Khả năng xả ẩm của lò sấy áp dụng cho sấy gỗ keo xẻ

M Ở ĐẦU

3.3.Khả năng xả ẩm của lò sấy áp dụng cho sấy gỗ keo xẻ

Hình 3. 18 Đường cong độẩm của gỗ và độẩm trong lò sấy giai đoạn 1

Quá trình này nhiệt độ lò sấy được duy trì thấp (~ 30oC) kết hợp phun ẩm để giữđộ ẩm lò sấy cao (97%). Mục đích của giai đoạn này là cấp nhiệt cho gỗ sấy, thoát ẩm bên trong lõi gỗ ra bề mặt; trong khi đó, ngăn thoát ẩm bề mặt gỗ. Hình 3.18 mô tảđộẩm RH trong lò sấy độẩm của gỗ. Gỗđưa vào lò có độ ẩm ~ 50% (lõi gỗ). Kết thúc giai đoạn 1, độẩm gỗ giảm xuống chỉ còn 30%.

Có thể thấy rằng, lò sấy sử dụng NLMT hoạt động tương đối tốt ởgiai đoạn sấy ban đầu với một sốđặc điểm:

- Mặc dù phun ẩm tuy nhiên độ ẩm RH lò sấy có sự thăng giáng giữa ban ngày (68 - 72%) và ban đêm (90 - 95%), thay đổi theo nhiệt độ. Độẩm RH của lò sấy vào ban đêm tương đối ổn định do nhiệt độ lò sấy thay đổi không đáng kể. Vào ban ngày, ta thấy rằng độ ẩm RH lò sấy giảm dần từ 72% về 68% theo thời gian. Điều này chứng tỏ, chức năng phun ẩm để duy trì độ ẩm RH lò sấy hoạt động không thật hiệu quả. Tuy nhiên, do lò sử dụng NLMT nên nhiệt độ lò sấy giảm theo chu kỳngày đêm, kéo theo độ ẩm RH lò sấy giảm. Điều này gián tiếp giúp duy trì độẩm lò sấy cao, tránh gỗ bị thoát ẩm không đều giữa bề mặt và bên trong.

3.3.2 Giai đoạn 2 (giảm độ ẩm gỗ về độ ẩm bão hòa thớ gỗ, 25%)

Hình 3. 19 Đường cong độẩm của gỗ và trong lò sấy giai đoạn 2

Nhiệt độ lò sấy được duy trì ở nhiệt độ sấy 35 - 38oC vào ban ngày và 30 - 32 oC vào ban đêm. Độẩm RH lò sấy được điều chỉnh giảm dần theo bảng EMC

(thể hiện mối quan hệ giữa độẩm cân bằng của gỗ với nhiệt độ, độẩm RH buồng sấy, Bảng 2. 1). Hình 3.19 mô tảđộẩm RH trong lò sấy và độẩm của gỗ.

Do độẩm RH phụ thuộc nhiệt độnên độẩm RH lò sấy có sựthay đổi theo chu kỳ ngày đêm. Ngoài ra, độ ẩm RH lò sấy (ban ngày và ban đêm) giảm dần theo thời gian. Vào ban đêm, độẩm RH lò sấy giảm dần từ 93% về 85% và từ ~ 85% xuống 60% vào ban ngày.

Giai đoạn 2 của sấy gỗ, ta thấy lò sấy sử dụng NLMT hoạt động như sau: - Vào ban ngày nhiệt độ lò cao, độ ẩm RH thấp, độ ẩm của bề mặt ngoài gỗ giảm nhanh, thoát ẩm vào không khí trong buồng sấy do chênh lệch áp suất riêng phần. Về lý thuyết, vào ban ngày nhiệt độ bề mặt gỗ lớn hơn bên trong thớ gỗ, hơi nước có thể di chuyển từ bề mặt vào bên trong (cân bằng nhiệt). Tuy nhiên, độẩm bên trong thớ gỗluôn cao hơn bề mặt nên xu hướng thoát ẩm thường là từ bề mặt gỗ vào trong không khí trong lò sấy. Vềđêm, nhiệt độ lò sấy giảm xuống kéo theo độ ẩm tương đối của lò sấy tăng lên; nhiệt độ buồng sấy (hay nhiệt độ bề mặt gỗ) giảm xuống thấp hơn nhiệt độ bên trong thớ gỗ. Quá trình này hỗ trợ sự thoát ẩm từ trong thân gỗ ra bề mặt, giảm sự chênh lệch về độẩm gỗ do hiện tượng thoát ẩm quá nhanh vào ban ngày.

