒ TUYNEL”. Tài liệu được phát hành phục vụ hỗ trợ chuyên gia trong nghiên cứu, tư vấn, tham khảo. Mọi sao chép dưới bất kỳ hình thức phải được sự đồng ý của Tổng cục năng lượng - Bộ Công Thương.

Tài liệu này được soạn thảo dựa trên các lý thuyết và kinh nghiệm của các chuyên gia quốc tế trong lĩnh vực lò Tuynel cùng với hiện trạng sản xuất gạch bằng lò Tuynel trong nước mong muốn góp phần vào việc tối ưu hóa quá trình vận hành lò, đưa ra các cơ hội tiết kiệm năng lượng và phương pháp tính toán cân bằng năng lượng trong lò giúp cho các lò Tuynel ở Việt Nam ngày càng hoàn thiện hơn.

Mọi góp ý, thắc mắc vui lòng liên hệ: Ban Quản lý dự án LCEE Địa chỉ: 21 Ngô Quyền, Hoàn Kiếm, Hà Nội Email: [email protected] Website: www.lcee.vn

mailto:[email protected]

http://www.lcee.vn/

DỰ ÁN LCEE 5


CHƯƠNG 1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT GẠCH BẰNG LÒ TUYNEL

1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình sản xuất gạch lò Tuynel

Nguyên liệu đất

khai thác

Bãi chứa đất ngoài

trời cho phong hóa

Kho đất trong nhà có mái che

Cấp liệu thùng

Cán thô

Nhào trộn khô

Cán mịn

Nhào có lưới lọc và tưới nước ổn định

độ ẩm

Kho chứa phong hóa nhanh

Nhào đùn hút chân không liên hợp

Cắt gạch tự động

Sân phơi

Lò sấy Tuynel

Lò nung Tuynel

Phân loại và ra bãi thành phẩm

Phễu cấp than

Máy nghiền than

Kho than

DỰ ÁN LCEE 6


Đất nguyên liệu được mua hoặc khai thác tại chỗ được vận chuyển đến bãi chứa đất thường có khả năng dự trữ nguyên liệu 6 tháng đến 1 năm hoạt động của nhà máy. Nguyên liệu được để ngoài trời và nên được tưới nước, đảo trộn để đảm bảo quá trình phong hóa đất. Đất được phong hóa vận chuyển dần vào kho chứa đất trong nhà có mái che. Đất này nên là đất tương đối khô để quá trình xử lý nguyên liệu được nhẹ nhàng. Kho chứa đất trong nhà nên có khả năng dự trữ cho hoạt động đủ công suất nhà máy trong 7 ngày. Đất trong nhà với độ ẩm thấp sau đó được cấp vào máy cấp liệu thùng. Ở đây, đất nguyên liệu được cấp vào bằng máy xúc và rơi qua lưới lọc sơ với mắt lưới khoảng 200 x 200mm để vào máy cấp liệu thùng. Trong máy cấp liệu thùng, đất được cào tơi và được băng tải xích chuyển xuống băng tải cao su phía dưới với dòng liệu cấp đều đặn đảm bảo cho tỉ lệ trộn than, đất được đồng đều không bị chỗ nhiều chỗ ít.

Than được mua và vận chuyển về kho than thường là than cám với cỡ hạt còn thô sau đó đi qua máy nghiền búa để có nhiên liệu than mịn rồi cấp vào phễu cấp than đặt cạnh băng tải đất. Than từ phễu được cấp tới băng tải than và rót vào băng tải đất theo một tỉ lệ nhất định được điều chỉnh thông qua tấm chắn hoặc thông qua một máy cấp than kiểu ruột gà.

Hỗn hợp than, đất sau đó được đưa tới máy cán thô bằng băng tải. Ở đây, đất cục lớn được cán mỏng xuống với chiều dày cán khoảng 5 – 10mm và sau đó lại rơi xuống băng tải khác để đưa tới máy nhào hai trục. Tại máy nhào hai trục đất, than được trộn đều và rơi xuống băng tải than để cấp cho máy cán mịn. Tại đây, đất được cán một lần nữa qua máy cán mịn với khe hở giữa hai lô cán mỏng hơn trước chỉ còn 2-3mm. Với tiêu chuẩn châu Âu thì khe hở này chỉ là 0,7mm để giúp phá vỡ kết cấu đất hoặc làm mịn các viên sạn nhỏ vốn là nguyên nhân gây ra các vết nứt bề mặt viên gạch.

Sau máy cán mịn, nguyên liệu đất sau đó được đưa vào máy nhào có lưới lọc. Tại đây, hệ thống phun nước tạo ẩm sẽ phun một lượng nước vừa phải tạo ẩm cho đất để tăng tính dẻo của đất lên và đùn qua lưới lọc với mắt lưới 50 x 50mm. Tại lưới lọc này, cỏ rác sẽ bị cản lại và tách ra khỏi dòng đất nguyên liệu rơi xuống băng tải than để đưa ra máy nhào đùn hút chân không liên hợp. Trong máy nhào, đùn hút chân không liên hợp này, nguyên liệu được đảo trộn và rơi vào buồng chân không có kết nối với cơ cấu đùn. Tại buồng hút chân không, bơm chân không sẽ hút không khí trong đó ra giúp giảm thiểu các bọt khí có thể còn tồn tại trong đất để giúp khâu đùn sẽ ép đất được chặt hơn. Trong khâu đùn ép, đất được ép trong xi lanh bằng một trục vít xoắn ruột gà và đùn ra ngoài qua đầu đùn được thiết kế định hình theo kích thước viên gạch. Khi ra khỏi đầu đùn băng tải sẽ đưa sản phẩm đùn tới máy cắt tự động để cắt thành từng viên gạch với kích thước xác định và đưa tới băng tải để có thể bốc ra ngoài đem ra sân phơi.

Sân phơi thường dùng là sân phơi có mái che được dùng để phơi gạch đến khi độ ẩm còn 8-10% thì gạch mộc được bốc lên xe gòong để đưa vào hầm sấy. Trong trường hợp dây chuyền đùn ép là dây chuyền đùn ép đất có độ khô cao thì gạch có thể bốc thẳng lên xe gòong và sau đó đưa vào hầm sấy Tuynel sau khoảng 1 ngày để khô và giãn nở tự nhiên trong sân có mái che.

Gạch mộc trên xe gòong sau khi qua hầm sấy thì gần như khô kiệt với độ khô chỉ còn 1-2% và nhiệt độ gạch mộc sau hầm sấy khoảng hơn 100oC. Xe gòong sau đó được đi tới xe phà chuyển ngay sang lò nung tuynel đặt song song với lò sấy tuynel để bắt đầu quá trình nung.

DỰ ÁN LCEE 7


Xe gòong đi trong lò nung Tuynel từ đầu này sang đầu kia để thực hiện quá trình nung đốt. Trong quá trình nung, gạch mộc được nâng dần nhiệt độ lên đến nhiệt độ kết khối và sau đó hạ dần nhiệt độ rồi đi ra ngoài để trở thành gạch chín thành phẩm. Gạch trên xe gòong được bốc dỡ và phân loại sẵn sàng cho việc bán một cách thuận lợi.

1.2. Mục tiêu của quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm

Sơ đồ và diễn giải trong mục 1.1 thể hiện một quy trình tương đối đầy đủ với các máy móc thiết bị cần thiết cho một dây chuyền sản xuất gạch Tuynel hiện đại. Trong thực tế, tùy theo tình hình cụ thể, có thể có thêm những trang thiết bị phục vụ phù hợp như hệ thống các máy xúc lật, máy ủi để thực hiện thao tác đảo trộn đất, robot công nghiệp để tự động hóa thêm cho các khâu xếp và bốc dỡ sản phẩm; các loại xe cải tiến kéo tay, xe điện chuyên dụng cho việc chuyên chở gạch v.v.. Về cơ bản những nhu cầu sau có thể được liệt kê cho một cơ sở sản xuất gạch Tuynel.

- Chi phí đầu tư phù hợp với công suất sản xuất và thị trường giúp doanh nghiệp sản xuất có lãi;

- Hệ thống dây chuyền máy hoạt động ổn định, bền cho ra sản phẩm đạt chất lượng với nguồn nguyên liệu đất có khả năng khai thác của doanh nghiệp;

- Chi phí nhân công thấp với càng ít người càng tốt; - Lò nung, lò sấy hoạt động ổn định, dễ theo dõi, dễ điều chỉnh để cho ra sản phẩm chất

lượng cao, đồng đều với chi phí nhiên liệu thấp; - Môi trường lao động sạch sẽ ít bụi bẩn và giảm thiểu lao động nặng nhọc.

Về chất lượng sản phẩm thì đối với lò nung Tuynel, do khả năng điều chỉnh nhiệt độ tương đối tốt nên nhiều cơ sở đã sử dụng hệ thống lò nung sấy Tuynel để sản xuất ra nhiều loại sản phẩm đa dạng bao gồm gạch xây dựng loại đặc và loại rỗng, ngói lợp, gạch lát nền, gạch trang trí các loại. Tùy theo loại hình sản phẩm sản xuất ra, yêu cầu chất lượng sản phẩm có thể bao gồm.

- Yêu cầu về cơ tính của sản phẩm thể hiện ở độ bền nén, độ bền uốn; - Yêu cầu về độ thấm nước của sản phẩm; - Yêu cầu về kích thước của sản phẩm với độ dung sai thấp; - Yêu cầu về độ phẳng bề mặt với dung sai thấp; - Yêu cầu về màu sắc và tính thẩm mỹ của sản phẩm; - Yêu cầu về âm thanh của sản phẩm khi gõ; - Yêu cầu về độ đồng đều về chất lượng nói chung.

1.3. Đất nguyên liệu

Đất nguyên liệu là một yếu tố quan trọng cho chất lượng gạch và tiêu thụ năng lượng trong sản xuất gạch. Một số loại đất có thể yêu cầu nhiệt độ kết khối thấp hơn so với các loại đất khác và do đó nhu cầu năng lượng cho quá trình nung là thấp hơn trong khi có những loại đất nguyên liệu khác thì nhu cầu năng lượng cho quá trình nung là cao hơn.

Một số loại đất có yêu cầu phức tạp hơn trong quy trình chế biến tạo hình và do đó tiêu tốn năng lượng hơn trong quá trình chế biến tạo hình gạch mộc.

DỰ ÁN LCEE 8


Nhìn chung đất sét là loại nguyên liệu dẻo có sẵn trong thiên nhiên là sản phẩm phong hoá của các khoáng đá trầm tích bao gồm chủ yếu từ các khoáng sét có tính dẻo và dính khi được thêm nước và có thể định hình thành các dạng sản phẩm khác nhau. Sản phẩm mộc khô này sau khi qua quá trình nung thì hóa rắn thành các sản phẩm gốm.

1.3.1. Khoáng sét và những ảnh hưởng Các khoáng sét thông thường để sản xuất gạch bao gồm:

Quartz approx. 50 Weight % Feldspar approx. 10 to 20 Weight %

Clay minerals Illite approx. 10 to 20 Weight % Montmorillonite approx. 2 to 20 Weight % Kaolin approx. 5 to 20 Weight %

Iron oxides approx. 1,5 to 3 Weight % Calcite approx. 0 to 25 Weight %

Những đặc tính vật lý của khoáng sét ảnh hưởng đến quá trình sấy, một số khoáng bị giảm đi trong quá trình nung và hình thành các khoáng mới. Thành phần khoáng cũng thay đổi trong quá trình nung. Khi nung, pha thủy tinh được hình thành với sự nóng chảy một phần của các hạt sét giúp cho các hạt đơn nhất kết hợp với nhau làm sản phẩm trở nên cứng chắc.

Hình. 1.1 Hình ảnh chụp trên kính hiển vi điện tử của khoáng Kaolin crystals

Hình 1.2. Sự chuyển hóa của các khoáng

trong quá trình nung

Một số yếu tố xác định những khoáng chất mới được hình thành và số lượng của pha thủy tinh: các thành phần khoáng chất của nguyên liệu và kích thước của các hạt, nhiệt độ nung, thời gian lưu ở nhiệt độ nung.

Dưới đây, ảnh hưởng của từng khoáng trên quá trình nung và kết quả nung được xem xét:

Thạch anh (Quartz)

Khoáng thạch anh thường chiếm hơn 50% đất sét làm gạch. Thạch anh thường bao gồm chủ yếu là cát, hoặc từ nguyên liệu đất sét hoặc như một phụ gia cho vào đất sét nguyên liệu. Nếu

DỰ ÁN LCEE 9


có vôi trong đất sét nguyên liệu, nó sẽ phản ứng với thạch anh trong suốt quá trình cháy để tạo thành silicat canxi. Trong trường hợp không có vôi, hàm lượng thạch anh thường không thay đổi khi nung.

Thạch anh có hai dạng thù hình, được gọi là alpha hoặc beta. Ở nhiệt độ phòng, thạch anh có dạng alpha, nhưng khi nung nóng trên 573°C, nó có dạng beta trong quá trình giãn nở đột ngột khoảng 1%. Khi thạch anh được làm lạnh dưới 573°C, nó sẽ trở về dạng alpha. Điều này là rất quan trọng đối với sự xuất hiện của các vết nứt, trong cả hai quá trình gia nhiệt và làm nguội.

Khoáng tràng thạch (Feldspar)

Feldspar không hoạt động ở nhiệt độ nung thông thường của gạch. Ở nhiệt độ trên 1200°C, sự hình thành pha thủy tinh được thúc đẩy bởi Feldspar nếu khoáng này được phân bố trong đất sét.

Illit

Do thành phần của kali oxit, illit có điểm nóng chảy thấp (1050°C - 1150°C). Độ co nung là đáng kể ở nhiệt độ từ 1030°C đến 1100°C. Nung ở nhiệt độ như vậy được khuyến cáo như là sự hình thành các pha thủy tinh bắt đầu ở đó. Nếu nhiệt độ nung là quá thấp, pha thủy tinh không đạt được trong gạch có hàm lượng illit cao, với kết quả là chúng giãn nở đáng kể trong quá trình nung. Illit thường chứa sắt, được thoát ra vào khoảng 900°C để tạo thành hematit. Nếu đất sét nguyên liệu không có đá vôi, hematit tạo ra một màu đỏ đậm; nếu có đá vôi, silicat vôi sắt màu vàng được hình thành.

Montmorillonite

Nhóm này chứa nhiều loại khoáng với các đặc tính vật lý tương tự. Nhưng đặc tính của chúng ở nhiệt độ cao thì rất khác nhau. Montmorillonite thường chứa các khoáng chất như sắt, được thoát ra và tạo hematit đỏ ở khoảng 800°C (nếu đất sét không vôi). Đối với đất sét vôi, montmorillonit thường mang lại sức bền tốt hơn. Đất sét giàu montmorillonite có thể co 15 - 20% trong quá trình nung ở 1050°C.

Cao lanh

Khoáng chất này có điểm nóng chảy cao và không tạo thành pha thủy tinh. Nhưng ở nhiệt độ trên 1200°C, khoáng chất mới (mullite và cristobalite) được hình thành. Nếu các tinh thể cao lanh được được hình thành bất thường, sự hình thành mullite có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn. Trong sự hình thành của mullite, sắt đôi khi là một phần của mạng tinh thể. Sắt này sẽ không có màu đỏ như xảy ra với hematit. Nhiệt độ càng cao, sắt càng bị hấp thụ trong các tinh thể mullite. Màu sắc của mullite thay đổi từ màu trắng sang màu vàng khi một lượng lớn chất sắt có mặt. Bằng việc bổ sung cao lanh, khoảng thiêu kết được mở rộng và thiêu kết xảy ra ở một dải nhiệt độ lớn hơn.

1.3.2. Thành phần hóa học của đất sét và các ảnh hưởng

Đây là một đặc trưng quan trọng của đất sét có tính quyết định cao trong việc sử dụng đất sét để sản xuất các loại sản phẩm xác định. Thành phần hóa học của đất sét sản xuất gạch bao gồm các loại oxyt như SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, TiO2, Na2O, K2O....

DỰ ÁN LCEE 10


Oxit silic (SiO2) Có mặt trong đất sét dưới dạng liên kết trong thành phần của các khoáng hình thành đất sét và dạng tự do như cát Quắc. Hàm lượng lớn oxyt silic tự do cho thấy trong nguyên liệu sét có chứa một lượng lớn cát, làm tăng độ xốp của xương và làm giảm độ bền cơ học của sản phẩm thường thấy ở các loại đất phù sa. Đất nhiều Silic có độ dẻo kém, khó tạo hình gạch mộc tuy nhiên nó có khả năng thoát ẩm tốt do đó hạn chế được tình trạng nứt, vỡ do thoát ẩm quá nhanh. Hàm lượng chung của SiO2 trong đất sét chiếm khoảng 55 – 65% còn trong đất sét pha cát có thể đạt 80 – 85%.

Oxyt nhôm (Al2O3): ở trong đất sét dưới dạng liên kết (tham gia trong thành phần của các khoáng hình thành đất sét và tạp chất mica). Đây là oxyt khó nóng chảy nên đất sét có hàm lượng oxyt nhôm cao đòi hỏi có nhiệt độ nung cao hơn tuy nhiên nó có khoảng nhiệt độ kết khối rộng hơn nên quá trình nung dễ dàng do nó làm giảm khả năng biến dạng của sản phẩm. Khi hàm lượng oxyt nhôm thấp, cường độ sản phẩm sẽ giảm. Đất sét để sản xuất các sản phẩm mỏng cần có hàm lượng oxyt nhôm cao hơn. Thường hàm lượng oxyt nhôm nằm trong khoảng 13 - 20% và SiO2 trong khoảng 50 - 75% thì phù hợp cho sản xuất các sản phẩm mỏng. Khi hàm lượng oxyt nhôm thấp thì việc gia công mộc cần cẩn thận hơn. Hàm lượng oxyt nhôm trong gạch dao động từ 10 - 15% còn trong đất sét chịu lửa loại tốt thì hàm lượng oxyt nhôm có thể là 32 -35%

Oxyt canxi (CaO) và các sunfat (CaSO4) tham gia vào thành phần của các vật liệu sét dưới dạng đá vôi (CaCO3) và đá đolomit và các khoáng khác. Khi ở trạng thái phân tán mịn và phân bố đồng đều trong đất sét, oxit canxi làm giảm khả năng liên kết và hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của đất sét. Khi nung ở nhiệt độ cao oxyt canxi phản ứng cùng với oxyt nhôm và ôxyt silic làm giảm nhiệt độ nóng chảy của đất sét và làm giảm khoảng nhiệt độ nung gây khó khăn cho quá trình nung sản phẩm do khả năng bị biến dạng. Để làm tăng khỏa nhiệt độ nóng chảy, người ta có thể cho thêm phụ gia cát thạch anh vào.

