Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU LÒ NUNG GỖM, SỨ 1.1. Đặc điểm gốm, sứ Gốm sứ là một mặt hàng đòi hỏi về mẫu mã cũng như tính mỹ thuật cao, nhiệt độ nung gốm lại rất cao (trên 1000 0 C) nhưng lại dễ vỡ và sinh ra khuyết tật trong quá trình nung. Sự thay đỗi nhiệt độ đột ngột và cũng sẽ dẫn tới hậu quả là gốm bị nứt, vỡ hay sinh ra khuyết tật. Do đó thời gian nung một mẻ gỗm mất rất nhiều thời gian . - Các thao tác cơ bản của quy trình nung gỗm, sứ + Thao tác 1: Gốm được xếp lên xe lò theo từng lớp một, mỗi lớp sẽ được kê bằng một tấm một tấm đệm làm bằng Fe 2 O 3 tấm đệm này chịu được nhiệt độ trên 200 0 C. Gốm được xếp đúng vị trí sao cho khi xe đẩy xếp khít vào lò gốm không tiếp súc trực tiếp với ngọn lửa từ đầu đốt. Nếu không tuân thủ nguyên tắc này sản phẩm sẽ không được nung đều. + Thao tác 2: Để quá trình nung gốm không bị gián đoạn vì những lý do kỹ thuật, bao giờ cũng có thao tác chạy thử, tức là cho các đầu đốt hoạt động, sau đó nhìn qua ống thăm kiểm tra xem có đầu đốt nào không cháy. Nếu phát hiện thấy có những sự cố nói trên phải ngắt cầu dao, đóng van khí để sửa chữa. + Thao tác 3: Sau khi đã kiểm tra xong cho lò hoạt động và điều chỉnh nhiệt cho nhiệt độ lò ở 550 0 C, giữ nhiệt độ này trong 3h. Để gốm được khô đều, sau đó nâng tiếp nhiệt độ lên 1120 0 C và giữ trong 3h, quá trình thay đổi nhiệt độ và giữ nhiệt độ như vậy được duy trì tới khi gốm được nung xong. Quá trình tính từ khi gốm đã chín nhiệt độ lò cũng được duy trì và giảm theo từng thang nhiệt độ. + Thao tác 4: Trong quá trình đợi gốm chín người công nhân phải xếp gốm vào xe lò khác để khi mẻ gốm trong lò đã chính ta sẽ tiến hành ngay vào nung mẻ khác. Làm như vậy sẽ tiết kiệm được thười gian nung và nhiệt độ hao tổn. Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 2 * Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung đựơc trình bày trong hình vẽ. 1.2. Cấu tạo lò nung Lò lung sứ là loại lò dùng nhiên liệu khí gas, kích thước và khối lượng lớn. Cấu tạo của lò gồm 3 bộ phận chính : + Vỏ lò (phần cơ khí) + Lớp bảo ôn. + Hệ thống đường ống dẫn khí và đầu đốt Kích thước khuôn khổ của lò: Dài x rộng x cao = a x bx h = 59 x 1,2 x 2 (m) trong đó: ống dẫn vệ sinh, thổi bụi ống khói Kho gas vị trí tập kế t oxi hóa khử Làm lạnh Van Vòi phun ống dẫn Van Lò nung Phân loại Quạt Hình1-1. Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung xếp lên xe NL Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 3 a- Chiều dài của lò. b- Chiều rộng của lò. h- Chiều cao của lò. Nhiệt độ nung: T max =1300 0 C , T min = 300 0 C. Thời gian nung của lò có thể liên tục nhiều giờ mà vẫn đảm bảo độ an toàn lao động cũng như các chỉ số an toàn nói chung của một lò nung. Phần vỏ lò làm bằng thép (chủ yếu là C45) có kích thước và khối lượng lớn nhất bao quanh toàn bộ lò, do làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất lớn, nên trong lòng của lò được bọc