- Tốc độ giảm ẩm giai đoạn này ~ 0,5%/ngày và quá trình kéo dài 7 - 10 ngày, kết thúc giai đoạn độẩm của gỗ đạt ~ 25 %, gỗ không bị cong vênh do co rút trong quá trình sấy.

3.3.3 Giai đoạn 3(đưa độ ẩm gỗ về giá trị mong muốn)

Giai đoạn này, độẩm của gỗđã ởdưới độẩm bão hòa thớ gỗ nên không lo ngại sự cong vênh do co rút cục bộ. Nhiệt độ lò sấy được điều khiển đểtăng lên tối đa theo khả năng của lò sấy (50 - 55oC). Hình 3.20 mô tảđộ ẩm RH trong lò sấy và độẩm của gỗ.

Quan sát thấy rằng, giai đoạn sấy này có sự khác biệt lớn khi vận hành lò vào mùa nắng và mùa ít nắng. Về mùa hè, trời nắng to, nhiệt độ không khí rất cao, nhiệt độ lò sấy dễdàng đạt 55 oC. Khi đó, độẩm RH lò sấy thấp (~ 55%), phù hợp để gỗ giảm ẩm nhanh. Tuy nhiên vào mùa ít nắng (đông, xuân), nhiệt độ lò sấy không thể lên cao, chỉ từ 30 - 40oC, do đó độẩm lò sấy cũng cao. Quan sát thấy rằng, trong điều kiện như vậy, tốc độ thoát ẩm của gỗ trong lò rất thấp.

- Nghịch lý của lò sấy sử dụng NLMT hoạt động vào mùa ít nắng: Để giảm độ ẩm của gỗ cần nhiệt độ lò sấy cao. Nhiệt độ lò sấy cao sẽ cung cấp nhiệt cho gỗ để thúc đẩy quá trình bay hơi, chuyển ẩm từ bề mặt gỗ vào không khí trong buồng sấy. Nhiệt độ cao còn giúp duy trì độẩm RH của buồng sấy thấp, tạo chênh lệch áp suất riêng phần giữa bề mặt gỗ và không khí lò sấy. Tuy nhiên vào mùa ít nắng, nhiệt NLMT thấp do đó nhiệt độ lò sấy thấp, độẩm lò sấy cao. Để giảm độ ẩm trong lò, hệ thống quạt xảẩm phải hoạt động. Tuy nhiên quá trình xảẩm dẫn đến mất nhiệt, nhiệt độ lò đi xuống, chưa kể quá trình lấy khí tươi từ môi trường (nhiệt độ thấp) lại tiếp tục làm cho nhiệt độ lò sấy giảm. Do độẩm tương đối phụ thuộc nhiệt độ, một khi nhiệt độ lò giảm thì độẩm tương đối tăng lên. Vì thế về mùa ít nắng, lò sấy NLMT hoạt động kém hiệu quả.

- Để sấy gỗđạt độẩm 12% và trong trường trường hợp trời nắng, giai đoạn 3 có thể kéo dài khoảng 15 ngày. Nếu thời tiết ít nắng, quá trình sấy (giai đoạn 3) bịngưng trệ.

Hình 3. 20 Đường cong độẩm của gỗ và trong lò sấy giai đoạn 3

3.4. Khả năng giảm thải CO2của lò sấy sử dụng NLMT

Để đánh giá khả năng giảm phát thải CO2 của lò sấy sử dụng NLMT với các loại lò sấy sử dụng nhiên liệu hóa thạch hoặc điện năng, đề tài giả thiết:

- Giả thiết rằng các lò sấy có độ cách nhiệt như nhau;

- Không đưa hiệu suất truyền nhiệt của các loại lò sấy vào tính toán (hiệu suất truyền nhiệt từ nguồn nhiệt đến gỗ sấy)

- Không đưa thời gian sấy vào tính toán.

Công thức tính lượng phát thải CO2 trên một đối tượng sấy [29]:

Trong đó, là lượng phát thải CO2 trên một đơn vị khối lượng nguyên liệu sấy; là lượng tiêu thụ nhiên liệu trên một đơn vị khối lượng nguyên liệu sấy và là hệ số phát thải của nhiên liệu.