Đá vôi tạo ra màu vàng khi nung. Đất sét màu vàng khi nung thường chứa 17-24% lượng của cacbonat canxi, tương đương với 10 - 14% lượng oxit canxi. Các màu sắc của gạch nung phụ thuộc vào tỷ lệ canxi và sắt.

Hình1.3. Ảnh hưởng của oxit sắt và oxit canxi trên màu khi nung

DỰ ÁN LCEE 11


Canxi bị phân hủy ở Nhiệt độ 600 - 900°C khi carbon dioxide được tách ra và hình thành oxit canxi phản ứng với các khoáng sét khác. Nếu gia nhiệt qua vùng 600 -900°C quá nhanh, những viên gạch có thể bị nứt (vết nứt vôi tách). Khi các hạt canxit (canxi) trong đá thô lớn hơn 0,25 mm, canxi oxit có thể không phản ứng với các khoáng chất đất sét. Sau khi nung, các hạt canxit có thể phản ứng với hơi nước như dạng vôi tôi và giãn nở mạnh sau đó. Trường hợp các hạt canxi rất gần với bề mặt gạch, vôi tôi giãn nở nhanh tại bề mặt gạch gây nổ tách.

Hàm lượng vôi cao trong đất sét nguyên liệu thường dẫn đến một khoảng thiêu kết rất hẹp khoảng 1000 - 1050°C; thậm chí một sự gia tăng nhỏ trong nhiệt độ có thể dẫn đến chảy gạch.

Do sự phân hủy canxit, gạch vàng thường có mật độ thấp hơn và hấp thụ nước mạnh hơn so với gạch đỏ.

Hình 1.4. Mối quan hệ giữa oxit canxi và hấp thụ nước trong gạch nung.

Hình 1.5. Sơ đồ nung của loại đất chuyển

màu đỏ khi nung

Hình 1.6. Sơ đồ cho loại đất sét ngả màu

vàng sau khi nung

Oxyt Magie (MgO): Có tác dụng tương tự CaO nhưng ảnh hưởng ít hơn đến khoảng kết khối của đất sét

Các oxyt kim loại kiềm (Na2O và K2O): Có khả năng làm tăng độ co ngót, giảm nhiệt độ tạo pha lỏng nóng chảy, làm đặc chắc xương sản phẩm và tăng độ bền cho nó. Các oxyt kiềm này tham gia trong thành phần của một số khoáng tạo thành đất sét nhưng trong đa số trường hợp

DỰ ÁN LCEE 12


chúng có mặt trong tạp chất ở dạng muối hòa tan và cát fenspat. Sự có mặt trong nguyên liệu sét muối hòa tan sunfat và các muối clorua Natri, Magie, Canxi sẽ gây ra sự bạc mầu (các vết trắng) trên bề mặt sản phẩm.

Hình 1.7. Độ co nung liên quan đến hàm lượng kim loại kiềm trong đất sét nguyên liệu

Hình 1.7 cho thấy mối quan hệ giữa các kim loại kiềm và co nung. Độ co nung tăng tỷ lệ với sự gia tăng pha thủy tinh. Thông thường, các kim loại kiềm đóng vai trò là chất dễ chẩy. Tương tự như vậy, có một mối tương quan giữa tỷ lệ pha thủy tinh và độ nung (cho dù gạch bị cháy mạnh). Đối với một loại hình cụ thể của đất sét, cùng một mức độ cháy có thể thu được bằng cách nung ở nhiệt độ cao trong một thời gian ngắn (ví dụ, 1070°C trong 2 giờ) hoặc ở nhiệt độ thấp trong một thời gian dài hơn (ví dụ, 1040°C trong 10 giờ). Điều này là do tỷ trọng của pha thủy tinh hình thành trong quá trình nung sẽ tương tự như trong hai ví dụ. Do đó ta có thể bù đắp cho một thời gian nung ngắn hơn bằng cách tăng nhiệt độ tối đa.

Các oxyt sắt thường gặp trong đất sét ở dạng các hợp chất oxyt, oxyt thấp, oxyt hỗn tạp có khả năng làm giảm khoảng nhiệt độ kết khối cuả đất sét, làm giảm khoảng nóng chảy của đất sét. Khi hàm lượng oxit sắt và hydroxit sắt trong khoảng 4 - 8%, sản phẩm nung có màu đỏ đậm do sự hình thành của hematit với điều kiện là không có vôi có trong đất sét nguyên liệu. Màu sắc Hematit phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Tại 800 - 900°C, màu sắc là màu cam; ở nhiệt độ cao, màu sắc chuyển mạnh hơn sang màu đỏ. Trong điều kiện thiếu không khí (thiếu oxy), các khoáng chất magnesit và wustite được hình thành thay vì hematit, cả hai đều chuyển thành màu đen. Nếu quá trình nung dạng oxy hóa được tuân thủ, cả hai loại khoáng sẽ chuyển biến thành hematit đỏ.

Oxyt titan (TiO2) tham gia vào trong thành phần sét dưới dạng các tạp chất, hàm lượng của nó không quá 5%. Oxyt titan cho xương màu sắc xanh. Tác dụng cường độ nhuộm màu của TiO2 vào khoảng 2/3 cường độ nhuộm màu của Fe2O3.

DỰ ÁN LCEE 13


1.3.3. Các thành phần khác

Độ chứa muối của đất sét nguyên liệu:

Nếu đất sét nguyên liệu chứa sulphate, và đây không phải là trung hòa với bari cacbonat hoặc bari clorua, những viên gạch nung cũng sẽ chứa sunphat, số lượng lớn natri sulfat làm tăng nguy cơ nứt vỡ bề mặt (xem hình 1.8).

Hình 1.8 Bề mặt rạn của loại gạch vàng (đất bị nhiễm natri sunphat)

Độ muối thường giảm trong quá trình nung vì sunphat được chia thành các oxit lưu huỳnh và oxit kim loại. Oxit kim loại được hấp thụ trong pha thủy tinh, trong khi oxit lưu huỳnh được thải qua ống khói. Như vậy, cả pyrit (xem ở trên) và sunphat trong đất sét nguyên liệu góp phần vào việc tạo ra các oxit lưu huỳnh (sulfur dioxide và sulfur triôxít) từ gạch. Ngoài oxit lưu huỳnh, một số khoáng chất cũng chứa một lượng nhỏ flo. Một phần của flo này được thoát ra trong quá trình đốt cháy và thải ra cùng với khí thải.

Thành phần hạt của sét

Bảng 1. Thành phần hạt của sét

Tên hạt Kích thước hạt (mm) Hàm lượng (%)

Hạt sạn

Hạt cát

Hạt bụi

Hạt sét

1,00 – 0,25

0,25 – 0,05

0,05 – 0,01

0,01 – 0,005

0,005 – 0,001

< 0,001

0,2 – 12

2 – 26

12 – 16

10 – 55

6 – 30

9 – 50

1.3.4. Các tính chất đặc trưng của sét

Tính dẻo: Nhờ có tính dẻo mà sét dễ dàng nhào nặn và tạo nên hình thù rất khác nhau. Tính dẻo ảnh hưởng nhiều đến nhiều tính năng khác của sét như khả năng tạo hình, mức độ co ngót, khả năng kết tụ, tốc độ khô.v.v.. Hình dạng cỡ hạt là nhân tố tích cực tăng tính dẻo của sét. Các hạt nhỏ phân tán trong sét càng nhiều thì sức căng mặt ngoài càng lớn và do đó tác dụng tương hỗ giữa đất sét và nước càng mạnh dẫn đến sự nâng cao độ dẻo. Thế nhưng sét

DỰ ÁN LCEE 14


chỉ dẻo trong trường hợp nếu sét được hoà trộn với chất lỏng có cực tính. Nếu đem trộn sét với chất lỏng không có cực tính thì dù sét có hạt cực nhỏ cũng không thể tạo nên bùn dẻo.

Độ co: Khi sấy, nung sét mất nước kết dính hay còn gọi là nước lý học và nước hóa học, sét sẽ co lại. Người ta chia sét ra ba nhóm có độ co khác nhau:

- Đất sét kém dẻo có độ co < 6%;

- Đất sét dẻo vừa có độ co 6 - 10%;

- Đất sét rất dẻo có độ co > 10%.

Khi sấy đất sét mất nước co lại gọi là co sấy, sét co tiếp khi nung gọi là co nung. Tổng độ co sấy và co nung gọi là độ co toàn phần.

Độ kết khối: Độ kết khối là khả năng của đất sét dưới tác dụng của nhiệt độ cao có thể biến thành sản phẩm dạng đá có độ hút nước bằng 5%. Nhiệt độ ứng với sản phẩm nung có độ hút nước 5% mà không biến dạng gọi là nhiệt độ kết khối của sản phẩm ấy.

1.3.5. Lựa chọn nguyên liệu sét

Nguyên liệu sét đóng vai trò quan trọng để có được chất lượng sản phẩm tốt cũng như dễ dàng trong quá trình vận hành sấy và nung. Về cơ bản, các doanh nghiệp sản xuất ít có khả năng lựa chọn nguyên liệu đầu vào một cách phù hợp và do đó tùy theo đặc tính của nguyên liệu sét khai thác được, doanh nghiệp có thể có các bài phối liệu phù hợp để cho ra sản phẩm mong muốn cũng như dễ dàng hơn trong việc vận hành lò. Một số trường hợp sau về nguyên liệu sét có thể được đưa ra:

- Đất sét có độ dẻo cao với hàm lượng Al2O3 lớn hạt mịn nhìn chung là loại đất dễ tạo hình sản phẩm và cho ra sản phẩm đẹp nhưng khi nung thì do độ co lớn nên dễ bị nứt khi phơi sấy hoặc nổ bóc bìa khi nung nhanh. Với loại đất này thì việc trộn thêm các loại phù sa non, cát, gạch non nghiền mịn có thể làm giảm độ co khi sấy và nung để việc vận hành dễ dàng hơn.

- Đất đồi có nhiều sạn sỏi với độ phong hóa kém khi nung nhìn chung cũng dễ bị co đồng thời khó tạo hình. Với đất loại này cần tăng thời gian phong hóa bằng việc lưu trữ ngoài trời dài ngày và tưới nước thúc đẩy quá trình phong hóa. Máy cán với khoảng cách lô cán nhỏ sẽ giúp phá vỡ kết cấu cải thiện chất lượng đất.

- Đất phù sa ven sông thường có hàm lượng SiO2 cao tính kết dính kém khó tạo hình nhưng ít nứt vỡ khi sấy và nung. Sản phẩm gạch có độ cứng, chắc thấp. Đất loại này nên được trộn với đất sét ruộng hoặc trang bị dây chuyền với khả năng đùn ép tốt hơn.

1.4. Hệ thống đùn ép gạch mộc và các yêu cầu cơ bản

Hệ thống đùn ép gạch mộc là một hệ thống với các máy móc phù hợp có nhiệm vụ chính sau:

- Làm tơi đất nguyên liệu và tạo thành dòng đều đặn thuận tiện cho việc trộn than;

- Đảo trộn để tạo ra tính đồng nhất về chất liệu đất;

DỰ ÁN LCEE 15


- Làm vỡ các kết cấu cứng, các hạt lớn nhằm tạo điều kiện biến đổi chấtliệu đất, đồng nhất và đảm bảo độ mịn bề mặt sau nung;

- Loại bỏ được các tạp vật ảnh hưởng đến quá trình tạo hình gạch;

- Tạo độ ẩm đủ để đảm bảo tính liên kết dẻo của đất nguyên liệu và giảm thiểu nhu cầu sấy;

- Tạo hình viên gạch có kích cỡ đồng nhất với bề mặt phẳng đẹp và độ cứng chắc nhất định.

Với các nhiệm vụ chính như vậy, yêu cầu của một hệ thống đùn ép gạch hiện đại bao gồm.

- Có mức liên động tự động cao để đảm bảo vận hành đồng bộ từ đầu vào đất nguyên liệu đến đầu ra thành phẩm đồng thời giảm nhu cầu nhân công;

- Đảm bảo khả năng thao tác của công nhân bốc gạch ra khỏi hệ thống;

- Tiết kiệm điện năng khi chế biến tạo hình;

- Có độ bền tốt với các tác động mài mòn khi gia công với các loại hình đất nguyên liệu khác nhau.

Các thiết bị trong hệ thống đùn ép gạch hiện nay bao gồm:

Máy cấp liệu thùng

Hình 1.9. Máy cấp liệu thùng

Nhiệm vụ chính:

- Tiếp nhận đất nguyên liệu đưa vào bằng máy ủi, máy xúc. Thường được thiết kế đặt sát với kho chứa đất có mái che để tiếp nhận đất vào từ trên mặt thùng. Qua lưới sắt có kích cỡ khoảng 200 x 200mm. Trong cấp liệu thùng, băng tải xích vận chuyển đất ra đi qua bộ phận dao thái đất và bộ phận cào liệu thực hiện những nhiệm vụ sau:

DỰ ÁN LCEE 16


- Làm tơi đất nguyên liệu;

- Định lượng cung cấp nguyên liệu cho bộ phận tiếp theo;

- Đưa liệu ra thành dòng đều đặn cấp vào băng tải phục vụ trộn than;

- Loại bỏ các cục nguyên liệu lớn rơi vào băng tải;

- Các nguyên công chuyển động của dao thái, của xích và bộ phận cào liệu được thực hiện bởi động cơ quay.

Nguyên lý tiết kiệm năng lượng cho cấp liệu thùng bao gồm:

- Quản lý dòng nguyên liệu vào phù hợp tránh được các cục nguyên liệu to để giảm mô men cần thiết của băng tải xích và dao thái;

- Đánh giá công suất và lắp đặt động cơ có công suất đủ;

- Có thể lắp biến tần để điều chỉnh tốc độ xích và dao thái phù hợp với yêu cầu.

Các băng tải

Hình 1.10. Băng tải

Nhiệm vụ:

- Vận chuyển đất hoặc than hoặc gạch mộc sau khi cắt giữa các máy theo sự bố trí của dây chuyền.

Yêu cầu:;

- Có độ bền tốt của băng tải cao su;

- Có tốc độ chuyển động phù hợp để vận chuyển vật liệu tùy thuộc vào nhu cầu công suất;

- Kết cấu khung băng cứng vững phù hợp để làm việc lâu dài.

DỰ ÁN LCEE 17


Biện pháp tiết kiệm năng lượng có thể:

- Đảm bảo độ căng băng tải và khả năng ma sát giữa băng tải và các rulo chủ động, bị động tạo điều kiện chuyển động tốt nhất;

- Có thể lắp biến tần để điều chỉnh tốc độ băng tải.

Máy cán

Hình 1.11. Máy cán

Nhiệm vụ

- Sử dụng hai quả lô quay ngược chiều nhau để cán dẹt dòng đất nguyên liệu đi vào, phá vỡ các kết cấu cục to của đất tạo điều kiện làm tơi đất tốt hơn;

- Có hai loại cán bao gồm cán thô và cán mịn trong đó cán thô để những cục đất to được phá vỡ. Khoảng cách giữa hai quả lô cán cho phép cán đất thành mảnh dẹt với chiều dày khoảng 5 - 10 mm. Cán mịn để phá vỡ những hạt nhỏ hơn và nếu trong trường hợp tiêu chuẩn của phương Tây thì đất được cán tới chiều dày 0.7mm đảm bảo phá vỡ được cả các hạt sạn nhỏ tuy nhiên ở Việt Nam thì khoảng 2 - 3mm là phù hợp;

- Các máy cán thô và cán mịn thường được sắp xếp với việc xen giữa là một máy nhào hai trục.

Biện pháp tiết kiệm có thể:

- Quản lý tốt dòng nguyên liệu cấp vào máy bằng việc quản lý toàn bộ quy trình từ lúc vào cấp liệu thùng để giảm bớt sỏi sạn cứng yêu cầu phải bị phá vỡ;

- Thường các máy cán được lắp đặt các động cơ với công suất dư tải để đảm bảo cán qua được khi mắc phải những cục nguyên liệu chưa xử lý được. Việc đo đạc công suất điện tiêu thụ sau một khoảng thời gian có thể xem xét lắp đặt các thiết bị tiết kiệm điện kiểu Power boss theo đó thiết bị được lắp đặt sẽ tự động giảm hiệu điện thế U ở đầu vào khi tải của máy ở mức thấp và qua đó tiết kiệm được khoảng 10% điện năng tiêu thụ.

DỰ ÁN LCEE 18


Máy nhào hai trục

Hình 1.12. Máy nhào hai trục có và không có lưới lọc

Nhiệm vụ:

- Đảo trộn đất than nhằm đồng nhất hóa nguyên liệu đất, có sự phối trộn đồng đều với than nghiền;

- Máy có hai trục được gắn các con dao nhào nhằm đảo trộn nguyên liệu và khi ra khỏi máy có thể rơi thẳng xuống băng tải than hoặc đi qua một lưới lọc có nhiệm vụ chặn rác như rơm, cỏ, lá lẫn trong đất. Nó cũng loại bỏ những viên sỏi to ra khỏi đất và đùn.

Giải pháp tiết kiệm năng lượng có thể:

- Luôn kiểm tra tính hiệu quả của các dao nhào; - Thường xuyên làm sạch các lưới lọc; - Kiểm soát độ ẩm, độ tơi của nguyên liệu đầu vào. Nguyên liệu khô hơn và tơi hơn thì

yêu cầu mô men vận hành của thiết bị thấp hơn.