một lớp bảo ôn. Lớp bảo ôn này bao gồm gạch chịu lửa và bông thu ỷ tinh, đây là một loại vật liệu hoá học chịu được nhiệt độ cao, khi làm việc ngọn lửa từ các đầu đốt sẽ phun vào lòng lò lúc đố nhiệt độ trong lòng lò rất cao (trên 1300 0 C). Lớp bảo ôn còn có tác dụng giữ nhiệt độ của lò luôn ổn định không bị thoát nhiệt ra vỏ lò, chiều dày của lớp bảo ôn là d=300 (mm). * Sơ đồ cấu trúc lò: 1 1 1 1 1 2 2 2 3 5 4 4 2 2 6 2 8 7 9 10 1 Chú thích: 1 : Động cơ Hình 1-2. Sơ đồ cấu trúc lò Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 4 2 : Quạt 3 : Đồng hồ báo áp lực GAS 4 : Đồng hồ báo áp lực gió 5 : Hệ thống ống dẫn 6 : Xe nguyên liệu. 7 : Tường lò 8 : Buồng đốt 9 : Van 10: Đèn báo 1.2.1. thân lò Kích thước khuôn khổ của cụm thân lò là: a x b x h = 59 x 1,2 x 2 (m) trong đó: a- Chiều dài thân lò. b- Chiều rộng thân lò. h- Chiều cao thân lò. Thân lò có dạng hình khối rỗng, xung quanh là các thành vách, trong đó phần chịu lực là phần khung chế tạo bằng thép định hình dạng hộp H50x50x3, sau đó được bọc bằng thép tấm dày T=2mm. Cụm thân lò làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, nên toàn bộ trong lòng cụn thân lò được xây gạch chịu lửa và bọc bông thuỷ tinh chịu nhiệt (gạ ch chịu lửa và bông thuỷ tinh còn goi là lớp bảo ôn), lớp bảo ôn này có chiều dày d= 300 mm. 1.2.2. Thành lò Thành lò phải có cấu tạo đơn giản bao gồm khung thép định hình dạng hộp H50x50x3, sau đó bọc tôn, cấu tạo cụm thành lò phải là một mặt phẳng dưới chân có ghế đẩu (kết cấu cụm chi tiết có dạng hình ghế đẩu) nhô ra làm bệ, sau này xây gạch chịu lửa. Trên thành lò phải có 9 mặt bích dùng để lắp đầu đốt trong đó có 4 mặt bích φ120 ở trên và 5 mặt bích φ140 ở dưới, ngoài ra để theo dõi sự hoạt động của các đầu đốt trên thành phải có 9 ống thăm φ32 . Khi các đầu đốt hoạt động, người công nhân đứng bên thành lò phải sẽ quan sát được đầu đốt bên thành lò trái và ngược lại, khi đứng bên thành trái sẽ quan sát được các đầu đốt bên thành lò phải.Trên hình 1.5.a.b.c dưới đây là các mặt bích và ống thăm. Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 5 141 117 215 215 R 5 4 4 260 260 R 1 0 a. Mặt bích to φ140 b. Mặt bích nhỏ φ120 75 1x45 1x45 60 c. ống thăm φ32 Hình 1-3. Mặt bích và ống thăm. 1.2.3. Cụm nóc lò Nóc lò hay còn gọi là trần lò, đóng vai trò là miền giới hạn giữa thân lò và buồng điều hoà. Nóc lò được làm bằng khung hộp sau đó lắp thép lưới, phần thép lưới làm bằng tôn đột lỗ để buộc bông thuỷ tinh.Trên hình 1.7 dưới đây là cụm nóc lò. Cụm này gồm có ba chi tiết đó là: Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 6 1.2.4. Xe lò Xe lò đóng vai trò là đáy lò, sở dĩ như vậy vì trong điều kiện nhiệt độ cao 1300 0 C người công nhân không thể trực tiếp vào lòng lò mà phải gián tiếp thông qua xe lò. Điều này cũng tiết kiệm được nhiên liệu đốt cho lò, vì bỏ qua được công đoạn đợi cho lò nguội để chuyển sang mẻ nung mới. Tức là đáy lò sẽ được chế