Báo cáo Chuyên đề tiết kiệm năng lượng trong ngành gốm sứ

Báo cáo chuyên đề tiết kiệm năng lượng trong ngành gốm sứ MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG I.Vai trò của ngành gốm sứ trong nên kinh tế. Ngành gốm sứ Việt Nam có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, tạo việc làm và thu nhập cho số đông lao động ở một số địa phương trên cả nước. Hiện nay sản phẩm gốm sứ gia dụng mới đáp ứng được gần 90% nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Mỗi năm giá trị xuất khẩu của ngành đạt trên 260 triệu USD, chiếm 0,5% giá trị GDP. ( Bộ công nghiệp, năm 2003 ). 1.1 Lý do thực hiện đề tài. Tình hình sử dụng năng lượng và phát thải khí CO2 ( năm 2005 ). Đối với toàn ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ năm 2005: Những loại năng lượng được sử dụng phổ biến: điện, than, dầu (FO, DO), gas (LPG). Một số vùng còn sử dụng một số nhiên liệu khác như rơm, trấu, củi, vỏ hạt điều… Năng lượng được sử dụng để chạy động cơ điện, sấy và nung sản phẩm. Sản lượng gốm, sứ gia dụng toàn ngành sản xuất trong năm 2005 : 439,9 triệu cái Giá trị sản xuất toàn ngành năm 2005 tính theo giá so sánh 1994 là 16.980,14 tỷ VNĐ (tương đương 1.549,73 triệu USD theo tỷ giá giữa VNĐ với USD năm 1994). Năng lượng toàn ngành sử dụng năm 2005 tính theo tấn dầu quy đổi: 202.927,86 TOE. Trong đó: Than: 41,25 nghìn tấn= 18.548,49 TOE Điện: 46,19 triệu kWh = 3.971,42 TOE Dầu DO: 69,48 nghìn tấn = 64.691,52 TOE Dầu FO: 15.298,13 nghìn lít = 15.270,35 TOE Củi: 569,11 nghìn m3 = 74.521,41 TOE Gas: 22.947,00 tấn = 25.924,67 TOE Tổng chi phí năng lượng toàn ngành năm 2005: 446 tỷ VNĐ/năm [CBC, 2006]. Trong đó: Điện:  47 tỷ VNĐ/năm, Than: 24 tỷ VNĐ/năm, Dầu DO:0,55 tỷ VNĐ/năm, Dầu FO: 84 tỷ VNĐ/năm, Gas: 248 tỷ VNĐ/năm, Củi: 43 tỷ VNĐ/năm. Tổng phát thải khí CO2 của toàn ngành gốm sứ năm 2005: 520,49 nghìn tấn [CBC, 2006]. Bảng1: Sử dụng năng lượng và phát thải khí CO2 trong năm 2005 của toàn ngành sảnxuất gốm sứ (tổng số và từng loại năng lượng). STT Loại năng lượng Năng lượng sử dụng Giá trị (tỷ VNĐ) Phát phải khíCO2 (nghìn tấn) Đơn vị Khối lượng 1 Điện Triệu kWh 46,19 47,10 19,08 2 Than Nghìn tấn 41,25 24,16 76,27 3 Dầu DO Nghìn lít 69,48 0,55 0.2 Dầu FO Nghìn lít 15.298,13 84,19 48,97 4 Gas Tấn 22.947,00 247,82 68,11 5 Củi Nghìn m3 569,11 42,55 307,86 Tổng 446,38 520,49 Như trên đã trình bày, ta thấy gốm sứ là ngành cần sử dụng nhiều năng lượng trong quá trình sản xuất, nhiều cơ sở sản xuất mang tính làng nghề. Vì vậy, ngành này còn tiềm ẩn nhiều biện pháp tiết kiệm năng lượng. Xuất phát từ thực tế trên, nhóm sinh viên chúng em đã đi thực tế tại Bát Tràng và hoàn chỉnh đề tài: Nghiên cứu quy trình công nghệ ngành gốm sứ, các cơ hội tiết kiệm năng lượng. Một số hình ảnh về chuyến đi thực tế: 1.2 Lịch sử làng nghề sản xuất gốm Bát Tràng. Bát Tràng là một làng cổ nằm bên sông Hồng, xã Bát Tràng gồm hai thôn Bát Tràng và Giang Cao thuộc huyện Gia Lâm, Hà Nội. Theo sử sách thì làng nghề Bát Tràng cũng đã có đến 500 năm tuổi. Một số thư tịch cổ có ghi việc thời Lê sơ, thế kỷ 15, các cống phẩm triều đình cống nạp cho nhà Minh bên Trung Quốc gồm các sản vật quý như gấm, vóc, lụa là, châu ngọc , và có cả đồ gốm Bát Tràng. Nhưng có thể nói, nghề gốm ở Bát Tràng cực thịnh là vào thế kỷ 16, thế kỷ 17. Nhiều đồ thờ quý giá ở những đình, đền, chùa, miếu còn đến nay, thấy có ghi tên tuổi những người cúng tiền và thời gian chế tác, thì biết những đồ gốm Bát Tràng cực kỳ đẹp cả cốt, dáng, nét và men đã ra đời vào thời Mạc Mậu Hợp và thời Lê Trung Hưng. Từ các thế kỷ trước, gốm Bát Tràng chủ yếu là đồ thờ. Về sau gốm Bát Tràng đã có nhiều đồ gia dụng, phổ biến nhất là bát, đĩa, bình, lọ, ấm chén. Và ngày nay, gốm Bát Tràng đã có khá nhiều mặt hàng phong phú về chủng loại và kiểu dáng, bao gồm cả những mặt hàng mỹ nghệ như đĩa treo tường, lọ hoa, con giống, tượng phiên bản và phù điêu với kỹ thuật và công nghệ cao. Các bộ sưu tập gốm sứ Bát Tràng đã đạt tới đỉnh cao của nghệ thuật và kỹ thuật chế tạo đồ gốm sứ ở Việt Nam. Ngoài bát đĩa, ấm chén thông dụng, Bát Tràng còn làm nhiều hàng khác, như các đồ thờ tự và các đồ cho trang trí nội, ngoại thất : độc