Máy nhào đùn hút chân không liên hợp

Nguyên lý làm việc và nhiệm vụ:

- Đất tơi, đủ độ ẩm được băng tải đưa vào máy trong đó có bộ phận nhào và đẩy đất về phía buồng chân không. Tại buồng hút chân không, bơm hút chân không sẽ hút không khí ra khỏi buồng để duy trì một áp suất âm nhất định trong buồng tạo điều kiện cho không khí trong đất được hút ra. Đất sau đó rơi xuống khu vực đùn và được ép chặt bằng trục vít qua nòng xi lanh và đầu khuôn ép hình thành một dòng liệu liên tục đi ra khỏi mõm đùn có kích thước xác định bởi kích thước mõm đùn. Dòng liệu này sau đó sẽ được cắt ra thành từng viên sản phẩm;

- Yêu cầu của máy là tạo ra dòng liệu sản phẩm được ép chặt có định hình đúng, kích thước chuẩn, độ nhẵn bề mặt tốt phù hợp với yêu cầu chất lượng đặt ra để sau khi cắt thì tạo thành viên gạch mộc có chất lượng tốt.

DỰ ÁN LCEE 19


Các cơ hội tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng:

- Đảm bảo độ kín buồng hút chân không; - Cân đối giữa nhu cầu hút chân không và chất lượng sản phẩm; - Phun hơi nước tạo ẩm cho tại vị trí thích hợp trong quá trình đùn cho khả năng tạo ra

viên gạch mộc có nhiệt độ cao hơn. Điều này có tác dụng làm cho quá trình phơi sấy được nhanh hơn hoặc tránh nứt khi muốn sấy nhanh sản phẩm. Đặc tính của loại hình này là đòi hỏi quá trình đùn ép tạo ra lực ép mạnh hơn do đó đòi hỏi tiêu thụ điện cho khâu đùn ép lớn hơn.

Hình 1.13. Máy nhào đùn hút chân không liên hợp

Máy cắt gạch tự động

Chức năng nhiệm vụ:

- Máy đặt ngay trước mõm đùn của máy nhào đùn hút chân không liên hợp để tiếp nhận dòng liệu ra từ máy đùn để tự động cắt gạch ra từng viên có kích thước chính xác theo tiêu chuẩn;

- Máy được điều chỉnh tự động để cắt phù hợp với công suất của máy nhào đùn.

Các cơ hội tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng:

- Điều chỉnh để quá trình cắt chính xác không bị thừa hoặc thừa rất ít đầu mẩu; - Tối ưu hóa vận hành máy nén khí sử dụng khí nén làm động lực cho quá trình cắt

gạch.

Hình 1.14. Máy cắt gạch tự động

DỰ ÁN LCEE 20


Máy nghiền than

Chức năng nhiệm vụ:

- Nghiền than thành cỡ hạt nhỏ hơn tạo điều kiện tốt cho việc phối trộn đồng đều than, đất trong quá trình tạo hình gạch mộc;

- Than nghiền mịn khi cấp vào lò từ nóc lò cho quá trình cháy cũng giúp cho việc bắt cháy nhanh hơn, cháy kiệt hơn;

- Nhìn chung không có tiềm năng tiết kiệm năng lượng đáng kể nào từ máy nghiền than.

1.5. Các loại hình dây chuyền đùn ép và sản phẩm gạch mộc

Hiện nay có thể có hai loại hình dây chuyền đùn ép gạch mộc cho lò Tuynel bao gồm:

- Đùn ép bán khô o Nguyên liệu đầu vào là đất có độ khô cao hơn; o Việc tạo và điều chỉnh độ ẩm thực hiện trên máy nhào hai trục ở đó có đường

ống tưới nước tạo ẩm cho đất với độ ẩm thấp chủ yếu để tạo ra độ dẻo nhất định cho đất để tạo hình sản phẩm;

o Sản phẩm ra có độ khô cao, cứng, chắc với mật độ lớn gần như có thể đưa thẳng vào lò sấy hoặc để khoảng 1 ngày cho giãn nở tự nhiên rồi cho vào lò sấy;

o Cho sản phẩm cuối có cường độ cao hơn; o Công suất điện tiêu thụ cho máy đùn hút chân không là lớn để có thể tạo lực

ép lớn hơn; o Khâu cán, nhào được thực hiện dễ dàng hơn do đất nguyên liệu khô hơn và do

đó điện năng tiêu hao của hai khâu này có thể giảm được; o Yêu cầu có kho chứa đất khô với độ dự trữ đủ để tránh thời tiết mưa nhiều làm

ướt đất do đó giảm hiệu quả của quy trình công nghệ; o Chi phí đầu tư cao hơn so với dây chuyền ướt.

- Đùn ép dạng dẻo o Đất đưa vào dây chuyền có độ ẩm cao hơn, dẻo và dính hơn; o Sản phẩm mộc có cường độ thấp hơn nhưng có tính dẻo cao hơn dễ tạo hình

tiếp thành các sản phẩm mang tính trang trí như gạch lát, gạch có tạo hình nghệ thuật, ngói v.v;

o Phù hợp với loại đất có độ dẻo cao; o Yêu cầu nguyên liệu đầu vào không quá chặt chẽ về độ khô như dây chuyền

bán khô; o Sản phẩm tạo hình phải qua công đoạn phơi tốn nhân công hơn và yêu cầu

diện tích mặt bằng lớn hơn cho sân phơi; o Yêu cầu công suất động cơ đùn thấp hơn nhưng do tính dẻo của đất nên khâu

cán, trộn đòi hỏi cao hơn nhưng không nhiều.

Các cơ hội tiết kiệm năng lượng:

- Quản lý nguyên liệu đầu vào dây chuyền o Nguyên liệu đầu vào dây chuyền cần có độ khô ổn định. Nếu là đất đồi thì cần

có quy trình phong hóa phù hợp để cải tạo nguyên liệu đất;

DỰ ÁN LCEE 21


o Loại bỏ được sỏi, sạn, gạch và các vật liệu cứng với kích thước lớn khác; o Khi nguyên liệu cấp đồng đều, các trang thiết bị máy trong dây chuyền có thể

sử dụng các động cơ công suất nhỏ hơn mà vẫn đảm bảo hoạt động của dây chuyền;

o Đối với loại hình dây chuyền gạch bán khô, do yếu tố thời tiết (mùa khô và mùa mưa), trong nhiều trường hợp việc giữ được một lượng đất khô nhất định cho hoạt động ổn định của dây chuyền là khó khăn;

- Đảm bảo tính liên động tự động một cách đồng bộ của hệ thống dây chuyền đùn ép o Một số dây chuyền đùn ép có độ liên động tự động giữa các bộ phận không

cao dẫn đến khoảng thời gian máy hoạt động không tải lớn. Điều này khiến cho tiêu thụ điện tăng lên khi sản xuất ra cùng khối lượng gạch mộc.

- Đảm bảo tính đồng đều và chính xác của lượng than trộn vào đất trong dây chuyền o Than trộn vào đất cần được tính toán với tỉ lệ chính xác để biết trong một viên

gạch mộc có bao nhiêu than. Khi đó quá trình nung đốt sẽ dễ dàng và cho ra sản phẩm đồng đều;

o Quá trình trộn than bao gồm một phễu than thông qua một băng tải cấp để đưa than đến băng tải đặt sau máy cấp liệu thùng. Dòng than từ cấp liệu thùng và dòng than từ băng tải cần có độ tương hợp tốt để than cấp vào đất đồng đều. Điều này đòi hỏi dòng nguyên liệu đi ra khỏi cấp liệu thùng phải đồng đều và tơi.

- Sản xuất gạch có độ rỗng cao hơn o Tiêu thụ năng lượng cho sản xuất gạch tập trung chủ yếu vào công đoạn nung

sấy. Tiêu thụ năng lượng trong công đoạn nung sấy tỉ lệ thuận với khối lượng của gạch sản xuất ra. Việc sản xuất gạch có độ rỗng cao hơn nhưng có cùng thể tích xây tạo ra khả năng giảm thiểu năng lượng tiêu thụ và nguyên vật liệu để sản xuất một đơn vị thể tích gạch thành phẩm;

o Một đặc điểm cần lưu ý là do làm việc trong môi trường có tính ma sát mài mòn cao, các đầu khuôn đùn và thanh tạo lỗ viên gạch dễ bị mài mòn theo thời gian. Khi bị mài mòn, kích thước viên gạch thường lớn lên và kích thước lỗ bị nhỏ lại khiến cho khối lượng viên gạch tăng lên dẫn đến tiêu thụ than, đất cho sản xuất tăng lên. Do đó cần định kỳ giám sát chặt chẽ kích thước viên gạch để đảm bảo thay thế kịp thời những bộ phận này.

1.6. Hệ thống sân phơi gạch mộc

Mục đích của sân phơi là tận dụng năng lượng mặt trời trong việc loại bỏ một lượng ẩm nhất định trong viên gạch mộc sau đùn.

Tùy từng loại đất và cách thức tạo hình, quá trình phơi sấy cũng là một quá trình dễ tạo thành các vết nứt trên viên sản phẩm và các vết nứt này sẽ tăng lên khi đi qua công đoạn sấy và nung trong hệ thống nung sấy lò Tuynel.

Sân phơi là một yêu cầu quan trọng trong hệ thống sản xuất gạch. Diện tích chiếm đất của sân phơi là lớn nhất trong nhà máy. Yêu cầu về diện tích sân phơi là một đòi hỏi khó khăn đặc biệt với những khu vực đông dân cư và có giá thành đất cao. Tuy nhiên, đây cũng chính là thị trường tiêu thụ lớn cho doanh nghiệp. Bởi vậy, việc có thể sản xuất với diện tích đất ít hơn là một trong những yếu tố cạnh tranh quan trọng đối với doanh nghiệp sản xuất gạch.

DỰ ÁN LCEE 22


Quá trình phơi gạch cũng là một quá trình chịu ảnh hưởng mạnh bởi yếu tố thời tiết. Việc không cung cấp đủ gạch mộc khô vào lò làm ảnh hưởng tới quá trình sản xuất đặc biệt là các mùa mưa kéo dài, mùa nồm, mùa đông không có ánh năng mặt trời.

Ở châu Âu, các doanh nghiệp gạch nhìn chung không sử dụng sân phơi. Sau khi đùn ép tạo hình sản phẩm mộc, sản phẩm mộc được đưa ngay vào hệ thống lò nung sấy. Điều này giúp tiết kiệm đáng kể nhân lực cũng như dễ dàng tự động hóa với việc sử dụng các robot công nghiệp gắp gạch mộc ngay từ công đoạn đùn ép xếp vào xe goòng đưa luôn vào hệ thống lò sấy nung.

Việc trang bị hệ thống đùn ép gạch kiểu bán khô có khả năng giúp cho doanh nghiệp giảm được diện tích sân phơi trực tiếp tuy nhiên nó cũng đòi hỏi quá trình quản lý nguyên vật liệu đầu vào dây chuyền chặt chẽ hơn để có lượng đất khô cho quá trình hoạt động liên tục.

Nhìn chung hiện nay ở Việt Nam, các lò gạch Tuynel đều có hệ thống sân phơi có mái che nhựa trong để có thể cho ánh sáng mặt trời xuyên qua cho quá trình phơi gạch mộc. Sân phơi như vậy có ưu điểm là tận dụng được năng lượng mặt trời để làm khô trong khi vẫn an toàn trong điều kiện thời tiết bị mưa, gạch không bị ướt. Tuy nhiên, không gian làm việc bên trong sân phơi của người lao động trở nên nóng. Chi phí đầu tư cho sân phơi cũng khá cao. Các công đoạn lấy gạch ra từ máy đùn ép, chất lên xe cải tiến hoặc xe điện bánh hơi, xếp lên sân để phơi là các công đoạn có chi phí nhân công lớn.

Hình 1.15. Sân phơi gạch mộc có mái che bằng nhựa trong cho phép tận dụng ánh sáng mặt trời cho quá trình phơi sấy

DỰ ÁN LCEE 23


CHƯƠNG 2 NHIÊN LIỆU VÀ VẤN ĐỀ CHÁY NHIÊN LIỆU

2.1. Khái niệm

Nhiên liệu là những vật chất có khả năng kết hợp với oxy trong các phản ứng cháy ở điều kiện nhất định để sinh ra nhiệt năng. Các loại nhiên liệu sử dụng cho việc nung đốt gạch tuỳ theo từng vùng có thể là than, khí, dầu, củi, trấu, v.v.. Mỗi loại nhiên liệu có những đặc tính khác nhau ảnh hưởng đến quá trình cháy trong lò. Bởi vậy, tùy thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng, nghệ thuật nung đốt cũng được bố trí phù hợp để đảm bảo tiết kiệm được năng lượng và cho ra sản phẩm chất lượng, đồng đều.

Về cơ bản, nhiên liệu có thể phân thành nhiên liệu rắn, lỏng và khí với các phương thức đốt khác nhau cho mỗi loại.

Nhiên liệu lỏng và khí thường được đốt bằng vòi phun theo đó nhiên liệu lỏng phải được phun dưới dạng sương mù hóa (biến thành bụi) và hòa trộn tốt với không khí trong khu vực có nhiệt độ cao để đảm bảo quá trình cháy diễn ra thuận lợi và ổn định. Nhiên liệu khí cũng cần được hòa trộn tốt với không khí trong quá trình cháy để đảm bảo cháy kiệt với lượng không khí thừa thấp nhất.

Việc đốt nhiên liệu bằng các vòi phun đem lại khả năng điều chỉnh nhiệt độ chính xác hơn nên cho chất lượng sản phẩm tốt và đồng đều hơn. Tuy nhiên, các nhiên liệu này thường khá đắt nên ít được sử dụng ở Việt Nam. Mặc dù vậy, các lò nung sản phẩm gốm đòi hỏi chất lượng cao cũng thường hay sử dụng khí đốt làm nhiên liệu hoặc khí sản phẩm từ quá trình khí hóa than để cho ra sản phẩm chất lượng cao hơn. Những nhà máy gạch Tuynel sản xuất các sản phẩm ngói, nem tách cũng có thể xem xét khả năng sử dụng khí sản phẩm từ khí hóa than hoặc sinh khối để giúp điều chỉnh nhiệt độ chính xác hơn đặc biệt tại vị trí nung có nhiệt độ cao nhất.

Nhiên liệu sử dụng chủ yếu cho các lò gạch Tuynel ở Việt Nam là than các loại. Một số lò ở đồng bằng Sông Cửu Long có sử dụng thêm trấu do nguồn cung than ở đây thấp tuy nhiên tỉ lệ trấu sử dụng là thấp và chủ yếu cấp vào từ nóc lò. Do tính chất ứng dụng phổ biến của lò Tuynel, phần nhiên liệu sẽ chỉ tập trung vào việc phân tích nhiên liệu rắn.

2.2. Đặc tính của nhiên liệu rắn

Than hay các loại nhiên liệu rắn khác có những đặc tính cần thiết để có thể phân biệt thành các loại than tốt, than xấu, than dễ cháy, khó cháy, có nhiệt lượng cao, nhiệt lượng thấp v.v.. Để có thể hiểu được đặc điểm của than ta có các đặc tính sau:

2.2.1. Thành phần hoá học của than

Trong than, các nguyên tố cấu thành bao gồm các thành phần sau: Carbon (C); Hydro (H); Lưu huỳnh (S); Nito (N); oxi (O); tro và ẩm. Trong các thành phần này C, H, S là các thành phần cháy được và khi cháy thì tỏa ra nhiệt lượng theo các phản ứng cháy:

DỰ ÁN LCEE 24


C+O2 = CO2

H2+1/2O2 = H2O

S+O2 = SO2

Đối với nhiên liệu rắn thì thành phần C đóng vai trò quan trọng nhất để tạo thành nhiệt lượng khi cháy vì hàm lượng của nó là đáng kể nhất trong nhiên liệu. Lưu huỳnh (S) khi cháy có tạo ra nhiệt lượng nhưng đây là thành phần không mong muốn vì phát thải Sox là vấn đề môi trường nghiêm trọng ảnh hưởng tới sức khỏe, tạo axit gây ăn mòn kim loại và nếu lượng thải nhiều thì có thể gây mưa axit, táp vào lúa, hoa màu ở khu vực nó đi qua. Các lò gạch thủ công trước đây thường bị kiện tụng xung đột vì khói thải làm cháy lúa và hoa màu là do lưu huỳnh.

Oxy và Nitơ: Oxy và Nitơ là những chất trơ trong nhiên liệu rắn và lỏng. Sự có mặt của oxy và nitơ làm giảm thành phần cháy của nhiên liệu làm cho nhiệt trị của nhiên liệu giảm xuống. Nhiên liệu càng non thì oxy càng nhiều. Khi đốt nhiên liệu, nitơ không tham gia quá trình cháy chuyển thành dạng tự do ở trong khói.

Tro, xỉ (A): Là thành phần còn lại sau khi nhiên liệu được cháy kiệt.

Độ ẩm (M): Là thành phần nước có trong nhiên liệu thường được bốc hơi vào giai đoạn đầu của quá trình cháy.

Như vậy, về thành phần hoá học của nhiên liệu thì ta có các thành phần sau: C, H, O, N, S, A, M và có thể được thể hiện bằng thành phần phần tram.

C+ H + O + N + S + A + M = 100%.

2.2.2. Thành phần công nghệ của than

Thành phần công nghệ là thành phần thường được sử dụng để đánh giá chất lượng than nhằm thiết kế các hệ thống đốt phù hợp. Các thành phần công nghệ sử dụng để đánh giá than bao gồm độ ẩm, hàm lượng cốc, hàm lượng chất bốc, hàm lượng tro, nhiệt trị nhiên liệu.

