Cấu tạo của hệ thống
Buồng làm việc (5) theo chiều dài được tách ra thành nhiều phần theo phương chắn ngang. Trong ba phần đầu tiên quá trình sấy vật liệu được thực hiện, trong khi hai phần cuối của buồng làm việc-sản phẩm sấy được làm mát hạt xuống xấp xỉ 35-40 C. Các cảm biến đo nhiệt độ khơng khí được gắn ở các buồng 11, buồng 5 và trên đường ống thải 13. Buồng sấy hạt (11) được chia thành 3 buồng và tương ứng phía dưới của buồng (dưới ghi phân phối khí
cũng được chia thành 3 phần). Trong hai phần đầu tiên bộ phận phân phối khơng khí được lắp để tạo ra lớp hạt sôi kiểu xung quay với mục đích tạo điều kiện cho lớp hạt ẩm sơi tốt nhất. Trong khoang cuối, phần thứ ba, ghi lò được chia ra thành phần và được thiết kế để tạo nên sự lớp hạt sôi thông thường. Phần này được dùng để hỗ trợ cho quá trình làm mát hạt dưới trạng thái sôi thông thường và cũng hỗ trợ tách ẩm cịn lại.
Hoạt động của hệ thống(mơ tả theo hình 2.9)
Trước hết muối hạt ẩm đi qua máy nghiền trục (1), ở đây các hạt muối lớn được va đập với nhau bị vỡ ra thành các phần tử nhỏ hơn, sau đó tiếp đến đi vào gàu tải (2), được nâng lên và được đi qua phễu chứa (4) của máy sấy. Lượng nguyên liệu phải được cấp vào định lượng thông qua bộ cấp liệu kiểu rôto cấp liệu (3), nguyên liệu ẩm sẽ đi vào khoang thứ nhấttrên ghi
(9). Hạt muối sấy được tạo sôi trong các khoang theo thứ tự I, II, và III bằng dịng tác nhân khí nóng ở nhiệt độ 170-200 C. Khơng khí được gia gia nhiệt từ béc đốt dầu và cấp nhiệt gián tiếp qua thiết bị trao đội nhiệt. Khi sấy vật liệu hạt được di chuyển từ khu vực này đến khu vực khác trong buồng sấy một cách tự do. Tại phần cuối của khoang II, được lắp 01 một van kiểu kéo (21) dùng để điểu chỉnh chiều cao lớp hạt sôi. Muối sau khi được sấy khô trong khoang I và khoang II được nhảy qua van kéo (21) đi vào khoang III để làm mát. Trong khoang cuối các tinh thể muối sấy được làm mát hạt bằng nhiệt độ khơng khí đưa vào từ mơi trường bên ngồi. Tại phần cuối cùng của khoang III cũng bố trí 01 van kiểu cửa kéo phẳng (19) dùng để điều chỉnh chiều cao của lớp hạt sấy làm mát. Muối sấy sau khi được làm mát được nhảy qua van (19) ra ngồi tại vị trí (20). Sản phẩm sau sấy khơ được gàu tải (18) vận chuyển đến máy nghiền thành muối tinh nhỏ, sau đó được chuyển đến bộ phận đóng bao và cung cấp đến các nơi tiêu
thụ.
Hình 2.10 Máy sấy xung quay sấy muối hạt của Todo Djurkov - Bulgary
Theo M.Ambrosio-Ugri (2007), sự khác nhau giữa máy sấy lớp hạt sơi xung khí với máy sấy tầng sơi thơng thường là cách phân phối khí, bộ phân phối khí của máy sấy kiểu xung
khí gồm một đĩa được lắp dưới ghi phân phối khí, trên đĩa có một khe hở (có góc mở 60 ) cho
phép định hướng dịng khí sẽ đi xun qua. Khi đĩa phân phối khí quay, khí sẽ lần lượt phân phối trên các phần của buồng sấy, gây nên hiệu ứng xung động bằng dịng khí cho khối hạt. Khi đĩa quay nó sẽ thì định vị và hình thành một hoặc nhiều đầu phun khí trên lớp hạt, số đầu phun khí phụ thuộc vào số lượng lỗ và hoạt động của quá trình tạo ra các lớp hạt phun lên. Ưu điểm của máy sấy tầng sơi kiểu xung khí là tiết kiệm lưu lượng khí cần thiết cho q trình hoạt động sơi lớp hạt.
