HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM THIẾTKẾVÀCHẾTẠOHỆTHỐNGSẢNXUẤTTỰĐỘNGTHANHOẠTTÍNHGÁODỪADẠNGVIÊN Phạm Quang Trung1 , Lê Quang Trước1, Nguyễn Minh Ngọc2, Lê Thanh Long1 Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP HCM Doanh nghiệp tư nhân Minh Nhựt TÓM TẮT: Cuộc sống ngày phát triển với dịch vụ ăn uống tiện lợi thành phố lớn ngày nhanh Vấn đề nhiên liệu phục vụ cho việc nấu nướng nhà hàng, quán tiện lợi ven đường, hàng quán,… quan tâm theo hướng tiện lợi, rẻ, dễ sử dụng Than loại nhiên liệu tiện lợi gần gũi không chủ hàng quán mà hộ gia đình tính linh hoạtThanhoạttínhgáodừa loại than bắt đầu sử dụng gần với đặc tínhthân thiện với môi trường, phù hợp sử dụng cho nhà hàng nướng, khu vực đông dân cư Tuy vậy, việc sảnxuấtthanhoạttínhgáodừa cung cấp cho nhu cầu sử dụng dân cư nhiều yếu điểm công nghệ sản xuất, mức độ tựđộng hóa chưa cao, sản phẩm chưa đạt độ ổn định mặt hình dáng Với định hướng tựđộng hóa nâng cao suất chếtạothanhoạttínhgáo dừa, chúng tơi thực giải pháp thiết kế, cải tiến phương pháp dập thanviêntừ bột than (dạng vơ định hình) thành dạngviên trụ lõi rỗng theo hướng tựđộng hóa sảnxuấttừ khâu cấp liệu đến khâu nhận thành phẩm sau dập nâng cao chất lượng sản phẩm phù hợp nhu cầu sử dụng người Thông qua viết, muốn giới thiệu người loại sản phẩm xanh – – an toàn, loại nhiên liệu thân thiện thay loại than củi thông thường, kích thích sảnxuất nơng nghiệp địa phương tạo nguồn cung cho công nghiệp phát triển tảng nông nghiệp xanh Từ khóa: thanhoạttínhgáo dừa, viên trụ lõi rỗng, dập than I GIỚI THIỆU Ứng dụng thanhoạttínhgáodừa đời sống Hiện thị trường có nhiều loại thanhoạttính với nguyên liệu khác Nhưng phổ biến loại thanhoạttính làm từgáodừa hiệu giá thành rẻ nhiều so với loại thanhoạttính khác Vì vậy, sau nói đến thanhoạttính người ta ngầm hiểu thanhoạttínhgáodừa phổ biến loại nguyên liệu Với đặc điểm khởi nguồn nước nông nghiệp, nước ta có nhiều lợi phát triển ngành trồng dừa, đặc biệt vùng trồng dừa tập trung đồng sơng Cửu Long (Bến Tre, Tiền Giang,…) Vừa kích thích phát triển nông nghiệp vừa tạo nguồn nguyên liệu cung cấp cho ngành công nghiệp địa phương phát triển Hình Các sản phẩm làm từdừa nguyên liệu Các sản phẩm từdừa toàn có giá trị kinh tế: + Thân dừa, gỗ dừa dùng để sảnxuất hàng thủ công mỹ nghệ + Cơm dừa dùng chế biến loại bánh kẹo, đường, dầu,… + Vỏ dừa: dùng làm đồ mỹ nghệ, thanhoạttính + Nước dừa dùng nước giải khát, chế biến ăn,… Trang 131 HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM + Quá trình than hóa: Ngun liệu gáodừa khơ Lò đốt gáodừaThangáodừa (chưa hoạt tính) Hình Sản phẩm thanhoạttính làm từgáodừa Ngồi ra, phận khác dùng với nhiều công dụng khác phục vụ nhu cầu đời sống người Thanhoạttínhgáodừa sau sảnxuất có dạng miếng khởi nguyên ban đầu gáo dừa, ngồi có sản phẩm bột thangáodừa mảnh than với nhiều kích thước khác Điều làm cho việc sử dụng với nhiều mục đích khác gặp khó khăn vận chuyển Với loại nguyên liệu hồn tồn từ thiên nhiên, thanhoạttínhgáodừa ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực: y tế, xử lý nước, dân dụng, quân sự,… Vì vậy, hàng năm quốc gia giới ngày sử dụng nhập loại than chất lượng cao giá thành rẻ Với lợi nông nghiệp ngày trọng, bên cạnh vấn đề phát triển cơng nghiệp bảo vệ mơi trường phát triển ngành trồng dừa giải vấn đề kinh tế môi trường Có thể thấy riêng thanhoạttính làm từgáodừa lại ứng dụng vào lĩnh vực phục vụ: + Y tế: khử độc kim loại, lọc nước, chế biến thuốc + Công nghiệp, quân sự: mặt nạ phòng độc, lọc nước thải, nhiên liệu cho ngành công