by Chức năng chính của lò nung công nghiệp là đốt nóng/nung chảy/ủ nhiệt, nói chung là xử lý các vật liệu ở nhiệt độ cho trước. Lò nung có thể được phân loại theo phương thức vận hành, cách sử dụng và phương thức sử dụng nhiên liệu, như trong bên dưới.
Các kiểu lò nung
Hình dạng cụ thể của các kiểu lò nung khác nhau được giải thích dưới đây và thông số của các kiểu lò khác nhau được chỉ ra trong Bảng phía dưới.
Lò rèn
Lò rèn được dùng để nung trước phôi thép và thỏi rèn đến nhiệt độ rèn. Nhiệt độ lò nung được duy trì ở mức 1.200 đến 1.250°C (tuỳ thuộc vào hàm lượng cacbon trong thép). Thông thường, các vật liệu
lớn được ủ trong lò nung từ 4 đến 6 tiếng để đạt được nhiệt độ đồng đều trong toàn khối vật liệu. Thời gian ủ thực thay đổi tuỳ theo loại và độ dày của vật liệu. Các vật liệu rèn có kích thước lớn hơn, trọng lượng từ 1 đến 2 tấn, có thể cần được nung lại nhiều lần. Nạp và dỡ liệu được thực hiện thủ công nên nhiệt tổn thất trong quá trình rèn là đáng kể. Các lò rèn có vùng đốt hở nên nhiệt lượng truyền đi bằng bức xạ.
Đánh giá suất tiêu hao nhiên liệu ở loài lò nung này là việc làm tương đối khó khăn vì tuỳ thuộc vào loại vật liệu rèn và số lần nung lại cần thiết. Trung bình, con số tiêu hao dao động từ 0,65 tấn đến 0,85 tấn than trên một tấn vật liệu rèn.
Lò nung end-fired (dạng hộp)
Lò nung end-fired dạng hộp được sử dụng trong các lò nung cán lại theo mẻ. Nó được ưa chuộng hơn lò nung kiểu đẩy (xem bên dưới ) khi cần nung vật liệu có nhiều cỡ và trọng lượng khác nhau. Các lò
nung end-fỉred loại hộp thường được sử dụng để nung thép phế liệu, thép thỏi và phôi thép có trọng lượng từ 2 đến 20 kg cho quá trình cán lại. Quá trình nạp và dỡ được thực hiện thủ công, và sản phẩm cuối cùng ở dạng dây, tấm,…
Lò nung cán lại (theo mẻ)
Lò nung cán lại (theo mẻ) vận hành từ 8 đến 10 giờ mỗi ngày với sản lượng trung bình từ 1 đến 1,5 tấn/giờ. Nạp nguyên liệu vào trước khi đốt, và cần thời gian nung nóng gần 1,5 giờ để đạt được nhiệt độ 1200 °C. Thời gian của một chu kỳ có thể được chia nhỏ thành thời gian nung nóng và thời gian cán lại. Trong thời gian nung nóng, vật liệu được nung tới nhiệt độ yêu cầu rồi sau đó lấy ra để cán lại. Sau khi hoàn thành cán lại lần đầu, mất khoảng 3,5 đến 4 giờ, lò nung sẽ được nạp ‘vật liệu’ mới, lúc này chỉ mất 30 phút nung nóng để cán lại.
Sản lượng trung bình của các lò nung này dao động từ 10 đến 15 tấn/ngày và lượng nhiên liệu tiêu thụ dao động từ 180 đến 280 kg than trên mỗi tấn vật liệu được nung. Lượng than tiêu thụ cụ thể thay đổi theo trọng lượng của vật liệu cần nung để cán lại và theo hiệu suất vận hành của lò nung.
Lò nung kiểu đẩy liên tục
Lò nung kiểu đẩy liên tục có ưu thế khác biệt so với các lò nung kiểu mẻ. Mặc dù sơ đồ dòng quy trình và chu kỳ vận hành cũng giống như của lò nung mẻ, nhưng diện tích mặt cắt ngang của phôi thép hoặc thép thỏi cấp vào lò nung đẩy là từ 65 đến 100 mm2 (nặng 45 đến 90 kg/miếng). Những lò nung này thông thường vận hành từ 8 đến 10 giờ với sản lượng từ 20 đến 25 tấn mỗi ngày; vận tốc bình thường của các lò nung này là từ 4 đến 6 tấn/giờ ở mức tải đỉnh điểm.
Vì chiều dài của lò nung đẩy thường là 13,7 đến 15,25m, nên bản thân vật liệu có thể thu hồi một phần nhiệt từ khói xả khi chạy dọc xuống theo chiều dài của lò nung. Khả năng hấp thụ nhiệt của vật liệu trong lò nung thường chậm, ổn định và đồng đều trên toàn bộ mặt cắt ngang.
Vật liệu được đẩy vào lò nung mất từ 2 đến 2,5 giờ để đi đến vùng ủ nhiệt, là nơi nhiệt độ được duy trì ở mức 1200 đến 1250 °C. Sau khi được ủ hoàn toàn, tuỳ thuộc vào mặt cắt ngang, vật liệu được lấy ra bằng tay để cán lại. Lượng nhiên liệu tiêu thụ cụ thể thay đổi từ 180 đến 250 kg than trên mỗi tấn vật liệu được nung. Lò nung vận hành không hiệu quả là một trong những nguyên nhân chính gây ra những dao động lớn về lượng nhiên liệu tiêu thụ.
Lò nung dạng nồi
Lò nung dạng nồi thường được sử dụng khi sản phẩm cuối cùng là các đồ thuỷ tinh, vỏ, dụng cụ phòng thí nghiệm, vòng đeo… hoặc khi một ‘mẻ’ được nung chảy không liên tục. Than được đốt trên ghi lò có thông gió tự nhiên.