61 1-bộ cấp khí kiểu quay; 2-buồng cấp tác nhân khí; 3-cấp ngun liệu sấy, 4-lớp sơi xung khí; 5-khí thải; 6-sản phẩm sấy
A. Máy sấy tầng sơi xung khí
1-cấp tác nhân sấy, 2-buồng chứa và cấp tác nhân khí; 3-cấp nguyên liệu sấy, 4- khí thải; 5-sản phẩm sấy
B. Máy sấy tầng sơi thơng thường Hình 2.11 Máy sấy tầng sơi kiểu xung khí (A) và máy sấy tầng sơi thông thường (B)
2.2. Kỹ thuật sấy muối tinh ở Việt Nam
Trong những năm gần đây kể từ khi công nghiệp chế biến trong nước phát triển, đời sống của người dân trong cả nước gần đây được nâng cao, nhu cầu sử dụng muối tinh có sấy nói chung và chất lượng muối tinh sấy cao cấp mới được lưu ý và có thị trường tiêu thụ mạnh. Kỹ thuật sấy muối tinh tại các nhà máy sản xuất muối tinh trong nước chủ yếu được thực hiện trên máy sấy thùng quay, một số sấy bằng máy sấy buồng và một số địa phương vẫn cịn duy trì phương pháp sản xuất muối theo cơng nghệ muối hầm truyền thống dưới dạng sấy mẻ. Duy nhất hiện nay có Trung tâm Nghiên cứu Muối biển thuộc Tổng Công ty muối đang thử nghiệm và theo dõi máy sấy rung tầng sơi do chính trung tâm thiết kế chế tạo [9], ngồi ra cịn có Cơng ty cổ phần muối Vĩnh Hảo -Bình Thuận đang vận hành máy sấy rung tầng sôi năng suất 3 tấn/giờ nhập khẩu từ Trung Quốc.
2.2.1. Sấy muối tinh trên máy sấy buồng
Sấy muối tinh trên máy sấy buồng được áp dụng chủ yếu trong các phịng thí nghiệm, các phịng phân tích tại các nhà máy chế biến muối, tại các Viện nghiên cứu về muối, một số xí nghiệp sản xuất muối quy mô nhỏ dạng bán thủ công. Máy sấy buồng làm việc theo kiểu sấy mẻ xuyên khay (batch dryer). Năng suất máy sấy buồng thường có cơng suất từ 100-300 kg/mẻ [6], nhiên liệu cấp nhiệt cho máy sấy buồng thường là than đá cấp qua bộ trao đổi nhiệt khí khói.
Máy sấy buồng mơ tả trên hình 2.12 gồm buồng sấy (trong buồng sấy có thể bố trí từ một đến hai xe gng có chứa các khay đựng muối tinh hoặc các giá đỡ cố định để đặt các khay chứa nguyên liệu sấy), buồng đốt cấp nhiệt, bộ trao đổi nhiệt (kiểu khí khói), quạt cấp tác nhân sấy, cyclone thu bụi muối.... Tác nhân trong thiết bị sấy buồng thường là khơng khí được đốt nóng nhờ calorifier điện hoặc calorifier khí – khói. Bộ trao đổi nhiệt (calorifier) có thể bố trí ngồi buồng sấy hoặc phía dưới buồng sấy hoặc hai bên sườn buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp giữa có cách nhiệt, phần trên của thiết bị sấy buồng là lỗ thốt ẩm. Kích thước của lỗ thốt ẩm cần cân xứng với thiết bị và có cơ cấu điều chỉnh lượng tác nhân thốt ra ngồi bằng van bướm. Thực tế máy sấy buồng được sử dụng ở một số xí nghiệp muối nhỏ như Cơng ty muối Hải Hậu (Nam Định), công ty muối Đà Nẵng [4]...
