TỔNG QUAN VỀ GỖ DĂM
Tổng quan
Gỗ dăm (hình 1.1) là một loại vật liệu làm từ các mảnh gỗ nhỏ, thường là các mảnh gỗ đã được xử lý hoặc tái chế Quá trình sản xuất gỗ dăm bao gồm việc cắt, nghiền hoặc xay nhỏ các mảnh gỗ để tạo ra những mảnh nhỏ hơn Kích thước và hình dạng của gỗ dăm phụ thuộc vào máy móc để tạo thành chúng, do đó chúng thường không đồng đều.
Gỗ dăm có thường dùng có nguồn gốc từ các nguồn sau:
- Dăm rừng: có trữ lượng lớn nhất, đến từ việc khai thác rừng, trên các đồi núi rồi mang về chế biến thành gỗ dăm Với loại này người ta thường tận dụng toàn bộ cây hoặc các bộ phận của cây như thân, cành, rễ hay tàn dư gỗ thông qua khai thác rừng để sản xuất gỗ dăm.
- Dăm gỗ vụn: Từ vụn gỗ bỏ đi trong các quá trình chế biến gỗ như các xưởng mộc.
1.1.3 Quy trình sản xuất gỗ dăm
Quá trình sản xuất gỗ dăm (hình 1.2) bao gồm các bước chính sau đây:
Hình 1.2: Quy trình chế biến gỗ dăm
- Thu thập nguyên liệu: Đầu tiên, gỗ được thu thập từ các nguồn khác nhau, như từ các khu rừng quản lý, từ quá trình tái chế, …
- Tiền xử lý gỗ: Gỗ được cắt thành khối hoặc mảnh nhỏ hơn và được tách khỏi các phần không mong muốn như vỏ cây và cành cây Sau đó, gỗ có thể được xử lý để loại bỏ bụi, cặn bã.
- Xay gỗ: Gỗ sau đó được đưa vào máy xay gỗ để nghiền hoặc xay nhỏ thành các mảnh gỗ dăm Quá trình xay gỗ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng máy xay gỗ cắt cánh hoặc máy nghiền gỗ.
- Sàng lọc: Sau khi xay gỗ, mảnh gỗ dăm đi qua các bộ sàng lọc để tách các mảnh lớn hơn hoặc nhỏ hơn theo kích thước mong muốn Quá trình sàng lọc này giúp đảm bảo kích thước đồng đều và chất lượng gỗ dăm.
- Sấy gỗ dăm: Gỗ dăm sau khi được sàng lọc sẽ được mang đi sấy để đạt được độ ẩm yêu cầu cho các mục đích sử dụng tiếp theo
Gỗ dăm có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm:
- Loại gỗ: Gỗ dăm có thể được phân loại dựa trên loại gỗ được sử dụng để sản xuất Ví dụ: gỗ dăm thông, gỗ dăm sồi, gỗ dăm keo, v.v.
- Kích thước và hình dạng: Gỗ dăm có thể được phân loại theo kích thước và hình dạng của mảnh gỗ dăm Ví dụ: gỗ dăm nhỏ, gỗ dăm lớn, gỗ dăm hình vuông, gỗ dăm hình chữ nhật, v.v.
- Mức độ ép: Gỗ dăm có thể được phân loại dựa trên mức độ ép trong quá trình sản xuất Ví dụ: gỗ dăm ép thấp, gỗ dăm ép cao.
Hình 1.3: Gỗ dăm được sử dụng để sản xuất ván ép.
- Sử dụng và ứng dụng: Gỗ dăm có thể được phân loại dựa trên mục đích sử dụng và ứng dụng cuối cùng Ví dụ: gỗ dăm để sản xuất gỗ dăm ép (OSB), gỗ dăm cho ngành chế biến gỗ, gỗ dăm để sản xuất vật liệu xây dựng, v.v.
- Chất lượng: Gỗ dăm có thể được phân loại theo chất lượng và đặc điểm vật liệu.
Ví dụ: gỗ dăm cấp A, gỗ dăm cấp B, gỗ dăm có độ ẩm thấp, v.v.
Nguyên liệu chính để sản xuất ván ép (hình 1.3): Gỗ dăm sẽ được trộn với một số nguyên liệu khác kết hợp với keo kết dính chuyên dụng, rồi mang đi ép lại dưới nhiệt độ cao để tạo ra các tấm ván gỗ Gỗ dăm được ứng dụng nhiều trong việc sản xuất đồ gỗ nội thất rẻ tiền.
Làm chất phụ gia trong sản xuất giấy (hình 1.4): Bột giấy là nguyên liệu cơ bản để sản xuất giấy và được làm từ nguyên liệu chính là gỗ Trong quá trình sản xuất bột giấy, dăm gỗ được sử dụng như một chất phụ gia để cải thiện một số tính chất của bột giấy Cụ thể, khi dùng dăm gỗ làm chất phụ gia, nó có thể giúp tăng độ bền của giấy,giảm bụi và giảm độ mòn của các thiết bị trong quá trình sản xuất Đồng thời, dăm gỗ còn có khả năng tăng cường độ sáng của giấy, giúp sản phẩm cuối cùng đạt được chất lượng cao hơn.
Hình 1.4: Dăm gỗ được dùng làm chất phụ gia trong sản xuất giấy.
Sản xuất viên nén gỗ (hình 1.5): Thông qua dây chuyền sản xuất hiện đại, dăm gỗ được ép thành các viên gỗ nhỏ và cứng Viên nén gỗ có độ ẩm thấp, độ tro thấp và có nhiệt lượng phát ra cao nên viên nén gỗ được dùng để thay thế các loại chất đốt truyền thống Bên cạnh đó, viên nén gỗ còn rất an toàn cho người sử dụng và bảo vệ môi trường, nên ngày càng được ưa chuộng trên thị trường hiện nay Một số ứng dụng của viên nén gỗ có thể kể đến như: dùng cho lót chuồng trại chăn nuôi, dùng thay thế điện, than đá để sản xuất nhiệt trong các thiết bị sưởi ấm.
Việt Nam là một trong các nước đang thiếu hụt nguồn gỗ tự nhiên, bởi các cơ sở sản xuất và chế biến gỗ đang trên đà tăng đột biến Vì thế, việc sử dụng dăm gỗ được nghiền từ phế phẩm gỗ làm nhiên liệu đốt (hình 1.6) thay thế nguồn gỗ tự nhiên là một sự lựa chọn hoàn hảo Ngoài ra, dăm gỗ có giá thành rẻ hơn các nguồn gỗ tự nhiên nhưng rất dễ bén lửa, lượng sinh nhiệt cao Trong các nhà máy nhiệt điện, lò hơi, hệ thống sưởi ấm, …dăm gỗ được đốt để cung cấp nhiệt vận hành hệ thống.
Hình 1.5: Viên nén gỗ được làm từ gỗ dăm
Hình 1.5: Nguyên liệu đốt cung cấp nhiệt cho hệ thống sấy.
Hình 1.6: Gỗ dăm được dùng làm nguồn cung cấp chất dinh dưỡng để trồng nấm.
Nguyên liệu làm phân bón, trồng trọt (hình 1.7): Dăm gỗ có thể được sử dụng làm phân bón cây trồng giúp cây nhanh lớn và khỏe mạnh hơn Dăm gỗ cũng được sử dụng trong nhiều mô hình trồng nấm như nấm linh chi, nấm rơm, nấm hương, nấm mèo, Nấm được trồng trên mùn cưa cho chất lượng cao và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.
Phân bố gỗ dăm tại Việt Nam
1.2.1 Phân bố diện tích rừng trồng tại Việt Nam
Theo con số thống kê của Cục Kiểm lâm, hiện Việt Nam có 4,3 triệu ha rừng trồng, trong đó có 3,53 triệu ha rừng trồng là rừng sản xuất.