Trong lò nung dạng nồi, nhiệt độ khói thải trong lò dao động từ 1.00 đến 1.250°C. Lượng nhiên liệu tiêu thụ cụ thể thay đổi từ 1,2 đến 1,5 kg than mỗi tấn thuỷ tinh được đưa vào. Lượng tiêu thụ này thường thay đổi, tuỳ thuộc vào loại sản phẩm và chất lượng than đốt.
Lò nấu thuỷ tinh: lò nấu thuỷ tinh điển hình bao gồm 10 đến 12 nồi, mỗi bình có công suất 200 kg thuỷ tinh nung chảy. Nhiệt độ lò được duy trì ở mức 1.350 đến 1.400°C. Lò cần một khoảng thời gian
từ 14 đến 18 giờ để hoàn thành một mẻ nung chảy và tinh luyện thuỷ tinh. Việc đưa thủy tinh nung chảy ra khỏi lò nung cần từ 6 đến 8 giờ.
Trong lò nung thuỷ tinh tái sinh dạng bể, nạp và dỡ các mẻ thuỷ tinh là một quy trình liên tục. Thông thường, trong các lò nung như vậy khối lượng thuỷ tinh đưa ra dao động từ 10 đến 20 tấn mỗi ngày.
Một lò nung dạng bể gồm có một bể chứa, đáy và các thành của bể thường được làm bằng gạch chịu lửa. Lò có các cửa nạp để trộn nhiên liệu đốt với không khí ở trên mức nung chảy.
Than không được đốt trực tiếp trong lò nung thuỷ tinh dạng bể. Thay vào đó, than được sử dụng như nguyên liệu thô để trước tiên là tạo ra sản phẩm khí, tiếp sau đó, khí này được đốt cháy ngang dòng để nung bể theo toàn bộ chiều rộng của lò nung.
Mẻ hỗn hợp gồm có cát, đá vôi, bụi soda và thuỷ tinh vụn, được đưa vào lò nung bằng tay. Quy trình nung chảy thuỷ tinh trong bình diễn ra theo các bước sau:
1. Mẻ vật liệu được đưa vào lò nung, tại đó nó nổi lên trên thuỷ tinh nóng chảy và chuyển sang trạng thái sủi bọt.
2. Nhiệt độ được giữ ổn định cao để loại bỏ các bóng khí và đồng nhất hoá bể chứa, tinh luyện thuỷ tinh.
3. Thuỷ tinh sau đó chảy vào bình làm lạnh, sau cùng được hút ra ở nhiệt độ/tốc độ được kiểm soát cẩn thận.
Thuỷ tinh nung chảy ở cuối cùng được cung cấp tới một hoặc nhiều công đoạn vận hành. Sự tạo thành đồ thuỷ tinh có thể được tiến hành bằng tay hoặc bằng máy. Đồ thuỷ tinh sau đó được đưa tới một lò tôi. Quá trình tôi giúp loại bỏ ứng suất được tạo ra trong thuỷ tinh do quá trình làm nguội quá nhanh hoặc không đồng đều có thể làm tăng độ giòn của sản phẩm. Các sản phẩm bị loại bỏ, được gọi là ‘thuỷ tinh vụn’, được tái chế trong mẻ mới.
Đối với một lò nung công nghiệp, thuật ngữ ‘hiệu suất’, khi được sử dụng theo đúng nghĩa, có nghĩa là nói tới lượng nhiên liệu được sử dụng để nung một đơn vị vật liệu. Trong khi hiệu suất của lò hơi dao động từ 60 đến 85% thì hiệu suất của lò nung đôi lúc thấp ở mức 5%. Lý do khác biệt trong hiệu suất giữa lò hơi và lò nung công nghiệp là nhiệt độ cuối cùng của vật liệu được nung. Khí chỉ có thể nhường nhiệt cho vật liệu nung khi chúng có nhiệt độ cao hơn. Kết quả là, khói thải thoát khỏi lò nung công nghiệp ở nhiệt độ rất cao. Yếu tố này giải thích cho hiệu suất thấp ở lò nung.
Hình dưới sẽ giải thích rõ cho chúng ta về sự phân bố nhiệt trong một lò nung đơn giản.
Dòng nhiệt trong lò nung
Chúng ta mong muốn nhiệt do nhiên liệu giải phóng ra sẽ được truyền đến nguyên liệu đưa vào nung.
Tuy nhiên, như đã chỉ ra trong hình trên, một phần nhiệt trong lò nung thoát ra được hấp thụ vào tường lò và đáy lò, và một phần bị mất ra môi trường xung quanh bởi bức xạ và đối lưu trên bề mặt ngoài của tường hoặc do truyền xuống nền đất. Nhiệt còn được tán xạ qua các vết nứt hoặc khe hở và khí lò nung thoát ra qua cửa lò, thường đốt trong khi cửa mở và gây tổn thất nhiệt. Nhiệt còn bị mất mỗi khi mở cửa lò hoặc có thể bị tổn thất nếu vật liệu thò ra khỏi lò nung. Cuối cùng, phần lớn nhiệt bị tổn thất ra ngoài cùng với sản phẩm đốt cháy, hoặc là ở dạng nhiệt cảm ứng hoặc đốt cháy không hoàn toàn. Tiết kiệm nhiên liệu yêu cầu phần nhiệt hấp thụ vào vật liệu càng nhiều càng tốt và như vậy nhiệt tổn thất sẽ giảm xuống mức tối thiểu.
0 comments: