Công ty TNHH Phú Điền

Hiện nay trên cả nước có trên hàng trăm lò tuynel nung gạch ngói. Kết cấu lò tuynel nung gạch ngói hiện nay có khác nhau ít nhiều phụ thuộc vào công suất thiết kế, loại mặt hàng sản phẩm được nung trong lò phụ thuộc vào nhiệt độ nung, yêu cầu về chất lượng sản phẩm và loại nhiên liệu được sử dụng để đốt lò là than cám, dầu, khí hay các phế phẩm trấu, mùn cưa, củi.. .
Tuy nhiên, đối với gạch ngói thông dụng, nhiên liệu đốt lò hiện nay là than cám các loại được lấy từ Hòn Gai, Cẩm phả … Than cám dành cho các nhà máy gạch ngói thường là loại than có nhiệt lượng thấp, hàm lượng tro cao từ cám 6bHG có nhiệt lượng 4400 kcal/kg độ tro trung bình 42% đến than cám 4a có nhiệt lượng 6500 Kcal/kg độ tro trung bình 20%.
Than cám về các nhà máy gạch được đưa vào máy nghiền than. Than được nghiền mịn và được trộn chung vào đất làm gạch trên dây chuyền tạo hình. Tỉ lệ than trộn vào đất chiếm khoảng 70-80% lượng nhiên liệu cần thiết để nung chín sản phẩm, phần còn lại 20-30% nhiên liệu được rắc từ nóc lò xuống khối xếp gạch trên xe goòng nung.
Với cách đốt lò này, sản phẩm gạch ngói ra lò chứa rất nhiều bụi. Lượng tro bụi này càng nhiều khi sử dụng than có nhiệt lượng thấp, hàm lượng tro cao như các loại than cám 6, than cám 7.
Những nhược điểm lớn nhất của phương pháp này đốt than này là:
• Tạo rất nhiều bụi ở khu vực dỡ gạch nung chín khỏi gòong. Người công nhân xuống gòong ở đây phải làm việc trong môi trường ô nhiễm bụi nặng, ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của người lao động.
• Thành phẩm gạch ngói sau khi nung bị nhiễm bụi trên bề mặt, trong các lỗ của gạch ống, sản phẩm không được sạch. Đối với lớp gạch trên mặt gòong, chất lượng thường rất xấu do tro bụi ngập mặt gòong, khi mang sản phẩm xếp trên các bãi thành phẩm, các bãi xếp cũng bẩn vì bụi.
• Việc thao tác rắc than trên nóc lò để cấp 20-30% lượng than còn lại nếu làm bằng tay là một việc làm khó nhọc, nóng bức có hại cho sức khỏe của người lao động.
• Than đốt theo phương pháp này nhiều khi cháy không hết, một phần nằm lại trên mặt gòong, một phần lọt xuống máng cát, một phần lọt qua khe hở giữa 2 đầu gòong rơi xuống kênh kiểm tra dưới lò, lượng than rơi này khi làm vệ sinh được lấy ra khá nhiều. Việc sử dụng lượng than này để đốt lò không có hiệu quả lớn vì có lẫn nhiều cát.
• Khi lò hoạt động, tro than được quạt thải khói hút về đầu lò, lâu ngày làm nghẹt các van điều chỉnh làm giảm tiết diện các kênh khí trên nóc lò, tro than cộng với hơi nước thoát ra ở đầu lò (zôn sấy) sẽ bám vào cánh quạt thải khói làm quạt mất cân bằng, quạt sẽ rung làm cho bạc đạn của quạt chóng bị hư hỏng, phải ngừng lò để sửa chữa … ảnh hưởng đến công suất của lò.
• Gạch mặt gòong lâu ngày cũng bị tro xỉ rơi xuống chèn vào các mạch vữa, đẩy gạch ra 02 phía do đó mặt gòong dễ cạ vào vách lò và gạch 2 đầu gòong dễ đụng nhau làm vỡ gạch làm tăng chi phí sửa gòong.
• Việc làm vệ sinh mặt gòong sẽ chậm và nếu không làm triệt để mà vẫn xếp gạch mộc mới, bụi của các gòong này sẽ ảnh hưởng đến cả lò sấy tuynel vì bụi sẽ rơi xuống mặt nền lò sấy, nếu không làm vệ sinh kỹ sẽ ảnh hưởng đến kích đẩy của lò sấy (tăng lực cản)
Nguyên nhân của những nhược điểm trên là do rắc 20-30% lượng than còn lại từ nóc lò để đáp ứng nhu cầu làm chín gạch. Chính lượng tro trong than đốt bổ sung là nguyên nhân gây ra bụi.