Độ ẩm trong than “M”:

Độ ẩm của than là hàm lượng nước chứa trong than. Độ ẩm toàn phần của than được xác định bằng cách sấy nhiên liệu trong tủ sấy ở nhiệt độ 1050C cho đến khi trọng lượng nhiên liệu không thay đổi. Phần trọng lượng mất đi gọi là độ ẩm nhiên liệu. Thực ra ở nhiệt độ 1050C chưa đủ để thải hoàn toàn độ ẩm ra khỏi nhiên liệu vì một số loại độ ẩm trong như ẩm tinh thể, thường phải ở nhiệt độ 500 - 8000C mới thóat ra ngoài được. Độ ẩm ảnh hưởng đến nhiệt trị than và khả năng bắt lửa.

Độ tro trong than “A”:

Các vật chất ở dạng khoáng chất trong than khi cháy biến thành tro, sự có mặt của chúng làm giảm thành phần cháy nghĩa là làm giảm nhiệt trị của than. Tỷ lệ tro trong than ảnh hưởng rất lớn đến tính chất cháy của than như: giảm nhiệt trị của than, gây nên mài mòn bề mặt nó đi

DỰ ÁN LCEE 25


qua, gây phức tạp cho việc thải loại, ảnh hưởng đến ô nhiễm môi trường bụi cho môi trường xung quanh và cho người lao động.

Chất Bốc của than (V ):

Khi đem đốt nóng nhiên liệu trong điều kiện môi trường không có ôxy thì mối liên kết các phân tử hữu cơ bị phân huỷ. Quá trình đó gọi là quá trình phân huỷ nhiệt. Sản phẩm của phân huỷ nhiệt là những chất khí được gọi là "Chất bốc" và kí hiệu là VC %, bao gồm những khí Hydro, Cacbuahydro, Cacbonoxit, Cacbonic.

Những liên kết có nhiều ôxy là những liên kết ít bền vững dễ bị phá vỡ ở nhiệt độ cao, vì vậy than càng non tuổi bao nhiêu thì chất bốc càng nhiều bấy nhiêu, than bùn (V=70%), than đá (V=10 - 45)%, than antraxit (V=2 - 9) %; nhiên liệu sinh khối có hàm lượng chất bốc lên tới 45%.

Chất bốc của nhiên liệu rắn có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy than, chất bốc càng nhiều bao nhiêu thì nhiên liệu càng dễ bắt lửa và nhanh cháy kiệt bấy nhiêu. Nhiên liệu có nhiều chất bốc thì ngọn lửa càng dài vì quá trình cháy khi đó bao hàm việc bốc và cháy chất bốc. Chất bốc bốc lên cao và cháy ở phía trên nên tạo thành ngọn lửa.

Thành phần cốc trong than (Fixed Carbon):

Chất rắn còn lại (đã trừ đi độ tro) của than sau khi bốc hết chất bốc thì được gọi là cốc. Cốc là thành phần chất cháy quan trọng. Nhiên liệu có nhiều thành phần cốc cháy đượm lửa, bền nhiệt, khó tắt nhưng khó bắt cháy và lâu cháy kiệt. Nhiên liệu nhiều cốc thì không hình thành ngọn lửa trong quá trình cháy. Nhiên liệu thô có nhiều cốc thì có đặc tính cứng chắc nên khó nghiền và tiêu thụ nhiều năng lượng hơn cho công tác nghiền.

Nhiệt trị của than:

Nhiệt trị của than là nhiệt lượng phát ra khi cháy hoàn toàn 1 kg than đựoc kí hiệu bằng chữ Q (kJ/kg). Nhiệt trị của than được phân thành nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp. Nhiệt trị thấp là nhiệt lượng sinh ra trong quá trình cháy không tính đến lượng nhiệt thu được khi ngưng hơi nước sinh ra trong quá trình cháy đó. Nhiệt trị cao là nhiệt trị có tính đến nhiệt lượng thu lại được khi ngưng hơi nước sinh ra trong quá trình cháy.

Xác đinh nhiệt trị bằng thực nghiệm được tiến hành bằng cách đo trực tiếp lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy một lượng nhiên liệu nhất định trong “Bom nhiệt lượng kế”.

Song trong sản phẩm cháy có hơi nước nếu như hơi nước đó ngưng đọng lại thành nước thì nó còn toả thêm một lượng nhiệt nữa. Nhiệt trị cao của nhiên liệu chính là nhiệt trị có kể đến phần lượng nhiệt thêm đó.

2.3. Vấn đề cháy nhiên liệu

Quá trình cháy nhiên liệu là quá trình phản ứng hoá học giữa các nguyên tố hoá học với oxy và phát ra một lượng nhiệt. Quá trình cháy nhiên liệu nhìn chung là một sự kết hợp 3 yếu tố bao gồm: Nhiên liệu, không khí và nhiệt năng dưới dạng nhiệt độ.

DỰ ÁN LCEE 26


- Nhiên liệu: Đặc tính Nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong việc tổ chức quá trình cháy. Các đặc tính chính cần lưu tâm bao gồm: Nhiệt trị nhiên liệu, khả năng bắt cháy và cháy kiệt dễ hay khó, thành phần tro của nhiên liệu; cỡ hạt nhiên liệu. Những đặc tính này sẽ được phân tích rõ hơn ở dưới.

- Không khí: Là yếu tố đóng góp thành phần oxi cho phản ứng cháy. Trong quá trình cháy nhiên liệu rắn, oxy chỉ tiếp xúc được với bề mặt bên ngoài của nhiên liệu do đó cỡ hạt nhiên liệu lớn làm hạn chế khả năng tiếp xúc oxy và nhiên liệu nên làm giảm tốc độ cháy. Thành phần oxy chỉ chiếm 21% trong không khí nên việc cung cấp thừa không khí cũng là một yếu tố gây tổn thất nhiệt trong quá trình cháy. Tuy nhiên, do khó tổ chức một cách hiệu quả sự tiếp xúc giữa oxy và nhiên liệu trong quá trình cháy nên thường ta vẫn phải có một lượng không khí thừa nhất định để đảm bảo cháy hết nhiên liệu.

- Nhiệt: Quá trình cháy chỉ được diễn ra khi một bộ phận của nhiên liệu được tiếp xúc với nhiệt độ cao đủ để bắt cháy trong điều kiện có đủ oxy. Ngọn lửa cháy được mạnh mẽ hay tắt dần cũng do sự quyết định của yếu tố này đi kèm với khả năng tiếp xúc với oxy của nhiên liệu. Nghệ thuật giữ ngọn lửa cháy ổn định là nghệ thuật của việc giữ được nhiệt độ của vùng cháy ở mức phù hợp trong điều kiện tiếp xúc oxy và nhiên liệu được duy trì.

Quá trình cháy là quá trình sử dụng oxy từ không khí để đốt nhiên liệu. Một lượng vừa đủ không khí để cung cấp oxy cho các phản ứng hóa học của một quá trình cháy hoàn toàn được gọi là lượng không khí lý thuyết có thể được xác định theo công thức sau:

L0 = 0,115 (C + 0,375S) + 0,342H – 0,0431O kg/kg nhiên liệu

Trong đó C, S, H, O là thành phần % của các nguyên tố trên trong nhiên liệu. Thành phần này có thể có được khi phân tích nhiên liệu.

Tính theo m3 tiêu chuẩn có thể dựa theo công thức:

V0 = 0,0889(C + 0,375S) + 0,265H – 0,0333O m3 tc/kg nhiên liệu

Trong nhiều trường hợp ta không xác định được thành phần hóa học của nhiên liệu do tính phức tạp và đắt tiền của việc đem mẫu đi phân tích, người ta có thể xác định một cách gần đúng lượng không khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy theo công thức:

0,239 600990oQV

m3 tc/kg nhiên liệu

Thông qua các phản ứng cháy nhiên liệu như vậy, khói sinh ra sau quá trình cháy sẽ bao gồm các thành phần CO2, H2O, N2, SO2. Lượng khói lý thuyết sinh ra có thể được xác định theo công thức:

Vko = 0,01866 (C + 0,375S) + 0,79 V m3tc/kg nhiên liệu

Việc tính toán lưu lượng không khí và khói cần thiết cho quá trình cháy giúp ta lựa chọn được loại quạt phù hợp cho việc cung cấp không khí và hút khói ra khỏi lò.

DỰ ÁN LCEE 27


2.4. Lựa chọn, quản lý và sử dụng nhiên liệu

Việc lựa chọn, mua và sử dụng nhiên liệu đóng vai trò quan trọng giúp cho quá trình vận hành lò được ổn định và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc phân tích nhiên liệu không phải là việc khó. Doanh nghiệp nên đưa nhiệm vụ phân tích nhiên liệu vào quy trình quản lý. Các thông số cần phân tích là các thành phần công nghệ của nhiên liệu và thỉnh thoảng phân tích thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu.

Việc mua và lưu trữ nhiên liệu do khối lượng sử dụng lớn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tiết kiệm chi phí năng lượng. Chất lượng nhiên liệu ổn định cũng giúp cho lò vận hành được dễ dàng, thuận lợi do nhiên liệu được trộn lẫn với đất trong quá trình tạo hình mộc. Những quy tắc sau có thể sử dụng để tham khảo.

- Doanh nghiệp cần trang bị thiết bị cân xe tải để đánh giá lượng nhiên liệu được chuyên chở đến thông qua cân tải trọng xe trước và sau khi đổ nhiên liệu.

- Lấy mẫu phân tích đúng quy trình cho mỗi loại than khi có sự thay đổi. Mẫu phải có tính đại diện cho loại than đưa tới. Mẫu lấy được phải được chia ra thành các túi nhỏ và cho mỗi bộ phận liên quan giữ một mẫu để có thể kiểm tra chéo nếu cần. Kết quả phân tích mẫu giúp doanh nghiệp đàm phán được với nhà cung cấp nhiên liệu về giá cả và yêu cầu về chất lượng.

- Than mua về nên lưu trữ trong kho có mái che để tránh mưa. Than bột nên chứa trong kho kín để tránh hấp thụ ẩm làm bết nhiên liệu gây khó khăn cho quá trình trộn.

Một số quy tắc sau có thể sử dụng để lựa chọn nhiên liệu và cách đốt

Nhiên liệu có nhiều chất bốc và ít cốc thì dễ bắt cháy, nhanh cháy kiệt và trong nhiều trường hợp khi trộn nhiên liệu này vào đất thì với cách đốt liên tục của lò Tuynel, chất bốc có thể được bốc ra mà không được bắt cháy dẫn đến phát thải CO tăng lên. Nhiên liệu dạng này không phù hợp với việc trộn vào đất để tạo hình sản phẩm mà phù hợp để rắc than từ trên nóc lò phục vụ quá trình cháy.

Nhiên liệu có nhiều tro thì thường nhiệt trị cũng thấp, khả năng lưu giữ nhiệt thấp nên khó giữ quá trình cháy ổn định, dễ tắt lò. Tro nhiều khi thải ra cản trở khí động lò và gây bụi khi bốc dỡ gạch trên xe goòng. Nhiên liệu này không được sử dụng để rắc từ trên nóc lò.

Nhiên liệu có độ ẩm cao thì khó bắt cháy vì phải bốc được hơi ẩm trước khi bắt cháy, tuy nhiên do nóc lò có nhiệt độ khá cao nên việc đưa than lên nóc lò giúp bốc một phần ẩm trước khi đưa vào lò.

Nhiên liệu ít chất bốc nhiều cốc nhiều tro như hiện nay khá phổ biến việc dùng than qua lửa, tro bay, xỉ đáy có hàm lượng carbon trong tro cao từ các lò hơi công nghiệp, lò hơi nhà máy nhiệt điện hiện nay đang được dùng khá nhiều để đốt gạch. Nhiên liệu này có ưu điểm là giá thành rẻ, cỡ hạt thường rất nhỏ mịn nên dễ trộn vào đất trong quá trình tạo hình sản phẩm. Nhiên liệu này có nhiệt trị thấp, khó cháy và lâu cháy kiệt, ngọn lửa ngắn nên vùng cháy cũng khá ngắn việc điều chỉnh lửa do vậy khó khăn hơn. Việc trộn nhiên liệu vào đất khi tạo hình gạch dẫn đến quá trình cháy xảy ra trong điều kiện nhiệt độ cao và thiếu oxy, các

DỰ ÁN LCEE 28


khoáng chất magnesit và wustite được hình thành thay vì hematit khi ở nhiệt độ cao, hai khoáng này đều có màu đen nên gạch thường bị đen ở lõi.

DỰ ÁN LCEE 29


CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG LÒ NUNG SẤY TUYNEL

3.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống lò nung sấy Tuynel

Hệ thống lò nung sấy Tuynel bao gồm các trang thiết bị chính sau:

- Lò nung Tuynel là một đường hầm dài được xây bằng vật liệu cách nhiệt, chịu lửa tốt để đáp ứng được nhiệt độ nung gạch trong vùng nung lên tới khoảng 1050oC. Trong lò có bố trí đường ray cho xe goòng di chuyển bên trong.

- Lò sấy Tuynel cũng là một đường hầm dài được xây chủ yếu bằng vật liệu cách nhiệt tốt nhưng không yêu cầu về khả năng chịu lửa để tiếp nhận nhiệt thừa từ quá trình nung trong lò nung sang sấy gạch mộc đầu vào.

- Hệ thống các xe goòng có thể xếp gạch mộc ở trên đi lần lượt qua lò sấy rồi vào lò nung. Vì phải đi qua khu vực có nhiệt độ cao nên xe goòng có cấu trúc chịu lửa, cách nhiệt bên trên và có kết cấu chèn kín kết hợp giữa các xe goòng với nhau và với vách lò giúp cho nhiệt từ phía trên không bị lọt xuống phía dưới ảnh hưởng tới cơ cấu bôi trơn và chuyển động của các bánh xe goòng.

- Các kênh dẫn kết nối có cách nhiệt tốt giúp chuyển nhiệt lượng trong khói/không khí từ lò nung sang hầm sấy.

- Kích thủy lực giúp đẩy các xe goòng trong lò dịch chuyển trong quá trình nung đốt. Sự dịch chuyển của các xe goòng tương ứng với tốc độ lan truyền của ngọn lửa khiến cho vùng nung của lò được giữ cố định trong quá trình nung.

- Các quạt gió/khói giúp tạo động lực vận chuyển các luồng khói/không khí nóng trong lò và các kênh dẫn. Có các loại hình quạt với các chức năng sau:

- Quạt hút khói thải: Thường được bố trí ở phía đầu vào của lò nung giúp hút khói thải đi ra khỏi lò nung và có thể chuyển một phần hoặc toàn bộ sang lò sấy.

- Quạt hút khói thải bố trí ở cuối hầm sấy giúp đưa khói thải ra ngoài ống khói thải ra ngoài sau khi đã tận dụng nhiệt để sấy.

- Quạt vận chuyển không khí nóng rút ra từ khu vực làm nguội của lò nung tuynel để đưa sang lò sấy.

- Quạt bố trí ở khu vực làm lạnh nhanh giúp vận chuyển không khí trong khu vực làm lạnh nhanh ngay phía sau khu vực nung chính.

- Quạt đảo trộn không khí giúp tạo rối dòng và làm đồng đều trường nhiệt độ tại các vị trí của goòng gạch.

DỰ ÁN LCEE 30


Nguyên lý làm việc của hệ thống lò nung sấy Tuynel như sau:

Lò nung Tuynel là một đường hầm dài bố trí thành 4 khu vực chính bao gồm tiền gia nhiệt, gia nhiệt; nung và làm nguội theo đó khu vực nung được bố trí ở khoảng giữa lò nơi đó có bố trí các lỗ tra than nằm trên nóc lò. Quá trình cháy và nhiệt lượng sinh ra từ việc đốt nhiên liệu diễn ra tại vùng nung để nâng nhiệt độ gạch lên đến nhiệt độ kết khối là khoảng 1050oC. Khi đó gạch được gọi là chin và cần làm nguội. Goòng gạch tiếp đó được dịch chuyển nhờ kích thủy lực sang vùng làm nguội và nhiệt độ goòng gạch khi đó được giảm dần do không khí được cấp vào ngược chiều với chiều di chuyển của goòng gạch. Nhiệt tồn dư trong goòng gạch khi đó được truyền cho không khí trong quá trình làm nguội để làm nóng không khí cấp vào cho quá trình cháy ở vùng nung. Nhiệt độ gạch dần được hạ thấp trong quá trình dịch chuyển ra khỏi lò trong vùng làm nguội đến nhiệt độ phù hợp để đưa ra khỏi lò. Nhiệt độ goòng gạch ra khỏi lò còn cao thì ta còn có tổn thất nhiệt năng vô ích. Ngược với chiều chuyển động của xe goòng, không khí cấp vào cho quá trình cháy sẽ tiếp xúc với nhiên liệu ở nhiệt độ cao và đốt cháy nhiên liệu sinh ra nhiệt năng cho quá trình kết khối. Không khí sau quá trình cháy chuyển thành khói và dịch chuyển dần về phía đầu lò dưới sức hút của quạt khói. Nhiệt lượng tồn dư trong khói khi đó sẽ gia nhiệt làm nóng những goòng gạch đang dịch chuyển đến khu vực nung. Trong trường hợp lò có khu vực tiền gia nhiệt thì ở khu vực tiền gia nhiệt khi gạch mới đi ra khỏi lò sấy vào lò nung, không khí nóng trích từ vùng làm nguội sẽ được sử dụng để làm nóng gạch ở khu vực tiền gia nhiệt đảm bảo cho khói thải lò gạch có lượng ẩm lớn không bị đọng sương trong gạch mộc gây mất màu. Trong quá trình nung như vậy, nhiệt lượng dư thừa trong quá trình nung có thể được tận dụng tốt để sấy trong hầm sấy Tuynel. Các giải pháp cung cấp nhiệt cho hầm sấy bao gồm cung cấp nhiệt bằng lượng không khí nóng rút ra trong quá trình làm nguội gạch và lượng nhiệt tồn dư trong khói đi ra từ đầu lò nung. Với đặc điểm cấu trúc gạch, quá trình làm nguội cần diễn ra từ từ và do đó lượng không khí cần cho quá trình làm nguội thường lớn hơn nhiều so với lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy nhiên liệu, bởi vậy việc trích không khí nóng cho nhiệm vụ sấy có hiệu quả cao hơn so với việc lấy khói thải lò nung cho việc sấy. Tùy thuộc vào quan niệm về việc tận dụng nhiệt này việc bố trí độ dài của các vùng sấy + gia nhiệt, nung và làm nguội có thể khác nhau.

