CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1.2. Hiện trạng và nhu cầu cải tiến nâng cấp.
Công ty cổ phần lâm sản Nam Định (tại khu công nghiệp Hoà Xá) hệ thống sấy gỗ gồm có 27 lò sấy, trong đó có 21 lò sấy điều khiển bán tự động và 6 lò sấy điều khiển tự động. Công nghệ sấy là sấy hơi nước, nhiên liệu dùng cho đốt lò là củi, đầu mẩu gỗ, phoi bào, các phế phẩm từ các xưởng chế biến.
Khảo sát cụ thể lò sấy gỗ điều khiển tự động. (phụ lục 2)
- Quy mô 30-50m3/mẻ/lò
- Kết cấu tường bao xung quanh lò được xây bằng gạch đỏ trát xi măng cát, độ dày tường là 330mm.
Hình 3.1. Lò sấy tự động và các thiết bị được lắp trong lò
Trần chính: Trần chính của lò có kết cấu bằng bê tông cốt thép có độ
dày 100mm. Lớp cách nhiệt trần chính bằng lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 50mm được bọc bảo vệ mặt ngoài bằng lớp inox mỏng.
Trần phụ: Trần phụ chia không gian lò sấy thành 2 phần. Phần dưới để
xếp gỗ, phần trên để lắp quạt. Với kết cấu này, không khí lưu thông trong lò sẽ đi từ đầu này đến đầu kia mà không bị “ngắn mạch”. Trần phụ có kết cấu bằng khung thép bọc tôn dày 100mm (tính cả khung thép và lớp tôn bọc).
Dàn nhiệt: Đây là bộ phận trao đổi nhiệt, gồm nhiều ống nhiệt được hàn
với nhau. Hơi nước nóng bão hoà từ nồi hơi sẽ truyền nhiệt vào không khí trong lò sấy khi qua giàn nhiệt. Ống nhiệt có ép nhiều lá nhôm mỏng để tăng hiệu quả truyền nhiệt. Do hoạt động trong môi trường có độ ẩm cao, ống nhiệt có xu hướng bị ăn mòn nhanh. Vì vậy để có thể hoạt động liên tục trong nhiều năm thì người sử dụng lên chọn loại ống nhiệt làm bằng thép không gỉ.
Cửa chính: Cửa lò có thể là kiểu trượt, có kết cấu bằng khung thép bên
ngoài được làm bằng tôn sóng, ở giữa được cách nhiệt bởi một lớp bông thuỷ tinh dày là 75mm, và bên trong là inox. Xung quanh riềm cửa có gắn gioăng cao su chụi nhiệt để đảm bảo độ kín khi đóng cửa.
Trục nâng hạ cửa: Trục này để mở cửa chính bằng tay quay. Với kết
cấu cơ khí hợp ly, việc nâng hạ cửa rất nhẹ. Trong trường hợp nhiều lò được xây liên tiếp nhau, chỉ cần một trục nâng hạ chung cho các lò với việc lắp thêm một đường ray trượt để di chuyển trục nâng hạ. (hình 3.2)
Hình 3.2. Cửa chính và hệ thống mở cửa lò, hướng dẫn sử dụng
Quạt đối lưu: Quạt đối lưu được lắp trên trần phụ, có sải cánh rộng
được làm bằng nhôm mỗi lò đựơc lắp đặt 3 quạt với công xuất động cơ 3,5 kW/quạt. Để gỗ có thể thoát ẩm nhanh - giảm thời gian sấy, đặc biệt đối với những loại gỗ dầy hoặc có độ ẩm cao, chứa nhiều nước thì vận tốc không khí
trong lò phải đạt từ 2 – 4m/s. Ngoài ra để đảm bảo gỗ được sấy đều ở cả hai đầu lò, quạt phải được điều khiển để đổi chiều quay một lần sau 5 tiếng. Do động cơ được đặt trong môi trường sấy, có độ ẩm và nhiệt độ cao nên phải sự dụng loại động cơ có cấp quấn dây H, cấp bảo vệ IP55. Cũng để tăng tuổi thọ của động cơ người sử dụng nên định kỳ tra mỡ vào trục động cơ.
