Dây chuyền sản xuất gạch đất sét chân không VP75 với lò nung dạng đường hầm
Trong thực tiễn sản xuất gạch nung, công đoạn sấy là một trong những khâu then chốt để đạt được lợi nhuận cho doanh nghiệp. Nếu không có năng suất và chất lượng của nguyên liệu thô khô, sẽ không có lợi nhuận kinh doanh. Việc chuẩn bị và tạo hình hỗn hợp ở giai đoạn đầu của quá trình sấy và quá trình nung ở giai đoạn cuối của quá trình sấy có tác động lớn đến việc nâng cao hiệu quả của doanh nghiệp, nhưng hiện nay quá trình sấy đã trở thành công đoạn quan trọng nhất.
Cho dù đó là một doanh nghiệp nhỏ sử dụng lò nung Hoffman sấy tự nhiên, một dây chuyền sản xuất lò nung hầm sử dụng phương pháp nung thứ cấp hay một dây chuyền sản xuất lò nung hầm quy mô lớn hiện đại sử dụng phương pháp nung sơ cấp, thì quá trình sấy phôi ướt vẫn là yếu tố then chốt hạn chế sản lượng và chất lượng gạch nung. Các yếu tố này đóng vai trò quyết định đến hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp. Do đó, khâu then chốt để tăng sản lượng của các doanh nghiệp sản xuất gạch nung cần được thực hiện ở khâu sấy, chứ không phải khâu nung.
(1) Nguồn và dạng độ ẩm
Quá trình loại bỏ độ ẩm khỏi nguyên liệu tươi được gọi là sấy khô.
Nước trong mô thực vật chủ yếu bao gồm ba thành phần: nước tự do, nước hấp phụ và nước liên kết hóa học.
Nước tự do còn được gọi là nước cơ học hoặc nước tự do: nó được phân bố giữa các hạt và trong các mao mạch, làm giảm liên kết và giúp dễ dàng loại bỏ hơn. Nước tự do được thoát ra trong giai đoạn sấy khô, và thể tích giảm đi.
Nước hấp phụ: bám vào bề mặt của các hạt, lượng nước này liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung quanh, và có mối quan hệ cân bằng nhất định, nghĩa là nó thay đổi thuận nghịch với các điều kiện của môi trường xung quanh, trong khi thể tích vẫn không đổi.
Nước liên kết hóa học: Loại nước này nằm trong cấu trúc phân tử của khoáng chất, liên kết rất bền chắc và cần một lượng năng lượng lớn để loại bỏ. Hàm lượng nước liên kết hóa học thấp hơn, và nhiệt độ xả ở phần làm nóng sơ bộ của lò nung thường là 430℃~750℃.
Trên cơ sở điều kiện sấy cố định, độ ẩm trong phôi tươi có thể được chia thành độ ẩm tự do và độ ẩm cân bằng, và độ ẩm tự do phải được loại bỏ tối đa trong giai đoạn sấy.
Về mặt công nghệ, độ ẩm trong gạch đến từ chính nguyên liệu thô chứa nước, quá trình khuấy trộn lần đầu, lần thứ hai và lượng nước được thêm vào bởi máy đùn. Hàm lượng ẩm của gạch được sản xuất bằng các quy trình tạo hình khác nhau khá khác nhau. Trong thực tế, người ta thường theo đuổi sản lượng quá mức, làm giảm áp suất đùn của đất sét, dẫn đến giảm độ bền và tăng hàm lượng ẩm của đất sét.
Một số mã số đúc quá cao, vượt quá nghiêm trọng khả năng chịu tải của gạch đáy, dẫn đến năng suất sản phẩm nung rất thấp. Trên cơ sở cho phép, cần tìm kiếm quy trình đúc có hàm lượng ẩm thấp, đảm bảo gạch không bị biến dạng hoặc nứt sau khi đặt lên xe lò nung, và gạch đáy có thể chịu được áp lực của phần thân trên.