Bốn loại lò sấy cùng công suất sắp xếp gỗ (25 m3) sử dụng nhiên liệu lần lượt là NLMT, điện, than, khí đốt được tính toán. Để sấy 1.000 bf (2,36 m3 gỗ)

gỗ cần lượng năng lượng vào khoảng 1,7 – 3,2 MBTU [30], trong đó 1 MBTU = 1055 MJ. Tức là, để sấy 1 m3 gỗ cần tiêu tốn 0,711 – 1,430 MJ.

- Lò sấy sử dụng NLMT: Cần sử dụng điện năng để vận hành hệ thống quạt đối lưu, quạt xả ẩm… Điện năng để sấy 1 m3 gỗ keo xẻ ~ 33 kWh (số liệu thực tế). Hệ số phát thải CO2 của hệ thống điện là = 0,8154 (kgCO2/kWh) [31]. - Lò sấy hoàn toàn dùng điện: Bên cạnh điện năng vận hành hệ thống quạt đối lưu, quạt xả ẩm, lò sấy điện cần tiêu tốn điện năng để tạo ra nguồn nhiệt cấp cho buồng sấy. Điện năng để sấy 1 m3 gỗ keo xẻ ~ 800 kWh.

- Lò sấy dùng than: Lượng than cần sử dụng để tạo 1,016 – 2,383 MJ là ~ 3.420 kg. Hệ số phát thải CO2 của đốt than là = 0,983 (kgCO2/kg). [32]

- Lò sấy dùng khí hóa: Hiệu suất khí hóa 60 – 70% vậy lượng khí hóa cần sử dụng để tạo 0,711 – 1,43 MJ là 776 – 1812 kg. Hệ số phát thải CO2 của khí hóa là = 0,741 (kgCO2/kg). [32]

Bảng 3.7 trình bày kết quảlượng phát thải CO2 của các lò sấy sử dụng bốn loại nhiên liệu khác nhau, dung tích các lò sấy là như nhau và bằng 25 m3.

Bảng 3. 2 Lượng phát thải CO2 của các loại lò sấy Nhiêu liệu lò sấy Phát thải CO2 (kg) Để sấy 1 m3 gỗ Lò sấy (25 m3) Than 456 11.400 Điện 23 - 29 570 - 712 Năng lượng mặt trời 6 - 7 138 - 162 Khí hóa 85 - 199 2.123 - 4.975 Từ kết quả tính trên Bảng 3.2 cho thấy lò sấy sử dụng NLMT có mức độ phát thải CO2 thấp hơn rất nhiều so với sử dụng than, khí hóa hoặc thậm chí sử dụng điện lưới. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

KẾT LUẬN

Đề tài đã nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời và nhiệt độmôi trường đến hiệu suất lò sấy gỗ sử dụng NLMT, cụ thể:

- Đã phân tích, giải mã tấm hấp thụ NLMT. Tấm hấp thụ NLMT của lò sấy có cấu trúc ba lớp: polymer trong suốt - sơn hấp thụ nhiệt – polymer nền, lớp hấp thụ chứa graphite biến tính.

- Đã khảo sát nhiệt độ lò sấy theo điều kiện thời tiết. Tiêu biểu là, vào ban ngày mùa nắng, nhiệt độ lò sấy có thể đạt 53 oC, chênh lệch nhiệt độ so với bên ngoài ~ 18 oC; về mùa ít nắng nhiệt độ lò sấy có thể đạt 40 oC, chênh lệch nhiệt độ so với bên ngoài ~ 8 oC.

- Đã khảo sát khảnăng sấy gỗ keo xẻ của lò sấy. Đối với quy trình sấy gỗ ba giai đoạn: Lò sấy mất 3 - 4 ngày đểhoàn thành giai đoạn 1 (đưa độ ẩm gỗ về 30%, gỗ không bị cong vênh); 7 - 10 ngày để hoàn thành giai đoạn 2 (đưa độẩm gỗ về 25% - độẩm bão hòa thớ gỗ, gỗ không bịcong vênh). Đối với giai đoạn 3, sấy đưa độẩm gỗ về giá trị mong muốn (9 - 12%), hiệu năng lò sấy rất phụ thuộc vào điều kiện nắng. Quá trình sấy có thể kéo dài nếu thời tiết không thuận lợi.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] O.V. Ekechukwua, B. Norton, Review of solar-energy drying systems II: an over-view of solar drying technology, Energy Conversion & Management 40, 615 (1999).

[2] Tạp chí American Woodworker/Các kỹ thuật sấy gỗ (https://www.popularwoodworking.com).

