Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải LỜI NÓI ĐẦU Trước sự đổi mới và phát triển của đất nước trong giai đoạn hiện nay, nền kinh tế của nước ta tăng trưởng mạnh. Đảng và chính phủ quan tâm đến mọi mặt của xã hội, đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng vì đây là mặt thể hiện rõ nhất mức độ phát triển của một quốc gia. Gần đây, ngành xây dựng rất phát triển kéo theo nhu cầu nguyên vật liệu tăng mạnh. Trong đó, gạch là vật liệu phổ biến nhất. Từ xưa đến nay, thường dùng gạch nung truyền thống, rất phổ biến nhưng có nhiều bất cập như: ô nhiễm môi trường khi sản xuất, chất lượng không cao, tốn diện tích đất canh tác… Vì vậy, ngày nay thế giới chuyển sang sử dụng gạch không nung với nhiều ưu điểm vượt trội so với gạch đất sét nung truyền thống. Chủ trương của nhà nước cũng phát triển gạch không nung nhằm khắc phục vướng mắc của gạch đất sét nung và nhằm đưa ngành xây dựng phát triển. Để tổng kết kết quả học tập sau 5 năm của sinh viên ngành vật liệu xây dựng, em được nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế nhà máy bê tông khí chưng áp công suất 100.000 m 3 /năm”. Đồ án này rất cấp thiết cho sự phát triển gạch không nung ở nước ta hiện nay, đáp ứng nhu cầu gạch xây cho các công trình. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ vật liệu xây dựng đã trang bị cho em những kiến thức bổ ích khi theo học tại trường. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Trọng Lâm đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Trong quá trình thiết kế còn nhiều sai sót, mong các thầy cô giáo giúp đỡ em để đồ án hoàn thành tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 1 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải PHẦN 1 – GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 KHÁI NIỆM - Bê tông khí là loại bê tông nhẹ chứa một khối lượng lớn các lỗ rỗng nhân tạo bé và kín giống hình tổ ong được tạo lên nhờ chất tạo khí trong hỗn hợp vữa bê tông. Những lỗ này chứa khí hoặc hỗn hợp khí – hơi nước có kích thước từ 0,5 – 2mm, phân bố đồng đều và được ngăn cách nhau bằng các vách mỏng, chắc. - Cấu trúc bê tông khí gồm 2 hệ thống lỗ rỗng: + Cấu trúc lỗ rỗng lớn được tạo nên từ bọt khí nhân tạo do chất tạo khí phản ứng sinh ra. + Cấu trúc lỗ rỗng mao quản nằm trong phần vách ngăn giữa các lỗ rỗng lớn. 1.2 NGUỒN GỐC VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Nguồn gốc của bê tông khí bắt đầu từ Thụy Điển – khi Thụy Điển chịu sự thiếu hụt gỗ trầm trọng do phá rừng và cần có một liệu thay thế. Kiến trúc sư Thụy Điển Johan Ericksson đã thử nghiệm với bê tông xốp có khí CO 2 . Trong 90 năm qua, bê tông khí được chấp nhận rộng rãi và là một vật liệu ưa thích để xây dựng các tòa nhà an toàn, kinh tế và hấp dẫn. nhà ở, nhà thương mại trên khắp các châu lục sử dụng gạch bê tông khí trong hầu hết các loại khí hậu do chúng cách nhiệt tốt. Hiện nay đã có khoảng hơn 300 nhà máy bê tông khí trên thế giới (thống kê năm 2005) với công suất khoảng hơn 1 tỷ khối vật liệu/năm. Tổng hợp một số thông tin quan trọng về sự phát triển của bê tông khí trên thế giới: Năm 