Hầm sấy Tuynel thường được bố trí cạnh lò nung Tuynel với chiều dài tương đương và chiều dịch chuyển của xe goòng ngược với chiều dịch chuyển của xe goòng trong lò nung để việc vận hành có được tính kết nối thuận tiện khi xe goòng ra khỏi lò sấy có thể được vận chuyển ngay lập tức sang lò nung. Nhiệt sử dụng cho hầm sấy có thể là từ khói thải lò nung, từ không khí nóng rút ra từ lò nung và từ quá trình hòa trộn giữa không khí nóng với khói thải. Việc bố trí này có đặc tính riêng cho mỗi lò khác nhau.

Hình 3.1 thể hiện một hệ thống lò nung sấy Tuynel.

DỰ ÁN LCEE 31


Hình 3.1. Sơ đồ một hệ thống lò nung sấy Tuynel

3.2. Quá trình sấy và các yếu tố ảnh hương trong hệ thống lò Tuynel

Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi gạch. Đây là quá trình tiêu tốn năng lượng và trong quá trình bốc ẩm, đất bị co ngót. Độ co cao dễ làm gạch bị nứt khi sấy nhanh. Để giảm năng lượng cần thiết cho quá trình sấy, việc tạo hình gạch có độ ẩm thấp đóng vai trò quan trọng. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ẩm cần thiết trong quá trình tạo hình gạch bao gồm:

- Thành phần khoáng của đất; - Loại hình máy sử dụng để chuẩn bị đất và tạo hình. Với lực nén cao hơn, nhu cầu cho

độ dẻo tạo hình và độ ẩm thấp hơn; - Nhiệt độ trong quá trình đùn ép. Nhiệt độ cao hơn thì tính dẻo cũng cao hơn với cùng

độ ẩm.

Sự ảnh hưởng của thành phần khoáng trong quá trình bốc ẩm như sau:

- Thành phần quartz và Felspar không bị co ngót khi sấy; - Thành phần illite và cao lanh làm tăng độ dẻo và do đó cần ít nước hơn để tạo hình.

Thành phần illite có độ co ngót khoảng 4 - 11% còn cao lanh co ngót 3 - 10 %; - Thành phần montmorillonite co ngót 12 - 23% và dễ bị tái hấp thụ ẩm làm bở gạch.

Nếu hàm lượng này nhiều hơn 3% thì khó tạo hình vì tính kết dính và dẻo kém và dễ bị chảy ra như bùn khi có nhiều nước;

- Thành phần canci làm giảm độ dẻo nhưng cũng không bị co ngót. Oxit sắt không ảnh hưởng gì đến quá trình sấy.

DỰ ÁN LCEE 32


3.2.1. Nguyên lý của quá trình sấy. Biểu đồ Molier

Hình 3.2. Đồ thị Mollier cho không khí ẩm

Đồ thị Molier cho ta cách thức tính toán cho một hệ thống sấy. Để sấy một sản phẩm, không khí hoặc khói nóng được sử dụng để tạo môi trường cho hơi ẩm bốc vào hơi vào trong đó. Tùy theo trạng thái của không khí/khói về nhiệt độ và lượng hơi ẩm đã có, nó chỉ có thể tiếp nhận thêm một phần ẩm nhất định vào trong tính theo kg ẩm/kg khí khô. Trục hoành cho ta con số về số gram nước chứa được trong 1 kg không khí khô. Trục tung thể hiện nhiệt độ của khí.

Độ ẩm tương đối của không khí.

Độ ẩm tương đối của không khí cho ta chỉ số về lượng hơi nước trong không khí ở một nhiệt độ cho trước liên quan đến lượng chứa nước cao nhất của không khí ở nhiệt độ đó. Đường cong dưới cùng của đồ thị Molier biểu diễn hàm lượng nước tố đa có thể. Ví dụ như 1 kg không khí ở 20oC có lượng chứa hơi nước có thể tối đa là 15g. Nếu độ ẩm tương đối của không khí ở nhiệt độ này là 50% thì trong không khí này đã có sẵn 7,5g hơi nước và nó chỉ có thể tiếp nhận thêm 7,5g hơi nước nữa cho mỗi kg không khí. Còn nếu độ ẩm tương đối là 33% thì không khí này đã chứa sẵn trong nó 5g hơi nước và nó chỉ có khả năng tiếp nhận thêm 10g hơi nước nữa mà thôi.

Tương tự vậy, nếu nhiệt độ không khí là 50oC, lượng hơi nước tối đa có thể chứa trong 1kg không khí là 85g. Độ ẩm tương đối 50% có nghĩa là trong 1kg không khí khô đã chứa 42,5g hơi nước rồi và nó có thể chứa thêm tối đa là 42,5g nữa còn nếu độ ẩm tương đối là 10% thì 1kg không khí đang chứa 8 g hơi nước ở nhiệt độ 50oC.

DỰ ÁN LCEE 33


Hình 3.4. Biểu đổ Mollier với các đường biểu diễn độ ẩm tương đối

Độ ẩm tương đối của khí có thể được xác định bằng cách đo nhiệt độ bầu ướt và nhiệt độ bầu khô. Nhiệt độ bầu khô là nhiệt độ đo được thông thường của khí/khói trong ống được đo bằng nhiệt kế cặp nhiệt đưa vào đường khói. Nhiệt độ bầu ướt được đo bằng cách nhúng miếng giẻ vào nước cho ướt rồi quấn vào đầu nhiệt kế cặp nhiệt và đưa vào đường khí/khói để đo nhiệt độ. Nhiệt độ này thường thấp hơn nhiệt độ bầu khô. Tùy theo nhiệt độ bầu khô đo được, độ chênh nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt, độ ẩm tương đối có thể được xác định theo bảng trạng thái không khí dưới đây.

DỰ ÁN LCEE 34


DỰ ÁN LCEE 35


Điểm đọng sương

Khi không khí được làm lạnh đến nhiệt độ mà tại đó khả năng chứa hơi nước cao nhất nhỏ hơn lượng nước nó đã chứa trước khi làm lạnh thì một phần nước được tách ra khỏi không khí. Chiếu thẳng điểm trạng thái của không khí đó theo đường trục tung ta sẽ có điểm nhiệt độ mà ở đó không khí có độ ẩm 100% và trạng thái đọng sương bắt đầu xảy ra. Hiện tượng đọng sương này thường xảy ra ở mùa nồm khi nhiệt độ nền nhà lạnh hơn khiến cho không khí ẩm phía trên bị đọng sương gây ướt nhà, trường hợp nước nhỏ ra từ phía sau điều hòa cũng thể hiện trạng thái này.

Khi chúng ta sử dụng khói để sấy gạch, hàm lượng hơi nước trong khói là khá cao và nó duy trì được trong trạng thái nhiệt độ cao như vậy, đến khi gặp gạch mộc vào có nhiệt độ thấp làm giảm nhiệt độ khói tại vị trí gần với viên gạch, hiện tượng đọng sương có thể xuất hiện và bám lên bề mặt viên gạch dẫn đến tình trạng tái hút nước của viên gạch mộc khô. Điều này thường xảy ra trong mùa nồm và trong nhiều trường hợp nó làm viên gạch trở nên mềm và không giữ được tải trọng của những viên phía trên nó dẫn đến sụt goòng gạch gây tắc trong lò sấy và đôi khi là cả ở lò nung.

Nhiệt lượng của không khí

Nước nhận nhiệt khi bốc hơi và tỏa nhiệt khi ngưng tụ. Nhiệt này gọi là nhiệt hóa hơi. Ở áp suất khí quyển, nước bốc hơi ở 100oC và cần tiêu thụ 2258kJ/kg nước. Với nhiệt độ 0oC thì là 2490kJ/kg nước. Điều này có nghĩa là nhiệt nằm trong hơi nước. Khi nước bốc hơi, nó lấy nhiệt từ không khí và làm không khí bị nguội đi. Đường chéo trong đồ thị có tên Enthalpy chỉ sự thay đổi trạng thái của không khí dưới điều kiện tại đó nhiệt của không khí được sử dụng để bốc ẩm cho hơi nước và không có lượng nhiệt bổ sung hoặc lấy bớt đi nào.

Ví dụ không khí sử dụng để sấy gạch có lượng chứa ẩm là 20g/kg không khí ở 100oC. 1kg không khí khô khi đó có khả năng chứa tối đa 75g ẩm (điều này nghĩa là nhiệt để bốc ẩm được cung cấp chỉ bởi không khí). Điều này cho thấy lượng nước hấp thụ thêm của không khí chỉ có khả năng là 55g/kg nữa mà thôi. Khi này nhiệt độ không khí chỉ còn 47oC; độ ẩm tương đối là 100%. Với không khí khô có độ ẩm tương đối là 80%, nhiệt độ của nó sẽ là 50oC. Xem hình 3.5.

DỰ ÁN LCEE 36


Hình 3.5. Đồ thị Molier cho không khí ẩm.Sự thay đổi trong điều kiện không khí cấp vào có nhiệt độ 100oC với độ chứa nước là 20g/kg không khí khô.

Thêm vào các đường đã được giải thích, đường nét đứt nằm ngang trong đồ thị biểu diễn khối lượng riêng của không khí tính theo kg/m3. Ở 20oC, khối lượng của 1m3 không khí ở áp suất môi trường là 1,2kg trong khi 1m3 hơi nước nặng 0,74kg. Nói cách khác hơi nước chứa càng nhiều trong không khí thì không khí càng nhẹ. Không khí khô ở nhiệt độ 80oC có khối lượng riêng là 1kg/m3. Xem hình 3.6.

Hình 3.6. Đồ thị Mollier với không khí ẩm, mật độ không khí

Đồ thị Mollier với nhiệt lượng sử dụng

Năng lượng sử dụng cho quá trình sấy được tính theo kJ/kg nước bốc hơi. Trục tung phía bên phải của đồ thị thể hiển lượng nhiệt tổn thất khi bốc hơi 1kg nước. Cách thức đánh giá như sau: Trạng thái của không khí môi trường và sau khi sấy được xác định bằng độ ẩm tương đối và nhiệt độ. Nối hai điểm trạng thái của không khí ẩm đầu vào và không khí ẩm đầu ra với

DỰ ÁN LCEE 37


nhau bằng một đường thẳng sau đó thực hiện việc vẽ đường thẳng nối từ gốc tọa độ của đồ thị Mollier song song với đường thẳng đã vẽ. Đường thẳng này cắt trục tung bên phải của đồ thị Mollier tại điểm nào thì điểm đó thể hiện nhiệt sử dụng cho việc bốc ẩm của không khí. Xem hình 3.7.

Hình. 3.7. Đồ thị Mollier cho không khí ẩm. Để xác định nhiệt lượng cần thiết cho việc bốc ẩm 1kg nước.

Bài tập 1:

Không khí môi trường có nhiệt độ đo được là 30oC và và độ ẩm tương đối là 80%. Không khí ra sau quá trình sấy là 50oC với độ ẩm tương đối là 80%. Hãy xác định:

1. Bao nhiêu hơi nước chứa trong không khí ở điều kiện môi trường vào không khí ra sau quá trình sấy?

2. Lượng hơi nước đã bốc ra là bao nhiêu g/kg không khí khô sau khi sấy? 3. Lượng nhiệt cần thiết là bao nhiêu để bốc ẩm cho 1kg nước trong điều kiện đó?

Bài tập 2:

Không khí môi trường có nhiệt độ đo được là 35oC và và độ ẩm tương đối là 60%. Không khí này được làm nóng lên 240oC trong điều kiện không có thêm hơi nước bốc vào.

1. Khối lượng riêng của không khí môi trường là bao nhiêu và của không khí đã làm

nóng là bao nhiêu?

2. Trong hệ thống sấy, độ ẩm 70% được thiết kế. Ở nhiệt độ nào thì độ ẩm này đạt được theo lý thuyết?

3. Bao nhiêu nước bốc hơi cho 1kg không khí khô này?

4. Nếu không khí ra có độ ẩm tương đối là 70%, lượng nhiệt cần thiết để bốc hơi 1kg

nước là bao nhiêu?

DỰ ÁN LCEE 38


3.2.2. Cách tính toán lưu lượng không khí lý thuyết

Khi biết lượng nước cần bốc hơi, ta có thể tính toán lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy và nhiệt độ sấy kinh tế nhất.

Ví dụ như lò sấy Tuynel cần sấy 50000 viên gạch 1 ngày. Mỗi viên gạch chứa 600g nước cần bốc hơi nên lượng nước cần bốc hơi là 50000 x 0,6 = 30000 kg nước/ngày hay 1250 kg nước/h. Với nhiệt độ không khí sấy là 200oC và nhiệt độ môi trường là 20oC với độ chứa ẩm là 10g/kg không khí khô độ ẩm tương đối là 80% sau khi đã hấp thụ 60g nước ở nhiệt độ 50oC. Về mặt lý thuyết lượng không khí cần thiết sẽ là 1250/0,06 = 20830kg không khí khô một giờ. Theo biểu đồ như hình 3.8 khối lượng riêng của không khí ở 200oC và 10g ẩm/kg không khí khô là 0,74kg/m3. Nghĩa là 20830kg không khí khô tương đương với 28150m3 không khí. Nhiệt lượng bị lấy đi để bốc ẩm là 3130kJ/kg ẩm bốc hơi.

Hình. 3.8. Đồ thị Mollier, không khí ẩm.

Nếu không khí có nhiệt độ ban đầu là 100oC được sử dung và nhiệt độ môi trường là 20oC với độ chứa ẩm là 10g/kg không khí khô, đồ thị Mollier dưới đây chi ra rằng độ ẩm tương đối sẽ là 80% sau khi hấp thụ 25g ẩm/kg không khí khô ở nhiệt độ 38oC (Hình 3.9). Về lý thuyết, lượng không khí cần thiết là 1250/0,025 = 50000 kg không khí khô một giờ. Đồ thị cũng chỉ ra rằng khối lượng riêng của không khí chứa 10g nước/kg không khí khô là 0,94kg/m3. Như vậy 50000 kg không khí khô sẽ tương đương với 53190 m3 không khí. Lượng nhiệt cần thiết để bôc ẩm sẽ là 3330kJ/kg ẩm bốc ra. (Xem hình 3.9).

Hai ví dụ chỉ ra rằng với cùng độ ẩm tương đối, nhiệt độ không khí sau sấy cao hơn sẽ tiêu tốn ít nhiệt năng hơn để bốc ẩm. Thêm vào đó nhiệt độ thấp hơn cũng yêu cầu công suất quạt cao hơn nhiều.

DỰ ÁN LCEE 39


Hình 3.9. Đồ thị Mollier cho không khí ẩm.

3.2.3. Qúa trình sấy gạch

Gạch mộc sau đùn ép có chứa độ ẩm khoảng 25% khối lượng. Trong quá trình phơi sấy, gạch sẽ bị co sấy. Quá trình sấy có thể đươc chia thành 3 giai đoạn bao gồm gia nhiệt, co ngót, sấy cuối.

Gia nhiệt

Trong quá trình gia nhiệt, gạch được nâng nhiệt độ lên nhiệt độ sấy. Trong quá trình này, thường khả năng nứt vỡ cao đặc biệt với loại gạch ép dẻo. Trong giai đoạn này, nhiệt độ của gạch nên cao hơn nhiệt độ điểm sương của không khí sấy nếu không thì sẽ có nước ngưng trên bề mặt gạch khiến cho gạch bị nứt. Ngoài ra nâng nhiệt nhanh cũng thường gây nứt do co ngót.

Giai đoạn co ngót

Trong giai đoạn này, khoảng một nửa lượng ẩm được loại bỏ ra khỏi gạch và sự co ngót diễn ra lớn nhất. Hình 3.10 chỉ ra độ ẩm của gạch thay dổi như thế nào theo thời gian.

DỰ ÁN LCEE 40


Hình 3.10. Sự thay đổi độ ẩm (X) theo chiều dày vách (s), khi sấy ở cả hai phía sau những khoảng thời gian khác nhau (t). (Hình ảnh theo mặt cắt)

Hình 3.10 chỉ ra trong quá trình sấy, độ ẩm của lõi cao hơn nhiều so với ở bề mặt và độ co ngót thì tỉ lệ thuận với độ bốc ẩm và điều này dẫn đến độ chênh về ứng suất giữa bề mặt và lõi. Nếu ứng suất này đủ lớn thì gạch bị nứt. Để tránh được độ chênh ứng suất lớn như vậy, độ bốc hơi ở bề mặt phải không lớn hơn tốc độ chuyển dịch của ẩm từ lõi tới bề mặt. Khả năng chuyển nước từ lõi tới bề mặt vật liệu tùy thuộc vào nhiệt độ bởi lẽ nhiệt độ cao hơn thì độ nhớt cũng giảm đi khiến cho nước dễ chuyển ra bề mặt dễ dàng hơn. Bởi vậy, sấy ở nhiệt độ gạch cao hơn làm giảm độ chênh ứng suất giữa lõi và bề mặt.

Hình 3.11. Độ nhớt của nước liên quan đến nhiệt độ

Các yếu tố ảnh hưởng đến bốc ẩm khỏi bề mặt gạch bao gồm nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí và tốc độ không khí.

Giai đoạn sấy cuối

Khi gạch đã co ngót xong, độ chênh ứng suất giữa bề mặt và lõi không còn nghĩa là gạch có thể được rút nước nhanh trong giai đoạn sấy cuối mà không bị rủi ro. Điều quan trọng là quá trình sấy mạnh không nên được bắt đầu trước khi co ngót để các ứng suất không thể xảy ra. Sự bắt đầu sớm của không khí sấy cuối thường làm gạch bị giòn mặc dù các vết nứt co ngót

DỰ ÁN LCEE 41


không biểu hiện rõ rang. Hình 3.12 dưới đây chỉ ra thời gian hoàn thành sự co ngót của gạch có chứa 10% ẩm. Độ co ngót của chúng là gần 7%.