nghiệp, tẩy màu nước, tẩy màu thực phẩm + Dân dụng: phục vụ sinh hoạt cho người dân Nguyên liệu đầu vào: thu gom từ vùng trồng dừa qua thương lái, công ty trung gian Kích thước giữ ngun tác động làm thay đổi kích thước gáodừa thành miếng nhỏ tạo thêm nhiều khơng gian vào lò đốt than Hình Gáodừa khơ Lò đốt than: gáodừa xử lý nhiệt độ để tạo thành than loại than ta thường dùng Gáodừa sau chọn cho vào lò nung điều kiện yếm khí nhiệt độ cao khoảng 10001200oC thời gian đến 12 ngày để loại bỏ nước tạp chất hữu GIỚI THIỆU QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ BIẾN THANHOẠTTÍNHGÁODỪA Quy trình sảnxuấtthanhoạttính làm từgáodừa Quá trình sảnxuấtthanhoạttínhgáodừa chia làm cơng đoạn: cơng đoạn than hóa cơng đoạn hoạt hóa thanhoạttính Trang 132 ` Hình Lò hầm thangáodừa Ngày với công nghệ tiên tiến, người ta thay lò hầm thủ cơng (than củi) gây khói nhiễm mơi trường sống xung quanh lò hầm cơng nghiệp khơng khối với suất nhiệt cao, tránh tạo nhiều khói bụi Làm cho q trình sảnxuấtthanhoạttính ngày trở nên thân thiện với môi trường Hứa hẹn loại nhiên liệu thay loại nhiên liệu hóa thạch, than củi,… HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM Thangáodừa sau than hóa: Hình Thangáodừadạng tiền hoạttính Lúc than chưa gọi thanhoạttính trải qua giai đoạn than hóa Nó có tác dụng loại thanthơng thường + Q trình hoạt hóa than: phương pháp hóa lý dùng chất oxy hóa nước, CO2 làm tác nhân tác dụng với than nguyên liệu Than nguyên liệu trình nghiền nhỏ cho vào lò quay nhiệt độ 800-9500C tùy thuộc yêu cầu sử dụng thanhoạttính Xay than ngun liệu Lò quay hoạt hóa Thanhoạttính thành phẩm Hình Giai đoạn hoạt hóa thangáodừa thành thanhoạttính Sau q trình này, ta có thanhoạttínhThanhoạttính cấp sử dụng cho mục đích khác Tiếp theo, giới thiệu công nghệ dập thanhoạttínhdạngviên phục vụ cho sinh hoạt, dân dụng thay loại thanthông thường nhằm đảm bảo vấn đề môi trường khu dân cư, khu thị Tình hình sử dụng thansảnxuấtthanhoạttính dùng cho sinh hoạt Việt Nam Ngày nay, nơi đông dân cư người ta thường chọn lựa loại than truyền thống: than đá, than củi, than tổ ong,… thân dùng loại than thường tạo khói gây nhiễm mơi trường Đề tài mong muốn giúp tạo loại than sinh hoạtthân thiện, khơng gây khói q trình sử dụng người dân sử dụng cho mục đích ngày Trang 133 HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM Hình Thanthơng thường đốt gây khói bụi gây nhiễm mơi trường xung quanh Việc sử dụng than góp phần thúc đẩy phát triển nơng nghiệp nói chung ngành trồng dừa nói riêng Việt Nam, chưa kểsản phẩm từdừa nguồn nguyên liệu cho ngành cơng nghiệp sảnxuất khác ngồi cơng nghiệp sảnxuấtthan trình bày Thanhoạttínhsảnxuất chất lượng than không ổn định (than lẫn tạp chất, dễ bị bể vận chuyển,…), suất sảnxuất máy tương đối lại không ổn định cấu hoạt động; gây hư hỏng trình vận hành chi phí bảo trì cao phải thường xun sửa chữa Với mục đích thiếtkếchếtạo máy sảnxuấtthan ổn định, đạt hiệu tạoviênthan với chất lượng hình dáng tốt Bài báo cáo trình bày chi tiết vấn đề máy móc tại, giải chúng sở khoa học làm sở để hướng tới hệthốngsảnxuấtthanviêntựđộng hóa khép kín Hình 8.: Kết cấu máy in than II NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TẠOVIÊNTHANHOẠTTÍNH Nguyên lý dập tạoviênthanhoạttínhThanhoạttính sau sảnxuất có dạng bột (dạng vơ định hình) loại than khó vận chuyển bảo quản Nếu khơng xử lý loại thandạngthan bị ảnh hưởng từtự nhiên, tác động vào môi trường xung quanh gây ảnh hưởng môi trường sống Để giải vấn đề này, chếtạo máy dập than viên, vừa cải giúp nâng cao giá trị