bình, lư, đỉnh, đèn thờ, các bộ tượng tam đa, tam thánh, chậu hoa, con giống, gạch trang trí cao cấp... Hàng Bát Tràng từ xa xưa đã nổi tiếng về chất men phủ, phổ biến là men màu búp dong, loại men này sắc độ trắng hơi ngả xanh hoặc xám, trong vào sâu. Sản phẩm gốm sứ Bát Tràng không những nổi tiếng trong cả nước mà còn được xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới từ năm 1990 như Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ và các nước trong khối EU. Nhiều sản phẩm gốm cổ Bát Tràng đang được lưu trữ tại một số viện bảo tàng lớn trên thế giới như Viện bảo tàng Royaux-Bỉ, Viện bảo tàng Guimet-Pháp. Từ năm 2002, các nghệ nhân Bát Tràng bắt đầu liên kết để sản xuất và tiêu thụ sản phẩm thông qua Hiệp hội gốm sứ Bát Tràng. Những thành viên của hiệp hội không chỉ là những gia đình sản xuất gốm mà còn có cả các công ty kinh doanh gốm sứ. Thông qua hiệp hội, người Bát Tràng có cơ hội tìm hiểu, nắm bắt thông tin về thị trường, các kiến thức mới trong công nghệ sản xuất gốm sứ, phương thức buôn bán thời thương mại điện tử và cách nâng cao năng lực cạnh tranh. PHẦN 2: TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG NGÀNH GỐM SỨ 2.1 Đặc thù tiêu thụ năng lượng. 2.1.1. Quy trình công nghệ sản xuất gốm sứ. Sơ đồ : Công nghệ sản xuất gốm sứ Quy trình công nghệ sản xuất gốm sứ. Chuẩn bị nguyên liệu. Nguyên liệu gồm có cao lanh, đá trường thạch, đất sét trắng. Các nguyên liệu trên được phối chế theo tỷ lệ nhất định, phù hợp với nhiệt độ nung theo yêu cầu sản xuất sản phẩm. Để đạt được nhiệt độ nung theo ý muốn, cơ sở sản xuất nguyên liệu xương men phải có các công thức phối chế phù hợp. Sau khi nguyên liệu được phối chế được đưa vào bình nghiền bi có công suất từ 8 – 12 tấn/mẻ và nghiền trong 48 giờ. Trước khi lấy nguyên liệu bột ra, cán bộ kỹ thuật phải kiểm tra độ nhỏ của hạt. Nếu đảm bảo các yếu tố kỹ thuật mới được ra bột. Máy nghiền nguyên liệu. Nguyên liệu sau khi nghiền được đưa qua bộ phận múc lọc để loại bỏ tạp chất và những hạt có kích thước lớn. Cán bộ kỹ thuật kiểm tra độ nhỏ của cỡ hạt nguyên liệu, nếu thấy đảm bảo mới được bơm qua bộ phận khử từ. Sản phẩm sau khi qua máy nghiền được đưa vào bể lọc. Nguyên liệu sạch từ bể lọc được bơm vào máy nén và ép thành tấm. Nguyên liệu sạch được đưa vào máy ép lọc khung bản, được lấy ra khi độ ẩm nguyên liệu chỉ còn 22 – 24%, đưa qua máy luyện và đưa vào phòng ủ ẩm ít nhất 15 ngày trước khi đưa vào sản xuất. Sau cùng tấm đất sét được đưa vào máy luyện. Quá trình ủ có tác dụng làm tăng độ dẻo của nguyên liệu, dễ tạo hình trong quá trình sản xuất. Nguyên liệu sau khi ủ được đưa qua máy luyện và hút chân không sau đó đóng vào túi nilon để bảo quản và vận chuyển. Trước khi đưa vào sản xuất đại trà, phải nung thử nguyên liệu để kiểm tra đánh giá chất lượng nguyên liệu. Để đảm bảo tính ổn định, không xảy ra các sai sót, mỗi lô hàng được sản xuất từ 150 – 200 tấn và được kiểm tra kỹ về mặt chất lượng trước khi đưa vào sản xuất đại trà hoặc bán. Để có được nguyên liệu chất lượng cao, cơ sở sản xuất phải tuyển chọn cẩn thận nguyên liệu đầu vào và các nguyên liệu trên phải được mua từ các nhà cung cấp có uy tín, với số lượng lớn, chất lượng ổn định. Tạo hình. Đất dẻo trước khi đưa vào tạo hình sẽ được đưa qua máy luyện và hút chân không lần hai và được đùn ra với các kích thước có đường kính khác nhau tuỳ thuộc vào loại sản phẩm. Có nhiều phương pháp tạo hình sản phẩm, chọn cách tạo hình nào tuỳ theo loại sản phẩm và trinh độ công nghệ của cơ sở sản xuất.Trước đây khâu tạo hình được thực hiện bằng các bàn xoay hoặc máy ép lăn. Tạo hình bằng phương pháp nặn thủ công. Hiện nay có doanh nghiệp tạo hình sản phẩm trên dây chuyền công nghiệp hiện đại, tạo ra các sản phẩm rất đồng đều. Đối với một số loại sản phẩm, người thợ gốm sứ có thể tạo hình bằng khuôn thạch cao. Khuôn thạch cao được đúc sẳn cho từng loại sản phẩm. Khuôn có cấu tạo từ đơn giản đến phức tạp. Loại đơn giản là khuôn hai mang, loại phức tạp thì thường có nhiều mang, tuỳ theo hình dáng của sản phẩm định tạo. Cách tạo dáng này trong cùng một lúc có thể tạo ra hàng loạt sản phẩm giống nhau, rất nhanh và giản tiện. Tạo hình sản phẩm có thể bằng