Hình 3.12. Độ co ngót tuyến tính liên quan đên hàm lượng nước.

Khi quá trình sấy cuối diễn ra, bề mặt bốc ẩm dịch chuyển sâu hơn vào trong. Nếu sấy cuối sử dụng không khí giống như giai đoạn co ngót, cần đảm bảo rằng tốc độ sấy là giảm đi. Để đảm bảo quá trình sấy nhanh trong giai đoạn cuối, nhiệt độ khí thường tang lên cùng với độ ẩm tương đối giảm đi.

Tái hấp thụ nước

Một số khoáng chất có tính hút ẩm. Trong quá trính tái hấp thụ nước, các khoáng chất và các muối hút ẩm từ không khí sau khi các viên gạch đã khô hoàn toàn. Sự tái hâp thụ ẩm làm tang khối lượng vật liệu khiến nó giãn nở đủ để xuất hiện vết nứt. Các vết nứt này không hiển lộ trước khi nung nhưng nó xuất hiện như những vết nứt hở sau khi nung.

3.2.4. Sấy buồng

Sấy buồng là các buồng sấy đặt cố định và quá trình sấy diễn ra là quá trình sấy tĩnh theo đó gạch không chuyển động trong quá trình sấy. Ở Việt Nam, hầu như các lò không có các buồng sấy, tuy nhiên đây có thể là một giải pháp cho tiết kiệm năng lượng với việc sử dụng các buồng sấy có tận dụng năng lượng mặt trời làm nóng tác nhân sấy.

Gạch được xếp trong buồng nơi quá trình sấy diễn ra. Khi quá trình sấy kết thúc, gạch khô được chuyển ra và gạch ướt được đưa vào. Trong buồng sấy, nhiệt năng cung cấp cho việc bốc ẩm có thể từ không khí khô được đi qua bộ trao đổi nhiệt hoặc qua một buồng đốt hoặc cả hai. Nhiều buồng sấy có tái tuần hoàn khí thải trong giai đoạn sấy cuối khi không khí không thể hấp thụ nước tối ưu. Hình 3.13 cho ta cấu trúc buồng sấy có hoặc không có nguồn nhiệt bên trong.

DỰ ÁN LCEE 42


Hình 3.13 Buồng sấy có hoặc không có nguồn nhiệt bên trong

Quạt dùng để thông gió cho buồng sấy. Không khí vào và nguồn nhiệt được đặt ngay trước quạt. Trong thiết bị này, không khí luôn tuần hoàn theo một chiều trong suốt quá trình sấy. Khi đó như trong hình 3.13, gạch phía bên trái sẽ được sấy trước. Khi không khí dịch chuyển dọc theo bề mặt gạch, nó sấy gạch với một tốc độ nhẹ. Hình 3.14 cho ta thấy hệ thống không khí có tái tuần hoàn ở giai đoạn sấy cuối.

Hình 3.14. Hệ thống sấy cho phép tái tuần hoàn tác nhân sấy

Các buồng sấy thường đặt cạnh nhau. Phía trên các buồng sấy có kênh dẫn kết nối các buồng. Trong hình 3.14 ở trên, ba kênh như được nhìn thấy, một cho không khí nạp, một cho khí xả, và một cho tuần hoàn của khí thải từ các buồng sấy riêng biệt (trong giai đoạn làm khô cuối cùng). Hệ thống sấy được xây dựng trên nguyên tắc này thường được sắp xếp để các quạt bên trong buồng có thể thay đổi hướng thổi, ví dụ mỗi năm phút. Trong trường hợp này, hệ thống thường được bố trí ngăn chặn không khí sáy được hút ra trực tiếp cùng với không khí xả đã đi qua gạch, không có vấn đề hướng thổi. Bằng cách thay đổi hướng thổi trong khoảng thời gian nhất định, ta có thể đảm bảo rằng những viên gạch khô từ cả hai đầu của buồng chứ không phải là từ chỉ một đầu. Trần buồng như trong hình 3.13 và 3.14 được bịt kín nghĩa là không khí phải đi qua tất cả các viên gạch trước khi bị quạt hút trở lại. Điều này có thể gây ra ngưng tụ trên những viên gạch được đặt ở trung tâm buồng có độ ẩm cao và thông gió kém. Hình 3.15 dưới đây cho thấy một buồng sấy có khoảng trống ở trần và sàn (trong buồng có gia nhiệt).

DỰ ÁN LCEE 43


Hình 3.15 Buồng sấy có khe gió ở cả đỉnh vài đáy

Như là trường hợp với các buồng trong hình 3.14, kênh cho đầu vào và không khí thải được đặt ở phía trên của buồng. Không khí lưu thông dọc theo mặt dưới của những viên gạch và được hút vào phần trên của buồng từ nơi nó bị hút trở lại bởi các quạt đi qua một nguồn nhiệt. Như hình 3.14 cho thấy, buồng sấy như vậy cho phép thay đổi hướng thổi. Hệ thống nắp (cho không khí và khí thải) được xây dựng để khí khô được cung cấp vào buồng sau khi không khí ẩm được thải ra (như trong hình 3.14). Về lý thuyết, điều này đảm bảo rằng không khí cung cấp không bị thải trực tiếp. Đây là hệ thống sấy cho phép một quá trình sấy đồng đều hơn đáng kể, với một thời gian tương đối ngắn giữa việc sấy của những gạch đầu tiên và viên gạch cuối cùng. Hệ thống này là có sẵn không chỉ với một quạt đặt ở cuối buồng, mà còn có một quạt đặt ở trung tâm và nguồn nhiệt theo đó không khí có thể vào từ cả hai bên.

Hình 3.16 dưới đây cho thấy một buồng sấy trong đó không khí được đẩy ngang qua các gạch phía trên bề mặt thoáng.

Hình 3.16 Buồng sấy có không khí tuần hoàn đi ngang qua các tường của buồng sấy.

Các bức tường bên của buồng sấy có khoảng trống cho không khí đi qua. Các buồng được hiển thị với một quạt đảo chiều và một nguồn nhiệt trong buồng. Giải pháp này cũng cho phép quá trình sấy đồng nhất một cách phù hợp. Như đã đề cập, hướng không khí có thể được thay đổi bằng cách đảo chiều quay của quạt tuần hoàn. Một phương pháp khác để đạt được điều này được thể hiện trong hình 3.17.

DỰ ÁN LCEE 44


Hình 3.17. Hệ thống sấy với các quạt di chuyển qua lại giữa buồng

Các quat như trong hình 3.17 được đặt trên một chiếc lồng có thể liên tục di chuyển giữa các buồng. Như trong ví dụ khác, không khí được cung cấp và xả từ phía trên cùng của buồng sấy, nhưng ở đây các quạt được đặt ở hai đầu của buồng. Các cửa mở xả được đặt để nằm để ngăn chặn không khí đầu vào bị trộn với không khí thải. Ngoài ra, một hệ thống gọi là Rotor-Mix được sử dụng để cấp khí cho buồng sấy (xem hình 3.18).

Hình 3.18. Buồng sấy với hệ thống Rotor-Mix

Hệ thống này có một thiết bị thông gió hình côn có quạt đặt ở cuối phía trên của nó. Các thiết bị hình côn có một khe dọc giao nhau với các tấm dẫn hướng không khí. Bằng cách điều chỉnh các tấm, có thể không khí qua khe được điều chỉnh đồng đều. Điều này làm quá trình sấy xấp xỉ đều nhau trên những viên gạch, cho dù chúng được đặt ở trên hoặc ở phía dưới. Thiết bị hình côn có thể được quay theo hình bán nguyệt hoặc quay tròn với tốc độ không đổi. Hệ thống này cho ta một quá trình sấy rất đồng nhất. Điểm bất lợi của hệ thống này có thể là nó chiếm không gian sàn, nhưng bù lại, quá trình sấy được nhanh hơn. Ngoài ra, các động cơ quạt có thể được đặt bên ngoài buồng, bánh xe có thể được gắn kết dưới hình nón và đó là cách thức để cho toàn bộ thiết bị có thể được di chuyển giữa các buồng.

DỰ ÁN LCEE 45


Hình 3.19. Buồng sấy với quạt lớn.

Hình 3.19 chỉ ra buồng sấy với quạt lớn có yêu cầu không gian lớn. Quạt có đường kính to như chiều cao xếp gạch được lắp trên xe được dịch truyển từ sau ra trước trong khi quạt đảm bảo thông gió đầy đủ.

Cuối cùng là ví dụ của không khí cung cấp ven theo tường như trong hình 3.20. Các tường di chuyển được cho phép điều chỉnh tốc độ khí một cách thích hợp nhất.

Hình 3.20. Buồng sấy với tường dịch chuyển

3.2.5. Sấy Tuynel

Quá trình sấy trong lò sấy Tuynel được thực hiện khi xe goòng dịch chuyển trong hầm sấy. Hầm sấy thường được chia thành hai phần là phần gia nhiệt ở đó không khí dịch chuyển cùng chiều với gạch và phần mà ở đó diễn ra giai đoạn co ngót và sấy cuối. Không khí dịch chuyển ngược chiều với gạch. Hầm sấy Tuynel với 4 điểm tuần hoàn biểu diễn như trên hình 3.21.

DỰ ÁN LCEE 46


Hình 3.21. Lò sấy Tuynel

Điểm tuần hoàn 1, 2, 3 được sắp xếp để không khí được dịch chuyển từ phải qua trái trong khi gạch được dịch chuyển ngược chiều theo nguyên tắc dòng cắt ngang. Quá trình sấy cuối xảy ra ở điểm tuần hoàn 1 nhưng không khí dịch chuyển về phía điểm tuần hoàn 2 và 3 khi quá trình co ngót xảy ra, không có tổn thất năng lượng trong giai đoạn sấy cuối.

Ở điểm tuần hoàn 4, không khí và gạch dịch chuyển cùng chiều. Thường không có cửa nào ở đầu vào của lò sấy Tuynel. Điều này dẫn đến việc không khí cấp vào được hoàn trộn và làm nguội bởi không khí ở vùng sấy. Điều này làm giảm điểm đọng sương của không khí sấy nên tránh được sự ngưng tụ của nước trên bề mặt gạch và xe goòng.

Tuần hoàn thường hoạt động theo cơ chế điều chỉnh nhiệt độ đơn giản. Bằng cách nhìn đồ thị Mollier ta thấy nếu khí vào có độ ẩm (tính theo gam của hơi nước mỗi kg không khí khô) và nhiệt độ không đổi, nhiệt độ của không khí khô liên quan với độ ẩm của nó. Không khí xung quanh thường chỉ thay đổi nhỏ về độ ẩm. Nhìn chung hàm lượng ẩm của không khí xung quanh nằm trong khoảng giữa 0 và 10g mỗi kg không khí khô và không khí được làm nóng đến 220°C, tính toán lý thuyết sẽ cho thấy 52°C trong điểm tuần hoàn 2 và 3 trong hình 3.21 (không có hơi nước thêm vào). Không khí như vậy, sẽ có một độ ẩm tương đối từ 70% (khoảng 65g hơi nước mỗi kg không khí khô) và 80% (khoảng 75g hơi nước mỗi kg không khí khô), tùy thuộc vào độ ẩm của không khí xung quanh (xem hình 3.22).

DỰ ÁN LCEE 47


Hình 3.22

Ví dụ này là lý thuyết trong tự nhiên. Trong điều kiện thực tế, nhiệt bị mất qua sàn, trần nhà và tường (tổn thất truyền tải) có nghĩa là nhiệt độ trong điểm tuần hoàn 2 và 3 nên được đặt ở 49-50°C hơn là ở 52°C. Tổn thất truyền tải này sẽ tương đương với không khí khô được làm mát bằng hấp thụ hơi nước. Khi làm mát mà không hấp thụ hơi nước, trạng thái của không khí được thể hiện theo đường x, không phải là đường h.

Ví dụ trên cho thấy rằng các điểm tuần hoàn có thể được điều khiển bằng cách quản lý nhiệt độ để không làm hỏng gạch khi độ ẩm tương đối nằm trong khoảng giữa 70% và 80%. Điều này đặc biệt đúng nơi thông gió sẽ được quản lý theo nguyên tắc minh họa trong hình 3.15; 3.16; 3.17. Trong hầm sấy, những nguyên tắc này thường được sử dụng.

Trong các hệ thống đánh giá về tiêu thụ năng lượng, sấy buồng là đắt nhất trong khi sấy tuynel là rẻ nhất.

Bảng dưới đây so sánh lượng nhiệt được sử dụng để làm bốc hơi 1kg nước trong các loại thiết bị khác nhau.

Sấy buồng có gia nhiệt làm nóng không khí 4200-5880kJ/kg nước bốc hơi Sấy buồng có gia nhiệt bên trong buồng 3780-4620kJ/kg nước bốc hơi Sấy Tuynel 3570-4410kJ/kg nước bốc hơi

Những ưu nhước điểm khác bao gồm:

Việc thêm buồng sấy là khá đơn giản khi ta quyết định tăng công suất;

Gia nhiệt trong buồng sấy cho ta cơ hội tốt nhất để thay đổi điều kiện sấy trong quá

trình sấy;

DỰ ÁN LCEE 48


Sấy liên tục trong lò sấy Tuynel cần không gian cho sản phẩm ướt và khô trong ngày

cuối tuần và ngày nghỉ;

Lò sấy tuynel thường rẻ khi vận hành do chúng tiêu thụ năng lượng thấp và vận hành

hợp lý.

3.2.6. Các hiện tượng làm hỏng gạch khi sấy

Nứt

Nứt thường xảy ra khi sấy do các nguyên nhân như:

- Gạch mộc bị tái hấp thụ nước ở giai đoạn đầu của quá trình sấy khi nhiệt độ gạch thấp và có hiện tượng đọng sương. Để giải quyết vấn đề này ta có thể:

o Làm nóng gạch trong quá trình đùn ép bằng hơi nước giúp nhiệt độ gạch tăng lên;

o Tăng tốc độ khí đi qua hầm sấy ở giai đoạn đầu của quá trình sấy. - Nứt vì tốc độ bốc hơi cao hơn tốc độ nước thoát từ lõi ra bề mặt. Để giải quyết hiện

tượng này ta phải tang nhiệt độ không khí khô, sắp xếp quá trình sấy đồng nhất hơn, đảm bảo sự thay đổi độ ẩm không khí không quá lớn.

Gạch bị giòn (Brittle bricks)

Nguyên nhân thường do sự bắt đầu sớm của giai đoạn sấy cuối. Đây là sự hỏng hóc không thấy được nhưng nó làm gạch bị giòn và dễ vỡ. Giải pháp cho vấn đề này là kéo dài hơn giai đoạn co ngót bằng cách sấy nhanh hơn trong giai đoạn gia nhiệt và co ngót. Giảm nhiệt độ một chút trong giai đoạn sấy cuối.

Lỗi hình dáng

Nếu nhiều gạch hiển thị các lỗi tương tự sau khi sấy, có lý do để tìm nơi khác hơn là do quá trình sấy. Những lý do đằng sau sự hỏng hóc xuất hiện sau khi làm khô rất nhiều, ví dụ gia công đất kém, khiếm khuyết đùn, thay đổi hàm lượng nước và các lỗi về hình thức và ở đầu đùn. Tất cả những điều kiện này có thể dẫn đến khiếm khuyết mà chỉ xuất hiện sau khi sấy.

Trong trường hợp này, nó thường sẽ có thể loại bỏ những lỗi lầm bằng cách thay đổi các điều kiện làm khô một phần hoặc hoàn toàn, nhưng thích hợp nhất là để sửa chữa các lỗi mà nó phát sinh. Lỗi tạo thành có thể là do sự thiếu cân bằng trong miệng đùn - ví dụ trong sản xuất gạch máy lớn - nhưng chúng cũng có thể do khác nhau khi cấp đất sét vào máy đùn hoặc do tắc nghẽn giữa các lõi, vv..

Mất màu

Ta phải đánh giá sự mất màu xảy ra trong quá trình sấy hay trong quá trình nung. Sự mất màu thường xảy ra do 2 nguyên nhân chính:

- Đất có chứa muối; - Tác nhân sấy có khói chứa lưu huỳnh.

Thông thường đất có chứa muối sunphat thể hiện có thành phần sunphat trong đất nguyên liệu. Muối này hòa tan trong nước khi tạo hình và chuyển ra ngoài bề mặt gạch khi sấy. Muối

DỰ ÁN LCEE 49


sunphat này sẽ đọng trên bề mặt và xuất hiện sau khi nung dưới dạng lớp phấn trắng. Hàm lượng sunphat có thể đo được trong phòng thí nghiệm và ảnh hưởng của nó có thể được trung hòa bằng cách thêm vào Carbonat Bari hay Clorua bari. Do Carbonat Bari cần thời gian dài để hoạt động nên cần được đưa vào sớm nhất có thể. Thêm vào đó Carbonat Bari bị trung hòa bởi Hydrate Canci được đưa vào để điều chỉnh độ dính của đất. Clorua Bari thì có ảnh hưởng ngay và có thể đưa vào muộn hơn trong quá trình. Tuy nhiên thừa Clorua Bari cũng gây mất màu tương tự như Sunphat.

Khói thải chứa ẩm tận dụng cho quá trình sấy chứa oxit lưu huỳnh có thể bị đọng sương trên bề mặt gạch và làm mất màu.

3.3. Lò nung Tuynel và yêu cầu của quá trình nung

Lò nung Tuynel là một đường hầm dài trong đó diễn ra quá trình nung với việc gạch mộc được tăng dần nhiệt độ đến nhiệt độ kết khối và sau đó được làm nguội từ từ và đi ra ngoài thành gạch thành phẩm. Nguyên lý hoạt động đã được mô tả trong phần 3.1. Các chi tiết của lò như sau:

Hình 3.23. Lò nung Tuynel nhìn từ phía trên.