Khi sấy người ta phải đưa muối nguyên liệu vào các khay đựng và xếp lên xe goòng rồi đẩy vào buồng sấy. Trong quá trình sấy lớp muối tồn tại ở trạng thái tĩnh (khơng có sự đảo trộn), tác nhân được cấp vào thổi xuyên qua khay từ trên xuống hoặc từ dưới lên, sau một khoảng thời gian cố định nó tự động đổi lại hướng thổi ( ngược với hướng thổi ban đầu ). Sấy muối tinh trong máy sấy buồng là dạng sấy tĩnh, công nghệ sấy đơn giản (khối hạt sấy nằm yên trong khi tác nhân sấy được đi qua). Sản phẩm muối tinh (sau sấy) bị đóng kết thành bánh, dính chặt với vật chứa khi sấy, thời gian sấy kéo dài hàng giờ làm tăng chi phí điện, nhiên liệu đốt, cần nhiều lao động thủ công để đưa muối nguyên liệu vào sấy và lấy sản phẩm ra, ngồi ra cịn
có thêm nhiều cơng đoạn đập, nghiền, sàng phân loại để tạo ra thành phẩm muối tinh sấy thông thường. Máy sấy buồng có kết cấu đơn giản dễ vận hành, dễ sử dụng, dễ sửa chữa, nhưng năng suất thấp.
1-bộ lọc khí tươi;2-bộ trao đổi nhiệt;3- xe goong; 4, 5-khay đựng vật liệu sấy; 6-thân máy sấy khay; 7-quạt hút tác nhân sấy; 8-panel điều khiển; 9-quạt hút khí thải ẩm
Hình 2.12 Máy sấy muối tinh kiểu sấy buồng
2.2.2. Sấy muối tinh bằng máy sấy thùng quay
Sấy muối tinh trên máy sấy kiểu thùng quay được sử dụng rất thịnh hành trong các nhà máy sản xuất muối tinh quy mơ trung bình ở các Cơng ty muối Miền Nam, Cơng ty muối Miền Trung, Cơng ty muối Miền Bắc, Cơng ty Hóa chất Cơ bản Miền Nam, Cơng ty muối Bạc Liêu... Máy sấy muối tinh kiểu thùng quay gồm một ống trụ làm bằng thép đặt nghiêng một góc từ 1,5 - 2 , đường kính ống sấy được thiết kế ở dãy kích thước 1m-1,2m; 1,5m, tỷ lệ chiều dài và đường kính L/D thường bằng 7 đến 7,5. Bên trong thùng quay có các cánh nâng và đảo trộn, bố trí kiểu xoắn ốc. Khi sấy, thùng quay quay từ 1 – 1,5 vòng/ phút, vận tốc tác nhân thổi trong thùng thường thiết kế từ 0,5-1,5 m/giây, vị trí cấp nhiệt vào buồng sấy thường được bố trí ngay tại cửa ra sản phẩm (vị trí cấp được thổi trực tiếp lên bề mặt khối hạt). Chiều tác nhân sấy luôn được thiết kế ngược với chiều chuyển động của vật liệu sấy)
Hình 2.13 Máy sấy thùng quay dùng sấy muối tinh
Năng suất máy sấy muối tinh kiểu thùng quay thường được thiết kế có năng suất 1-1,5 tấn/giờ [8][9] . Nhiên liệu đốt để cấp nhiệt thường là than đá (cấp gián tiếp qua bộ trao đổi nhiệt), thời gian gần đây, nhiều nhà máy đã bỏ buồng đốt than thành buồng đốt gas LPG, thổi ngọn lửa trực tiếp vào khu vực sản phẩm muối tinh đi ra khỏi hệ thống. Hình 2.16 trình bày lưu trình bố trí các cụm thiết bị và chức năng của các cụm thiết bị của hệ thống sấy muối tinh kiểu thùng quay tại các xưởng sản xuất muối tinh trong nước.