phương pháp rót hoặc đắp nặn.Phương pháp rót: Nguyên liệu được hoà với nước thành dạng hồ, hơi sệt (hồ), sau đó đổ vào khuôn thạch cao, sau một thời gian nhất định thì người thợ đổ hồ dư ra. Khi sản phẩm tương đối khô thì mở khuôn ra để lấy sản phẩm. Khuôn thạch cao trước khi đưa vào sử dụng. Nguyên liệu được rót vào khuôn. Làm khô và tháo khuôn. Phương pháp đắp nặn: Nguyên liệu được làm thành từng tấm, độ dày theo yêu cầu của sản phẩm. Người thợ gốm đắp vào trong khuôn để tạo sản phẩm.Bằng phương pháp rót hay đắp nặn, sau khi tạo hình thì người thợ cũng cần phải sửa chửa lại sản phẩm cho hoàn chỉnh các đường nét, hoa văn và loại bỏ những chổ dư thừa do ráp khuôn tạo ra. Chế biến men. Men gốm sứ là một lớp thủy tinh có chiều dày từ 0,15 – 0,4 mm phủ lên bề mặt của sản phẩm. Lớp thủy tinh này hình thành trong quá trình nung và có tác dụng làm cho bề mặt sản phẩm trở lên sít đặc, nhẵn, bóng. Phương pháp thông thường để chế biến men là nghiền phối liệu trong máy nghiền bi gián đoạn đến khi độ mịn qua hết sang 10.000 lỗ/cm2. Trong quá trình nghiền, cần khống chế độ mịn thích hợp vì nếu như nghiền quá mịn men sẽ bị cuốn hoặc bong men, nếu men quá thô sẽ gây nhám bề mặt và tăng nhiệt độ nung một cách đáng kể. Đối với men trắng ( đục ) và men trong hoặc men cho sứ cách điện, sau khi nghiền cần thiết phải đưa qua máy khử từ để loại bỏ sắt và oxit sắt ( có trong nguyên liệu hoặc do sự mài mòn của máy nghiền ). Thành phần của men bao gồm nhiều oxit hoặc muối kim loại khác nhau, hàm lượng của chúng tạo màu đậm, nhạt khác nhau do đó tạo màu sắc cho sản phẩm là bí quyết công nghệ của các nhà sản xuất gốm sứ. Men gốm sứ là một hệ phức tạp gồm nhiều ôxít như Li2O, Na2O, K2O, PbO, B2O3, CaO, ZnO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2... được đưa vào dưới các dạng sau: Nguyên liệu dẻo : gồm có cao lanh , đất sét , bột talc , betonit... Nguyên liệu không dẻo dưới dạng khoáng: gồm có trường thạch, đôlômít, đá vôi, cát... Nguyên liệu không dẻo dưới dạng hóa chất công nghiệp: BaCO3, Na2CO3, K2CO3, borax, axít boric, Cr2O3, ZnO... hoặc các loại frit. Ôxít hoặc muối của kim loại có thể làm chất tạo màu cho men, cường độ màu tuỳ thuộc vào hàm lượng (%) ôxít gây màu đưa vào và bản chất men. Những ôxít màu hoặc muối của chúng khi đưa riêng vào men gốm sẽ cho màu thông thường là: CoO, Co2O3, Co3O4, Co(OH)2: cho màu xanh. NiCO3: cho màu vàng bẩn. CuO, Cu2O: cho màu xanh khi nung trong trong môi trường ôxy hoá, màu đỏ trong môi trường khử. Cr2O3: Cho màu lục. Sb2O3, Sb2O5 cho màu vàng. FeO, Fe2O3, Fe3O4: cho màu đỏ vàng, vàng và nâu khi nung trong trong môi trường ôxy hoá; xanh xám đến xanh đen trong môi trường khử. MnCO3: cho màu đen, tím hoặc đen. SnO2: cho màu trắng (men đục). ZrO2: cho màu trắng (men đục). TiO2: cho màu vàng. Trang trí và tráng men. Để nâng cao tính nghệ thuật cho sản phẩm, người thợ gốm sứ dùng bút lông vẽ màu lên sản phẩm với đủ loại hoa văn. Người thợ phải có tay nghề cao, hoa văn họa tiết phải hài hoà với dáng gốm, các trang trí hoạ tiết này đã nâng nghề gốm lên mức nghệ thuật, mỗi cái là một tác phẩm. Một cách trang trí khác là hình in sẳn trên giấy decal. Sản phẩm mộc sau khi đã hoàn chỉnh được lau cho sạch bụi được đem tráng men hoặc nung sơ bộ ở nhiệt độ thấp rồi mới tráng men. Kĩ thuật tráng men có nhiều hình thức như phun men, dội men nên bề mặt các sản phẩm mộc cỡ lớn, nhúng men đối với loại gốm nhỏ. Sau khi tráng men, người thợ kiểm tra kỹ từng sản phẩm để xem có chổ nào khuyết men thì bổ sung và cạo bỏ nhưng chổ thừa trước khi đưa vào lò nung. Giai đoạn tráng men Quá trình nung. Quy trình nung đốt trong lò thủ công truyền thống: Quá trình chuẩn bị: Sản phẩm trước khi nung được đặt vào trong các bao nung bằng Samốt. Khi xếp vào trong lò, nhiên liệu than và bao nung sản phẩm được xếp xen kẽ. Quá trình chồng lò là một quá trình lao động nặng nhọc với hàng chục tấn hàng được đưa lên cao từ 6 đến 7 m. Kỹ thuật xếp lò do những người thợ giàu kinh nghiệm thực hiện. Trong quá trình nung đốt, người thợ không điều khiển được nhiệt lượng cung cấp cho lò nung. Môi trường nung không sạch. Điều đó dẫn đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất không cao. Theo tính toán, tỷ lệ sản phẩm thu hồi khi nung bằng lò thủ công truyền thống là 65 – 75%. Các sản phẩm được sắp vào bao nung. Quy trình chồng lò Nhiên liệu chủ yếu là loại than cám 5, cám 6. Trước khi đưa vào lò nung đốt, than được pha trộn theo công thức 50% than cám, 50% chất độn bao gồm giả đất, xỉ than, bùn và nước. Sau đó đóng thành các bánh tròn có đường kính khoảng 13 đến 15 cm, phơi khô trước khi đưa vào lò đốt. Quá trình nung đốt: Công đoạn nung đốt là công đoạn tiêu hao năng lượng chủ yếu. Quá trình nung gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn sấy: Trước khi nung, sản phẩm được sấy từ 1 đến 3 giờ, tuỳ thuộc vào kích cỡ của sản phẩm. Các sản phẩm có kích cỡ lớn phải được sấy lâu hơn để tránh bị nứt trong khi nung. Mục đích của quá trình sấy là giảm độ ẩm trong sản phẩm nung, nhiệt độ sấy thường vào khoảng 200 OC. Giai đoạn nung (nhiệt độ từ 200 – 1200 OC) Sau giai đoạn sấy, nhiên liệu được đưa thêm vào buồng đốt và đốt trong khoảng thời gian từ 4 – 5 giờ. Thời gian bảo ôn là 30 phút. Khi ngọn lửa trong gầm gi sáng trắng là lúc than trong lò đã cháy đều, lúc đó dừng đốt củi để than tự cháy trong lò. Quá trình này kéo dài từ 10 – 12 giờ. Quá trình nung đốt lò than thủ công được thực hiện chủ yếu dựa vào kinh nghiệm nung đốt của các thợ lò. Quá trình cháy trong lò là một quá trình tự nhiên, nhiệt độ nung phụ thuộc vào chất lượng than cám, cách phối liệu, đấu chế và số lượng than chồng vào lò. Theo kinh nghiệm khi chồng lò thì lượng than chồng ở xung quanh tường lò và cửa lò nhiều hơn ở giữa lò. Than dùng trong gầm gi được đấu chế có tỷ lệ than cao hơn để dễ bén trong quá trình nung (tỷ lệ than 80%, chất độn 20%) Giai đoạn làm nguội. Quá trình làm nguội là một quá trình tự nhiên, thời gian từ khi chồng lò đến khi ra lò phải mất từ 4 – 5 ngày tuỳ theo sản phẩm nung đốt lớn hay nhỏ. Trong quá trình dỡ lò, vì sản phẩm và nhiên liệu được xếp chồng xen kẽ nên đây cũng là một khâu rất nặng nhọc, ảnh hưởng đến sức khoẻ của người lao động do bụi than và hơi nóng. Lò ga con thoi. Lò gas con thoi là lò nung gián đoạn theo chu kỳ từng mẻ một, phù hợp với mô hình sản xuất nhỏ.  Công  đoạn  xếp,  dỡ  được  thực  hiện  ở  ngoài  lò  trên  các xe goòng nên rất thuận tiện. Quy trinh xếp sản phẩm trước khi đưa vào lò gas con thoi. Cửa có lớp gạch hoặc bông chịu lửa và lớp cách nhiệt đảm bảo độ kín khí cho lò. Khói lò sau quá trình nung theo kênh khói trên mặt xe goòng nối với kênh dẫn đi qua đường hậu lò theo ống khói thoát ra ngoài. .Xe nung mặt trên có các kênh dẫn khói, kênh khói được thông với ống khói qua vách hậu lò, ống khói có hệ thống để điều chỉnh áp suất trong buồng nung.Nhiên liệu của lò gas con thoi là gas hoá lỏng LPG gồm 2 loại chính là butan 50% C4H10 + propan 50% C3H8; nhiệt lượng = 11.827 kcal/kg. Quy trình vận hành lò ga con thoi: Các công đoạn làm mộc như lò thủ công truyền thống. Lò gas được trang bị các tấm kê nung bằng vật liệu chịu nhiệt cao. Công đoạn chồng xếp lò theo trình tự: từng lớp sản phẩm trên mặt xe, lớp nọ cách lớp kia bằng các cục kê giữa các tấm kê, sản phẩm được xếp ở dạng như các giá hàng. Lúc xếp sản phẩm, xe nung để ở ngoài. Khi xếp đủ sản phẩm, đủ chiều cao, xe được đẩy vào buồng lò. Sau khi kiểm tra an toàn, bắt đầu châm lửa một số bép phun để dấm sấy (chú ý chưa vội đóng cửa lò để tránh nổ khi lượng gas trong lò cao) khoảng 2 – 3 giờ hoặc dài hơn tuỳ theo sản phẩm dày mỏng. Khi đạt được nhiệt độ sấy như yêu cầu thì châm lửa toàn bộ bép và điều chỉnh áp theo quy định từng giai đoạn. Nâng nhiệt theo quy trình đường cong nung, đồng hồ báo tới nhiệt thiêu kết, tuỳ theo chủng loại sản phẩm mà điều chỉnh áp để bảo ôn dài hay ngắn nhằm làm cho sản phẩm kết khối.Nguyên lý cháy của lò gas là nhiên liệu được phun từ 2 hàng bép bố trí dọc hai bên sườn lò, cháy tự nhiên, chuyển động theo hướng lên nóc và cuộn ngang, chạy vào kênh dẫn khói theo nguyên lý lửa đảo, trên đường đi dòng khí cháy cấp nhiệt cho sản phẩm. Thời gian gia nhiệt và suất tiêu hao nhiên liệu cho một mẻ lò phụ thuộc vào chủng loại sản phẩm và nhiệt độ thiêu kết. Khi nung xong, lò được làm nguội tự nhiên, nhiệt độ được hạ xuống đến 