tạo rời. Trên hình 1.8 dưới đây sẽ giới thiệu về xe lò. 866 5 1 2 3 4 50 1780 1000 Hình 1-4. Xe lò. 1- gạch chịu nửa, 2- khung xe lò, 3- cùm bánh xe, 4- bánh xe, 5- trục bánh xe Cấu tạo xe lò gồm phần khung làm bằng U 100x46x5 (mm) sau đó bọc thép tấm dày t=2mm, xe lò chạy trên thanh ray nhờ bánh xe (3) (trên bản vẽ chung). Gồm có 3 xe, mỗi xe có bốn bánh. Kích thước khuôn khổ của mỗi xe là: dài x rộng x cao = a x b x h = 2000 x 1780 x 257 (mm). Xe lò được xây gạch chịu lửa khít với hai bên thành lò, đảm bảo hơi nóng sẽ không thoát ra ngoài được. Khi lò không hoạt động, xe lò được đưa ra ngoài, đến khi hoạt động, sản phẩm được xếp đầy lên xe và đưa vào lò. Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 7 1.2.5. Cụm ống khói Cụm ống khói được giới thiệu trên hình 1.14 . 3000 16 1200 Hình 1-5. Cụm ống khói ống khói có kích thước lớn nhất, chiều dài L=12000 mm nối từ buồng điều hoà lên trên không. Do nhiệt độ làm việc của ống khói cao (1300 0 C) lại không thể xây gạch chịu lửa nên ống khói được làm bằng INOX. ống khói hình tròn φ1000, trên đỉnh ống khói có phần nón (18) để che mưa không cho nước từ ngoài theo đường ống vào trong lò. Do phần ống khói có kích thước lớn, nên ta tách ống khói ra làm 6 đoạn, các đoạn này được nối với nhau nhờ các mặt bích (16). Do đặc điểm của buồng khói là hình vuông mà ống khói lại hình tròn nên đoạn ống nối từ buồng điều hoà phả i có một đầu vuông và một đầu tròn. Buồng khói nối với buồng điều hoà nhờ mặt bích bắt đai ốc, bu lông. 1.2.6. Cụm đường ống Cụm đường ống làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất lớn, do đó toàn bộ đường ống được làm bằng INOX. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống đường ống là : Dùng để dẫn nhiên liệu tới cung cấp cho các đầu đốt để từ đó tạo ra nhiệt để thổi vào thân lò. Các thông số kỹ thuật của hệ thống đường ống : ố ng gió to : a x b = 5210 x 90 . ống gió nhỏ : a x b = 4042 x 76 . ống gas to : a x b = 5360 x 34 . Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 8 ống gas nhỏ : a x b = 4504 x 21 . ống tăng áp : Φ 90 . ống nguồn : a x b = 2170 x 280 . ống gió nguồn có : Φ 280 . Trong đó : a - Chiều dài của ống ( mm) . b - Chiều rộng của ống ( mm) . 1.2.7. Các thông số kỹ thuật của lò * Các kích thước của lò: - Dài : 59,0 m - Rộng : 1,18 – 1,2 m - Cao : 2 m - Chiều dài xe lò : 2m - Số xe trong lò : 29,5 cái - Số xe ngoài lò : 25 cái * Sản phẩm nung : Sứ dân dụng, tráng men, sứ kỹ thuật * Quá trình nung: nung 1 lần, ôxi hoá và khử * Thời gian nung: 24h * Thời gian đẩy: 48,8 phút/ xe * Sản lượng của lò: - 29,5 xe/ 24h - 6637,5 kg sứ / 24h - 225 kg sứ / xe - 1575 kg vật dụng/ xe - 1800 kg vật dụng / xe * Nhiệt độ nung tối đa: 1300 0 C - Sự khác nhau của t 0 tối đa ở vùng nung chính là ± 5 0 C * Hệ thống nhiệt: Nhiên liệu PLG, 11000 kcal / kg gas * Vòi đốt +Nhóm vòi đốt 1, Vùng trước nhiệt gồm 6 cái điều khiển đốt tự động +Nhóm vòi đốt 1, vùng oxi