sản phẩm tạo loại nhiên liệu thân thiện với sống Bột than cho vào máy khn với lồng khn hình trụ Rồi nhờ cấu dập, tạo lỗ, ép nằm cánh tay đòn tác độngtạoviênthan với hình dáng định sẵn theo khn Với mơi trường đặc biệt xưởng than việc dùng máy thủy lực, khí nén cho cơng suất lớn ngược lại lại khơng đảm bảo độ tin cậy làm việc hạt than nhỏ li ti bay vào hệthống làm việc gây cản trở hoạtđộng máy Trang 134 Hình Nguyên lý tạo hình cho viênthanThan bột cho vào cối chứa, bên có cấu cánh gạt để than điền đầy ống khuôn Sau cánh gạt qua, cấu truyền động kéo phận mang xuống, kéo chày ép xuống làm cho than bị dầm chặt vào khuôn (đảm bảo đủ lực liên kết giúp than không bị vỡ) Bên cối có bánh cam ăn khớp với mâm xoay phối hợp chuyển độngđưathan ép chặt đến vị trí nhong tạo lỗ để tạo lỗ cho viênthan Tiếp đến, cam tiếp tục tác độngđưadạngthantạo lỗ đến vị trí đẩy Tại đây, mâm xoay làm thơng suốt nên than đẩy rớt xuống phía Quá trình khoảng 20s, viênthan ép HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM xuống khoảng 3s Trung bình làm việc máy dập từ 4500-4800 viênthan thành phẩm Sau nhiều lần thử nghiệm với cấu tạo lực thủy lực, khí nén nhằm tăng công suất máy với môi trường làm việc đặc biệt bụi xưởng than, chọn giải pháp ổn định dùng máy với cấu khí túy Vừa hạ giá thành chế tạo, lại vừa đạt hiệu cao III ĐỀ XUẤTTHIẾTKẾHỆTHỐNGTỰĐỘNG HÓA SẢNXUẤT Trên thị trường sảnxuấtthanhoạttínhdạngviên suất khiêm tốn mang tính thủ cơng cao (https://www.youtube.com/watch?v=ozLp-X01jKc) Phương pháp khơng điều chỉnh hình dạngviên than, kích thước có nhu cầu thay đổi Mặt trụ trên, mặt trụ viênthan thơ Mức độ liên kết hạt than yếu Có thể thấy độ ẩm cao Phải qua q trình sấy khô làm tăng giá thành sảnxuất Không đảm bảo tính cạnh tranh thị trường Phần lớn phải thực thủ công sau đề xuất phương án tăng cao mức độ tựđộng hóa sảnxuấtthanhoạttính Hình 10 Mơ hình 3D máy dập thanhoạttínhdạngviêntựđộng kết hợp cấp phơi băng tải Với mục đích ứng dụng cơng nghệ tựđộng hóa vào sản xuất, nghiên cứu thiếtkế buồng sấy lắp đặt vào dây chuyền nhằm tạo dây chuyền sảnxuất công nghiệp đảm bảo độ tin cao chất lượng sản phẩm đầu Khi dây chuyền sảnxuất thành công tự tin tạo số lượng thanhoạttính lớn mà không lo ảnh hưởng thời tiết Giúp chủ động khả cung ứng cho thị trường nước nước Chất lượng than sau sảnxuấttừ máy in than kiểm nghiệm QUATEST với thông số thành phần Hình 11 Kiểm nghiệm QUATEST với thanhoạttính nhiệt lượng tổng 5980 kcal/kg Thành phần hóa học thanhoạttínhgáo dừa: Độ ẩm tồn phần : 13,5% Hàm lượng tro: 8.4% Hàm lượng lưu huỳnh S: 0.16% Hàm lượng Cacbon C: 66.3% Nhiệt lượng tổng: 5980 kcal/kg Với tính khơng khói ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nhu cầu sử dụng thanhoạttính mở rộng với nhiều thị trường giới Đức, Nga, Thái lan, Sri Lanka,… ta tham khảo qua báo cáo từ Hiệp hội Dừa Bến Tre xuấtthanhoạttínhgáo dừa: Quốc gia nhập Tháng 1- 5/2017 Sản lượng (tấn) Giá trị (1000USD) 4.493,216 6.309,980 Tổng sản lượng Australia 252,000 2.771,830 Hà Lan 598,600 972,120 Nga 242,000 362,870 Nam Phi 387,200 596,890 Sri Lanka 806,060 677,790 Thái Lan 220,000 330,700 Đức 140,800 151,690 … … … (Thống kêdựa số liệu từ báo cáo tình trạng xuấtdừa Bến Tre tháng 5/2017, Các số liệu tính cộng dồn từ đầu năm tháng 5/2017) Nhu cầu sử dụng thanhoạttính dự báo tăng cao tương lai Điều vừa hội cho nông nghiệp vừa thách thức cho công nghiệp sảnxuấtthanhoạttính Việt Nam Nếu áp dụng tốt công nghệ khoa học tận dụng Trang 135 HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM mạnh nhân công, giá nguyên