100 – 200 OC là an toàn đối với sản phẩm. Lò tuynen: Lò tuynen có dạng đường hầm thẳng, có chế độ làm việc liên tục và sử dụng các dạng nhiên liệu khác nhau. Sản phẩm nung được đặt trên các toa xe goòng chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của khí nóng. Lò có kích cỡ rất khác nhau, dàitừ25–150m…Lò có những bộ phận hồi lưu và trộn khí, tránh sự phân lớp khí làm nhiệt độ lò không đồng đều. Lò được chia làm 3 vùng: vùng đốt nóng, vùng nung và vùng làm nguội. Không khí lạnh dần được đốt nóng lên sau khi làm nguội sản phẩm và được chuyển sang vùng nung tham gia quá trình cháy. Không khí nóng được chuyển sang vùng đốt nóng sấy khô sản phẩm mộc và đốt nóng dần chúng lên  trước khi chuyển sang vùng nung. Khói  lò được thải ra ngoài qua ống khói nhờ quạt hút. Sự tuần hoàn của khí thải cho phép tạo ra chế độ nhiệt và chế độ ẩm dịu hơn, làm cho nhiệt độ đồng đều trên tiết diện lò, giảm tác động có hại của không khí lạnh lọt vào. Nhiên liệu được nạp qua vòi phun (béc dầu) nếu sử dụng nhiên liệu lỏng thường là dầu FO. Với lò tuynen dễ dàng có khả năng chuyển sang nhiên liệu gas. Sơ đồ:Lò tuynen 2.1.2. Nhận xét. Trong sản xuất gốm sứ có các công đoạn quan trọng là đó là tạo men, màu và nung sản phẩm. Các bí quyết công nghệ và sự khác biệt nằm ở các công đoạn này. Và ta thấy, Công đoạn nung đốt là công đoạn tiêu hao năng lượng chủ yếu. 2.1.3. Danh mục thiết bị, máy móc đang được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp gốm sứ. STT Tên thiết bị, máy móc STT Tên thiết, bị máy móc 1 Máy nghiền bi nước 12 Bàn sửa máy và thủ công 2 Máy khuấy huyền phù 13 Máy nén khí 3 Máy sang rung 14 Máy tạo mẫu khuôn 4 Máy khử từ 15 Máy lau chân sản phẩm 5 Máy ép khung bản 16 Hệ thống lò nung 6 Máy luyện hút chân không 17 Đồng hồ đo nhiệt độ 7 Máy nghiền búa 18 Đồng hồ đo áp suất 8 Máy chống lắng 19 Hệ thống buồng sấy 9 Máy tạo hình ép dẻo 20 Quạt khói 10 Máy tạo hình ép lăn 21 Tủ điều khiển buồng sấy 11 Máy tạo hình rót áp lực 22 Máy mài chân sản phẩm 23 Máy cắt bìa đóng hộp sản phẩm 2.2 Cơ hội tiết kiệm năng lượng. Để nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường thì chúng ta cần xem xét đến chi phí sản xuất. Để sản xuất sản phẩm gốm sứ cần sử dụng hai loại năng lượng chính đó là năng lượng điện và nhiên liệu để đốt lò như: than, củi,gas…Chi phí năng lượng để sản xuất ra gốm chiếm khoảng 30-60% của sản phẩm. Vì vậy, giảm được chi phí năng lượng đầu vào sẽ đưa lại lợi nhuận lớn hơn cho nhà sản xuất gốm sứ. Trong lĩnh vực quản lý. Các doanh nghiệp cũng như các hộ gia đình sản xuất nhỏ lẻ ở Bát Tràng cần nhận thức được vai trò của tiết kiệm năng lượng trong các hoạt động sản xuất, kinh doanh để mạnh dạn đầu tư đổi mới công nghệ, thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, bởi trên thực tế, lợi ích của việc quản lý năng lượng luôn cao hơn so với chi phí đầu tư và lợi nhuận thu được từ TKNL có thể bù đắp cho chi phí đầu tư chỉ trong một thời gian không lâu. Các biện pháp cụ thể: Rà soát quy trình bảo dưỡng, bảo trì các thiết bị. Lập kế hoạch lắp đặt mới, cải tạo, sửa chữa thiết bị sử dụng năng lượng của đơn vị. Giám sát các quy trình hoạt động của hệ thống tiêu thụ năng lượng trong cơ sở sản xuất. Tắt tất cả các bóng đèn, điều hòa khi không có nhu cầu sử dụng Đối với các thiết bị, máy móc dùng điện, nhiệt cần phải được vận hành theo một quy trình kỹ thuật phù hợp, có thể tiết kiệm được 5% điện năng và năng lượng tiêu thụ cấp cho lò nung nếu vận hành máy hợp lý điều đó đòi hỏi người sử dụng phải được trang bị những kiến thức cơ bản về các phương pháp sử dụng năng lượng hợp lý, an toàn và tiết kiệm nên phải có tài liệu hướng dẫn, tập huấn… Thường xuyên vệ sinh nhà xưởng và các thiết bị sử dụng điện do môi trường làm việc ở đây rất bụi bặm và bẩn… Lĩnh vực chiếu sáng. Qua chuyến đi thực tế tại Bát Tràng, nhóm thấy còn nhiều tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong lĩnh vực chiếu sáng. Vì vậy, chúng em sẽ đưa ra một số giải pháp tiết kiệm năng lượng trong lĩnh vực chiếu sáng. Sử dụng chiếu sáng tự nhiên. Tiện ích của việc chiếu sáng tự nhiên thay thế chiếu sáng bằng điện vào ban ngày đã được nhiều người biết đến nhưng. Lưu