Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo đề tài : Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy mùn ca năng suất 1 tấn/h trong dây chuyền sản xuất viên nhiên liệu phục vụ xuất khẩu MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 4 1.1. Sơ lược về công nghệ sản xuất viên nhiên liệu 5 1.2. công nghệ sấy mùn cưa và các giải pháp kỹ thuật 7 1.3 Đối tượng nghiên cứu 15 1.4 Phương pháp nghiên cứu. 15 Nghiên cứu lý thuyết. 15 Nghiên cứu thực nghiệm 16 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIIẾT BỊ SẤY 17 2.1. Lượng nước cần bay hơi: 17 2.2. Kích thước cơ bản của trống sấy 17 2.3. Chọn nhiệt độ tác nhân sấy 18 2.4. Tính toán quá trình sấy lý thuyết. 18 2.5. lựa trọn quạt sấy 21 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY SẤY 23 Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm 23 Kết quả khảo nghiệm 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32 Kết luận 32 Kiến nghị 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 2 Mở đầu Trong những năm gần đây sự chú ý tới các công nghệ năng lượng sinh khối hiện đại nói riêng và năng lượng tái tạo nói chung đã tăng mạnh trên toàn cầu để thay thế các loại năng lượng hóa thạch vì hai lý do. Một là do nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt dần (theo thống kê ở Việt Nam đến khoảng năm 2015 thì phải nhập khẩu than để phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện), và hai là nguồn này gây ô nhiễm trầm trọng. Sinh khối ở nước ta có nhiều dưới dạng phế thải nông nghiệp, sản xuất các sản phẩm từ gỗ… Việt Nam là nước có 3/4 diện tích là đồi núi và có trên 38% diện tích rừng
Viện Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy mùn ca năng suất 1 tấn/h trong dây chuyền sản xuất viên nhiên liệu phục vụ xuất khẩu Cnđt: Đoàn Văn Cao 8495 Hà nội 2010 1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 4 1.1. Sơ lược về công nghệ sản xuất viên nhiên liệu 5 1.2. công nghệ sấy mùn cưa và các giải pháp kỹ thuật 7 1.3 Đối tượng nghiên cứu 15 1.4 Phương pháp nghiên cứu. 15 Nghiên cứu lý thuyết. 15 Nghiên cứu thực nghiệm 16 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIIẾT BỊ SẤY 17 2.1. Lượng nước cần bay hơi: 17 2.2. Kích thước cơ bản của trống sấy 17 2.3. Chọn nhiệt độ tác nhân sấy 18 2.4. Tính toán quá trình sấy lý thuyết. 18 2.5. lựa trọn quạt sấy 21 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY SẤY 23 Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm 23 Kết quả khảo nghiệm 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 32 Kết luận 32 Kiến nghị 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 2 Mở đầu Trong những năm gần đây sự chú ý tới các công nghệ năng lượng sinh khối hiện đại nói riêng và năng lượng tái tạo nói chung đã tăng mạnh trên toàn cầu để thay thế các loại năng lượng hóa thạch vì hai lý do. Một là do nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt dần (theo thống kê ở Việt Nam đến khoảng năm 2015 thì phải nhập khẩu than để phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện), và hai là nguồn này gây ô nhiễm trầm trọng. Sinh khối ở nước ta có nhiều dưới dạng phế thải nông nghiệp, sản xuất các sản phẩm từ gỗ… Việt Nam là nước có 3/4 diện tích là đồi núi và có trên 38% diện tích rừng che phủ. Nước ta là nước có ngành chế biến gỗ phát triển trên thế giới do vậy