Nghiên cứu xây dựng chế độ sấy gỗ OAK, ASH bằng năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN VĂN HIẾU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHẾ ĐỘ SẤY GỖ OAK, ASH BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà nội, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN VĂN HIẾU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHẾ ĐỘ SẤY GỖ OAK, ASH BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ GỖ GIẤY MÃ SỐ: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS HỒ XUÂN CÁC Hà nội, 2011 MỞ ĐẦU Trong sống ngày người tiếp xúc trực tiếp với vật dụng làm từ gỗ như: bàn, ghế, giường, tủ,…Để có sản phẩm phải qua trình chế biến nguyên liệu gỗ, việc sấy gỗ khâu quan trọng trình gia công sản phẩm Sấy gỗ lĩnh vực tiêu thụ nhiều lượng lĩnh vực gây ô nhiễm môi trường không nhỏ ngành chế biến gỗ Tuy nhiên trình sấy gỗ liên quan đến nhiều yếu tố như: Cần lượng nhiệt, ẩm định để điều tiết trình sấy gỗ, thực tế doanh nghiệp sấy gỗ thường gia nhiệt nước đốt sử dụng chất đốt củi, mùn cưa, chất đốt khác để tạo nguồn nhiệt đáp ứng cho trình sấy, điều dẫn đến khói bụi ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường hậu người phải gánh chịu, thiên tai, lũ lụt, biến đổi khí hậu,…Để giảm bớt khí thải, khói đốt giảm chi phí trình sấy gỗ, đề xuất đề tài tìm giải pháp sấy gỗ lượng mặt trời nhằm tiết kiệm lượng góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm chi phí trình sản xuất, đảm bảo sức khỏe cho công nhân, tăng hiệu kinh tế tận dụng nguồn lượng sẵn có thiên nhiên Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu ứng dụng nguồn lượng sẵn có thiên nhiên dùng ngành chế biến gỗ, cụ thể dùng lượng mặt trời để sấy gỗ, nhằm tiết kiệm lượng, giảm chi phí sản xuất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường tăng lợi nhuận sản xuất Trong khuôn khổ có giới hạn thời gian, nguồn gỗ nguyên liệu nhập khẩu, chi phí nghiên cứu …, nên nội dung nghiên cứu đề tài giới hạn phạm vi sau: Nghiên cứu cấu tạo, tính chất vật lý, đặt tính ứng dụng, công dụng hai loại gỗ OAK, ASH nhập từ Mỹ, quy cách dày 20 mm Sấy thí nghiệm hai loại gỗ lò sấy thí nghiệm lượng mặt trời CaXe Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Sơ lược trình hình thành phát triển lĩnh vực sấy gỗ Việt Nam Lịch sử sấy gỗ Việt nam phân thành hai giai đoạn: giai đoạn trước giải phóng năm 1975 giai đoạn sau năm 1975 Sấy gỗ trước năm 1975 đặc trưng du nhập thiết bị sấy công nghệ sấy nước Vào thời kỳ pháp thuộc, Việt nam có nhà máy dệt Nam định ứng dụng kiểu lò sấy nước kiểu chu kỳ, tuần hoàn tự nhiên để sấy gỗ làm thoi nhà máy toa xe lữa Gia lâm ứng dụng lò sấy đốt trực tiếp với thiết bị nhập Pháp Sau giải phóng miền Bắc, xuất số lò sấy nhập từ Bungary Ba Lan Giáp Bát Vào thời điểm này, vỏ lò sấy làm kim loại, gia nhiệt nước, tuần hoàn cưỡng Nhìn chung, thiết bị sấy ngoại nhập công nghệ sấy có số nhà máy, xí nghiệp nhập toàn thiết bị nước Trong đó, xí nghiệp chế biến gỗ lại lúc để gỗ hong khô tự nhiên trời trước đưa vào gia công , chí bỏ qua hẳn công đoạn sấy dây truyền sản xuất đồ mộc Rõ rang , lúc khâu sấy chưa ý mức, độ ẩm gỗ sau hong phơi đưa vào gia công thường chưa đạt đến độ ẩm sữ dụng, nên sản phẩm sử dụng thường bị khuyết tật cong, vênh, nứt, mấm mốc, chất lượng màng keo không đảm bảo, kết cấu không chặt chẽ, tuổi thọ thấp,… Sấy gỗ sau giải phóng đặc trưng nghiên cứu, thiết kế ứng dụng sáng tạo thiết bị sấy nhà khoa học nước cho đối tượng gỗ nội địa Ngoài lò sấy nước phía Bắc phía nam sau năm 1975, vài xí nghiệp gỗ liên doanh bắt đầu đầu tư thiết bị sấy kim loại kèm với dây truyền sản xuất đồ mộc ngoại nhập, lò sấy điện ngưng tụ ẩm Nhật Bản Satimex, Savimex Tuy nhiên thiết bị công nghệ sấy đại khoa học kỹ thuật nước nhiều hạn chế, nên công nghệ sấy lúc nhiều bất cập Chằng hạn: thiết bị sấy thay ống gang có khoanh chịu áp lực, nồi áp lực cao, làm lạnh…Không chế tạo nước Còn lượng cấp nhiệt để sấy dầu diezen, điện hay dung môi chất Freon thiết bị sấy ngưng tụ ẩm đắt tiền…Nhận thức tính không phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam, đầu năm 1980, phía Bác, số loại hình lò sấy tường sây, gia nhiệt đốt, với trang thiết bị đơn giản, chế tạo nước bước đầu nghiên cứu thiết kế chế tạo thành công Tuy vậy, loại hình lò sấy nghiên cứu thiết kế cải tiến thành lò sấy đốt có kết hợp nguyên lý ngưng tụ ẩm, từ hệ thống làm lạnh mà trực tiếp từ nước bom từ nguồn nước chỗ Ngoài ra, việc nghiên cứu phân nhóm gỗ xây dựng chế độ sấy tính đa dạng, chủng loại gỗ rừng tính mọc phân tán gỗ rừng Việt nam làm cho sở có điều kiên tổ chức sấy mẻ sấy loại gỗ Ở phía nam, vào năm 90, công trình nghiên cứu khác thiết kế chế tạo lò sấy tường xây, gia nhiệt đốt ứng dụng thành công Điểm tiến lò sấy là: việc bố trí hệ thống quạt gió kiểu trục, đảo chiều quạt nhiều lần thay cho quạt hút tạo đối lưu gió toàn lò đồng Để đảm bảo đồng nhiệt độ sấy theo dọc lò, thay cho kim loại phận cung cấp nhiệt dạng ống kim loại với dạng công xuất tỏa nhiệt cao Sau đó, công tác thiết kế chế tạo lò sấy gia nhiệt nước, với cấp nhiệt những dàn nhiệt dạng kim loại mỏng gắng ống truyền nước quan tâm nghiên cứu ứng dụng hiệu thực tiển Trong thời gian đầu, số thiết bị sấy nước quạt gió dàn nhiệt Bungary sử dụng lắp đặt Sau với tiến công nghiệp khí, toàn thiết bị sấy chế tạo nước, kể nồi Công ty nồi Việt nam chế tạo Hơn nữa, với thiết bị sấy tự thiết kế chế tạo phục vụ cho nhu cầu sản xuất nước mà chuyển giao lắp đặt sang số nước bạn như: Campuchia, Lào, Myanma… Về công nghệ sấy, phía Bắc tập trung phân nhóm gỗ sấy xây dựng chế độ sấy theo phương pháp điều hành sấy nhiều cấp (môi trường sấy có nhiều cấp nhiệt độ), phía nam lại phân nhóm gỗ sấy xây dựng chế độ sấy theo phương pháp điều hành sấy hai cấp môi trường sấy có hai cấp nhiệt độ đơn giản phù hợp với thực tế công nghiệp sấy Việt nam hơn, hệ thống theo dõi kiểm tra độ ẩm gỗ hệ thống điều khiển định kỳ tay Hiện giới thử nghiệm nhiều kiểu lò sấy sử dụng lượng mặt trời ; Việt nam - Lâm trường M’Đrắc (Đắc Lắc) vừa đưa lò sấy gỗ lượng mặt trời vào sử dụng giảm chi phí nâng cao chất lượng sản phẩm gỗ Đây lò sấy gỗ lượng mặt trời Tây Nguyên lò sấy có thiết bị tiên tiến Việt nam Lò sấy gỗ hoạt động thông qua nguyên lý hiệu ứng nhà kính (bức xạ nhiệt) toàn hệ thống điều khiển tự động hoá từ khâu phun ẩm, gia tăng nhiệt độ, thông gió, tốc độ quạt… Theo thiết kế, lò sấy có công suất 50 mét khối gỗ/ mẻ/ mẻ sấy kéo dài 15 ngày (tiết kiệm 60 đến 70 % thời gian, chi phí so với sấy hơi) tuỳ theo nhóm gỗ, độ dày gỗ ,người điều khiển đặt chương trình làm việc để có chế độ sấy thích hợp Trường hợp thiếu ánh nắng mặt trời, lò sấy nồi cung cấp nước nóng để bổ sung lượng nhiệt giúp lò hoạt động bình thường Lò sấy gỗ lượng mặt trời Chương trình Lâm nghiệp Việt - Đức tài trợ, với tổng số vốn đầu tư 1,5 tỷ đồng Tóm lại, công nghệ sấy gỗ Việt nam bắt đầu xuất trước giải phóng với thiết bị sấy nhập ngoại dạng kim loại mà chủ yếu lò sấy nước ngưng tụ ẩm Từ sau giải phóng , công nghiệp sấy gỗ nước có tiến đáng kể, công việc tự chế tạo việc triển khai ứng dụng thành công kiểu lò sấy gia nhiệt đốt nước với đa dạng cấu trúc cách bố trí thiết bị sấy lò Đặc biệt năm 1990, 100% thiết bị sấy tự chế tạo nước trừ dây truyền nhập đồng Đi đôi với thiết bị sấy, công nghệ sấy có tiến đáng khích lệ Nếu buổi đầu sơ khai, chế độ sấy thâm nhập vào sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, qua chuyển giao công nghệ, qua tài liệu tham khảo nước ngoài, từ sau năm 1985, loại gỗ sấy phổ biến nước nhiều tác giả nghiên cứu để phân nhóm gỗ sấy xây dựng chế độ sấy cho nhóm Việc phân nhóm số loại gỗ rừng Việt nam thực tế chứng minh sát thực giúp đơn giản hóa việc xây dựng chế độ sấy, tạo tính linh động sấy kết hợp nhiều đối tượng gỗ sấy sản xuất, góp phần tăng hiệu kinh tế cho doanh nghiệp sấy gỗ 1.2 Khái quát phương pháp sấy 1.2.1 Hong phơi tự nhiên (sấy tự nhiên) Hình 1.1- Ảnh hong gỗ tự nhiên Trong trình phát triển, loài người ứng dụng phương pháp sấy đơn giản hong phơi tự nhiên để làm khô gỗ Quá trình hong phơi tiến hành trời mái che cách xếp gỗ thành đống với nhiều lớp gỗ ngăn cách với lớp kê Vì vậy, theo phương pháp gỗ chịu tác động trực tiếp ngoại cảnh (thời tiết, khí hậu) Chính bị động điều tiết môi trường sấy khiến thời gian hong phơi dài, độ ẩm gỗ không đạt yêu cầu mong muốn chất lượng gỗ thường không đảm bảo Như ta biết, gỗ xẻ sau cưa xẻ thường có độ ẩm cao (50-60% có lên đến 100%), qua điều kiện hong phơi thuận tiện, tùy theo kích thước ván, có khả vòng vài tuần lễ giảm độ ẩm gỗ xuống xấp xỉ điểm bảo hòa thớ gỗ (25- 30%) Qua ta tiết kiệm lượng lượng đáng kể trình sản xuất cấu giá thành sản phẩm tất yếu góp phần nâng cao hiệu kinh tế sản xuất kinh doanh sấy gỗ 2.2.2 Sấy chân không Sấy chân không từ lâu phương pháp sấy kỹ thuật sử dụng để sấy loại vật liệu khác nhau, kể lĩnh vực sấy gỗ Đối với loại gỗ khó sấy khô chậm, sấy chân vị trí đáng kể nhằm rút ngắn thời gian sấy cải thiện chất lượng sấy Nguyên lý phương pháp sấy chân không phụ thuộc điểm sôi nước vào áp suất Nếu làm giảm (hạ thấp) áp suất thiết bị chân không xuống đến áp xuất mà nước gỗ bắt đầu sôi bốc hơi, tạo theo tiết diện ngang ván sấy chênh lệch áp suất qua hình thành dòng ẩm chuyển động gỗ theo hướng từ bề mặt gỗ Điều có nghĩa áp suất định, nước có điểm sôi định, hút chân không làm áp suất gỗ giảm đến mức nhiệt độ gỗ (và nhiệt độ nước gỗ) đạt đến nhiệt độ sôi nước điều kiện áp suất đấy, nước gỗ hóa làm tăng áp suất gỗ, tạo nên chênh lệch áp suất nước bên gỗ bề mặt gỗ, tạo điều kiện thúc đẩy trình chuyển ẩm từ gỗ bề mặt bay (bề mặt gỗ) điều kiện chân không (áp suất thấp) trình bay tiến triển nhanh chóng qua trình khô gỗ nhanh rút ngắn đáng kể thời gian sấy 20-50% thời gian sấy so với phương pháp sấy truyền thống 1.2.3 Sấy ngưng tụ ẩm Sấy ngưng tụ ẩm thiết bị lạnh nhập vào nước ta (đặc biệt Tp Hồ Chí Minh) năm trước Thiết bị sấy làm việc theo nguyên lý sấy ngưng tụ ẩm phương pháp sấy sử dụng từ lâu để sấy vật liệu khác Hiệu phương pháp sấy lĩnh vực sấy gỗ tùy thuộc vào nhiều yếu tố cân nhắc lựa chọn tùy theo điều kiện cụ thể sở sản xuất ... nhóm gỗ sấy xây dựng chế độ sấy theo phương pháp điều hành sấy nhiều cấp (môi trường sấy có nhiều cấp nhiệt độ) , phía nam lại phân nhóm gỗ sấy xây dựng chế độ sấy theo phương pháp điều hành sấy. .. đầu tư mạnh cho việc nghiên cứu phát triển lượng lượng mặt trời lượng sinh học (Solar & Bio Energy) Thiết bị sấy gỗ lượng mặt trời Một vài mô hình lò sấy gỗ ứng dụng lượng mặt trời sau theo nguyên... dụng lượng mặt trời ; Việt nam - Lâm trường M’Đrắc (Đắc Lắc) vừa đưa lò sấy gỗ lượng mặt trời vào sử dụng giảm chi phí nâng cao chất lượng sản phẩm gỗ Đây lò sấy gỗ lượng mặt trời Tây Nguyên lò sấy