Bảng 1.1: Diện tích rừng trồng chia theo vùng sinh thái
Vùng Diện tích (ha) Tỷ trọng (%)
Bắc Trung Bộ 900.466 20,85 Đông Bắc 1.560.149 36,14 Đông Nam Bộ 223.735 5,18
Duyên Hải 862.189 19,97 Đồng bằng Sông Hồng 36.676 0,85
Theo số liệu từ Cục Kiểm lâm, trong tổng diện tích 3,53 triệu ha rừng trồng là rừng sản xuất, có khoảng 3,43 triệu ha đã thành rừng Các khu vực có diện tích rừng thành rừng cao nhất tập trung chủ yếu ở các vùng:
- Đông Bắc: Trên 1,2 triệu ha chiếm 38% tổng diện tích rừng trồng đã thành rừng trong cả nước
Hình 1.8: Sự phân bổ các diện tích rừng trồng tại Việt Nam phân theo các vùng sinh thái.
- Bắc Trung Bộ: Trên 0,73 triệu ha, chiếm 21% tổng diện tích rừng trồng đã thành rừng
- Nam Trung Bộ: Trên 0,62 triệu ha, chiếm 18% tổng diện tích rừng trồng đã thành rừng
Cũng từ nguồn thông tin khảo sát từ Cục Kiểm Lâm (Tr 11, TL[11]), đối với các diện tích rừng trồng đã thành rừng của Việt Nam bao gồm chủ yếu là các loại cây sau:
- Keo/tràm: Trên 1,7 triệu ha, chiếm 51% tổng diện tích đã thành rừng trong cả nước
- Thông: Trên 0,41 triệu ha, chiếm 12% tổng diện tích đã thành rừng
- Bạch đàn: Trên 0,17 triệu ha, chiếm 5% tổng diện tích đã thành rừng
- Các loại cây khác (ví dụ như mỡ, quế, bồ đề…): Trên 0,38 triệu ha, chiếm 32%
Nguồn nguyên liệu đầu vào cho dăm gỗ chủ yếu là từ các loài keo/tràm và bạch đàn Khoảng 96% trong tổng lượng dăm xuất khẩu của cả Việt Nam được làm từ các loài này.
1.2.2 Phân bố các nhà máy dăm tại Việt Nam Đến nay Việt Nam có tổng số 231 nhà máy dăm, với công suất chế biến khoảng 15,3 triệu tấn dăm khô/năm Bảng 1.2 và Hình 1.10 chỉ ra phân bố của các nhà máy này theo vùng sinh thái (Tr 12, TL[11]),
Bảng 1.2: Phân bố các nhà máy dăm hiện tại theo vùng sinh thái
Vùng Doanh nghiệp dăm Tỷ trọng
Bắc Trung Bộ 76 35,68 3.841.074 Đông Bắc 59 27,7 3.127.300 Đông Nam Bộ 20 9,39 1.742.500
Duyên Hải/Nam Trung Bộ 53 24,88 6.206.942
Hình 1.9: Phân bố các nhà máy dăm theo các vùng sinh thái
Hiện cả nước có 3 vùng có sự hiện hiện của các doanh nghiệp dăm nhiều nhất, bao gồm vùng Đông Bắc, Bắc Trung Bộ và Duyên Hải Miền Trung Số lượng nhà máy dăm tại 3 vùng này chiếm gần 90% trong tổng số các nhà máy và tổng công suất các nhà máy dăm trên toàn quốc.
1.2.3 Thành phần hoá học của gỗ dăm
Gỗ dăm được hình thành từ gỗ, do đó thành phần của gỗ dăm giống hệt như thành phần của loại gỗ cấu thành nên nó Nói chung, thành phần cơ bản của gỗ bao gồm:
Bảng 1.3: Thành phần cơ bản của gỗ
Nguyên tố vô cơ (Na, K, Ca, Si, ) 4000 nên khói trong ống theo chế độ chảy rối Ở chế độ chảy rối, ta có thể dùng công thức sau để xác định hệ số ma sát:
- D: đường kính trong của ống, m.
- ε: độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10 -4 m (bảng II.15,[2])
Thay số vào ta được: = 0,02
Trở lực do ma sát trong đường ống: Δ P ms =λ ρL.ρρ ρ ω 2
Trở lực từ cyclone đến buồng hoà trộn
Chọn ống DN350 theo tiêu chuẩn (SCH5) có đường kính ngoài d1= 355,6 mm, bề dày δ= 4,775 mm. Đường kính trong của ống: d 2 = d 1 -2δ =0,3556+2×0,005=0,346 (m) Chiều dài đường ống: l= 3m
4 =0,0941 ( m 2 )Vận tốc dòng khí trong ống: ω=V
- V: lưu lượng không khí qua ống, V=0,407 m 3 /s.
- F: tiết diện ống, m 2 Ở nhiệt độ trong ống 300 0 C ta tra bảng thông số vật lý của khói được:ρ= 0,74(kg/ m 3 ); ν = 4,58×10 -5 (m 2 /s)
- D: đường kính trong của ống, m
Vì Re > 4000 nên khói trong ống theo chế độ chảy rối Ở chế độ chảy rối, ta có thể dùng công thức sau để xác định hệ số ma sát:
- D: đường kính trong của ống, m.
- ε: độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10 -4 m (bảng II.15,[2]).
Thay số vào ta được: λ=0,02
Trở lực do ma sát trên đường ống: Δ P ms =λ.ρL.ρρ.ρω 2
Trở lực trên đường ống từ buồng hoà trộn đến thùng sấy
Chọn ống DN600 theo tiêu chuẩn (SCH5) có đường kính ngoài d1= 0,61m, bề dày δ=0,00554 m. Đường kính trong của ống: d 2 = d 1 -2δ=0,61-2×0,00554=0,599 (m) Chiều dài đường ống: l= 3,5m
4 = 1,1269 ( m 2 ) Vận tốc của khói trong ống: ω=V
V: lưu lượng không khí ra khỏi buồng hòa trộn, V,3878 m 3 /s.
F: tiết diện ống, m 2 Ở nhiệt độ trong ống 200 0 C ta tra bảng thông số vật lý của khói được: ρ= 0,75 (kg/ m 3 ); ν= 3,28×10 -5 (m 2 /s)
D: đường kính trong của ống, m ω: tốc độ của TNS, m/s
Vì Re > 4000 nên khói trong ống theo chế độ chảy rối Ở chế độ chảy rối, ta có thể dùng công thức sau để xác định hệ số ma sát:
D: đường kính trong của ống, m. ε: độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10 -4 m (bảng II.15,[2]).
Thay số vào ta được: λ=0,02
Trở lực do ma sát trên đường ống: Δ P ms =λ ρL.ρρ ρ ω 2
Trở lực trên đường ống từ thùng sấy đến cyclone chùm
Chọn ống DN600 theo tiêu chuẩn (SCH5) có đường kính ngoài d1= 0,61m, bề dày δ=0,00554 m. Đường kính trong của ống: d 2 = d 1 -2δ =0,61-2×0,00554=0,599 (m) Chiều dài đường ống: l= 3m
4 =1,1269 ( m 2 ) Vận tốc dòng khí trong ống: ω=V
V: Lưu lượng khói ra khỏi thiết bị sấy thùng quay, V= 13,0604 m 3 /s.
F: tiết diện ống, m 2 Ở nhiệt độ trong ống 60 0 C ta tra bảng thông số vật lý của khói được:ρ= 1,09 (kg/ m 3 ); ν =1,78×10 -5 (m 2 /s)
D: đường kính trong của ống, m ω: tốc độ của TNS, m/s
Vì Re > 4000 nên khói trong ống theo chế độ chảy rối Ở chế độ chảy rối, ta có thể dùng công thức sau để xác định hệ số ma sát:
D: đường kính trong của ống, m. ε: độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10 -4 m (bảng II.15,[2]).
Thay số vào ta được: λ= 0,0155
Trở lực do ma sát trên đường ống: Δ P ms =λ ρL.ρρ ρ ω 2
Trở lực do ma sát trong thùng sấy Đường kính của thùng sấy D = 2,4 (m)
Nhiệt độ trung bình của TNS trong thùng quay t tb =t M + t 2
2 0 (˚C) Vận tốc của TNS trong thùng sấy ω= 4,7 (m/s) Ở nhiệt độ trung bình trong thùng sấy 130 0 C ta tra bảng thông số vật lý của khói được: ρ= 0,889 (kg/m 3 ); ν = 2,49×10 -5 (m 2 /s)
D: đường kính của thùng sấy, m ω: tốc độ của TNS, m/s
Vì Re > 4000 nên khói trong ống theo chế độ chảy rối Ở chế độ chảy rối, ta có thể dùng công thức sau để xác định hệ số ma sát:
D : độ nhám tương đối Δ=4,19 × 10 −5 D: đường kính của thùng sấy, m. ε: độ nhám tuyệt đối Chọn ε = 10 -4 m (bảng II.15,[2]).
Thay số vào ta được: λ=0,01
Trở lực do ma sát trong thùng sấy: Δ P ms =λ ρL.ρρ ρ ω 2
Trở lực của lớp vật liệu trong thùng sấy
Nhiệt độ trung bình của TNS trong thùng quay t tb =t M + t 2
2 0 (˚C) Đường kính trung bình của gỗ dăm d= 0,03 (m) Độ nhớt động học = 2,49×10 -5 (m 2 /s)
Tốc độ của TNS trong thùng sấy ω= 4,7 (m/s)
D: đường kính trung bình của gỗ dăm, m ω: tốc độ của TNS, m/s
Hệ số thủy động a được xác định như sau: aI0
Khối lượng riêng dẫn xuất của vật liệu sấy chuyển dộng trong thùng sấy ρdx ( kg/ m 3 ) được xác định như sau: ρ dx =0,25×( G 1 + G 2 )×β
G1:Lưu lượng khối lượng gỗ dăm vào thiết bị sấy, G1#33,3 (kg/h)
G2: Lưu lượng khối lượng gỗ dăm ra khỏi thiết bị sấy, G2492 (kg/h) β: Hệ số điền đầy, β=0,3
Thay số vào ta được: ρ dx =0,25×(2333,3+3492)×0,3
Hệ số rỗng của vật liệu ζ được xác định như sau: ζ=ρ v -ρ dx ρ v [5.32]
Trong đó: ρv :Khối lượng riêng của gỗ dăm, ρv S1 (kg/m 3 ) ρdx: Khối lượng riêng dẫn xuất của vật liệu sấy chuyển dộng trong thùng sấy, ρdx,48 (kg/m 3 )
Thay số vào ta được: ζ = 531-12,48
Hệ số đặc trưng cho độ chặt của lớp vật liệu sấy C1 được xác định như sau:
Trong đó: ζ: rỗng của vật liệu, ζ=0,976
Thay số vào ta được:
Khối lượng riêng của TNS ở nhiệt độ trung bình ρk= 0,889 (kg/m 3 )
Trở lực của lớp liệu trong thùng sấy: Δ P ms =a.ρL.ρρ.ρC 1 ρω 2
- Trở lực do ma sát cục bộ: Thường lấy bằng 5% so với tổng trở lực.
Tổng tổn thất cần khắc phục: ΔP =(1,05).(489,4+0,48+0,43+1,43+7,5+5,69+671,08) = 1188 (N/m 2 )
Theo dữ liệu áp suất chênh lệch p = 1188 Pa và lưu lượng thể tích khói trung bình Vtb = 47000 m 3 /h, tra cứu trong danh mục của SYSTEM FAN, ta chọn quạt SCD - B12 với thông số kỹ thuật phù hợp để đáp ứng yêu cầu hệ thống.