hoá gồm 8 cái dưới và 2 cái trên +Nhóm vòi đốt 2, vùng khử gồm 12 cái dưới và 2 cái trên +Nhóm vòi đốt 3, vùng trung tính gồm 8 cái dưới và 2 cái trên +Nhóm vòi đốt 4, vùng trung tính gồm 8 cái dưới và 6 cái trên Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 9 * Hệ thống điều khiển: SPS Siemens S7 Chương trình VAST trên PC * Năng lượng cung cấp: 400V, 100KVA * Điên năng điều khiển: 220 VAC, 24 VAC, 10 DC. 1.2.8. Nguyên lý hoạt động của lò nung. Xe lò ở vị trí tập kết, tại đây sản phẩm được xếp lên xe, sau đó đẩy xe lò chạy trên đường ray tiến vào lò. Lúc này cửa lò đang ở tư thế mở sẽ đóng lại, sau khi đã kiểm tra nguyên liệu, người công nhân sẽ đóng cầu dao điện để quạt gió thổi vào lò (trước khi bắt đầu cung cấp gas, việc đầu tiên là phải khởi động quạt để tránh có sự nguy hiểm gây ra do tr ộn gas/khí (gió) trong khoang đợi tối thiểu là 5 phút) mục đích là để làm sạch khoang nung bằng không khí trước khi nhả van gas ra. Khi có đủ điều kiện an toàn thì cho gas vào đường ống, mở các van xả trên nóc lò, mở các van gas tổng phụ trách cụm gas BG1, BG2, BG3, BG4 mở các van nhánh, các rốn thoát nước mở van chuông. Dùng hơi nước thổi qua tháp lạnh, đường ống dẫn gas từ 15 – 20 phút, khi thấy hơi nước thoát ra trên van xả và các rốn thoát nước của các van gas, báo lò chuẩn bị cấp gas. * Quá trình cấp gió, gas được diễn ra tuần tự như sau: - Chạy quạt khí thải, quạt làm lạnh cuối lò. Van quạt khí thải mở từ 40 – 60%; các van hút khí thải từ 50 – 60%. - Sau khi chạy quạt khí thải, quạt cuối lò từ : 10 – 15 phút để thổi hết khí gas có trong lò ra ngoài. Chạy quạt khí đốt duy trì áp lực P CA = 20 – 22 mbar (chế độ tự động). - Mở các van gió lần lượt từ phía cuối lò lên, mở mỗi van khoảng 30 giây rồi đóng lại. Ngừng quạt làm lạnh cuối lò. - Kiểm tra chất lượng và áp lực gas, khi đủ điểu kiện châm lửa, báo lò gas cấp gas 2 lần (kiểm tra hàm lượng CO trong lò dưới mức quy định mới được châm lửa). - Khi gas đã được cấp ổn định, mới m ở hai van gas tổng của cụm gas BG1 và BG2 áp lực duy trì từ : 150 – 250 mm H 2 0. - Châm mồi bắt đầu đốt sấy lò bằng các cắp van số: 9; 7; 5; 3. - Mở các van gas, van gió từ : 30 – 50% cho mồi lửa vào lò ấn nút điện cho mồi lửa bắt cháy, mở van gas từ từ đưa gas vào lò (chú ý : đốt đều từng cặp van và đốt từ van số 9 trở lên đầu lò). Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 10 - Quan sát qua lỗ xem lửa khi cặp van hai bên lò cháy đều mới chuyển lên đốt van tiếp theo (trường hợp châm không cháy hoặc cháy rồi tắt phải đóng ngay van gas và tìm rõ nguyên nhân xử lý sau đó mới châm lửa trở lại). - Khi các van đốt cháy ổn định đống toàn bộ van xả trên nóc lò lại. - Chạy quạt nhiệt thừa, điều chỉnh tăng độ mở van quạt nhiệt thừa và giảm quạt khí thải sao cho dòng khí nóng đ i ngược về phía cuối lò. - Tốc độ nâng nhiệt (Lấy nhiệt độ cụm BG3 để xác định) trong quá trình sấy duy trì như sau: + Từ nhiệt độ thường đến 250 