MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, Ngành sản xuất sứ vệ sinh trong xây dựng tại VN và trên thế giới phát triển tương đối mạnh. Theo định hướng phát triển của Bộ Xây Dựng, đến năm 2020, các sản phẩm sứ vệ sinh cần đạt được năng suất 21 triệu sản phẩm/năm để thỏa mãn nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Bản đề án nêu rõ việc đầu tư mới và mở rộng, đồng thời xóa bỏ các cơ sở nhỏ có công nghệ lạc hậu, tập trung sắp xếp lại các cơ sở lớn và nâng cao công nghệ, bên cạnh đó, đưa ra năng suất tối thiểu khoảng 600. Những thành tựu, tiến bộ của khoa học kĩ thuật đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất sứ vệ sinh trong xây dựng.
Các thiết bị sứ vệ sinh ngày càng hiện đại, tiện dụng và giá thành đa dạng, những thiết bị này được thiết kế thẩm mĩ, không những chỉ có tác dụng làm thiết bị vệ sinh chúng còn có tác dụng trang trí cho công trình. Ngày nay, những thiết bị này còn được ứng dụng nhiều công nghệ như : công nghệ phủ men nano giúp sản phẩm có lớp men mịn; công nghệ chống bám bẩn giúp sản phẩm luôn sạch; công nghệ xả nước tự động. Trong quá trình sản xuất, các sản phẩm sứ vệ sinh nói riêng hay các sản phẩm gốm sứ nói chung đều trải qua quá trình gia công nhiệt và nung là một công đoạn quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm của cả quá trình. Thiết bị quan trọng nhất của công đoạn nung là lò nung, lò nung có nhiều kiểu nhưng phổ biến nhất hiện nay là lò nung tuynel.
Lò tuynel là kiểu lò nung có chế độ làm việc liên tục với buồng đốt cố định, có dạng hầm. Với những ưu điểm như chế độ làm việc ổn định và liên tục; nhiên liệu đa dạng; tính tự động hóa cao nên dễ điều chỉnh nhiệt độ trong lò và đặc biệt là hạn chế ô nhiễm môi trường hơn những loại lò khác. Chính vì vậy mà chất lượng các sản phẩm sau nung có độ đồng đều về chất lượng, tỉ lệ sản phẩm khuyết tật thấp và cho năng suất cao hơn. Các kỹ sư thiết kế đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc tính toán, thiết kế, tối ưu sao cho lò tuynel nung sứ vệ sinh làm việc ổn định và hiệu quả nhất.
Chính vì những lí do trên, em đã được nhận đồ án thiết bị nhiệt trong sản xuất vật liệu xây dựng với đề tài: “Tính toán và thiết kế lò tuynel nung sứ vệ sinh, năng suất 500. Việc thực hiện đồ án này rất có ích cho sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với thực tiễn sau khi đã học xong các môn học thuộc chuyên ngành Công nghệ vật liệu Silicat. Trên cơ sở lượng kiến thức đó và lượng kiến thức của một số môn khoa học liên quan, sinh viên sẽ tự thiết kế thiết bị lò nung tuynel đáp ứng yêu cầu của đề tài. Trong quá trình làm đồ án có đề tài trên, mỗi sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu trong việc tra cứu, vận dụng những kiến thức quy định trong tính toán và thiết kế, tự nâng cao kĩ năng trình bày và giải quyết vấn đề một cách khoa học và nhìn nhận có hệ thống về một vấn đề.
4 Sau một thời gian học tập và tìm hiểu em đã hoàn thành đồ án “Tính toán và thiết kế lò tuynel nung sứ vệ sinh, năng suất 500. Trải qua thời gian làm đồ án này cùng với sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của TS. Nguyễn Thành Đông, em đã học hỏi được rất nhiều điều trong thiết kế lò nung tuynel. Qua đây em nhận thấy thiết kế lò vô cùng quan trọng vì có rất nhiều yếu tố liên quan.