Để giảm bụi, nhiều nhà máy tăng hàm lượng than pha trong đất, giảm lượng than rắc từ nóc lò xuống. Tuy nhiên biện pháp này không đảm bảo được chất lượng sản phẩm. Ở các mặt tiếp xúc khi chồng lên nhau gạch dễ bị cháy, nám. Nhìn bên ngoài hình thức viên gạch không được đẹp, không bắt mắt được khách hàng.
Để khắc phục tình trạng bụi này, trước đây có nhiều nhà máy thực hiện việc cấp nhiệt bổ sung bằng dầu FO qua các vòi phun dầu. Nhưng với giá dầu cao hiện nay thì biện pháp này không có hiệu quả kinh tế.
Cũng có nhà máy trang bị hệ thống hút bụi các xe gòong sau nung, Tuy vậy các hệ thống này cũng thường hoạt động không có hiệu quả, tốn điện và không giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm bụi cho nhà máy.
Hiện nay có một số nhà máy gạch ngói đầu tư lò khí hóa than đưa khí ga nóng từ lò khí hóa đến đốt trong lò tuynel nhằm giải quyết nhiệt độ nung cao (chủ yếu cho nung ngói trên 1000oc) và cũng nhằm để giảm bụi cho lò. Việc đầu tư này không những tốn kém về mặt kinh phí, phải phục vụ vận hành thêm một lò khí hóa với hiệu suất sử dụng nhiên liệu không cao. Khí ga nóng có thành phần chủ yếu là CO rất độc và rất dễ cháy nổ nếu không chấp hành đúng quy trình vận hành lò.
Tất cả những nhược điểm trên đều có thể khắc phục bằng phương pháp đốt than tổ ong trong lò tuynel. Trong phương pháp này, phần nhiên liệu bổ sung cho lò (20-30%) được ép trong các viên than tổ ong, than cám được trộn với 17-18% bột đất ( theo tỷ lệ trọng lượng). Hỗn hợp than và bột đất sét (được xay từ gạch mộc hư và nứt…) được ép trong các máy ép than tổ ong bằng thủy lực với năng suất ép khoảng 1000 viên/giờ. Than tổ ong có nhiều kích thước nhưng kích thước hợp lý nhất để đốt than trong lò nung tuynel là loại có đường kính 140mm, dày 90mm có 28 lỗ phi 12 và phi 14. Trọng lượng khô của một viên than dao độngtừ 1,6 -1,75 kg/viên. Máy dập than tổ ong này có thể được mua ở 1 cơ sở sản xuất tại TPHCM.
Khi đốt than tổ ong trong lò tuynel, tro của 20-30% lượng than bổ sung sẽ được giữ lại trong các cục than xỉ tổ ong vì thế không còn bụi, sản phẩm xuống gòong sạch, các nhược điểm nêu trên của phương pháp rắc than trên nóc lò đều được khắc phục, tốc độ giải phóng gòong nhanh.
Về mặt công nghệ, để đốt than tổ ong, khối xếp sản phẩm trên xe gòong được xếp thành các khối như khi đốt dầu hay đốt khí (với lò 2,5m chiều rộng và dài 94m như hiện nay có 2 khối xếp) khoảng cách giữa hai khối xếp từ 350-400mm đủ để xếp hai dãy than tổ ong kề nhau và khoảng cách của dãy viên than đến khối xếp từ 70-100 mm. Các viên than tổ ongđược xếp kề nhau, trục lỗ song song với trục lò. Lớp dưới được chèn hai đầu bằng các miếng gạch mộc vỡ để các viên than khỏi lăn. Các lớp trên viên than được để so le với lớp dưới và không cần chèn.
Số lượng viên than tổ ong trên một xe gòong được xác định từ yêu cầu nhiệt để nung chín sản phẩm.Về lý thuyết nó tương đương với 20% - 30% lượng than còn lại mà chúng ta rắc từ trên nóc lò xuống. Tuy nhiên hiệu suất sử dụng của than rắc ngoài không lớn vì có nhiều tổn thất như cháy không hết, rơi xuống máng cát, hầm lò … Vì vậy lượng than để làm than tổ ong ít hơn, tiết kiệm hơn.
Theo kinh nghiệm vận hành một thời gian dài ở Nhà Máy Gạch Sài Gòn, phụ thuộc vào đất làm gạch nhẹ lửa hay nặng lửa, chỉ tiêu hao nhiên liệu riêng để nung chín 1kg thành phẩm nung dao động trong khoảng 500-540 kcal/kg. Từ đây sau khi trừ đi lượng than được pha vào trong gạch mộc chúng ta sẽ xác định được lượng than tổ ong cần thiết cho từng xe gòong nung.