63
Hình 2.14Lưu đồbốtrí các cụm và hoạt động sấy muối bằng máy sấy thùng quayHình 2.14mơ tả sơ đồ nguyên lý máy sấy muối tinh thùng quay của xưởng sản xuất thực nghiệp Hình 2.14mơ tả sơ đồ nguyên lý máy sấy muối tinh thùng quay của xưởng sản xuất thực nghiệp cơng ty hóa chất cơ bản Miền Nam.
Hoạt động của máy sấy thùng quay sấy muối tinh(theo hình 2.15)
Muối tinh nguyên liệu được vít tải định lượng (3) nạp vào phễu nạp bố trí phía trên boong ke nạp liệu (4). Qua phễu muối tinh được rơi vào đầu thùng và được cách nâng của thùng cuốn vào trong. Muối tinh cuốn theo cánh nâng chuyển động dọc thùng nhưng ngược với chiều chuyển động của tác nhân sấy. Trong quá trình chuyển động nó liên tục được cánh múc đưa lên và đảo trộn và nhận nhiệt để trao đổi ẩm. Để tránh hiện tượng muối tinh bám và đóng khối cứng ở mặt trong của thùng sấy, dọc theo thân thùng quay, người ta thiết kế thêm các ống đựng bi (12) để khi thùng quay các viên bi sẽ lăn tịnh tiến đi vào và đi ra đồng thời gõ vào thân thùng, gây rung làm khối muối rời ra khỏi thùng quay. Do đặc tính thốt ẩm từ trong muối tinh khó hơn các loại vật liệu khác nên các máy sấy thùng quay đều bố trí chiều tác nhân sấy đi ngược chiều với chiều của vật liệu sấy.
Máy sấy thùng quay cho phép sấy muối tinh liên tục, nên năng suất cao hơn, có khả năng cơ giới hóa và tự động hóa cao. Chất lượng sản phẩm sấy tốt hơn, cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm lớn hơn rất nhiều. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay biểu diễn trên hình 2.15.
1-Siclon thu bụi muối; 2-quạt hút tác nhân sấy; 3-vít nạp muối tinh;
4-boong ke nạp nguyên liệu; 5-thùng quay liệu; 6- cánh đảo liệu; 7-boong ke ra liệu;
8-béc đốt gas và buồng đốt; 9-vít tải chuyển sản phẩm; 10-sàng phân loại sản phẩm;
11-bộ truyền động cho thùng quay; 12-ống đựng bi tạo rung cho thành thùng sấy
Hình 2.15Sơ đồvà nguyên lý máy sấy muối tinh nguyên lý thùng quay của cơng ty hóa chất cơ bản Miền Nam
Do béc đốt gas được bố trí ngay tại cửa ra sản phẩm nên các hạt muối tinh bị "ám khói", màu tự nhiên của muối từ sáng trắng tự nhiên chuyển qua vàng nhạt, thêm vào đó một lượng
lớn hạt tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa gas có nhiệt độ cao nên bị nổ bung, làm tăng thêm bụi muối khi có va đập và cọ sát nhẹ. Sản phẩm muối tinh ra khỏi thùng quay có nhiệt độ trên 125 C, nên tiếp tục phải làm nguội kiểu hở hoặc làm nguội kín trong thùng quay kế tiếp. Mặc dù có búa gõ kiểu bi lắp dọc theo thân thùng quay, nhưng sản phẩm ra ngồi thùng cịn nhiều muối vón cục, do vậy đối người ta thường lắp thêm một máy nghiền để nghiền các phế phẩm dạng cục. Một số nhà máy không dùng máy nghiền để xử lý muối cục mà đem số muối cục thu được trên sàng phân loại này đem hồn ngun để kết tinh lại [6].