Bên cạnh đó việc tham gia thiết kế đồ án này cũng giúp em kết nối các kiến thức với nhau và có cái nhìn tổng quát hơn về kiến thức chuyên ngành. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Thành Đông đã chỉ dẫn tận tình và cung cấp rất nhiều kiến thức để em hoàn thành đồ án thiết kế môn học. LỰA CHỌN SẢN PHẨM 1. Khái quát về sứ vệ sinh Sứ vệ sinh là một sản phẩm thuộc nhóm vật liệu xây dựng gốm.
Với lịch sử hình thành hàng trăm năm nay, sự thiết yếu của các sản phẩm sứ vệ sinh là không thể phủ nhận. Ở các nước đang phát triển, chỉ khoảng nửa dân số được tiếp cận và sử dụng các sản phẩm sứ vệ sinh tiêu chuẩn. Còn các nước phát triển đang tập trung phát triển các sản phẩm chất lượng cao hơn, đa dạng kiểu dáng hơn. Có thể thấy hiện nay, nước ta đang trên đà phát triển các sản phẩm sứ vệ sinh chất lượng hơn.
Trong đó, không thể không kể đến trình độ kỹ thuật cũng như ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất. Nguyên liệu chính để sản xuất sứ vệ sinh bao gồm đất sét, thạch anh và tràng thạch, ngoài ra còn có một số phụ gia khác. Tất cả các nguyên liệu đều sẽ trải qua dây chuyền sản xuất gồm đập, nghiền, trộn, tạo hình, sấy và nung. Với các sản phẩm có hình dạng phức tạp như sứ vệ sinh, phương pháp tạo hình đổ rót là thích hợp nhất và nhiệt độ nung phải lớn hơn 1000°C.
Các sản phẩm có mặt trên thị trường hiện nay rất đa dạng về kiểu dáng, mẫu mã, chất lượng và chi phí do đó người tiêu dùng có thể có nhiều lựa chọn hơn phù hợp với nhu cầu của mình. Khác với các sản phẩm gốm sứ như gốm mỹ nghệ, sứ dân dụng,… thì sứ vệ sinh có khối lượng và kích thước lớn hơn khá nhiều, thành sản phẩm cũng dày hơn nhiều lần. Về men, sứ vệ sinh đặc biệt quan tâm tới màu men, sứ vệ sinh sử dụng hệ men đục và có màu trắng không tì vết. Từ đó cũng ảnh hưởng tới môi trường nung trong lò.
Sứ vệ sinh có thể sử dụng lâu dài từ đó giúp tiết kiệm chi phí. Các sản phẩm sứ vệ sinh có thể chịu được tải trọng tối thiểu 400kg và chống lại các tác nhân hóa học rất tốt. Ngoài ra các sản phẩm này cũng dễ dàng vệ sinh, lau chùi do bề mặt bóng của nó. Một số mặt hàng tiêu biểu của sứ vệ sinh như bồn cầu, chậu rửa, bồn tắm, tiểu nam, một số thiết bị phụ trợ, v.
Một số tính chất của sứ vệ sinh như độ hút nước phải dưới 0,5%, chịu được tải trọng cao, dễ dàng vệ sinh, v. Tiêu chuẩn của các sản phẩm sứ vệ sinh Các sản phẩm sứ vệ sinh được sản xuất tại Việt Nam phải tuân thủ theo TCVN 6073:2005 của Việt Nam. Một số tiêu chuẩn cho sản phẩm sứ vệ sinh [6] Đơn vị STT Thông số Chỉ số Ghi chú tính 1 Độ hút nước % 0,1 – 0.5 - 6 Kg/sản Không 2 Khả năng chịu tải trọng 400 phẩm vỡ Không 3 Độ bền nén Kg/cm3 4000 vỡ Không 4 Độ bền uốn Kg/m3 520 vỡ Độ trắng của men so với BaSO4 Trừ men 5 % > 80 (tuỳ TC công ty) pha màu Độ bền nhiệt ở 150°C trong nước Không 6 Lần thử 5 rạn (tuỳ TC công ty) Không 7 Độ bền hóa - - vỡ men 8 Khối lượng riêng g/cm3 2,35 ÷ 2,40 - Thang 9 Độ cứng của men >6 - mohs Khả năng chịu va đập của mặt Đường men (với công cụ thử dùng bi sắt kính vết Không (Φ = 19,05mm, khối lượng 10 do bi 5 va <3 có rạn , 28,1g) rơi tự do từ độ cao 0,7 và vào nứt 1m (mm) (tuỳ TC công ty) Thử độ kín chống bốc mùi, mất nước của bản thân bệt và hệ thống Xi - phông bằng máy hút Không 11 Phút 5 chất không ở 350 ÷ 400 mmHg tụt áp (tuỳ TC công ty) 7 Khả năng xả thoát bi của xí bệt (với bi nhựa Φ = 20mm, khối lượng 3,7g) (*) A. Đối với bệt két liền: lượng nước xả 4,5 ÷ 6 lít, số bi mỗi lần thử 50 viên B.