Hình 3.24. Mặt cắt ngang lò nung Tuynel ở vùng nung

DỰ ÁN LCEE 50


3.3.1. Bố trí các vùng của lò

Vùng tiền gia nhiệt

Các lò gạch Tuynel ở Việt Nam hầu như không có vùng tiền gia nhiệt. Ở vùng này, gạch được làm nóng bởi không khí nóng trích ra từ vùng làm nguội đến nhiệt độ mà nó không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng đọng sương của khói thải. Điều này khiến cho gạch không bị mất màu. Nhiệt độ không khí nóng cấp cho vùng này có thể càng cao được càng tốt. Hình 3.25 chỉ ra mối liên hệ giữa nhiệt độ không khí cấp và hiệu quả của vùng tiền gia nhiệt.

Hình 3.25. Mối liên hệ giữa hiệu suất và nhiệt độ không khí cấp vào vùng tiền gia nhiệt (đo được từ 20 lò có vùng tiền gia nhiệt)

Hiệu suất tiền gia nhiệt được định nghĩa là phần nhiệt sử dụng đóng góp cho việc gia nhiệt gạch. Với lò có vùng tiền gia nhiệt được đặt ngay trước vùng gia nhiệt như hình 3.26, lượng không khí hút ra từ tiền gia nhiệt đi qua một cửa trung gia ngăn cách giữa vùng tiền gia nhiệt và vùng gia nhiệt dung khói thải (hình 3.27).

DỰ ÁN LCEE 51


Hình 3.26. Vùng tiền gia nhiệt ngay trước lò

Hình 3.27. Cửa vào từ vùng gia nhiệt đến lò.

Hình 3.27 chỉ ra dòng không khí đi từ vùng tiền gia nhiệt đến vùng nung có khói thải phía bên cạnh của xe goòng. Ta cần có chèn kín cạnh tường bằng cao su chịu nhiệt.

Vùng gia nhiệt

Trong vùng này, khói sinh ra từ quá trình cháy sẽ gia nhiệt cho gạch trên đường đi của nó về phía đầu lò đến điểm ra của khói thải thường được đặt ở chân tường gần cổng vào. Xem hình 3.28.

Hình 3.28. Ví dụ về vùng gia nhiệt

DỰ ÁN LCEE 52


Nhiều hư hỏng gạch xảy ra trong vùng gia nhiệt. Để có thể điều chỉnh độ gia nhiệt của gạch, ta cần giảm thiểu độ chênh nhiệt độ qua mặt cắt lò. Như thấy trong hình 3.29, không khí lạnh có thể được đưa vào để thực hiện mục tiêu này.

Hình 3.29. Đưa không khí lạnh vào vùng gia nhiệt

Ta cũng có thể dung quạt để hút khí thải đáy goòng gạch và thổi lên trên nóc. Hệ thống này hoạt động với nhiệt độ dưới 500oC. Ở nhiệt độ trên 500oC ta có thể dụng vòi phun tốc độ cao (xem hình 3.30).

Hình 3.30. Dòng khói đi ngang với các vòi phun đốt nhanh

Bảng 2 cho ta hàm lượng oxi trong khói thải ở các khu vực khác nhau của vùng gia nhiệt. Oxy càng cao, không khí thừa càng lớn…

Hàm lượng oxy thay đổi trong quá trình nung ở khu vực goòng số 7 - 20. Để so sánh, hàm lượng oxy trong khói thải là 17,4% theo thể tích tương đương với hệ số không khí thừa là 5,8.

Vùng đo Goòng số Thể tích % 8 10 13 16 18 19 20 Đỉnh 13.5 12.5 13.1 12.8 12.2 11.7 12.1 Giữa 18.4 12.0 11.3 11.3 10.3 10.2 10.6 Sàn 19.2 17.4 14.6 12.7 13.1 11.1 10.5 Trung bình 17.0 14.0 13.0 12.3 11.8 11.0 11.0 Hệ số không khí thừa 5.3 3.0 2.6 2.4 2.3 2.1 2.1

Bảng 2

Một số lò Tuynel được lắp đặt hệ thống đảm bảo áp suất cân bằng trong lò và dưới goòng. Hệ thống như vậy sẽ đảm bảo giảm thiểu không khí thừa lọt vào vùng nung và vùng gia nhiệt.

Do áp suất âm ở một số khu vực được tạo ra bởi việc cân bằng không khí (xem ở trên), không khí thừa lọt vào thường được xem xét tại vị trí không khi vào hệ thống quạt.

Vùng nung

Trong vùng nung, gạch được gia nhiệt đến nhiệt độ nung cao nhất thường là 1000 - 1050oC bằng việc đốt nhiên liệu. Nhiên liệu cấp vào vùng này với tỉ lệ khác nhau cho từng khu vực nhỏ (Xem hình 19).

DỰ ÁN LCEE 53


Hình 3.30. Vùng nung

Trong vùng này nhiên liệu được cấp từ trên xuống bằng tay hoặc hệ thống cấp than tự động. Việc cấp than bằng thay thường đòi hỏi phải thường xuyên mở lỗ tra than và đó là điều kiện để không khí lạnh tràn vào từ trên. Than cấp vào từ nóc lò cần được cháy ngay trên đường rơi xuống sàn xe goòng vì thế than sử dụng cấp vào nên là loại nhiên liệu dễ cháy, nhanh cháy kiệt, cỡ hạt nhỏ và do đó mỗi lần tra than chỉ được tra một muỗng nhỏ và việc tra than cần được tiến hành khá liên tục.

Việc cấp than tự động được thực hiện qua hệ thống máng chứa than có các ống cấp than được đưa thẳng vào trong các lỗ tra than. Động cơ quay trục vít sẽ vận chuyển than tới các ống tra than để rơi xuống lò bằng trọng lượng. Hệ thống này dễ điều khiển tốc độ cấp than nên tạo được điều kiện cho than cháy liên tục trong quá trình rơi xuống mặt goòng.

Hình 3.31. Mặt cắt ngang của lò Tuynel có cấp nhiên liệu từ nóc lò

Nhiều lò hiện nay được xây dựng với trần treo trên một cấu trúc dầm thép. Khu vực nung thường có nhiệt độ cao làm cấu trúc thép bị mềm và do đó khu vực này cần làm nguội. Thông thường không khí được sử dụng để làm nguội khu vực giữa trần treo và sàn tra than. Không khí này khi đó được làm nóng lên có thể được sử dụng để cấp cho lò sấy.

Vùng làm nguội

Khi gạch ra khỏi vùng nung, chúng cần làm nguôi và đi qua vùng làm nguội nhanh (xem hình 3.32) ở đó không khí lạnh được cấp vào và làm nguội nhanh gạch xuống khoảng 650°C.

DỰ ÁN LCEE 54


Hình 3.32. Vùng làm nguội

Sau khi làm nguội nhanh, cơ chế hút trong vùng làm nguội sẽ mang nhiệt ra khỏi lò. Điều này giúp ta có thể điều chỉnh quá trình làm nguội đi qua vùng biến đổi Quartz (573oC) một cách chậm hơn để tránh hư hỏng do làm nguội.

Các xe goòng

Mặt cắt ngang của xe goòng được chỉ ra trong hình 25. Mặt trên và mặt bên được xây bằng gạch chịu lửa. Phía dưới có thể là bê tông chịu lửa loại nhẹ. Khung có thể làm bằng gang hoặc thép. Bánh xe goòng được thiết kế chạy trên ray. Cạnh xe goòng có tấm sắt treo được trượt rãnh cát trên đương đi để đảm bảo chèn kín giữa khung xe và lò nung.

Hình 3.33. Xe goòng

Ở điểm nối giữa các xe goòng, vật liệu chèn kén (thường là bông gốm) nên luôn được kiểm tra về tính đàn hội nhằm đảm bảo chèn kín tốt nhất.

3.3.2. Đường cong nung Đường cong nung là đường có trục tung là nhiệt độ, trục hoành là thời gian. Nó cho ta biết viên gạch trong suốt quá trình đi từ đầu này đến đầu kia của lò đã trải qua những điều kiện nhiệt độ nào và trong bao lâu. Việc phân tích đường cong nung cho ta nhiều phán đoán về những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạch, những lỗi có thể có trong quá trình vận hành và những lỗi thiết kế. Ta có thể thông qua việc phân tích đường cong nung trong một số điều kiện dưới đây để đánh giá diễn tiến quá trình nung trong lò.

DỰ ÁN LCEE 55


Đường cong nung số 1

Tiền gia nhiệt

Vùng tiền gia nhiệt của lò nung ở đây là 1 xe goòng với nhiệt độ xấp xỉ 30oC thời gian lưu là 1,5 giờ.

Vùng gia nhiệt

Vùng gia nhiệt có 8 xe goòng. Thời gian đi qua vùng này là khoảng 13,5 giờ. Gạch được gia nhiệt từ 30oC lên đến 800oC. Như ta thấy, nhiệt độ ở đỉnh của xe goòng sô 4 tăng đến 224oC ngay sau khi đi qua vùng cửa giữa. Sau khi đi qua độ chênh nhiệt độ giữa đỉnh xe goòng và đáy xe goòng tăng nhanh (xấp xỉ 200oC). Khi gạch đi qua vòi phun đốt nhanh, độ chênh nhiệt độ giữa đỉnh và đáy goòng giảm bớt xuống còn khoảng 50oC.

Đầu đo đánh dấu 1,9,10 cho nhiệt độ không khí tại điểm nối giữa các goòng, giữa goòng và tại rãnh. Cả ba đầu đo được đặt gần khe cháy. Ghi chú rằng nhiệt độ tại rãnh cát thường thấp hơn nhiệt độ của xe goòng. Thêm vào đó nhiệt độ ở khe cháy thay đổi tùy theo việc chúng có ở gần vòi phun nhanh hay không

Khuyến nghị: Ở phần trước vùng có độ chênh nhiệt độ giữa đỉnh và mặt goòng lớn, ta nên lắp đặt hệ thống phun không khí vào để nang cao chất lượng sản phảm tại mặt goòng.

Đường cong nung 1. Vùng gia nhiệt

DỰ ÁN LCEE 56


Nhiệt độ cát dường như biểu thị lực hút từ ống khói quá lớn (độ chân không cao) hay không làm đầy rãnh cát. Tỉ lệ tăng nhiệt độ qua điểm biế đổi quartz khoảng 40oC/giờ nhìn chung phù hợp với đất của Đan Mạch.

Vùng cháy

Vùng cháy của lò có 8 goòng tương đương với thời gian lưu là 13,5 giờ. Gạch được nung từ khoảng 800oC lên 1050oC tron 5 - 6 giờ đầu. Nhiệt độ sau đó giữ cố định cho đến cuối và tại đó nhiệt độ tăng lên khoảng 30 - 40oC. Đầu đo số 11 và 12 (ở phía bên phải của goòng gạch chỉ nhiệt độ cao hơn 20 - 30oC ở khu vực nung. Đầu đo 9 và 10 (tại rãnh cát) chỉ ra nhiệt độ tại vùng nung là 600 - 700oC trong khi nhiệt độ của đầu đo 1 là trong khoảng 1015 - 1030oC.

Khuyến nghị: Nhiệt độ tại sensor 11 và 12 biểu thị quá trình cháy mạnh hơn ở phía bên phải của lò. Nhiệt độ thấp của đầu đo 1 cho thể do rò rỉ tại điểm nôi các xe goòng hay độ phân bổ nhiệt kém đến sàn xe goòng.

Đường cong nung 1. Vùng làm nguội

Vùng làm nguội

Vùng làm nguội có 14 goòng, tương ứng thời gian lưu 23 giờ. Trong ba giờ đầu tiên, gạch được làm mát từ khoảng 1050°C đến khoảng 750°C. Làm mát nhanh bằng cách đưa không khí lạnh vào khu vực làm lạnh nhanh. Ở phần còn lại của vùng làm mát, gạch được làm mát từ 750°C đến khoảng 70°C khi chúng đi ra khỏi lò. Một cửa được đặt ở lối ra. Một quạt đặt ngay trước lối ra đảm bảo cung cấp đủ làm mát không khí vào lò. Tại điểm làm lạnh nhanh, một đầu ra khác được đặt và việc điều khiển lượng không khí ra này được thực hiện với một cảm biến nhiệt độ ở khu vực làm mát. Nếu nhiệt độ cao thì không khí được hút ra ngoài, nếu nhiệt độ thấp thì lượng không khí hút ra sẽ giảm đi.

DỰ ÁN LCEE 57


Khuyến nghị: Khu vực làm nguội nhanh hiện tại đã làm nguội gạch xuống 750oC. Ta Có thể làm nguội xuống 600oC mà không làm hỏng gạch. Tốc độ làm nguội qua vùng biến đổi quartz là 30oC/giờ nhưng ta có thể làm thấp hơn bằng cách kéo dài khu vực làm nguội kết hợp với việc làm giảm lực hút từ ống khói.

Lực hút từ ống khói

Trong lò, lực hút ống khói được điều chỉnh bởi áp suất đặt ở cuối vùng nung. Áp suất cao hơn đồng nghĩa với lực hút thấp hơn. Lò được lắp đặt bộ vòi phun đốt nhanh ở vùng gia nhiệt và do vậy lực hút ông khói không cần để điều chỉnh đường cong nung.

Đường cong nung 2

Tiền gia nhiệt

Khu vực tiền gia nhiệt có 4 xe goòng và gạch được gia nhiệt từ 30oC lên xấp xỉ 60oC ở mặt goòng và 100oC ở đỉnh goòng gạch. Thời gian lưu ở vùng này là 8 giờ.

Vùng gia nhiệt

Vùng gia nhiệt có 8 goòng với thời gian lưu là 16 giờ. Gạch được gia nhiệt lên đến 700oC. Nhiệt độ tăng 300oC ngay sau khi qua cửa giữa. Độ chênh nhiệt độ giữa đỉnh goòng và chân goòng là khoảng 300oC ở goòng số 8. Độ chênh này thu hép xuống khoảng 100oC ở hang vòi phun đầu tiên. Nhiệt độ rất thấp chỉ ra ở đầu đo số 1 và 2 có thể là do không khí lọt. Đầu đo 4 đặt ở trên điểm nối xe goòng; ở đây đường cong nhiệt độ đi theo lớp gạch thấp nhất.

Khuyến nghị: Đầu đo 1 và 2 chỉ ra rằng rãnh cát không được làm đầy hay lực hút ống khói quá cao. Đầu đo 4 khuyến nghị rằng cần chèn kín tốt hơn ở điểm nối các xe goòng. Độ chênh nhiệt độ giữa đỉnh và chân goòng là lớn và do đó gạch ở chân goòng không được nung đủ và chúng bị nứt vỡ nhiều.

DỰ ÁN LCEE 58


Vùng nung

Vùng nung có 7 goòng, thời gian lưu là 14 giờ. Gạch được nâng nhiệt độ từ khoảng 700oC lên 1050oC trong 6 giờ đầu và sau đó duy trì nhiệt độ ổn định.

Vùng làm nguội

Vùng làm nguội có 10 goòng và thời gian lưu là 20 giờ. Vùng làm lạnh nhanh giảm nhiệt độ gạch xuống 700oC. Ở đầu ra, gạch được làm nguội xuống 25oC.

Khuyến nghị: Như đường cong nung 1.

3.3.3 Hư hỏng do nung

Mất màu

Chủ yếu do hiện tượng đọng sương khói thải. Việc có khu vực tiền gia nhiệt sử dụng không khí nóng để sấy giúp giải quyết vấn đề này.

Nứt hở

Chủ yếu do đường cong nung không phù hợp. Ta cần điều chỉnh đường cong nung với các kỹ thuật của việc lắp đặt vòi phun nhanh hoặc đưa không khí lạnh vào làm đồng nhất nhiệt độ.

Nứt bở do vôi

Nứt bở do vôi cảy ra chỉ với đất có chưa nhiều vôi ở vùng nhiệt độ 700 - 1000oC. Có thể tránh được bằng việc nâng nhiệt chậm hơn trong vùng 700 – 900oC. Cũng có thể them mùn cưa vào đất.

DỰ ÁN LCEE 59


Vết nứt nhỏ

Thường xả ra khi nguyên liệu có chứa các vật liệu cháy được (vật liệu hữu cơ, pyrite). Giải quyết vấn đề này có thể sử dụng cách gia nhiệt từ từ và them cát vào nguyên liệu.

Giảm nứt vỡ

Trong lò Tuynel, việc tăng nhiệt độ nhanh thường thấy ở điểm bắt đầu của giai đoạn suy giảm trong việc giảm quá trình cháy (Xem hình 28).

Hình 28. Trường nhiệt độ trong giai đoạn giảm cháy

Nếu gạch không được gia nhiệt thích hợp trước khi vào giai đoạn suy giảm, bề mặt rắn có thể bị nứt do nhiệt độ tăng. Vấn đề này có thể được giải quyết bằng việc cung cấp một lượng nhiệt thích hợp trước khi bước vào giai đoạn suy giảm. Nhiệt độ tăng lên tại điểm bát đầu của giai đoạn suy giảm có thể bị thấp hơn bằng cách tăng nhiên liệu tại điểm bắt đầu của giai đoạn.

Hình 29. Nứt bề mặt sinh ra trong giai đoạn suy giảm

DỰ ÁN LCEE 60


Nứt vỡ ở vùng làm nguội

Như đã đề cập trước đây, khi làm nguội qua vùng 573oC quá nhanh, các vết nứt nhỏ có thể hình thành. Ta cần làm nguội từ từ khi đi qua vùng này. Điều này được thực hiện bằng việc làm lạnh nhanh cho gạch ở giai đoạn trước đó.

DỰ ÁN LCEE 61


CHƯƠNG 4

CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG CHO LÒ NUNG SẤY TUYNEL

4.1. Dòng năng lượng trong hệ thống lò nung sấy Tuynel

Dòng năng lượng trong hệ thống lò nung sấy Tuynel biểu diễn trên hình 4.1. Trong đó năng lượng cấp vào lò nung chủ yếu từ việc đốt cháy nhiên liệu (khoảng 95,9%) và một phần từ điện để lưu động quạt gió (0.5%) và một phần từ khí đưa vào lò (3,6%). Với năng lượng đầu vào như vậy, ở đầu ra, năng lượng được tiêu thu do truyền tải ra bên ngoài thông qua kết cấu vỏ lò (8.6%), để làm nước trong gạch bốc hơi (23%); chuyển sang lò sấy (28,6%), tích lũy trong xe goòng và gạch ra khỏi lò (12,7%) và tổn thất qua khí thải (27,1%).