các phế phẩm trong sản xuất gỗ là vô cùng lớn như: mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn, cành que,… Tuy nhiên việc sử dụng các phế thải này vẫn theo cách truyền thống không mang lại hiệu quả cao. Hiện nay trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng phát triển công nghệ sản xuất viên nhiên liệu từ mùn cưa và đã tìm được thị trường thương mại rộng lớn. Theo tìm hiểu trong nước hiện nay đã xuất hiện một vài nhà máy sản xuất viên nhiên liệu từ mùn cưa tuy nhiên vẫn chưa đem lại hi ệu quả cao. Một phần là do áp dụng các máy của nước ngoài vào môi trường làm việc của nước ta không được thuận lợi, hai là do một số đơn vị lại chỉ chú trọng đến khâu thành phẩm (chỉ nhập khẩu máy chính là ép viên) còn máy sấy thì đặt mua ở các đơn vị trong nước, do không đầu tư nghiên cứu vào 3 nguyên liệu là mùn cưa mà đưa các máy sấy các nguyên liệu khác vào sử dụng do vậy hiệu quả đem lại còn hạn chế. Nguyên liệu mùn cưa trong ngành chế biến gỗ ở nước ta thường có độ ẩm không đều, khoảng từ 30 – 50%. Mà trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu thì yêu cầu nguyên liệu đầu vào phải đạt độ ẩm từ 10 -14%. Do đó trước khi được tạo viên thì mùn cưa phải qua công đoạn sấ y để giảm ẩm, đạt được yêu cầu đầu vào của ép viên, thuận lợi cho việc bảo quản đồng thời làm tăng nhiệt trị của sản phẩm. Được sự đồng ý của vụ khoa học – bộ công thương theo quyết định về việc đặt hàng về việc đặt hàng thực hiện các nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2010 số 6228/QĐ-BTC ngày 10/12/2009 của bộ tr ưởng bộ công thương, viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp đã xây dựng và tổ chức thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy mùn cưa năng suất 1 tấn/h trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu phục vụ xuất khẩu ”. Nhằm hoàn thiện và mang lại hiệu quả cao hơn trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu từ mùn cưa. 4 Chương I TỔNG QUAN Việt Nam là quốc gia có ngành công nghiệp chế biến gỗ phát triển trên thế giới và có nguồn gỗ tự nhiên, rừng trồng rất lớn vì vậy mà các phế phẩm trong sản xuất, chế biến gỗ là vô cùng lớn như: mùn cưa, dăm bào, đầu mẩu gỗ vụn, cành cây nhỏ Tuy vậy việc tận dụng các phế phẩm chưa được quan tâm đúng mức, chủ yế u các phụ phế phẩm như mùn cưa, đầu mẩu gỗ vụn thường được sử dụng một cách lạc hậu hoặc bỏ phí. Vì vậy việc tận dụng chúng để đem vào sản xuất công nghiệp, sản xuất viên nhiên liệu phục vụ xuất khẩu là cần thiết và có tính khả thi cao. Việc sử dụng viên nhiên liệu chủ yếu phổ biến ở các nước phát triể n như: Mỹ, Đức, Nhật Bản,… Theo nghiên cứu thì sử dụng viên nhiên liệu làm từ mùn cưa có thể dùng cho được nhiều loại lò, đem lại nhiều lợi nhuận như: - Giá trị năng lượng nhiệt khi đốt bằng lò điện: từ 4,7 – 4,9kwh/kg - Khoảng 2kg viên gỗ thay thế được 1l dầu Diezen (TS PHẠM VĂN LANG) - Giảm được chi phí vận chuyển và lưu trữ (mùn cưa để tự do có tỷ khối khoảng 650kg/m 3 , còn khi ép thành viên gỗ thì tỷ khối khoảng 1300kg/m 3 ) - Hàm lượng tro <0,5% - Thân thiện với môi trường 5 Các phụ phế phẩm trong ngành chế biến gỗ gồm có khác nhau. Các cành que, đầu mẩu thừa có kích thước lớn được đưa qua công đoạn làm nhỏ thành các hạt mùn cưa có kích thước đồng đều để thuận lợi cho việc ép viên. Các phụ phế phẩm được làm nhỏ thành mùn cưa có kích thước dày 0,1 – 0,8mm, rộng 2 – 5 mm, dài<5mm, độ ẩm khoảng 30 – 50%. Trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu từ mùn cưa thì nguyên liệu đầu vào phải có kích thước nhỏ và độ ẩm khoảng 10 – 14% để thuận lợi cho việc ép viên và bảo quản đồng thời giảm ẩm sẽ làm tăng nhiệt trị của sản phẩm. Vậy nên việc sấy mùn cưa trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu là cần thiết. 