0 C trong 24h. Khi nhiệt độ đạt 250 0 C, đẩy xe vào lò. Tốc độ đẩy: 100 – 120 phút/xe. + Lưu nhiệt 250 0 C trong 12h + Từ nhiệt độ 250 0 C đến 400 0 C trong 12h. Tốc độ tăng nhiệt: 10 – 15 0 C/h Lưu nhiệt 400 0 C trong 12h - Đóng các van gas, van gió các cặp van đốt. Điều chỉnh độ mở các van quạt nhiệt thừa và quạt khí thải đảm bảo cho dòng khí nóng đi trở lại về phía đầu lò. Chạy quạt làm lạnh cuối lò. - Khi nhiệt độ BG 4 = 600 0 C. + Đặt nhiệt độ cụm BG 3 = 600 0 C, BG 4 = 800 0 C + Đốt các cặp van 14, 13. + Nâng nhiệt từ: 600 0 C- 800 0 C trong 15h. Tốc độ nâng nhiệt từ: 10 – 15 0 C/h. + Tốc độ đẩy từ: 70- 90phút/ xe. - Khi nhiệt độ BG 4 = 800 0 C. + Đặt nhiệt độ các cụm BG 3 = 1000 0 C , BG 4 = 1000 0 C. + Đốt các cặp van: 12, 11, 9, 7. + Thời gian nâng nhiệt độ từ 800 – 1000 0 C là: 15h. Tốc độ nâng nhiệt 10 – 15 0 C/h. - Khi nhiệt độ BG 4 = 1000 0 C. + Đặt nhiệt độ các cụm BG 3 = 1150 0 C; BG 4 = 1200 0 C. + Đối với các cặp van: 19, 18. Phía dưới: 5,3. + Vận hành chạy các quạt: Làm lạnh các trực tiếp, thổi khí, cuối lò. + Thời gian nâng nhiệt là: 12h, tốc độ nâng nhiệt: 15 – 20 0 C/h. - Khi nhiệt độ BG 4 = 1200 0 C. Đặt nhiệt độ các cụm: BG 4 = 1300 – 1310 0 C, BG 3 = 1170 – 1190 0 C. [...]... lý điều khiển nhiệt độ hệ thống lò nung Đường cong nhiệt độ nung Y0C 1300 1200 1100 1000 900 800 700 12 Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 600 500 400 300 200 100 0 Hình 1.6 Đường cong nhiệt độ nung 1.3.1 Khái quát chung Nhiệt độ là một tham số điều khiển quan trọng để điều khiển hệ thống lò nung gốm, sứ Nó quyết định chất lượng của sản phẩm và năng suất của hệ thống lò Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn... nhiệt độ hệ thống lò nung Trong hệ thống lò nung có hai vùng nhiệt độ quan trọng là trong Oxihoá - khử và trong lò nung nên bài toán điều khiển nhiệt độ hệ thống lò được chia làm hai bài toán chính đó là : - Điều khiển tối ưu ngọn lửa zone nung - Điều khiển tối ưu quá trình cháy trong lò Thực chất của bài toán điều khiển nhiệt độ là điều khiển một loạt các thiết bị trong hệ thống lò nung như: - Điều... khiển tối ưu ngọn lửa zone nung là điều khiển tốc độ cấp gas và gió vào lò Hàm lượng oxi hoá của nguyên liệu trước khi vào lò càng cao thì độ đồng nhất của liệu càng cao Thời gian nung của nguyên liệu trong lò ít, tốc độ tiến của xe goòng tăng, lượng gas cấp vào lò giảm, điều đó làm cho bài toán càng tối ưu Điều quan trọng là khi hàm lượng oxi hoá của nguyên liệu trước khi vào lò cao thì việc điều khiển... khiển hệ thống cấp nhiên liệu : Van cấp gas V11 V19 cho lò nung, van cấp gió V21 V29 - Điều khiển tốc độ các quạt gió: Các quạt gió làm mát cho sản phẩm Các quạt vào lò nung: Q11, V13, quạt gió cho đường gió phản hồi Q21 (quạt gió 3), quạt gió Q31 vào lo nung - Điều khiển độ mở các van gió: Các van gió vào lò: V94, V92, van gió phản hồi A76 13 Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ Điều khiển các quạt... : điều khiển zone nung và điều khiển quá trình đốt Trong đó điều khiển zone nung chính là điều khiển quá trình hình thành sứ Điều khiển ngọn lửa là việc duy trì được đúng nhiệt độ nguyên liệu trong lò nung, trong khi điều khiển qúa trình đốt còn liên quan tới việc phối liệu và khí sao cho có thể giảm thiểu được lượng Kcal Ta có thể có một lò ổn định và nhiệt độ phù hợp trong khi nung, nhưng hiệu suất... này có bề dài và bề rộng cân bằng nên zone nung không tác động quá mức Ngọn lửa này đủ nóng để tạo thành một sản phẩm tốt và làm tăng tuổi thọ của lò 14 Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ Ngọn lửa dài, mềm: Ngọn lửa này làm cho zone nung rất dài, nhiệt độ ngọn lửa cũng thấp gây khó khăn trong việc đảm bảo một lượng nguyên liệu nóng chảy phù hợp trong zone nung để tạo thành một sản phẩm thích hợp 1.3.3... nguyên liệu và quá trình tạo sản phẩm Trong quá trình Oxihoá - khử, nhiệt độ phải được đảm bảo khoảng 500 – 700oC và ổn định Điều này giúp cho quá trình Oxihoá - khử diễn ra thuận lợi và đảm bảo hàm lượng nguyên liệu được Oxihoá - khử từ 90 - 95% trước khi đi vào lò nung Trong lò nung, nhiệt độ yêu cầu ổn định ở 1120oC điều này rất quan trọng vì nó đảm bảo đến chất lượng sản phẩm Trong hệ thống lò nung. .. hoạt động bình thường, lò chạy với càng ít thay đổi về cấp liệu và đốt càng tốt Việc này sẽ đem lại công suất tối ưu phải tiến hành từng bước nhỏ những sự thay đổi cần thiết Theo kinh nghiệm “ khi cần thay đổi thì giữ thay đổi thấp hơn 5% giá trị thực tế ” - 1.3.2 Điều khiển tối ưu ngọn lửa zone nung Quá trình nung gốm trong điều kiện hoạt động ổn định thường tự động cho chất lượng gốm thích hợp và năng... nhiên liệu và khí không phù hợp Nhưng điều khiển zone phải được ưu tiên hơn điều khiển đốt vì điều khiển zone nung là điều khiển sự ổn định của quá trình, chất lượng clinker và sản lượng *Điều khiển zone nung: Điều khiển zone nung được chia làm ba phần đó là : sự ổn định, chất lượng và sản lượng theo đúng thứ tự ưu tiên này Như vậy, sự ổn định được coi là một tiêu chí quan trọng nhất để một lò nung. .. khiển bằng hàm lượng ôxy tại đầu vào của lò Giá trị của 15 Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ điểm đặt hàm lượng ôxy được chọn sao cho luôn luôn đảm bảo đủ ôxy để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu Như vậy hai yếu tố trên không đổi thì sẽ cho phép tăng tỷ lệ thuận lượng gas và lượng gió 2 Nếu như nhiệt độ và độ ẩm của gió 2 được giữ cố định thì nhiệt độ ngọn lửalò sẽ chỉ phụ thuộc vào tốc độ cấp gas 1.3.4 . gian nung và nhiệt độ hao tổn. Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 2 * Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung đựơc trình bày trong hình vẽ. 1.2. Cấu tạo lò nung. dẫn Van Lò nung Phân loại Quạt Hình1-1. Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung xếp lên xe NL Chương 1: Giới thiệu lò nung Gốm, Sứ 3 a- Chiều dài của lò. b- Chiều