Động cơ van: Được sử dụng để đóng mở van phun ẩm. Theo công nghệ
sấy, gỗ phải được luộc trước khi sấy. Với công nghệ sấy tự động, giai đoạn đầu là giai đoạn phun ẩm sẽ tương đương với quá trình luộc gỗ. Động cơ van tự động ngắt nguồn điều khiển khi van đã mở hoàn toàn – khi góc mở van đã xoay 900, do đó động cơ van rất bền vì không bị ngâm điện như van điện từ khi van đã mở hết.
Hộp thoát ẩm: Được lắp thành 2 hàng trên lóc lò sấy. Các cửa thoát ẩm
của mỗi hàng được liên kết với nhau bằng một trục nối (hình 4.3). Hộp thoát ẩm sẽ được mở để thay không khí trong lò khi nó quá ẩm hoặc ướt do hấp thụ hơi nước từ trong gỗ. Tuỳ theo chiều quay của quạt mà một hàng cửa thoát ẩm ở phía phần áp suất cao của quạt sẽ là đầu ra của không khí chứa nhiều hơi nước và hàng cửa thoát ẩm ở phía phần áp suất thấp của quạt sẽ là đầu vào của không khí mới. Độ ẩm môi trường sấy sẽ được đọc liên tục bởi bộ điều khiển qua sensor đo độ ẩm. Ngưỡng độ ẩm để mở cửa thoát ẩm được đặt bởi bộ điều khiển.
Hình 3.3. Các cửa thoát ẩm của lò sấy được đóng mở bằng động cơ vent
Động cơ vent: Được sử dụng để mở cửa thoát ẩm. Khớp nối của động
cơ được gắn vào trục nối của mỗi hàng. Khi có tín hiệu điều khiển động cơ xoay 900 để đóng hoặc mở cửa thoát ẩm. Do kết cấu liên kết đặc biệt, nên cửa thoát ẩm được gắn với trục nối rất chặt do đó không có hiện tượng trượt khi động cơ vent quay trục liên kết.
Bộ điều khiển Helios: Đây là bộ điều khiển số, tự động điều khiển toàn
bộ quá trình sấy qua 5 giai đoạn. Bộ điều khiển tích hợp 4 đầu đo độ ẩm gỗ, một đầu đo độ ẩm môi trường sấy, và một đầu đo nhiệt độ có độ chính xác cao, bù tự động. Các thông số đo được hiển thị liên tục trên mặt hiển thị LED qua các giai đoạn sấy. Mặt hiện thị LED cũng đưa ra các cảnh báo khi có sự cố về điện, lỗi sensor, lỗi trong quá trình sấy như độ ẩm thấp, nhiệt độ quá cao,… Bộ điều khiển có tích hợp sẵn 80 chương sấy mà người vận hành có thể sử dụng cho phù hợp với qui cách và loại gỗ cần sấy, và 19 chương trình được cài đặt bởi người sử dụng.
Các lò được xây dựng thành một dãy có chung một vách tường ngăn. Các thiết bị điều khiển, các đường ống dẫn hơi nước nóng, nước hồi, các van đóng mở cấp hơi nóng, cấp ẩm bổ xung….được lắp đặt phía sau lò.