1920: Johan Ericksson sáng chế bê tông khí Năm 1930: thương mại sản xuất của vật liệu Năm 1943: Josel Hebel xây dựng nhà máy với cải tiến cấp phối Năm 1948: Tinh chế quá trình sản xuất và được quốc tế cấp phép Năm 1966: Thỏa thuận cấp phép của Hebel với Asahi là nền tảng cho việc xuất khẩu AAC tại Đông Nam Á. Hiện nay, AAC đã phát triển rộng khắp các châu lục trên toàn thế giới. Ở Việt Nam, một vài năm gần đây đã xuất hiện một số công trình sử dụng gạch AAC chủ yếu ở Miền Nam. 2 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải Năm 2007: Công ty TNHH Amazing nhập AAC từ Thái Lan và sử dụng chủ yếu ở miền Nam. Năm 2009: Công ty Thái Thịnh khánh thành sản xuất AAC Vĩnh Đức – Bảo Lộc – Lâm Đồng với công suất 100.000 m 3 /năm. Đây là nhà máy AAC đầu tiên tại Việt Nam Hiện nay các dự án AAC đang được đầu tư và phát triển mạnh trên khắp cả nước. 1.3 - SỰ CẦN THIẾT ĐẦU TƯ 1.3.1 Nhu cầu gạch xây ở miền Bắc nước ta Nước ta đang trong quá trình đô thị hóa với tốc độ xây dựng cao và được đánh giá là vẫn đang trong giai đoạn đầu của quá trình tăng trưởng. Với tốc độ tăng trưởng kinh tê cao và đô thị hóa nhanh, nhu cầu về không gian xây dựng sẽ ngày một lớn khiến nhu cầu gạch tăng mạnh. Theo thống kê quý I năm 2009, nhu cầu gạch nước ta như sau: Bảng 1.1 – Thống kế nhu cầu gạch nước ta quý 1 năm 2009 (Đơn vị: tỷ viên) TT Khu vực tính 2010 2015 2020 1 Vùng trung du và miền núi phía Bắc 2,3 3,1 4,5 2 Vùng đồng bằng sông Hồng 7,1 8,3 11,5 3 Vùng Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung 6,1 6,5 6,8 4 Vùng Tây Nguyên 1,03 1,1 1,7 5 Vùng Đông Nam Bộ 3,9 4,4 5,8 6 Vùng đồng bằng Sông Cửu Long 4,57 8,6 9,7 Cả nước 25 32 42 Sản lượng gạch xây thiếu hụt do dừng hoạt động của các lò thủ công: 24/7/2000 của Bộ Xây Dựng quyết định dừng các lò thủ công đến năm 2010 và xu hướng phát triển gạch không nung trong những năm tiếp theo. Do dừng các lò thủ công nên cả nước thiếu hụt ước tính 12,6 tỷ viên gạch. Đây là cơ hội gạch không nung phát triển. 3 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải Nhu cầu vật liệu đến năm 2020 theo điều tra tháng 1/2009 ước tính nhu cầu gạch không nung như sau: Bảng 1.2 – Bảng nhu cầu vật liệu nước ta đến năm 2020 (Đơn vị: Tỷ viên) TT Khu vực tính 2010 2015 2020 1 Vùng trung du và miền núi phía Bắc 0,243 0,768 1,564 2 Vùng đồng bằng sông Hồng 0,731 2,133 4,066 3 Vùng Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung 0,573 1,498 3,116 4 Vùng Tây Nguyên 0,077 0,255 0,619 5 Vùng Đông Nam Bộ 0,337 1,155 2,193 6 Vùng đồng bằng Sông Cửu Long 0,23 1,136 2,334 Cả nước 2,19 7,128 13,92 Bảng 1.3 - Lượng vật liệu không nung hiện nay: TT Vùng kinh tế - xã hội Đơn vị Tổng 1 Vùng trung du và miền núi phía Bắc Tỷ viên 0,249 2 Vùng đồng bằng sông Hồng Tỷ viên 0,423 3 Vùng Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung Tỷ viên 0,497 4 Vùng Tây Nguyên Tỷ viên 0,082 5 Vùng Đông Nam Bộ Tỷ viên 0,253 6 Vùng đồng bằng Sông Cửu Long Tỷ viên 0,094 Cả nước Tỷ viên 1,599 Do nhiều yếu tố khách quan và chủ quan, lĩnh vực sản xuất vật liệu không nung ở nước ta còn rất mới mẻ, sản lượng vật liệu không nung