ý một ứng dụng cần mức chiếu sáng là 500 lux. Để tính toán thất thoát do phản xạ và khuyếch tán bên trong hệ thống cửa sổ trần nhà, giả định rằng 40% ánh sáng mặt trời xuyên qua cửa sổ trần nhà lan tỏa trong không gian. Do vậy, vào ngày có nắng, khoảng 2% diện tích trần nhà được sử dụng làm cửa sổ. Để bù cho các góc mặt trời thấp, điều kiện sương mù, cửa sổ trần nhà bẩn, vv. diện tích này tăng gấp đôi lên tới khoảng 4%. Để tính toán cho điều kiện mây mù trung bình, con số này tăng lên tới 10% hoặc 15%. Chiếu sáng theo công việc . Chiếu sáng theo công việc nghĩa là cung cấp độ chiếu sáng tốt theo yêu cầu chỉ tập trung vào diện tích thực, ở đó công việc được thực hiện trong khi việc chiếu sáng chung cho xưởng hoặc văn phòng chỉ giữ ở mức thấp hơn; ví dụ đèn gắn vào các máy móc hoặc đèn bàn. Có thể tiết kiệm được năng lượng bởi vì đèn có công suất thấp cũng có thể tạo ra chiếu sáng theo công việc tốt. Khái niệm về chiếu sáng theo công việc nếu được thực hiện một cách hợp lý thì có thể giảm số lượng chùm đèn chiếu sáng chung, giảm công suất của đèn, tiết kiệm đáng kể năng lượng và cung cấp việc chiếu sáng tốt hơn và cũng tạo ra môi trường thẩm mỹ và dễ chịu hơn. Thay thế bóng đèn: lựa chọn đèn và bộ đèn hiệu suất cao. Một số cơ sở sản xuất ở Bát Tràng vẫn dùng loại bóng đèn huỳnh quang T10, chấn lưu sắt từ. Giải pháp: Thay thế bóng đèn T10 bằng T8 và lắp chóa đèn. Đèn T8 có công suất 36W, đường kính là 26mm. Loại bóng này có đương kính nhỏ nên hiệu suất nguồn phát sáng có thể cải thiện khoảng 3%. Không những vậy, nó còn tiết kiệm điện, có thể tiết kiệm đến 10% năng lượng và chất lượng ánh sáng cực tôt. Một điều nữa là nếu dùng chấn lưu điện tử hiện đại thay thế cho chấn lưu sắt từ, lượng tiết kiệm có thể lên đến 25%. Bảo dưỡng chiếu sáng: Bảo dưỡng rất quan trọng với hiệu suất ánh sáng. Mức sáng sẽ giảm theo thời gian do sự lão hoá của đèn và bụi trong giá đèn, đèn và bề mặt phòng. Cùng một lúc các yếu tố này có thể làm giảm tổng chiếu sáng khoảng 50% hoặc hơn,trong khi đèn vẫn tiếp tục sử dụng đầy đủ điện. Sau đây là các cách bảo dưỡng cơ bản giúp nhăn chặn điều này: Lau sạch bụi ở giá đèn, đèn và thấu kính từ 6 đến 24 tháng một lần. Thay thấu kính nếu chúng chuyển màu vàng. Lau sạch hoặc sơn lại phòng nhỏ mỗi năm một lần và phòng lớn 2 đến 3 năm một lần. Lau sạch bụi ở bề mặt đèn vì bụi làm giảm lượng sáng. Nên chú ý tập hợp treo đèn lại. Những đèn thông dụng, đặc biệt là đèn nóng sáng và đèn huỳnh quang thường thất thoát từ 20% đến 30% hiệu suất sáng qua thời gian hoạt động. Nhiều chuyên gia về chiếu sáng đề xuất nên thay đồng thời tất cả đèn trong hệ thống chiếu sáng Điều này giúp tiết kiệm nhân lực, giữ độ chiếu sáng cao và tránh gây tác dụng ứng suất cho chấn lưu của các đèn sắp hỏng. Tiết kiệm điện cho động cơ. Động cơ và máy bơm là thiết bị tiêu thụ điện lớn nhất trong các cơ sở sản xuất, chiếm khoảng 80% tổng năng lượng điện của một cơ sở sản xuất. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến, các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho phép động cơ và máy bơm có thể tiết kiệm khoảng 20% tổng khối lượng điện năng tiêu thụ. Máy nghiền: Hiện trạng: Các động cơ chạy sao/tam giác nên khi làm việc dòng khởi động rất lơn. Khi làm việc động cơ tiêu thụ 100% công suất trong toàn hệ thống dẫn đến sự dư thừa lãng phí và tiêu tốn điện năng. Khi kết thúc mẻ nghiền trong thời gian chờ đưa vào bể khuấy phải sử dụng thêm động cơ phụ. Giải pháp: Lắp thêm một biến tần VACON vào motor chính, khi đó: Dòng khởi động của motor không bị tăng đột ngột. Biến tần sẽ điều chỉnh động cơ làm việc với công suất đặt, khi đó công suất động cơ sẽ giảm. Có thể không cần dùng thêm motor phụ, mà sẽ điều chỉnh công suất trực tiếp từ motor chính để thỏa mãn yêu cầu công nghệ. Bộ phận khuấy hồ: Hiện trạng: Các động cơ chạy sao/tam giác cộng với yêu cầu momen làm việc lớn nên dòng khởi động cũng rất lớn. Khi làm việc động cơ tiêu thụ 100% công suất dẫn đến sự lãng phí về công suất và tiêu tốn điện năng. Khi kết thúc mẻ khuấy vẫn phải chạy motor để tránh làm đông hồ ( bột đất ), do đó tại thời điểm này rất lãng phí điện năng. Giải pháp: Lắp biến tần VACON vào mỗi