[3] Steinmann, D.E., Control of Equilibrium Moisture Content in a Solar Kiln, IU-FRO Wood Drying Procedings, 213 (1989).

[4] Tschernitz and Simpson, Solar-heated, forced-air, lumber dryer for tropical lati-tudes, Sol. Energy 22, 563 (1979).

[5] Tạp chí American Woodworker/Các kỹ thuật sấy gỗ (https://www.popularwoodworking.com)

[6] Dave Munkittrick, Air-drying lumber (2002) (https://www.popularwoodworking.com/projects/air-drying-lumber/) [7] http://www.rudrasolarenergy.com [8] http://www.kraftworksolar.com/ [9] http://www.radhasolar.com [10] http://www.solardry.com.au/ [11] http://solarkilns.com/ [12] https://woodmizer.com

[13] [Tạp chí Năng lượng Mặt trời]. Tiềm năng và thực trạng ứng dụng năng lượng mặt trời ở các tỉnh Việt Nam

[14] Solarpower.vn/vi/.../Danh-gia-ung-dung-nang-luong-mat-troi-o-Viet- Nam...

[15] https://moit.gov.vn/tin-tuc/phat-trien-cong-nghiep/cach-mang-cong- nghiep-4.0-giup-nganh-cong-nghiep-go-nang-cao.html

[16] Nguyễn Trọng Thụ và Trần Xuân Hưng. 2002. “Thiết bị sấy nông hải sản bằng năng lượng mặt trời”. Tạp chí Tựđộng hóa ngày nay, số 22, tr. 6-7.

[17] Dương Quốc Nhận, “Nghiên cứu sấy khô cá trích xương bằng phương pháp sấy năng lượng mặt trời kết hợp đối lưu”, luận án tiến sĩ, 2009.

[18] Nguyen, H.B, Nguyen, H., Ha, V.N. và Duong, C.T. 2013. “Một nghiên cứu vềmô hình năng lượng mặt trời cá cơm”. Tạp chí Quốc tế về Khoa học Tiên tiến, Kỹ thuật và Công nghệ Thông tin, số. 3 (3), trang 5 - 8.

[19] Tiểu dựán “Nghiên cứu và chế tạo máy sấy nông sản/lúa bằng năng lượng mặt trời hiệu suất cao, sử dụng ống nhiệt thủy tinh chân không", Công ty Trách nhiệm hữu hạn Phát triển Ứng dụng Kỹ nghệ mới (SAV) (2013).

[20] Hoàng Minh Tuấn, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật: Nghiên cứu thiết bị sấy kiểu quay dùng năng lượng mặt trời, Đại học Đà Nẵng (2012).

[21] Nguyen, H.B, Nguyen, H., Ha, V.N. và Duong, C.T. 2013. “Một nghiên cứu vềmô hình năng lượng mặt trời cá cơm”. Tạp chí Quốc tế về Khoa học Tiên tiến, Kỹ thuật và Công nghệ Thông tin, số. 3 (3), trang 5-8.

[22] Nguyễn Xuân Trung, Đinh Vương Hùng, “Thiết bị sấy cá năng lượng mặt trời và khảnăng ứng dụng tại Việt Nam”, Tạp chí Tựđộng hóa ngày nay, số 18, tháng 6, 2015.

[23] Công ty Cổ phần Công nghệ năng lượng bền vững Việt Nam (http://setechvn.com/).

[24] Dự án Wecare, http://www.khoahocphothong.com.vn/nha-say-khong- dung-dien-cho-nong-dan-47453.html.

[25] Hoàng ThịThanh Hương, Ứng dụng năng lượng mặt trời trong công nghệ sấy gỗ, Đề tài SởKH&CN Bình Dương (2011-2012)

[26]. Hứa Thị Phấn, Những giải pháp tiết kiệm năng lượng trong sấy gỗ, Bản tin KH&CN số 3 và 4 – Sở Khoa Học & Công Nghệ Tỉnh Bình Dương, 2018.

[27] Hoàng Xuân Niên, Nguyễn Minh Hùng, Nghiên Cứu Thiết Bị Sấy Gỗ Bằng Năng Lượng Mặt Trời Kết Hợp Nội Dầu, Tạp Chí Khoa Học & Công Nghệ Lâm Nghiệp số 4-2015

[28] UnJin Ryu, Joon-Suh Park, Ki Han, Ju Ho Lee, Minwoo Park and Kyung Min Cho, Nanocrystalline Titanium Metal–Organic Frameworks for Highly Efficient and Flexible Perovskite Solar Cells, ACS Nano 2018, 12, 5, 4968–4975. [29] Kyoto GHG Protocol và IPCC, Cơ quan quản lý Năng lượng và Môi trường Pháp (ADEME, 2009a; ADEME, 2009b).