Hình 1: Nhìn dọc xe gòong gạch nung chín đốt bằng than tổ ong tại Nhà Máy Gạch Sài Gòn , Quận 9, TPHCM

Hình 2: Nhìn ngang xe gòong gạch nung chín đốt bằng than tổ ong tại Nhà Máy Gạch Sài Gòn , Quận 9, TPHCM

Trong tình hình hiện nay nguồn than cám sử dụng cho sản xuất gạch không ổn định phụ thuộc nhiều vào nhà cung cấp than. Để tính được số viên than cần thiết để xếp lên gòong cần phải có thông số nhiệt lượng của than cám và than tổ ong. Trước đây việc xác định nhiệt lượng than này thường được các nhà máy gạch gửi đến các Trung tâm tiêu chuẩn đo lường và chất lượng của khu vực thực hiện. Thời gian để có được kết quả thử mẫu than thường kéo dài từ một tuần đến 10 ngày. Và như vậy không đáp ứng được kịp thời các thông số tính toán để xác định số viên than cần thiết trên xe gòong.
Để có kết quả nhanh, nhà máy cần trang bị một lò điện thí nghiệm nung 1000oc. Mẫu than cần xác định nhiệt lượng được sấy khô và được đốt trong lò thí nghiệm để xác định độ tro. Từ phần trăm độ tro còn lại sau khi đốt chúng ta dễ dàng xác định được nhiệt lượng của than dựa trên tiêu chuẩn các loại than cám của Tập Đoàn Than Khoáng Sản Việt Nam. Dựa trên tiêu chuẩn này một biểu đồ quan hệ giữa nhiệt lượng và độ tro được thiết lập. Kết quả xác định nhiệt lượng của than này chỉ cần làm trong vòng một ngày. Sai số so với kết quả thử mẫu ở Trung tâm tiêu chuẩn đo lường và chất lượng là không đáng kể.
Kết luận:
Bụi trên bề mặt sản phẩm khi dỡ gạch xuống gòong nung của các nhà máy gạch tuynel là một vấn đề lớn, kéo dài nhiều năm mà chưa có một giải pháp nào khắc phục triệt để. Về lâu dài bụi có thể tạo ra bệnh bụi phổi, si líc ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe của người công nhân.
Tro bụi than ở dạng phân tán trên xe gòong nung gạch ngói trong lò tuynel là kết quả của phương pháp đốt than truyền thống được áp dụng từ xưa đến nay.
Nung gạch ngói bằng than tổ ong trong lò nung tuynel là một sáng tạo công nghệ, đơn giản mà hiệu quả, đầu tư ít, khắc phục được vấn đề ô nhiễm bụi. Nếu như trước đây ở khu vực xuống gòong, người công nhân phải mang khẩu trang, đội mũ và dỡ gạch xuống gòong trong một môi trường bụi mù thì bây giờ hầu như không có bụi, gòong được làm vệ sinh nhanh chóng sau khi nhặt các cục than xỉ bơ lên xe cải tiến, sản phẩm sạch, tỷ lệ thành phẩm loại A tăng lên 94-95%, công nhân vận hành lò hầu như không phải đi tua để rắc than trên mặt lò. Việc đốt than tổ ong sẽ tiết kiệm được than, tiết kiệm được điện nghiền than (than tổ ong có thể làm trực tiếp từ than cám mà không phải nghiền), tiết kiệm điện của các vận thăng đưa than lên mặt lò, tiết kiệm nhân lực… và khắc phục được một số các nhược điểm lớn của phương pháp đốt lò truyền thống như đã nêu ở phần đầu..
Các cục than xỉ tổ ong có thể sử dụng làm vật liệu cách nhiệt ( trọng lượng thể tích khoảng 600kg/m3) hoặc cũng có thể sử dụng làm phụ gia gầy khi nhà máy sử dụng các loại đất dẻo.
Vì việc đốt than tổ ong về bản chất tạo ra nhiệt nhưng không sinh bụi nên nó cũng là một nguồn nhiệt sạch. Việc ứng dụng than tổ ong kết hợp với đốt dầu ma dút (FO) đã được áp dụng ở một lò nung gốm đỏ với nhiệt độ nung khoảng 1050oc ở Bình Dương.

Hình 3: Lò nung tuynel nung gốm tráng men kết hợp than tổ ong và dầu FO tại nhà máy gốm sứ Sai ga, tỉnh Bình Dương

Hình 4: Lò nung tuynel nung gốm tráng men kết hợp than tổ ong và dầu FO (dãy xe gòong) tại nhà máy gốm sứ Sai ga, tỉnh Bình Dương

Lò này trước đây đốt hoàn toàn bằng dầu FO,kết quả hàng tháng đã tiết kiệm được trên 10,000 lít dầu. Với giá dầu FO hiện nay là 13,000đ/lít thì hàng năm lò này cũng tiết kiệm hơn 1 tỷ đồng tiền dầu.
Việc áp dụng phương pháp đốt than tổ ong trong lò nung tuynel không những có ý nghĩa đối với sản phẩm gạch ngói mà còn có thể nghiên cứu ứng dụng ở những lò nung sản phẩm khác. Với bản chất là nguồn nhiên liệu sạch, giá rẻ có thể nghiên cứu ứng dụng để nung xương hoặc nung men trong các lò nung gốm sứ nhằm giảm bớt chi phí dầu hay khí đốt mà chúng ta phải nhập khẩu.

Kỹ sư Ngô Quốc Anh
Công ty Cổ Phần Vật Liệu và Xây Dựng