Đối với bệt két rời xả Bi qua 12 Lần thử 5 đứng: lượng nước xả 5 ÷ 7 hết lít, số bi thử 50 viên C. Đối với bệt két rời xả ngang: lượng nước xả 5 ÷ 7 lít, số bi thử 50 viên (*) mức xả nhỏ : 3 lít/ mức xả đại 6 lít 1. Lựa chọn mặt hàng sứ vệ sinh Sau khi tìm hiểu về các sản phẩm của sứ vệ sinh, em đã chọn ra ba mặt hàng có lượng tiêu thụ nhiều nhất bao gồm chậu rửa, tiểu nam và bồn cầu một khối để tính toán và sản xuất trong dây chuyền của nhà máy. Ngoài ra, đối với lò nung tuynel làm việc liên tục, yêu cầu ổn định nhiệt độ do vậy cách tối ưu hơn cả là nung nhiều loại mặt hàng khác nhau cùng một chế độ nhiệt.
Các sản phẩm này có thể được thay đổi về loại và tỷ lệ sao cho phù hợp với yêu cầu nhất. Trong đồ án thiết kế này, em chọn số lượng và kích thước của sản phẩm như bảng 1.2 dưới đây: Bảng 1. Số lượng và kích thước sản phẩm sứ vệ sinh Tỷ lệ sản Kích thước sản phẩm Trọng Năng suất Tên sản lượng/năm (mm) lượng (sản phẩm (%) Dài Rộng Cao (kg) phẩm/năm) Bệt két rời 30 730 365 755 25 150.000 Bệt két liền 35 707 330 715 40 175.000 Tổng năng suất (sản phẩm/năm) 500. Thông số kích thước bệt két rời Hình 1.
Thông số kích thước bệt két liền Hình 1. Thông số kích thước chậu rửa 9 Bảng 1. Tính năng sử dụng của sứ vệ sinh [1] Loại sản Tên chỉ tiêu Giới hạn cho phép phẩm Độ xả thoát bằng giấy vệ sinh Đạt yêu cầu Độ xả thoát bằng bi nhựa 90 Tốc độ chảy của nước từ két nước, l/s < 2,5 Độ làm sạch bề mặt Đạt yêu cầu Xí bệt Mức độ vệ sinh của bệ xí Đạt yêu cầu Mực nước trong xi phông, mm 40 Độ rộng xi phông Đạt yêu cầu Sự rò rỉ nước Nước không bị rò rỉ Sự rò rỉ khí Không bị rò rỉ khí Khả năng thoát nước Không bị đọng nước Lỗ chảy tràn: Chậu rửa -Lỗ chảy tràn thấp hơn phần thấp nhất 10 mặt chậu, mm -Tốc độ chảy tràn, l/s >0,2 1. Công nghệ sản xuất sứ vệ sinh 1.
Nguyên liệu sản xuất sản phẩm xí bệt và chậu rửa mặt - Đất sét dẻo: Đất sét trắng, có hàm lượng oxit sắt thấp, độ dẻo cao; - Cao lanh: Có hàm lượng oxit nhôm cao, oxit sắt thấp, độ dẻo kém; - Chất làm gầy: Cát thạch anh; - Chất trợ dung: Tràng thạch; - Phụ gia dùng cho men: Sô đa, các loại oxit kim loại màu, nước thủy tinh lỏng,. Dây chuyền công nghệ 10 Hình 1.