còn rất thấp. Đánh giá chung: Từ các số liệu trên cho thấy nhu cầu thị trường về vật liệu xây dựng là rất lớn trong khi vật liệu không nung mới bước vào giai đoạn bắt đầu phát triển, năng lực sản xuất còn thấp. đó là cơ hội để đầu tư nhà máy bê tông khí chưng áp. 4 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải 1.3.2 Những bất cập của gạch đất sét nung truyền thống và ưu điểm nổi bật của gạch không nung bê tông khí chưng áp 1) Những bất cập của gạch xây truyền thống - Sử dụng đất sét nung thành gạch với nhu cầu gạch lớn như ngày nay thì tiêu tốn lượng đất sét khổng lồ. Mỗi năm, nhà nước ta mất đi hàng nghìn hecta đất canh tác, ảnh hưởng đến an ninh lương thực của đất nước. - Tiêu tốn lượng than lớn để nung sản phẩm: ước tính đến năm 2020 tiêu tốn 60 triệu tấn than để nung sản phẩm đáp ứng nhu cầu 400 tỷ viên và thải ra lượng CO 2 khổng lồ ra môi trường (năm 2005 sản xuất 18 tỷ viên sinh ra 2,902 tỷ tấn CO 2 ) ảnh hưởng đến môi trường sống, phá hủy tầng ô zôn. - Những ưu điểm của gạch đất sét nung kém hơn rất nhiều so với gạch đất sét không nung (về dẫn nhiệt, chịu lửa, cách âm…) Từ những bất cập trên, đồng thời đáp ứng nhu cầu gạch xây ngày một lớn, hạn chế sử dụng đất canh tác, bảo vệ môi trường… thủ tướng chính phủ ra quyết định số 121/2008/QĐ – TTG ngày 29/8/2008 về việc phê duyệt quy hoạch tổng thể ngành VLXD ở Việt Nam đến năm 2020 với định hướng gạch không nung chiếm 20-25% vào năm 2015 và 30 – 40% vào năm 2020. 2) Những đặc tính nổi trội của gạch bê tông khí chưng áp.  Tỷ trọng nhỏ: Khoảng từ 400 – 1000 kg/m 3 tương đương 1/3 gạch đặc và 2/3 gạch 2 lỗ. sử dụng gạch bê tông khí chưng áp có thể tiết kiệm 10 – 20% do giảm chi phí kết cấu, tốc độ xây nhanh, giảm tiêu hao nhân công, đẩy nhanh tiến độ xây dựng.  Tính năng bảo ôn cách nhiệt cao Hệ số dẫn nhiệt khoảng 1,11 – 0,22 W/m o k chỉ bằng 1/4 - 1/5 hệ số dẫn nhiện của gạch đất sét nung thông thường và bằng 1/6 của gạch bê tông thường. có thể giảm 40% trên năng chi phí cho điều hòa.  Tính cách âm tốt Khả năng cách âm gấp đôi gạch đất sét nung thông thường.  Tính chịu nhiệt Ở nhiệt độ 600 o C cường độ kháng nén của bê tông khí tương đương ở nhiệt độ thường, vì vậy khả năng chống cháy đạt cấp I theo tiêu chuẩn quốc gia.  Gia công dễ dàng 5 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải Dễ khoan, cắt, đóng đinh bằng thêm cốt thép vào khi thi công, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong thi công.  Linh hoạt trong sản xuất và bảo vệ môi trường Nguồn nguyên liệu có thể chọn tùy vùng: tro bay, cát, xỉ than, khoáng hóa thạch… hay tận dụng phế thải công nghiệp khác. Trong quá trình sản xuất không phát sinh chất thải rắn, khí thải độc hại và nước thải ra môi trường. 1.4 SẢN PHẨM 1.4.1. Cấu trúc Sản phẩm có các lỗ rỗng kín và lỗ rỗng mao quản - Các lỗ rỗng kín có kích thước 0,5 – 2mm phân bổ đều trong khối vật liệu làm giảm khối lượng thể tích của vật liệu. Lỗ rỗng được tạo thành từ chất khí sinh ra trong quá trình phồng nở của khối phối liệu tạo ra các bọt khí li ti trong vữa, khi vữa đóng rắn lại tạo ra các lỗ rỗng. Các lỗ rỗng được ngăn với nhau bằng các vách ngăn bê tông. - Các lỗ rỗng mao quản nằm trong phần bê tông được tạo nên nhờ nước bay hơi trong quá trình đóng rắn của hỗn hợp vữa. 1.4.2. Hình dạng và kích thước - Hình dạng và kích thước của sản phẩm rất phong phú trên thị trường hiện nay, chủ yếu là gạch khối hợp chữ nhật có kích thước 600 x 200 x 100 và nhiều kích thước khác nhau của dạng hình hộp Hình vẽ : Ngoài ra còn có một số cấu kiện đặc biệt có hình khối phức tạp hơn (như dạng chữ U….) 1.4.3. Các thông số kỹ thuật của sản phẩm - Nhà máy sản xuất 2 loại sản phẩm là Mac 600 và Mac 700 + Sản phẩm Mac 600 có 2 kích thước: 600 x 200 x 100 mm 600 x 200 x 200 mm 6 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải Cường độ nén ≥ 3 MPa + Sản phẩm Mac 700 có 2 kích thước: 600 x 200 x 100 mm 600 x 200 x 200 mm Cường độ nén ≥ 4 MPa Kích thước có thể thay đổi tùy đơn đặt hàng - Chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn TCVN 7959:2008 Khối lượng thể tích khô : 700 kg/m 3 Hệ số dẫn nhiệt : 0,11 – 0,22 W/m o k Cường độ nén : ≥ 4 – 5 MPa Dung sai kích thước : Dài +3 -5 mm Rộng +3 -5 mm Cao +3 -5 mm Độ co ngót : < 0,8 mm/m 7 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải PHẦN 2 – KẾ HOẠCH SẢN XUẤT VÀ CUNG ỨNG NGUYÊN VẬT LIỆU 2.1 – KẾ HOẠCH SẢN XUẤT - Công suất thiết kế: 100.000 m 3 /năm. Gồm các bộ phận sau:  Bộ phận nghiền  Bộ phận trộn  Bộ phận dưỡng hộ  Bộ phận cắt  Bộ phận chưng hấp  Bộ phận bốc dỡ sản phẩm - Kế hoạch làm việc của các bộ phận như sau:  Các bộ phận trộn, dưỡng hộ, cắt, chưng hấp làm việc 3 ca/ngày, mỗi ca 8h  Các bộ phận nghiền, và bốc dỡ sản phẩm làm việc 2 ca/ngày, mỗi ca 8h - Với các bộ phận làm 3 ca/ngày: + Số ngày trong năm: 365 ngày + Số ngày nghỉ lễ tết: 9 ngày + Số ngày nghỉ sửa chữa, bảo dưỡng: 20 ngày + Không nghỉ thứ 7 và chủ nhật Vậy tổng số ngày làm việc trong năm là: 365 – (20 + 9) = 336 ngày Bảng 2.1 - Bảng thống kê sản xuất của các phân xưởng làm việc 3 ca: Năm Tháng Ngày Ca Giờ 100.000 (m 3 ) 8333,3 (m 3 ) 297,6 (m 3 ) 99,2 (m 3 ) 12,4 (m 3 ) - Với các bộ phận làm việc 2 ca/ngày: + Số ngày trong năm: 365 ngày + Số ngày nghỉ lễ tết: 9 ngày + Số ngày nghỉ sửa chữa, bảo dưỡng: 20 ngày Vậy tổng số ngày làm việc trong năm là: 365 – (20 + 9) = 336 ngày Bảng 2.2 - Bảng thống kê sản xuất những bộ phận làm việc 2 ca/ngày: 8 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải Năm Tháng Ngày Ca Giờ 100.000 (m 3 ) 8333,3 (m 3 ) 297,6 (m 3 ) 144,8 (m 3 ) 18,6 (m 3 ) - Chọn số nồi hấp và chọn nồi hơi: Chọn loại nồi hấp có kích thước hữu ích Ф2,5 x 31m Có thông số như sau: + Đường kính trong : 2,5m + Chiều dài hữu ích : 31m + Áp suất làm việc :1,5 MPa (áp suất thiết kế 1,6 MPa) + Nhiệt độ làm việc : 204 o C Chọn loại khuôn có kích thước trong lòng lò : 4,87 x 1,23 x 0,64 m Tấm đỡ dài 4,97m xếp sát nhau trong nồi hấp=> 1 nồi chứa được : n = 31 4.97 é ù ê ú ê ú ë û = 6 xe Mỗi xe chứa 3 khuôn , mỗi khuôn sau khi cắt có kích thước 3,456 m 3 . Vậy thể tích sản phẩm trong 1 nồi là V = 6 x 3 x 3,456 = 62,2 m 3 Chu kỳ gia công nhiệt là 11h , trong đó : + Nâng nhiệt : 2h + Hằng nhiệt : 8h + Hạ nhiệt : 0,5h + Ra vào