Hình 3.5. Các thiết bị điều khiển được lắp đặt phía sau lò
1. Trần chính của lò sấy; 2. Trần phụ; 3. Tường bao xung quanh; 4. Nền; 5. Quạt lưu lượng; 6. Gỗ sấy; 7. Thanh kê; 8. Lớp cách nhiệt
Nền của lò có kết cấu bằng bê tông xỉ có độ dày 100mm Kích thước thông thủy bên trong lò:
(Dài x Rộng x Cao) = (7300 x 4800 x 5300)
* Tổng thể tích lò sấy:
Thể tích hữu dụng (thể tích xếp gỗ): Vh = Lh x Bh x Hh Vh = 5,5 x 4,8 x 4,2 = 105m3
Hệ số điền đầy tiết diện phần sấy Kv = (0,4 ÷ 0,5), ta chọn 0,45 Tiết diện phần sấy là : Vs = B x H = 4,8.4,2 = 20,16 m2
Ta có tiết diện thông gió của phần sấy là:
Vk = Vs. (1 – βv) = 20,16.(1 – 0,45) = 11,08m2
Thể tích toàn bộ buồng sấy: V0 = L x B x H = 7300 x 4800 x 5300 = 185m3
5. Quạt lưu lượng; 6. Gỗ sấy; 7. Thanh kê; 8. Cửa lò sấy; 9. Cửa thoát ẩm 10. Thiết bị gia nhiệt; 11. Thiết bị phun hơi ẩm; 12. Tủ điện điều khiển
13. Cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm); 14. Lớp cách nhiệt
- Tổng điện năng tiêu thụ: điện năng tiêu thụ cho một lò sấy là 11,5
kW trong đó:
Quạt lưu lượng : 3 cái x 3,5 kW = 10,5 kW
Hệ thống điều khiển và các thiết bị khác (đèn chiếu sáng, động cơ vent, tủ điện điều khiển hệ thống, …): 1kW
Hình 3.8. Lò hơi, nhiên liệu dùng để đốt lò và khói bụi ô nhiễm từ lò hơi
Hơi nóng cung cấp cho hệ thống lò sấy (cho 6 lò điều khiển tự động) từ một nồi hơi có công suất sinh hơi là 1500kg/h. Áp suất hơi trung bình cung cấp cho các lò sấy trong suốt quá trình sấy là khoảng từ 4 ÷ 6kg/cm3. Nhiên liệu dùng cho đốt lò là củi, đầu mẩu gỗ, phoi bào, các phế phẩm từ các xưởng chế biến.
Do nhiên liệu dùng cho đốt lò là củi, đầu mẩu gỗ, phoi bào, các phế phẩm từ các xưởng chế biến, nên lượng khói bụi thải ra nhiều gây ô nhiễm môi trường [phụ lục 2]. Vì vậy để giảm lượng khói bụi thải vào môi trường, sau lò hơi có lắp đặt hệ thống lọc khói bụi bằng nước.
Hình 3.10. Nhà xưởng để lắp đặt lò hơi
Khu nhà xưởng được xây dựng để lắp đặt hệ thống lò hơi và lọc khói bụi có tổng diện tích 95 m2. Kết cấu nhà xưởng bằng khung thép chịu lực, mái lợp tôn lượn sóng, tường bao xung quanh (cao 4m) phần dưới tính từ mặt nền trở lên cao 1m xây bằng gạch đỏ với vữa xi măng cát, phần tiếp theo nên tới mái (cao 3m) được bằng tôn sóng như trên mái, nền bằng bê tông xỉ dày 150mm.
* Điện năng tiêu thụ cho hệ thống lò hơi:
Mô tơ cấp nước : 3,7 kW Mô tơ quạt gió cửa lò: 1,5 kW Mô tơ quạt hút sau lò: 5,5 kW
Hệ thống điều khiển và các thiết bị khác (đèn chiếu sáng, quạt, tủ điện điều khiển hệ thống, …): 1 kW.
* Nhiên liệu dùng cho đốt lò là củi, đầu mẩu gỗ, phoi bào, các phế phẩm từ các xưởng chế biến. Công ty sử dụng hết khoảng 8m3 gỗ củi /ngày cho một lò hơi 1500kg/h.
Tóm lại: Công nghệ sấy gỗ tại công ty cổ phần lâm sản Nam Định nói riêng, tại các công ty, cơ sở sản xuất khác trong nước nói chung hiện nay phổ biến là sấy hơi nước nhập của nước ngoài hoặc tự chế, có giá đầu tư cao, chi phí sấy lớn.. Kết cấu lò sấy được xây bằng gạch trát xi măng. Hơi nóng cung cấp cho lò sấy từ các nồi hơi đun bằng củi và gỗ phế loại. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và điều khiển lò phần lớn là bán tự động, một phần đã được tự động hoàn toàn, một số cơ sở sản xuất nhỏ còn điều khiển bằng tay. Học tập kinh nghiệm, thừa kế thành tựu nghiên cứu triển khai của các nước tiên tiến phát huy nội lực nghiên cứu lựa chọn nguyên ly, thiết kế hoàn thiện lò sấy gỗ sử dụng bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp tiết kiệm năng lượng nâng cao chất lượng gỗ sấy, giảm thiểu ô nhiễm môi trường là việc làm bức thiết có y nghĩa khoa học và thực tiễn.