(2) Cơ chế làm khô vật thể xanh
Trong buồng sấy, môi chất sấy (nhiệt thải và khí thải nóng) truyền nhiệt đến bề mặt của sản phẩm thô thông qua quá trình trao đổi nhiệt. Sau khi bề mặt sản phẩm thô được làm nóng, nhiệt được truyền vào bên trong sản phẩm bằng dẫn nhiệt, đây là một quá trình truyền nhiệt. Sau khi bề mặt sản phẩm thô được làm nóng, hơi nước trên bề mặt bốc hơi và bay hơi, và nước bên trong sản phẩm di chuyển lên bề mặt do sự chênh lệch độ ẩm vật liệu, sau đó bay hơi từ bề mặt cho đến khi sản phẩm thô được sấy khô, đây là một quá trình truyền khối.
Có thể thấy rằng toàn bộ quá trình sấy là sự kết hợp giữa quá trình truyền nhiệt và quá trình truyền khối. Quá trình truyền khối có thể được chia nhỏ thành hai quá trình: quá trình bay hơi và bốc hơi nước trên bề mặt ra không khí được gọi là khuếch tán ngoài, và quá trình nước bên trong di chuyển lên bề mặt được gọi là khuếch tán trong. Trong toàn bộ quá trình sấy, quá trình truyền nhiệt, quá trình khuếch tán ngoài và quá trình khuếch tán trong đều liên kết với nhau và diễn ra đồng thời.
Khi môi trường sấy ổn định và phôi thô không trải qua biến đổi hóa học, quá trình sấy phôi thô có thể được chia thành bốn giai đoạn:
①Giai đoạn tăng tốc
Xe mới liên tục được đưa vào buồng sấy. Ở giai đoạn này, bề mặt của thân xe được làm nóng đến nhiệt độ bằng với nhiệt độ bầu ướt của môi trường sấy, và tốc độ bay hơi của nước tăng nhanh. Giai đoạn này diễn ra ngắn và lượng nước được loại bỏ không nhiều. Môi trường sấy có nhiệt độ thấp nhất và độ ẩm cao nhất.
②Giai đoạn sấy đẳng tốc
Nước bốc hơi từ bề mặt của sản phẩm thô liên tục được bổ sung từ bên trong lên bề mặt, giữ cho bề mặt sản phẩm luôn ẩm. Ở giai đoạn này, tốc độ sấy không đổi, nhiệt độ bề mặt sản phẩm không đổi, và nước bay hơi tự do. Độ ẩm của môi trường sấy tăng dần.
③ Làm chậm giai đoạn sấy
Bề mặt ngừng co lại, và việc tiếp tục sấy chỉ làm tăng thêm các lỗ rỗng bên trong sản phẩm thô. Tốc độ sấy giảm, lượng năng lượng nhiệt tiêu thụ giảm, và nhiệt độ bề mặt của sản phẩm thô tăng lên.
④Giai đoạn cân bằng
Khi độ ẩm bề mặt của sản phẩm thô đạt đến độ ẩm cân bằng, tốc độ sấy bằng 0. Độ ẩm cuối cùng sau khi sấy phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm của môi trường sấy. Các giai đoạn sấy không cố định mà sẽ được điều chỉnh theo nhiệt độ và độ ẩm của môi trường sấy. Trong thực tế, cần phải tìm ra đường cong sấy phù hợp với đặc điểm của nguyên liệu thô dựa trên tình hình cụ thể.
Bằng cách nghiên cứu cơ chế sấy và tốc độ sấy, có thể thấy rằng các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy về cơ bản là các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ truyền nhiệt và tốc độ khuếch tán. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ truyền nhiệt là nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng của môi chất sấy. Nói chung, đó là lượng nhiệt được truyền vào buồng sấy trong một khoảng thời gian nhất định.
Trên thực tế, hiện tượng này thường xảy ra. Một số dây chuyền sản xuất đưa không khí nóng ở nhiệt độ cao vào phòng sấy, nhưng tốc độ sấy rất chậm và hiệu quả sấy kém. Nguyên nhân là do lượng không khí được quạt hút vào quá nhỏ, không khí trong phòng sấy không nhận đủ nhiệt lượng. Ở một số dây chuyền sản xuất khác, nhiệt độ không khí cấp vào thấp hơn, nhưng hiệu quả sấy lại rất tốt. Nguyên nhân là do lượng không khí lớn và phòng sấy đã nhận đủ nhiệt.