1.1. Sơ lược về công nghệ sản xuất viên nhiên liệu Công nghệ sản xuất viên nhiên liệu được giới thiệu trên hình 1. Hình 1: Sơ đồ khối công nghệ sản xuất viên nhiên liệu phụ phế phẩm lâm nghiệp Đối với nguyên liệu sản xuất viên nén có yêu cầu về kích thước nhở hơn hoặc bằng 5 mm ví dụ như mùn cưa trong tinh chế, cưa xẻ gỗ, mùn cưa từ tre lứa… và dăm bào có kích thước không quá lớn. Đối với đầu mẩu gỗ, gỗ vụn, cành cây, thân cây thì chúng ta có thể dùng máy nghiền gỗ để nghi ền tất cả các nguyên liệu kích Mảnh vụn gỗ Làm nhỏ Sấy Ép viên Làm mát Đóng bao Mùn cưa 6 thước lớn trên thành mùn cưa có kích thườc nhỏ hơn hoặc bằng 5mm để đạt kích thước đồng đều sẽ tạo ra viên nén đẹp và tỷ trọng cao. Độ ẩm của nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thành phẩm. Độ ẩm nguyên liệu tốt nhất cho sản xuất viên nén là 10~14 %. Đa số các loại mùn cưa trong cưa xẻ gỗ thường được xẻ từ cây còn t ươi, mùn cưa trong khi sử dụng máy nghiền gỗ vụn, cành cây tạo ra đều thường có độ ẩm cao độ ẩm thường từ 30 ~ 50 %. Chỉ có mùn cưa trong tinh chế, chế biến gỗ có độ ẩm phù hợp vì các loại gỗ trong tính chế đều đã được sấy khô do đó để tất cả nguyên liệu đều có độ ẩm phù hợp, đồng đều thì ta phải phơi hoặc sấy nguyên liệu như ng với điều kiện khí hậu nước ta là nóng ẩm, mưa nhiều nếu chúng ta phơi nguyên liệu thì phụ thuộc vào thời tiết rất nhiều không thể ổn định sản xuất vì vậy phương pháp tốt nhất là sử dụng máy sấy để đảm bảo cho sản xuất liên tục không phụ thuộc vào trời mưa hay nắng. Sau khi chúng ta đã có nguồn nguyên liệu có kích thước và độ ẩm thích hợ p thì chúng ta bắt đầu thực hiện công đoạn ép viên. Nguyên liệu được đưa vào miệng nạp nguyên liệu của máy ép viên bằng các hệ thống băng tải, vít tải, nhờ hệ thống này để cung cấp nguyên liệu một cách đều đặn vào miệng nạp nguyên liệu của máy nén viên. Nguyên liệu sau khi được đưa vào sẽ được nén lại thành dạng viên nén và được đưa ra ngoài Viên nén sau khi được tạo ra có nhiệt độ khá cao và được đưa vào hệ thống làm mát bằng các băng tải, Cyclone và máy làm mát sẽ 7 làm giảm nhiệt độ của viên nén rồi mang đi đóng gói đem đi tiêu thụ. 1.2. công nghệ sấy mùn cưa và các giải pháp kỹ thuật Hiện tại và trong những năm trước đây, ở một số nước phát triển, công nghệ sấy mùn cưa đã được nghiên cứu và chế tạo đưa vào sử dụng rất phổ biến. ở đây ta phân tích tìm hiểu một vài mô hình đã được ứng dụng ở trong và ngoài nước rồi đưa ra phương pháp tối ưu, để thuận lợi trong môi trường làm việc ở Việt Nam. Trên hình 2 thể hiện thiết bị sấy khí động kiểu đơn giản đã có mặt ở Việt Nam. Nguyên liệu được trộn lẫn với luồng khí nóng qua một đoạn ống trơn để vào vùng sấy, không khí được hâm nóng bởi bộ trao đổi nhiệt và được đưa vào bằng một hệ thống quạt ly tâm, Cùng đưa vào với vật liệu với nhiệt độ cao qua hệ thống ống có các đoạn ống phình ra để giảm tốc độ và tăng thời gian thoát ẩm cho mùn cưa rồi đưa qua Ciclon lắng và được chuyển đến công đoạn sau nó. Hệ thống sấy này có ưu điểm là chế tạo đơn giản, năng suất sấy có thể lên được rất cao. Tuy nhiên với nguyên liệu là mùn cưa việc sấy với một dòng tác nhân sấy và dòng nguyên liệu chạy một cách đồng đều, không có sự xáo trộn mạng trong quá trình sấy gây nên sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm không đều. Nhất là với điều kiện cung cấp nguyên liệu như ở nước ta hiện nay mùn cưa có thể được thu mua từ việc xẻ gỗ tươi, nghiền các phụ phế phẩm trong ch ế biến gỗ có thể là tươi, cũng có thể là khô,đồng thời kích thước các hạt mùn cưa chênh lệch nhiều do vậy độ ẩm của nguyên liệu đầu vào là không đồng đều, trong khi đó ở hệ thống sấy này, thời gian sấy của 8 các hạt là như nhau do đó sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm không đều là điều dễ hiểu. Hình 2: Thiết bị sấy mùn cưa kiểu khí động đơn giản Phổ biến nhất ở các nước phát triển hiện nay là dùng phương pháp sấy kiểu trống quay nhưng dùng tác nhân là dòng khí nóng có vận tốc cao để đồng thời truyền nhiệt cho các hạt mùn cưa đồng thời làm công việc vận chuyển chúng. Trên hình 3 thể hiện hai kiểu sấy trống thường gặp để sấy mùn cưa ở một số nước phát triển. Khi tiết liệu trực tiếp vào dòng khí lấy ra từ lò trong khi sấy, dòng khí lấy tiếp tuyến với vỏ bao của trống sấy (hình 3), khi đó sinh ra hiện tượng vật liệu chạy theo đường xoắn được tạo ra trên trục 4. Vật liệu khô cùng với luồng khí thoát khỏi trống sấy vào ciclon 5 và được tách khí bởi quạt 6, một phẩn đẩy qua ống 7 ra môi trường, phần còn lại của khí theo ống 8 quay về lò 9 ở đây hòa trộn với khói lò và được điểu chỉnh khí, tiếp tục chuyển đến trống sấy 1. 9 Hình 3: Thiết bị sấy trống Trên hình 4 là sơ đồ công nghệ thiết bị sấy nông sản chung được dùng phổ biến tại Đức. Nguyên liệu sấy được đưa vào nhờ vít cấp liệu 1 tác nhân sấy là khói lò được lấy từ buồng đốt 2, khói lò cùng với nguyên liệu sấy được quạt 4 vận chuyển qua trống sấy 3. Trong trống sấy 3 có các cánh xoắn và các vách ngăn được phân bố so le làm nhiệm v ụ vận chuyển, xáo trộng tăng thời gian sấy và tăng khả năng trao đổi nhiệt ẩm của vật liệu. Sau khi sấy sản phẩm được đưa qua hệ thống ciclon nóng và làm mát. Công nghệ sấy này có ưu điểm là có thể sấy được rất nhiều nguyên liệu khác nhau như củ cải, ngũ cốc, mùn cưa,… Tuy nhiên kết cấu trống sấy là tương đối phức tạp. [...]... phẩm trung bình: 13 ,15 % Năng suất: 10 15kg - Với 6 vòng/phút Độ ẩm sản phẩm trung bình: 14 ,67% Năng suất: 12 20 kg/h 28 Một số hình ảnh khi lắp đặt và chạy thử hệ thống 29 hình ảnh máy sấy lắp tại nơi khảo nghiệm 30 Mùn cưa trước và sau khi sấy 31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Nhóm đề tài đã nghiên cứu tổng quan quá trình sấy mùn cưa trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu xuất khẩu - Đã tìm hiểu... t1 (0C) t2 (0C) W0(%) W1 (%) 1 21, 5 289 62 39,33 21, 5 305 65 43,02 21, 5 315 72 42,70 10 ,97 4 21, 5 3 21 68 41, 95 12 ,05 5 22 312 68 38,72 22 307 71 44,05 22 309 65 43,50 21, 5 305 67 43 ,19 22 294 70 42,54 13 ,05 10 22 292 72 42,90 13 ,00 11 22 300 68 39,65 23 308 62 44,50 23 290 65 43 ,12 22,5 290 65 44,5 23 297 68 43, 71 14,84 16 24 302 71 40,08 15 ,03 17 24 307 67 39,69 24 305 64 39,00 12 20 15 ,23 18 06 14 ,32... 