(IX): Hình chiếu cạnh từ trái sang của quạt (X): Hình chiếu đứng của quạt
(XI): Hình chiếu cạnh từ phải sang của quạt (XII): Miệng hút
(Hình 5.24: Bản vẽ chi tiết quạt
Hình 5.25: Vít Tải Gỗ Dăm.
Chọn Vít Tải
Đối với cơ cấu cấp liệu vào thiết bị sấy ta có thể dùng vít tải hoặc băng tải Tuy nhiên nếu dùng băng tải thì sẽ có hiện tượng không kín đầu cấp liệu, điều này làm cho quạt sấy sẽ hút không khí thông qua đầu cấp liệu, làm giảm hiệu suất sấy của thiết bị.
Do đó với thiết bị sấy thùng quay ta lựa chọn vít tải, phần cấp liệu của vít sẽ được kết nối kín với đầu cấp liệu của thiết bị sấy thùng quay, tránh hiện tượng hút không khí, đảm bảo hiệu suất thiết bị Đường kính trục vít được chọn theo loại vật liệu Trong thiết kế này, để tăng tính linh hoạt ta sẽ bố trí vít tải trên khung đỡ có thể thay đổi chiều cao và góc nghiêng, đảm bảo rằng vít tải sẽ kín với đầu cấp liệu.
Thông số của vít tải:
- Vật liệu ứng dụng: Gỗ dăm
- Công suất băng tải: 10-500 (tấn/h)
Hình 5.26: Bản vẽ của vít tải gỗ dăm
Chọn Máy Phát Điện
Hệ thống sấy sử dụng khí tổng hợp từ quá trình khí hoá biomass để sản xuất điện. Công suất máy phát điện chọn cần đảm bảo cung cấp đủ lượng điện cho hệ thống sấy hoạt động Theo tính toán, tổng công suất điện tiêu thụ cho hệ thống sấy là 88,375 kW, trong đó các thiết bị tiêu thụ điện bao gồm:
- Động cơ kéo thùng có công suất điện: 7,5 kW
- Băng tải có công suất điện: 0,75 kW
- Quạt sấy có công suất điện: 30 kW
- Béc đốt có công suất điện: 24 kW
- Quạt hòa trộn có công suất điện: 26kW
- Quạt khí hóa có công suất điện: 0,125 kW
Quy đổi từ kW sang kVA là 110kVA Vì vậy, ta sẽ chọn máy phát điện 90GT-CSJ
Thông số máy phát điện Model 90GT-CSJ có các thông số như sau:
- Công suất điện: 90kW/112,5kVA
- Công suất điện tối đa: 100kW/125kVA
- Nhiên liệu tiêu thụ: Khí đốt
Hình 5.27: Máy phát điện model 90GT-CSJ
thiết kế mạch điều khiển hệ thống sấy
Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống sấy thùng quay
- IRT, IRS, IRR: cuộn hút của các rơle trung gian
- GT1, GT2: cuộn hút của các rơle trung gian tác động biến tần
- F, FM, B, BT, FT, TQ: cuộn hút các contactor quạt cấp không khí khí hoá, quạt cấp không khí buồng hoà trộn và béc đốt, béc đốt, băng tải, quạt sấy, thùng quay
- Ts, T: cuộn hút của rơle thời gian tác động sau, rơle nhiệt độ
- ThF, ThM, ThB, ThBT, ThFT, ThTQ: cuộn hút của rơle nhiệt
IRT, IRS, IRR1, IRR2 là các cặp tiếp điểm thường hở của cuộn hút; ON là nút nhấn bật; Pr là rơ le nhiệt độ buồng hòa trộn; Ar là rơ le độ ẩm khói sau thùng quay; Ts, T2 là thời gian trễ tương ứng.
- T1, OFF: các cặp tiếp điểm thường đóng của cuộn hút và nút nhấn OFF
Hình 6.28: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống sấy thùng quay