Hình 2.16 Máy sấy thùng quay của cơng ty hóa chất cơ bản Miền Nam đang sấyTheo [19]đã đưa chỉ tiêu chất lượng muối sấy bằng máy thùng quay để so sánh với các Theo [19]đã đưa chỉ tiêu chất lượng muối sấy bằng máy thùng quay để so sánh với các loại máy sấy khác:
- Lượng muối tinh bị vỡ nát thành bột cao.
- Các hạt tinh thể đều bị mài mịn ở các cạnh nên hạt khơng đẹp - Lượng muối phế phẩm dạng cục chiếm tỷ lệ cao
- Tỷ lệ đồng đều về độ ẩm trong sản phẩm thấp. - Màu muối tinh bị “ám khói “ có màu vàng nhạt,
- Phải có thêm một máy nghiền đầu tư sau máy sấy để xử lý phế phẩm dạng cục
Cũng theo[19]trong lĩnh vực chế tạo và lắp đặt, máy sấy thùng quay yêu cầu khối lượng vật liệu chế tạo cao, kích thước lắp đặt dài.
2.2.3 Sấy muối tinh bằng máy sấy rung
Sấy muối tinh bằng máy máy sấy rung mới được thử nghiệm ở Việt Nam trong một vài năm gần đây [8][9]. So với máy sấy buồng và máy sấy thùng quay, chất lượng muối tinh sấy của máy sấy rung có nhiều ưu điểm nổi trội hơn, soi hạt qua kính hiển vi 1/500 cho thấy các cạnh của hạt tinh thể của muối tinh ít bị mài mịn hơn, màu sáng đẹp hơn[19], lượng muối bị vón cục trong q trình sấy ít hơn, lượng bột muối hình thành từ quá trình sấy nhỏ hơn so với máy sấy thùng quay, tỷ lệ đồng đều về độ ẩm sản phẩm cao hơn máy sấy thùng quay[19][9]
Máy sấy rung gọn hơn máy sấy thùng quay, nhưng chiếm diện tích nhiều hơn máy sấy tầng sối, kết cấu máy phức tạp.
Máy sấy rung gồm một khung liên tục đặt nghiêng một góc (dốc theo hướng thốt liệu) khoảng từ 2-30 [9]. Tồn bộ khung đặt trên 4 hoặc 6 lị xo trụ trịn, hoặc trên các lá nhíp, bố trí dọc hai bên thân máy, bộ tạo rung là một động cơ hoặc một hộp số có lắp cơ cấu lệch tâm bố trí dưới buồng sấy, phân cách buồng trên chứa nguyên liệu sấy và buồng dưới chứa tác nhân bởi các tấm phân cách. Buồng phía dưới được chia làm hai khoang, khoang đầu chứa tác nhân sấy và khoang kế tiếp chứa tác nhân làm nguội sản phẩm. Phía trên sàng rung là buồng thu gom khí xả, cụm quạt hút và bộ cyclone thu bụi muối. Khi sấy, toàn bộ buồng sấy rung và lắc theo tần số, theo biên độ của mô tơ rung hoặc cơ cấu biên tay quay lệch tâm. (hoạt động rung, lắc gây mỏi các ống nhún cấp khí nịng và thốt khí ẩm và lò xo)
Bộ lò xo trên máy sấy rung tạo nhún được xem là cụm đặc biệt quan trọng, nếu một trong các lị xo bị hỏng, lực nén của chúng khơng đều nhau sẽ ảnh hưởng đến biên độ lắc, làm ảnh hưởng đến chất lượng muối sấy cũng như độ bền của máy trong quá trình hoạt động lâu
65
dài. Việc thay thế các lò xo và yêu cầu cân chỉnh độ nén của các lị xo ln là việc cần phải làm sau một thời gian sử dụng máy (phải ngưng sản xuất). Nguyên lý hoạt động của máy sấy kiểu sàng rung được biểu diễn ở hình 2.17.
Hình 2.17 Máy sấy muối tinh rung tầng sôi của Trung tâm nghiên cứu muối biểnMột số nhược điểm của máy sấy rung