[30] Hamilton, Michael S., and Norman Wengert. 1980, Environmental, Legal and Political Constrains on Power Plant Sitting in the Southwestern United States. [31] Cục Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu - BTNMT, công văn số 315/KTTCBĐKH-GSPT ngày 17/3/2017.

[32] Trung tâm Bảo vệ tầng ô-dôn và Phát triển kinh tế các-bon thấp, Cục Biến đổi khí hậu, Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2019, Nghiên cứu, xây dựng hệ số phát thải của lưới điện Việt Nam. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

[33] Tạ ThịPhương Hoa (Đại học Lâm Nghiệp), “Độ ẩm bão hòa thớ gỗ trám trắng”, Tạp chí Công nghiệp rừng số 4, trang 108 (2005).

[34] Lê Thu Hiền và công sự (Viện Khoa học Lâm Nghiệp), “Tính chất và hướng dẫn sử dụng gỗ của một số loài cây cho trồng rừng sản xuất vùng Đông Nam Bộ”, trang 406

PHỤ LỤC 1: QUY TRÌNH VẬN HÀNH LÒ SẤY

• Bước 1:Kiểm tra

- Kiểm tra ngoại quan trạng thái của lò sấy, đảm bảo lò sấyở trạng thái bình thường

- Neo lò chắc chắn

- Vệ sinh buồng sấy sạch sẽ

• Bước 2: Đưa vật sấy vào buồng sấy

- Sắp xếp vật sấy theo quy cách (mỗi loại có quy cách sắp xếp riêng) - Kéo bạt cách nhiệt xung quanh vật sấy, đảm bảo luồng khí sấy đi xuyên qua vật sấy (bịt kín các khe hở hai đầu hồi, mặt dưới cùng và trên cùng của vật sấy)

- Bố trí các đầu cảm biến solaprobe (nhiệt độ, độ ẩm) tại các vị trí thích hợp trong buồng sấy (cao 1,2 - 1,5 m, không gần sát vách buồng)

- Dựng hai thanh chống vòm lò (tăng cường độ chống chịu của lò với mưa, gió…)

• Bước 3: Khóa cửa lò

- Hạ cửa lò, bật quạt thổi phồng cửa lò - Kéo khóa Zip hai đầu cửa lò

• Bước 4:Nhập thông số nhiệt độ, độ ẩm sấy (thao tác trên màn hình tủ điều khiển)

- Dùng phím “ ” và “ ” để di chuyển đến màn hình số 6, 7, 8, 23 để thiết lập thông số cũng như kiểm tra hoạt động lò sấy. Dùng phím “ ” và “ ” để thiết lập thông số nhiệt độ, độ ẩm:

Các bước thực

hiện theo thứ tự GIÁ TRỊ THIẾT LẬP HÌNH ẢNH MINH HỌA

Màn hình số 6 Nhập password (phải nhập password thì mới thiết lập tham số cũng như sấy). Mật khẩu là số 8

Màn hình số 7 Thiết lập nhiệt độ sấy ngày hôm nay (mặc định là ngày thứ 1) và ngày mai (ngày thứ 2)

Day 1 Temp Day 2 Temp

Night 1 Temp Night 2 Temp

Chú ý:

Nhấn “ ”, chữ SET trên màn hình nhấp nháy, sau đó nhấn “ ” hoặc “ ” để thay đổi giá trị cài đặt.

Nhấn “ ”, chữ FIX trên màn hình nhấp nháy để lưu giá trị thay đổi Màn hình số 8 Thiết lập độ ẩm sấy ngày hôm nay

(mặc định là ngày thứ 1) và ngày mai (ngày thứ 2) Day 1 Hum Day 2 Hum Night 1 Hum Night 2 Hum

Màn hình số 23 Tùy vào sấy gỗ hay cà phê Đối với cà phê:

Ngày đầu tiên để giá trị 0%

Ngày tiếp theo tăng dần lên 10%, 20%

Tiếp Ấn phím START trên bảng điều khiển để bắt đầu quy trình sấy. Lưu ý: phải nhập password ở màn hình 6 thì mới nút START mới làm việc.