Nhìn chung các con số % nêu trên chỉ là con số đại diện, với mỗi lò con số có sự khác nhau và việc xác minh được các con số này đòi hỏi một quá trình đo đạc, đánh giá, tính toán gọi là cân bằng năng lượng cho lò. Việc cân bằng năng lượng cho lò giúp ta đánh giá được cụ thể các dạng tổn thất để sau đó tìm ra các phương án cải thiện giảm thiểu tổn thất, tiết kiệm năng lượng.

Hình 4.1. Dòng năng lượng trong lò nung Tuynel

4.2. Thiết bị đo cần thiết

Để đo đạc đánh giá cân bằng năng lượng cho lò nung Tuynel, những trang thiết bị sau cần được chuẩn bị:

DỰ ÁN LCEE 62


Nhiệt kế cặp nhiệt có thể dùng để đo nhiệt độ khói bầu khô và bầu ướt.

Nhiệt kế hồng ngoại rất thuận tiện để đo

nhiệt độ bề mặt

Ống Pitot với chiều dài lớn (khoảng 1,5 -2m)

để đo tốc độ khí, khói trong ống

Áp kế chất lỏng dùng để đo áp suất động (độ chênh ápP giữa 2 đầu của ống pitot)

Thiết bị đo hàm lượng oxi khói lò

Thiết bị đo điện đánh giá việc vận hành của các loại quạt,

4.3. Trình tự đo và thu thập số liệu

Việc đo và thu thập số liệu cần thiết cho việc cân bằng năng lượng của lò các số liệu cần đo bao gồm:

- Đo lưu lượng khí/khói qua các kênh dẫn sau sử dụng ống Pitot và thiết bị đo độ chênh áp cột nước;

- Đo lưu lượng khói thải tại điểm khói thoát khỏi lò nung;

- Đo lưu lượng không khí nóng trích từ lò nung sang hầm sấy;

- Đo lưu lượng không khí nóng hút ra ở vị trí làm lạnh nhanh nếu có.

Phương pháp đo lưu lượng:

- Điểm đưa thiết bị ống Pitot vào nên cách điểm chuyển hướng dòng khí/khói (điểm bẻ góc dòng chảy) một khoảng lớn hơn 5 lần đường kính ống.

- Việc đo lưu lượng khí/khói trong ống được thực hiện với việc đo tốc độ khí/khói trong ống theo trình tự sau:

https://www.google.dk/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj48ubU0dHJAhUKDCwKHQiVDG8QjRwIBw&url=http://www.imerco.dk/blomsterbergs-infraroedt-termometer?id=100335949&psig=AFQjCNHRx8s_aWSORMDyGomdE5IvSnHsZw&ust=1449848743818904

http://www.apexinst.com/products/method-2c-standard-pitot-tube/pt2c-24

http://absoger-controlled-atmosphere-nitrogen-generator.com/uploads/images/contents/fruit/tube_incline.jpg

https://www.google.dk/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiEl52hk9LJAhUIAHMKHYy_AwkQjRwIBw&url=http://www.elma.dk/_dk/Produkter/Lists;280200/VVS/R%C3%B8ggasanalyse/p/5706445570225?shop.product.id=5706445570225&bvm=bv.109395566,d.bGQ&psig=AFQjCNHBe3UJuXDLpyJC9Y68ZfkvmXZDPQ&ust=1449866338769650

DỰ ÁN LCEE 63


- Nối đầu cuối ống pitot với áp kế đo độ chênh áp chất lỏng; - Đưa ống pitot vào đường khí/khói để đo với đầu ống hướng đối diện với dòng khí

chuyển động ở vị trí tâm đường ống nếu ta có được điểm lấy mẫu thỏa mãn điều kiện khoảng cách đến điểm nối lớn hơn 5 lần đường kính ống để đảm bảo chế độ chảy tầng. Khi này, giá trị đo được nhân với 0.9 là hệ số hiệu chỉnh;

- Nếu không đạt được tiêu chí trên thì ta cần lấy mẫu một số điểm như hình 4.2 dưới và lấy trung bình.

Hình 4.2 Phương pháp lấy điểm đo tốc độ khói.

- Độ chênh áp đo được tức là áp suất động của dòng khí được sử dụng để tính tốc độ dòng khí theo công thức sau:

v2 = 2*9,81*P*1/

trong đó

v= tốc độ dòng khí m/s,

P= áp suất động đo được tính bằng mm cột nước

= khối lượng riêng của không khí tại nhiệt độ đo được (kg/m3). (Tra bảng hoặc tra trên đồ thị Mollier).

- Lưu lượng khí Q (m3/s) được xác định bằng công thức Q = vxS trong đó S = diện tích mặt cắt ống dẫn.

Ngoài việc đo lưu lượng khí tại các kênh dẫn khí/khói, các thông số sau cần được xác định:

- Hàm lượng oxy tại khu vực nung: Thường lấy tại hang lỗ tra than thứ 3 tính từ điểm giao giữa vùng gia nhiệt và vùng nung. Cần có ống dài để hút khí từ khu vực bề mặt goòng gạch. Chú ý lựa chọn thiết bị đo có bơm hút khỏe để hút được khí cháy;

- Hàm lượng oxy khói thải lấy tại điểm hút khói ra cuối cùng của lò nung; - Lấy các mẫu gạch sau đùn, gạch vào lò sấy Tuynel, gạch ra lò sấy Tuynel, gạch thành

phẩm mỗi loại 5 mẫu để đo khối lượng, kích thước và tính trung bình cho mỗi loại; - Xác định lượng than trộn vào đất trong quá trình tạo hình gạch mộc bằng cách hỏi

người quản lý hoặc nhân viên vận hành. Lượng này cần xác định theo đơn vị kg than/viên gạch;

- Xác định lượng than đưa vào lò bằng cách tra than trên nóc lò tính theo kg/ngày bằng việc hỏi nhà quản lý hay người vận hành;

- Xác định số lượng xe goòng ra khỏi lò trong một ngày (goòng/ngày). Hỏi nhà quản lý/ người vận hành;

DỰ ÁN LCEE 64


- Xác định số lượng và khối lượng gạch mỗi goòng (kg gạch/goòng). Đếm, quan sát, hỏi nhà quản lý/người vận hành;

- Từ các thông số này mục tiêu là xác định đượng lượng than tiêu hao tính theo kg than/1kg gạch thành phẩm;

- Dùng nhiệt kế hồng ngoại đo nhiệt độ nóc lò, tường bên của lò tại các vùng gia nhiệt, nung, làm nguội. Mỗi mặt của mỗi vùng đo 20 điểm đo và lấy trung bình. Thông số này nhằm xác định tổn thất do truyền dẫn ra ngoài môi trường;

- Dùng thước dây, thiết bị đo kích thước để xác định kích thước của các vùng nhằm tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt;

- Xác định nhiệt truyền dẫn ra ngoài môi trường của các ống, kênh dẫn thông qua việc đo nhiệt độ khí/khói, kích thước ống/kênh dẫn;

- Xác định khối lượng xe goòng, nhiệt độ mặt xe goòng và gạch trên xe goòng khi mới ra khỏi lò để xác định tổn tất nhiệt tích lũy sau khi ra khỏi lò.

4.4. Phương pháp tính toán các tổn thất.

Việc tính toán cân bằng năng lượng cho lò nung được thực hiên trên phần mềm excel cung cấp cùng với tài liệu này. Các công thức tính đã có sẵn trên bảng excel đó.

DỰ ÁN LCEE 65


CHƯƠNG 5

CÁC GIẢI PHÁP CƠ BẢN NHẰM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG LÒ TUYNEL

5.1. Kiểm tra các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của lò

Trong quá trình hoạt động của lò có những yếu tố dễ gây ra rò rỉ, hoặc chưa được thiết kế, trang bị đúng. Bảng sau đây là tổng hợp các yếu tố cần kiểm tra đánh giá.

STT Ảnh Các điều kiện cần kiểm tra

Khắc phục

1

Các đệm chèn tại các điểm va chạm của xe goòng cần phải được bịt kín 100%. Lớp gốm bao ngoài phải còn tính đàn hồi.

Thay mới lớp đệm chèn nếu có vấn đề.

2

Vỏ thép bọc ngoài xe goòng cần phẳng và gọn gàng tại các điểm va chạm của xe goòng.

Việc thiết kế và chế tạo xe goòng cần thống nhất về mặt tiêu chuẩn giúp không tạo độ lệch.

3

Vị trí chèn cát phải đầy cát. Luôn để ý đổ đầy cát vào các lỗ tra cát

4

Các động cơ quạt phải được kiểm soát bằng bộ biến tần. Việc sử dụng van điều tiết để kiểm soát khối lượng khí gây tốn nhiều điện năng.

Tốt

Không

tốt

Rò rỉ

DỰ ÁN LCEE 66


STT Ảnh Các điều kiện cần kiểm tra

Khắc phục

5

Ống dẫn khí nóng từ lò gạch đến hệ thống sấy cần phải được cách nhiệt để giảm thiểu tối đa tổn thất nhiệt trên đường truyền.

Cần kiểm tra nhiệt độ để hoàn thiện cách nhiệt nếu cần.

6

Gạch hoặc ngói thành phẩm bị bạc màu.

Cần để ý rò lọt không khí hoặc áp suất quá cao trong lò dẫn đến rò lọt không khí. Đánh giá độ chênh nhiệt độ chân goòng và đỉnh goòng để tìm điểm đưa không khí lạnh vào giúp đồng đều nhiệt độ. Để ý hiện tượng đọng sương khói thải dẫn đến bạc màu do lưu huỳnh.

7 Gạch có khô ráo trước khi được đưa vào lò?

8 Gạch có bị nứt trước khi được đưa vào lò?

Phân tích các vết nứt do sấy sử dụng lý thuyết về quá trình sấy.

9 Gạch có bị nứt khi được đưa ra khỏi lò?

Phân tích các vết nứt và các sự cố có thể xảy ra trong lò Tuynen.

5.2. Xe goòng nhẹ

Xe goòng là bộ phận quan trọng của lò có chức năng chứa gạch trên nó và đi từ đầu này sang đầu kia của lò trong suốt quá trình nung. Thông thường, 1 lò gạch Tuynel có số lượng xe goòng đủ cho cả lò nung và hầm sấy và một số để bên ngoài phục vụ cho việc xếp gạch vào goòng cho quá trình hoạt động liên tục của lò. Xe goòng thường được chế tạo bằng khung thép, bánh gang chạy trên ray và mặt trên cùng có lớp vật liệu chịu lửa, cách nhiệt đủ dày để không gian dưới đáy goòng không bị nóng quá ảnh hưởng đến dầu mỡ bôi trơn cho các bánh xe. Xe goòng ở Việt Nam thường ít được chú trọng nên có khối lượng lớn vì xây bằng nhiều gạch chịu lửa nặng nề, hay bị hỏng và phải sửa chữa do công tác xây dựng và vữa sử dụng không chuẩn và một đặc điểm khác là thường hay quét khi làm sạch xe goòng sau khi lấy gạch ra khỏi lò. Khi đó bụi xe goòng tích tụ trong các mạch vữa sẽ dần làm rời các viên gạch xây xe goòng. Kinh nghiệm các nước là việc làm sạch xe goòng nên dùng máy hút bụi công nghiệp vừa tránh bụi cho công nhân vừa giữ cho xe được bền vững.

Khi xe goòng nặng, lượng nhiệt tích tụ lớn nên lâu nguội, ảnh hưởng đến năng suất lao động của công nhân xếp gạch lên goòng. Như vậy, việc có được kết cấu xe goòng nhẹ ngoài khả năng tiết kiệm năng lượng thì còn nâng cao được năng suất lao động và cải thiện điều kiện môi trường lao động cho công nhân.

Đường ống và quạt không

được cách nhiệt

DỰ ÁN LCEE 67


5.3. Giảm tổn thất do tỏa nhiệt ra ngoài môi trường.

Các kết cấu tường lò, đường ống dẫn khí/khói từ lò nung sang hầm sấy là những kết cấu lớn, chịu nhiệt độ cao và tỏa nhiệt nhiều. Vì vậy, khi cách nhiệt không tốt, tỏa nhiệt nhiều ra ngoài môi trường gây tổn thất nhiệt và ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của công nhân vận hành lò. Nhìn chung, các cơ sở đều có thực hiện cách nhiệt cho các kết cấu tỏa nhiệt nhiều nhưng có nhiều điểm vẫn tổn thất nhiệt lớn. Các vật liệu cách nhiệt hiện nay có sẵn nhiều trên thị trường, Các cơ sở nên thực hiện cách nhiệt tốt hơn và lấy tiêu chí 60oC cho bề mặt kết cấu để đảm bảo giảm thiểu tỏa nhiệt ra môi trường.

5.4. Cải tạo, điều chỉnh lưu động khí/khói trong hệ thống lò nung sấy.

Việc cải tạo, điều chỉnh cho hệ thống khí/khói trong hệ thống lò nung sấy là việc khó khăn đòi hỏi người tư vấn hay thực hiện có kiến thức tốt về vấn đề sấy và sử dụng nhiệt hiệu quả. Tuy nhiên, với nhiều cơ sở sản xuất, đây là tiềm năng lớn cho việc tiết kiệm năng lượng. Một số quy tắc sau có thể dùng để tham khảo khi điều chỉnh hệ thống khí/khói cho lò nung sấy.

- Tỷ lệ khối lượng khí ra khỏi lò/ gạch là 3,3kg khí cho 1 kg gạch. Thường của Việt Nam có thể nhiều hơn một chút do sử dụng than làm nhiên liệu nhưng không nên quá 4kg khí/1 kg gạch.

- Khí thải cuối cùng ra khỏi hầm sấy nên được điều chỉnh bằng biến tần và đảm bảo lượng khí vào cân bằng với lượng khí ra tránh khả năng lọt khí lạnh từ không khí bên ngoài vào lò.

- Ưu tiên trích khí nóng từ vùng làm nguội sang để sấy qua đó có thể giảm được lưu lượng khói thải ra khỏi lò.

- Sử dụng hệ thống làm nguội nhanh để kéo dài được thời gian làm nguội khi đi qua vùng chuyển đổi quartz. Chú ý điều chỉnh lượng khí hợp lý trong quá trình làm nguội nhanh để đảm bảo đúng nhiệt độ cần làm nguội. Nhiều doanh nghiệp sử dụng hệ thống này không hợp lý nên gạch bị giòn.

5.5. Hệ thông sấy hiệu quả

Với quá trình hiện đại hóa và tăng cường sử dụng máy móc, giảm nhân công lao động như hiện nay, nhiều cơ sở trang bị những xe nâng vận chuyển gạch và do đó khi vận hành đã không xếp gạch được như người lao động xếp gạch cho quá trình phơi trên sân. Hiệu quả phơi gạch trên sân bị giảm nhiều (xem hình 5.1). Hiện nay, giải pháp dùng năng lượng mặt trời cho việc sấy có nhiều mô hình mới. Việc tìm được một mô hình thích hợp sẽ giúp cho khả năng tận dụng năng lượng mặt trời tốt hơn giúp tiết kiệm năng lượng.

DỰ ÁN LCEE 68


Hình 5.1. Phơi trong nhà mái che (hầu như chỉ gạch trên mặt trên cùng khô còn lại đều ẩm mặc dù phơi lâu ngày)

Các hệ thống sấy sử dụng vừa năng lượng mặt trời có kết hợp với nhiên liệu sinh khối cũng có thể là giải pháp tốt cho việc tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải CO2.

5.6. Quản lý năng lượng, những số liệu cần thu thập và xử lý

Với hệ thống lò nung sấy Tuynel, việc quản lý năng lượng rất quan trọng để vừa tiết kiệm năng lượng, vừa có các thông số vận hành phù hợp khiến cho chất lượng sản phẩm ổn định. Các thông số cần thu thập và lưu trữ bao gồm:

- Đảm bảo xác định đúng nhiệt trị than: Tùy nhà cung cấp nên phân tích đo nhiệt trị, chất bốc, cốc, tro. Mỗi mẫu phân tích toàn bộ mất khoảng 1,5 triệu đồng. Nên chọn cách lấy mẫu đúng tiêu chuẩn, đảm bảo mẫu mang tính chất đại diện cho đống than; Xác định lượng than trộn vào đất có ghi chép về thời điểm, số lượng gạch sản xuất ra theo định lượng đó, đánh giá chất lượng gạch thành phẩm từ đó;

- Xác định độ ẩm gạch vào hệ thống lò nung sấy mỗi ngày bằng cách đo khối lượng trung bình của khoảng 20 viên sản phẩm tại các goòng khác nhau trong ngày;

- Xác định khối lượng gạch, kích thước gạch, kích thước lỗ sau đùn ép hàng tuần có ghi chép nhằm đánh giá độ mòn của khuôn để thay thế kịp thời;

- Xác định lượng nước bốc hơi khi phơi gạch trên sân bằng cách cân và xác định độ chênh khối lượng sau đùn và sau phơi. Qua đó tìm ra quy luật phơi hợp lý cho từng dạng thời tiết. Đánh giá và tối ưu hóa quá trình phơi qua các cách phơi khác nhau. Với 1kg hơi nước được bốc ra, 2250 kJ năng lượng được tiết kiệm;

- Đánh giá tỉ lệ gạch nứt, gạch bạc màu, non, tìm nguyên nhân qua các khả năng đã nêu ở trên nhằm tìm cách khắc phục tối đa;

- Việc xác định suất tiêu hao năng lượng nên thực hiện 1 tuần 1 lần có ghi chép. Việc cân bằng năng lượng và khối lượng khí/khói cho lò nên thực hiện 1 tháng 1 lần có ghi chép.

21 Ngô Quyền, Hoàn Kiếm, Hà Nội, Việt NamE-mail: [email protected]: lcee.vn

1.9 lo tuylen

Documents