14 ,32 15 10 15 13 ,70 14 05 14 , 01 13 837 13 ,5 12 04 12 ,80 9 (kg/h) 12 ,56 8 quay 10 ,86 7 suất 11 ,68 6 vòng 10 ,47 3 Năng 11 ,32 2 Số 14 ,28 Qua bảng theo dõi khảo nghiệm máy sấy ở trên ta có ứng với mỗi vòng quay chống sấy khác nhau, các thông số đầu vào khác thay đổi không đáng kể ta được kết quả như sau 27 - với 4 vòng/phút Độ ẩm sản phẩm trung bình: 11 ,23% Năng suất : 837 kg/h - Với 5 vòng/phút Độ ẩm sản. .. nhân sấy 14 450 kgkk kgKK/h, nhiệt độ sấy 300 o C, Tốc độ quay của trống sấy 5 vòng/phút Năng suất vật lý của máy sấy 10 15kg/h Kiến nghị -Tiếp tục nghiên cứu mẫu máy với các chế độ khác của độ ẩm nguyên liệu - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của bước cánh trên trống sấy đến năng suất và chi phí năng lượng riêng - Tiếp tục hoàn thiện về kết cấu để chế tạo máy phục vụ sản xuất 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Trần... sau khi sấy phải giữ được mầu đặc trưng của mùn cưa, không bị cháy sém 1. 4 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết 15 Tính toán các thông số chính của quá trình sấy từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế mẫu máy sấy dùng cho sấy mùn cưa phục vụ cho việc làm viên nhiên liệu xuất khẩu Nghiên cứu thực nghiệm Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến năng suất. .. 3.2 Tính toán và thiết kế HTS – Trần Văn Phú) Q c = 33858x0,367 + 12 5400x0,027 – 10 868(0 ,11 1 – 0,032) ≈ 14 953kJ/kg - Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L 0 (theo ct 3 .11 Tính toán và thiết kế HTS – Trần Văn Phú) Có L 0 = 11 ,6C + 34,8H + 4,3(S – O) = 11 ,6.0,367 + 34,8.0,027 + 4,3(0,032 – 0 ,11 1) = 4,857 kgkk/kg nl 18 Trong các lò đốt lấy khói lò của hệ thống sấy có thể lấy hệ... nhiên liệu và khói khô C nl = 0 ,12 ; C pk = 1, 004 α= 19 800 (1 − 0,25)0,75 + 0 ,12 .25 − [1 − 0,4 51( 1 − 0,25)]3052,6 − 0,4 31( 1 − 0,25 )1, 004.300 5,96 (1 − 0,25)[0, 017 (3052,6 − 2546,05) + 1, 004(300 − 25)] ≈ 21 - ta có lượng khói khô trong buồng trộn L k = (0,4 31+ 5,96 α ) (1 – A) = (0,4 31+ 5,86x 21) (1 - 0,25) L k = 92,62 kgkk/kg nl - lượng chứa ẩm d 1 của khói trước khi vào buồng đốt 0,09 21 + 0,075 A + α d 0 1 ... khi sấy sẽ đạt được sự đồng đều Sau khi qua buồng sấy đạt độ ẩm nhất định nó 14 được vận chuyển qua Ciclon 4, xuống van chặn khí 5 và được chuyển đi 1. 3 Đối tượng nghiên cứu Để phù hợp với quy mô sản xuất và vốn đầu tư của các cơ sở sản xuất viên nhiên liệu ở Việt Nam nhóm đề tài chọn máy sấy mùn cưa kết hợp giữa trống quay và phân ly để nghiên cứu Bước đầu Ø790 Ø Ø tính toán thiết kế và chế tạo 01 máy. .. 31. 5 kg/m 3 h 500 Vậy ta có thể tích trống sấy V = 31, 5 = 15 ,87 m 3 - Xác định đường kính và chiều dài trống sấy Ta chọn đường kính và chiều dài trống sấy L/D = 6 hay L = 6D 17 6ΠD 3 ΠD 2 L V = 4 = 4 = 15 ,87 ⇒ D = 3 4 .15 ,87 6Π ≈ 1, 5m Do đó chiều dài thùng sấy L bằng: L = 6.D = 6 .1, 5 = 9m 2.3 Chọn nhiệt độ tác nhân sấy Đối với công nghệ thiết bị sấy mùn cưa kiểu kết hợp sấy mùn cưa phục vụ làm viên nhiên. ..Hình 4: thiết bị sấy nông sản 1 – Vít cấp liệu 2 – Lò đốt 3- Trống sấy 4 – Quạt 5- Khung đỡ 6 – Ciclon chính 7- ciclon nguội 8- Ciclon vi bụi 9- Thùng chứa sản phẩm Để sấy khô mùn cưa trong sản xuất viên nhiên liệu, ở Nga có đơn vị sản xuất hệ thống sấy mùn cưa (gọi là hệ thống sấy tiến bộ) người ta sử dung trống trụ (quay 5 – 9 vòng/phút), đường kính 2,2m, chiều dài trống sấy 10 m, thể tích làm