liệu, nông nghiệp trồng dừa nước nhà ta tạosản phẩm chất lượng cao, mang tính cạnh tranh cao so với sản phẩm nước thị trường giới IV KẾT LUẬN Việc ứng dụng công nghệ tựđộng hóa vào sảnxuấtthanhoạttínhdạngviên giúp nâng cao suất sản xuất, tăng hiệu kinh tế, giảm bớt khối lượng công việc bảo trì máy, góp phần tăng cao tính cạnh tranh cho sản phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO Báo Thanh niên 21/07/2017 http://thanhnien.vn/thoi-su/xay-dung-ben-trethanh-thu-phu-dua-cua-viet-nam-857614.html Trang báo điện tử Báo http://www.baomoi.com/nganh-dua-viet-nam-quayeu-ve-khau-che-bien/c/22968361.epi Góc báo chí Betrimex http://betrimex.com.vn/vi/tin-tuc/goc-baochi/nganh-dua-hoi-nhap-va-thach-thuc Các báo cáo thông tin sảnxuấtxuấtsản phẩm dừa trang thông tin Hiệp hội Dừa Bến Tre Việc phát triển hệthống hướng tới tựđộng hóa hoàn toàn khâu giúp doanh nghiệp quản lý khối lượng sản phẩm tạo ra, từ có kế hoạch cạnh tranh thay sản phẩm than truyền thống gây nhiễm Ngồi ra, việc phát triển cơng nghệ sảnxuấtthanhoạttínhgáodừatạo ngành công nghiệp mũi nhọn phục vụ cho sản phẩm từ nơng nghiệp (ngành trồng dừa) Góp phần phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường tạosản phẩm có giá trị ứng dụng cao phục vụ đời sống http://hiephoiduabentre.com.vn PGS.TS Hoàng Tùng, TS Nguyễn Ngọc Thành, Giáo trình cơng nghệ chếtạo phơi, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiếtkếhệthống dẫn động khí, tập 1&2, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam, 2015 Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiếtkế máy, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2013 Huỳnh Văn Hoàng, Trần Thị Hồng, Nguyễn Hồng Ân, Nguyễn Danh Sơn, Nguyễn Xuân Thiệp, Huỳnh Văn Hoàng (chủ biên), Kỹ thuật nâng vận chuyển phần 1&2, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2017 DESIGN AND MANUFACTURING MAKING ACTIVED COCONUT SHELL CHOROAL MACHINE ABSTRACT The speed of urbanization is increasing as well as the demand for fuel for living also increases People tend to choose cheap, convenient fuels but besides that they cause environmental pollution, especially in developing countries including Vietnam In order to limit the pollution of the surrounding environment, we introduce a friendly fuel that is activated charcoal made from coconut shells It is also used in many fields such as health care, food processing industry, water treatment, military, With high reliability and lowest cost compared to other fuels This article will present the technology of activated carbon production, the production of activated carbon in the form of hollow pillar in the direction of automation closed to increase the productivity, quality and create a stable production line Serving human life with natural charcoal activated charcoal Keywords: active charcoal, natural charcoal, automation closed Trang 136 ... NGHỆ CHẾ BIẾN THAN HOẠT TÍNH GÁO DỪA Quy trình sản xuất than hoạt tính làm từ gáo dừa Quá trình sản xuất than hoạt tính gáo dừa chia làm cơng đoạn: cơng đoạn than hóa cơng đoạn hoạt hóa than hoạt. .. thống sản xuất than viên tự động hóa khép kín Hình 8.: Kết cấu máy in than II NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TẠO VIÊN THAN HOẠT TÍNH Nguyên lý dập tạo viên than hoạt tính Than hoạt tính sau sản xuất có dạng. .. thành chế tạo, lại vừa đạt hiệu cao III ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT Trên thị trường sản xuất than hoạt tính dạng viên suất khiêm tốn mang tính thủ cơng cao (https://www.youtube.com/watch?v=ozLp-X01jKc)