motor: Biến tần sẽ được cài đặt chế độ tạo momen nên khi làm việc dòng điện làm việc của motor sẽ giảm. Công suất làm việc thực tế thường lớn hơn công suất yêu cầu, do đó biến tần sẽ làm nhiệm vụ điều chỉnh công suất motor phù hợp với yêu cầu. Khi kết thức quá trình khuấy, biến tần sẽ điều chỉnh motor chạy với tốc độ thấp nhất để đảm bảo hồ không bị đông lại, đây là thời điểm tiết kiệm điện năng nhiều nhất. Với giải pháp này, công ty TNHH sứ VINACERA Thanh Trì đã áp dụng và thu được thành công. Với máy nghiền được lắp biến tần thì công ty đã tiết kiệm được 25% điện năng.Với bộ phận khuấy hồ, công ty đã tiết kiệm được 30% năng lượng. Lò nung và vấn đề tiết kiệm năng lượng. Thực tế ở Bát Tràng có khoảng 600 lò đốt than so với 320 lò ga. Nhiều doanh nghiệp, hộ gia đình sử dụng lò thủ công đốt than để sản xuất sản phẩm có tính đại trà, giá rẻ có thể cạnh tranh với hàng Trung Quốc. Thay thế lò nung đốt than bằng lò nung ga tiết kiệm năng lượng. Sử dụng lò đốt than, nhiệt lượng cháy từ dưới lên gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do khí thải CO, CO2 và chất thải rắn. Hiệu suất chỉ vào khoảng 80 – 85 %, thành phẩm xấu, kém chất lượng. Giải pháp: Thay thế lò nung đốt than bằng lò nung ga tiết kiệm năng lượng. Lò gas con thoi: Lò con thoi Đặc tính kỹ thuật của lò gas con thoi: Nhiên liệu sử dụng là gas lỏng với vòi đốt tự nhiên, hầu như không cần đến quạt gió ( không tiêu tốn điện năng cho quạt ). Hệ thống các béc đốt, nhiệt độ được cài đặt và có hệ thống điều chỉnh nhiệt tự động.  Sản phẩm cố định, nhiệt được nâng dần lên chuyển từ chế độ sấy sang chế độ nung. Thời gian nung sản phẩm nhanh từ 12 – 24 giờ. Nét đặc trưng ở đây là lò đốt cháy ngọn lửa cao và nhiệt lượng đều xung quanh lò, nhiệt trị cao (có thể nung các sản phẩm khác nhau với nhiệt độ nung từ 1.600 – 1.800 độ C), sạch, ít tạp chất, hầu như không chứa lưu huỳnh, áp suất khí lại tương đối cao, dễ bắt lửa, dễ trộn lẫn với không khí và có thể đốt với lưu lượng từ rất nhỏ đến lớn. Việc điều chỉnh nhiệt độ hay tốc độ nâng nhiệt độ trong lò tương đối đơn giản bằng chỉnh áp lực khí. Chế độ đốt: gián đọan.  Hiệu suất đạt được khoảng 95%. Đánh giá việc sử dụng năng lượng: Lò gas con thoi được thiết kế sử dụng vật liệu cách nhiệt làm thân lò, nhiệt thất thoát không đáng kể, do đó tận dụng năng lượng cao. Tiết kiệm năng lượng bằng mở rộng dung tích lò. Xuất phát từ làm ăn nhỏ, các cơ sở sản xuất gốm sứ thường có rất nhiều lò nung nhưng hầu hết đều có dung tích nhỏ hơn 10 m3. Thực tế này đã tồn tại từ rất lâu. Nhưng gần đây, khi giá nhiên liệu tăng vọt, phương án tiết kiệm năng lượng được đặt ra. Biện pháp: Mở rộng dung tích các lò bông gốm có dung tích nhỏ hơn 10 m3 hiện đang sử dụng ở cáccơ sở sản xuất. Mục tiêu của giải pháp là mở rộng dung tích lò nung nhưng phải tiết kiệm năng lượng. Theo tính toán cân bằng năng lượng, lò 9,5 m3 trước khi áp dụng biện pháp nghiên cứu, trung bình thải ra 40,71 m3 CO2/m3 dung tích hữu ích. Trong khi đó, lò 12 m3 sau khi áp dụng các biện pháp nghiên cứu, trung bình chỉ còn thải ra 37,81 m3 CO2/m3 dung tích hữu ích. Như vậy, áp dụng biện pháp tiết kiệm năng lượng, trước mắt đã giảm được 5% khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Với giá thành hiện nay, chi phí đầu tư xây dựng một lò nung dung tích 7 m3 phải tốn 17.000 USD. Trong khi đó, chi phí để nâng cấp 3 lò từ 9,5 m3 lên 12 m3 chỉ tốn 7.000 USD. Như vậy, với phương án này cơ sở tiết kiệm được 10.000 USD cho chi phí mở rộng quy mô sản xuất. Ngoài ra, việc mở rộng dung tích lò cũng làm giảm đáng kể lượng gas sử dụng đốt lò. Theo tính toán thực tế, nếu so với xây dựng lò 7 m3, việc mở rộng 3 lò từ 9,5 m3 lên 12 m3 sẽ tiết kiệm được 1.838,25 USD/năm chi phí mua gas. Cải tiến lò ngoại thành lò nội Một DN gốm ở làng nghề Bát Tràng đã bấm bụng bỏ ra 43.000 USD để nhập một lò nung của Hàn Quốc có dung tích 8 m3. Nhưng lò nung nhập ngoại này lại không hiệu quả về sử dụng năng lượng và chất lượng sản phẩm. Chỉ khoảng 50%-60% sản phẩm đạt loại A, thời gian nung kéo dài 18 giờ - 20 giờ. Sau đó, DN này chấp nhận phương án nâng dung tích lên 15 m3. Kết quả, thời gian nung mỗi mẻ giảm còn 10 giờ, giảm