nồi : 0,5h 1 ngày 1 nồi có thể cho ra 2 mẻ sản phẩm, mỗi mẻ có 62,2m 3 => Có thể sản xuất được : 62,2 x 2 = 124,4 m 3 /1nồi/1ngày. - Để đảm bảo công suất cho nhà máy là 100.000 m 3 /năm hay 297,6 m 3 /ngày thì cần số nồi là n = 297,6 124,4 = 2,4 nồi = > chọn 3 nồi . - Chọn nồi hơi có năng suất 8 tấn hơi / h . Áp suất hơi nước 15atm, nhiệt độ hơi nước 205 o C. 9 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải  Lựa chọn máy trộn . - Chu kỳ trộn : 6 phút - Thời gian làm việc : 2 ca / ngày - Thể tích nồi trộn : 3,6m 3 2.2 – TÍNH TOÁN CẤP PHỐI CHO SẢN PHẨM 2.2.1 – Yêu cầu nguyên vật liệu sử dụng 1) Nguyên liệu sử dụng gồm: + Tro bay 10 [...]... 0,5 + 100 = 4528,75 x = 4551 Tấn/năm 100 100 4) Hao hụt tại máy nghiền bi là h4 = 0,5%, lượng vôi vào máy nghiền bi là: +Mac600 : M3V = M2V x h4 + 100 0,5 + 100 = 3584 x = 3602 Tấn/năm 100 100 +Mac700 : M’3V = M’2V x h4 + 100 0,5 + 100 = 4551x = 4574 Tấn/năm 100 100 5) Hao hụt tại máy nghiền bi là h5 = 0,5%, lượng vôi vào máy nghiền bi là: +Mac600 : M4V = M3V x h5 + 100 0,1 + 100 = 3602x = 3606 Tấn/năm... Tổng lượng vôi cần nhập về hang năm là : M7V + M’7V = 3715 + 4717 = 8432 Tấn/năm B – Tuyến hồ Mác 600 và 700 dùng chung 1 loại hồ (do sai số VL thành phần 72oC Thời gian thủy hóa: 4 – 15 phút c) Xi măng - Nhập xi măng rời từ nhà máy Hoàng Thạch, Chinfon, Hải Phòng, cách nhà máy khoảng 45km đáp ứng đủ công suất cho nhà máy - Thành phần hóa: Oxit SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO3 K2O + Na2O Hàm lượng % 18 - 26 3-8 58 - 67 2-5 5 1-3 ≤1 - Thông số kỹ thuật: γv = 1500 kg/m3 γa = 3100 kg/m3 Độ mịn: 2700cm2/g – 3500 cm2/g d) Thạch cao - Sử dụng lạo Anhydric có thành... cho 1 phần cho nồi trộn để đảm bảo nhiệt độ ở đó  Bộ phận hấp Sau khi đủ lượng sản phẩm đưa vào nồi hấp thì tiến hành quá trình hấp sản phẩm, quá trình vận hành theo quy trình nghiêm ngặt Tổng thời gian 1 chu kỳ chưng hấp là 11h Sau khi chưng hấp, sản phẩm được đưa ra ngoài bốc dỡ, phân loại và đóng gói sản phẩm Những phế phẩm kích thước lớn được cắt nhỏ thành viên gạch nhỏ hơn để tận dụng phế thải... = SiO 2 2290 = = 3 CKD 400 + 364 2- Xác định lượng nước với tổng lượng dung vật liệu khô Cũng theo tham khảo số liệu tại nhà máy bê tong khí Viglacera ta có tỷ lệ: N N 2290 = = = 0,6 R Cát + Vôi + Ximang + Thachcao 2290 + 364 + 400 + 72 3- Lượng dung vật liệu thành phần ở trạng thái khô k mvn 600 P R= = = 545,45 kg 1,1 kc Trong đó : 14 Gvhd: Nguyễn Trọng Lâm Sv thực hiện: Nguyễn Hữu Hải + mkvb : khối . hàng nghìn hecta đất canh tác, ảnh hưởng đến an ninh lương thực của đất nước. - Tiêu tốn lượng than lớn để nung sản phẩm: ước tính đến năm 2020 tiêu tốn 60 triệu tấn than để nung sản phẩm đáp. giáo trong bộ môn công nghệ vật liệu xây dựng đã trang bị cho em những kiến thức bổ ích khi theo học tại trường. Đặc bi t, em xin bày tỏ lòng bi t ơn sâu sắc đến thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Trọng. dựng cao và được đánh giá là vẫn đang trong giai đoạn đầu của quá trình tăng trưởng. Với tốc độ tăng trưởng kinh tê cao và đô thị hóa nhanh, nhu cầu về không gian xây dựng sẽ ngày một lớn khiến