được gần một nửa lượng gas sử dụng đốt lò. Chất lượng sản phẩm cũng được cải thiện rõ rệt. Điển hình này cần được được nhân rộng ở làng nghề Bát Tràng. Lò ga con thoi cải tiến. Mặc dù lò con thoi dùng gas đã có những tiến bộ so với các lò truyền thống như ít ô nhiễm môi trường, tỉ lệ phế phẩm giảm, tuy nhiên cũng có những nhược điểm như nhiệt thừa chưa được tận dụng, nhiệt phân bổ chưa đều (nhất là các lò có thể tích lớn) làm kéo dài thời gian nung làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng, giai đoạn đầu của quá trình nung là quá trình sấy. Những cải tiến chủ yếu: Tận dụng khí thải lò nung để sấy sản phẩm: Các cơ sở sản xuất gốm sứ ở Bát Tràng cho biết, nhiệt độ khói thải vào khoảng 800 đến 9000C. Ta có thể tận dụng nhiệt độ này vào các mục đích khác. Mới đây, công ty cổ phần thiết kế và sản xuất gốm sứ Bát Tràng đã thiết kế thành công buồng sấy sản phẩm mộc tự động tận dụng nhiệt khói thải từ lò nung, tạo ra cặp lò nung – buồng sấy liện hoàn, giúp giảm đáng kể chi phí năng lượng và chất lượng sản phẩm nung ổn định. Sử dụng loại béc đốt không cưởng bức, nhiệt phân bổ đều hơn trong lò, tạo điều kiện để nâng thể tích lò. Thông số kỹ thuật của béc đốt thay đổi theo thể tích lò. Kết quả của sự cải tiến: Giá thành đầu tư lò gas trong nước chỉ khoảng 50% so với nhập từ nước ngoài. Mức tiết kiệm gas từ 20 – 35%, tăng chất lượng sản phẩm từ 5 – 15%, giảm thời gian nung từ 10 – 35% đã tạo điều kiện giúp cho các doanh nghiệp giảm chi phí trong sản xuất. Biện pháp giảm tiêu tốn nhiên liệu cho lò nung: Sử dụng bông gốm để lót lò: Một số lò sử dụng gạch chịu lửa đặc hoặc nhẹ để xây lò nên khối lượng vỏ lò tăng cao nhưng giá thành lại rẻ. Một số lò dùng gạch nhẹ nhưng bên trong có lót một lớp bông gốm mỏng. Tuy nhiên, theo cách thứ nhất, khối lượng gạch sẽ cao hơn nhiều so với bông gốm. Khi nung phải tiêu tốn nhiệt để nâng nhiệt độ vỏ lò cũng như kéo dài thời gian đốt nhiên liệu và khi làm nguội nhiệt tích luỹ bởi vỏ lò không được sử dụng. Các lò sử dụng bông gốm đã cho thấy tốc độ nâng nhiệt trong lò tương đối nhanh và tiết kiệm được rất nhiều nhiên liệu. Sử dụng vòi đốt tốt và phù hợp Vòi đốt đóng vai trò rất quan trọng nhằm trộn đồng đều nhiên liệu với không khí trước khi cháy. Hiện nay chúng ta đang sử dụng các vòi đốt khác nhau tại nhiều doanh nghiệp. Tuy nhiên cần phải lựa chọn vòi đốt phù hợp với đặc điểm kỹ thuật lò của doanh nghiệp. Nếu chất lượng vòi đốt tốt có thể nâng nhiệt nhanh, cháy hoàn toàn, cho ngọn lửa cao hay thấp phù hợp với kết cấu của lò. Trong trường hợp này sẽ rút ngắn được thời gian nung và giảm tiêu tốn nhiên liệu. Khí động học phải tốt Khí động học trong lò phải tốt thể hiện sự lưu thông khí trong lò phải đồng đều và do đó nhiệt độ trong lò sẽ đồng đều. Nó quyết định đến mức độ chín đồng đều của sản phẩm, độ đồng đều về mầu sắc cũng như độ láng của men, giảm thời gian nung đốt, giảm tiêu tốn nhiên liệu và do đó nâng cao tổng giá trị của một mẻ lò. Để thực hiện vấn đề này cần chú ý: Ngọn lửa cần đủ dài để có thể với tới các điểm trong lò Khe thoát khí xuống kênh khí chính cần bố trí hợp lý Cần bố trí vòi đốt hai đầu lò, đặc biệt sát cửa lò Kênh khí chính dưới xe lò cần bố trí phù hợp Điều chỉnh van khói lò với sức hút vừa phải. Khống chế tốt lượng không khí lọt qua đầu vòi đốt vào lò Xếp sản phẩm sao cho thông thoáng và không nên quá dầy Đảm bảo kín lò đặc biệt cửa lò. PHẦN 3 : KẾT LUẬN Bát Tràng hiện có 1400 lò hộp, trong mùa sản xuât gốm sứ trung bình một ngày hơn 1000 lò hoạt động. Mỗi ngày ở Bát Tràng: Thải ra môi trường 1,74 tấn bụi; 11,99 tấn khí CO2 (1997); lượng CO vượt quá định mức cho phép 14,87 lần; xỉ than, mảnh vỡ (chỉ thu hồi 60 đến 70%) đổ xuống sông Hồng (năm 1997 đã thải 18000m3 xuống sông Hồng). Do vậy, nhóm em hy vọng rằng với bài báo cáo này sẽ làm giảm được lượng phát thải, góp phần tiết kiệm năng lượng cho ngành gốm sứ nói chung và sản xuất gốm sứ ở Bát Tràng nói riêng. Bài báo cáo vẫn còn nhiều thiếu sót, nhóm mong nhận được sự góp ý của thày để bài được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cám ơn! DANH SÁCH THÀNH VIÊN TRONG NHÓM ĐOÀN THĂNG LONG NGUYỄN TRUNG HIẾU NGUYỄN HỮU MẠNH LÊ QUỐC ANH