Thiết kế cải tạo một số thiết bị sấy cho công ty tnhh phú đạt

Các công trình nghiên cứu lý luận về bản chất của quá trình sấy gỗ, các phương pháp, quy trình, chế độ sấy gỗ với nhiều loại môi trường, nguyên liệu sấy trong các kiểu lò sấy khác nhau n

ĐẶT VẤN ĐỀ

Từ bao đời nay gỗ luôn chiếm một vị trí rất quan trong trong đời sống

con người Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nhiều loại vật liệu khác nhau đã được con người tìm ra đã phần nào thay thế được gỗ; tuy nhiên vai trò của gỗ không những không giảm sút mà ngược lại con người cảm thấy cần đến gỗ hơn Gỗ có cá tính đa dạng, bền đẹp, thân thiện với con người, gỗ

dễ gia công chế biến Gỗ được sử dụng rộng rãi trong xây dựng, trong sản xuất hàng nội thất và trong nhiều lĩnh vực khác của đời sống con người Tuy nhiên gỗ là loại vật liệu mang tính dị hướng có cấu trúc và tính chất không đồng nhất, khả năng hút và nhả ẩm rất cao dẫn đến sự co dãn và thay đổi kích thước, gây nên các khuyết tật như cong, vênh, nứt nẻ Không những thế gỗ còn là vật liệu được cấu tạo bởi nhiều thành phần hoá học thuận lợi cho sự phát triển của sinh vật gây hại như nấm mốc, côn trùng Chính vì vậy mà trải qua thời gian con người đã tìm ra nhiều phương pháp bảo quản gỗ khác nhau,

đã hình thành cả một ngành khoa học – khoa học bảo quản gỗ Trong số các phương pháp hiện nay sấy gỗ là phương pháp bảo quản gỗ toàn diện nhất, hiệu quả nhất và phổ biến nhất Sấy gỗ làm tăng tính chất cơ lý và hạn chế sự phá hại của môi trường, sinh vật

Công ty TNHH Phú Đạt có nhu cầu sấy gỗ rất lớn vì vậy cần khảo sát đánh giá thực trạng để từ đó đề xuất và xây dựng phương án cải tạo hợp lý cho lò sấy Được sự đồng ý của khoa chế biến lâm sản - Trường đại học Lâm Nghiệp và sự nhất trí của ban lãnh đạo công ty TNHH Phú Đạt, tôi thực hiện

đề tài “Thiết kế cải tạo một số thiết bị sấy cho công ty TNHH Phú Đạt”

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

MỤC LỤC 2

Chương I 5

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Tình hình nghiên cứu 5

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 5

1.1.2.Tình hình trong nước 6

1.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế lò sấy 7

1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu sấy 7

1.2.2 Đặc điểm cấu tạo và tính chất của gỗ liên quan đến quá trình sấy 7

1.2.3 Những căn cứ lựa chọn chế độ sấy 9

1.2.4 Những yêu cầu cơ bản của thiết kế lò sấy 10

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 11

1.4 Đối tượng nghiên cứu 11

1.5 Phương pháp nghiên cứu 11

1.6 Nội dung nghiên cứu 11

Chương II 12

ĐẶC ĐIỂM, TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY 12

2.1 Đặc điểm 12

2.1.1 Vị trí địa lý của công ty 12

2.1.2 Đặc điểm của công ty 12

2.2 Tình hình sản xuất 12

2.2.1 Nguyên liệu 12

2.2.2 Sản phẩm 13

2.2.3 Tình hình sản xuất 13

Chương III 14

THỰC TRẠNG SẤY GỖ CỦA CÔNG TY 14

3.1 Khảo sát thực trạng sấy gỗ của công ty 14

3.1.1 Phương pháp xếp đống gỗ sấy 14

3.1.2 Chế độ sấy 15

3.1.3 Các giai đoạn của quá trình sấy 17

3.1.4 Chất lượng gỗ sấy tại công ty 20

3.2 Thực trạng về thiết bị lò sấy của công ty 22

3.2.1.Vỏ lò sấy 22

3.2.1.1 Tường lò 25

3.2.1.2 Trần lò sấy 27

3.2.1.3 Cửa lò……… 27

3.2.1.4 Nền lò……….28

3.2.2 Tính toán nồi hơi 30

3.2.2.1 Xác định lượng ẩm bay hơi từ gỗ 30

3.2.2.2 Xác định lượng không khí tuần hoàn 32

3.2.2.3 Xác định trạng thái môi trường sấy khi ra khỏi đống gỗ 34

3.2.2.4 Xác định chính xác lượng không khí tuần hoàn 34

3.2.2.5 Xác định lượng không khí mới lấy vào để làm bay hơi ………

1 Kg ẩm: Mo 35

3.2.2.6 Xác định chi phí nhiệt trong quá trình sấy 36

3.2.2.7 Tính toán tổn thất nhiệt qua vỏ lò sấy 37

3.3.Tính toán chi phí hơi ( nồi hơi ) 40

3.4 Tính toán thiết bị tản nhiệt 41

3.4.1 Tính công suất của thiết bị gia nhiệt 42

3.4.3 Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết 43

3.5 Tính toán quạt gió 44

3.5.1 Sơ đồ tuần hoàn của môi trường sấy 45

3.5.2.Tính lực cản ở các đoạn trong vòng tuần hoàn của

môi trường sấy 46

3.5.3 Công suất quạt và động cơ điện 51

3.6 Hệ thống phun ẩm và thiết bị điều khiển 52

3.6.1 Hệ thống phun ẩm 52

3.6.2 Thiết bị điều khiển 52

3.7 Nhận xét đánh giá về phân xưởng sấy 54

3.7.1 Quy mô và mặt bằng phân xưởng sấy ở công ty 54

3.7.2 Nhận xét đánh giá 55

Chương IV 58

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO 58

4.1 Phương án cải tạo cho phần lò sấy 58

4.1.1 Phần vỏ lò 59

4.1.2 Nồi hơi 60

4.1.3 Thiết bị quạt gió 61

4.1.4 Thiết bị gia nhiệt 61

4.1.5 Các van khoá và đường ống dẫn hơi 62

4.1.6 Bố trí mặt bằng và quy mô phân xưởng 63

4.2 Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sấy gỗ 64

4.2.1 Kĩ thuật xếp đống 64

4.2.2 Chế độ sấy 65

Chương V 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68

5.1 Kết luận 68

5.2 Kiến nghị 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

Chƣong I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Sấy gỗ là một việc rất quan trọng đã có từ lâu đời Năm 1875 đã bắt đầu xây dựng lò sấy dùng môi trường sấy bằng không khí nóng, hơi quá nhiệt

và khí đốt Năm 1873 giáo sư Gađôlin viết quyển sách đầu tiên về nghiên cứu hiện tượng cong vênh của ván lúc sấy Các nhà khoa học Xô viết đã có những công trình nghiên cứu giải quyết những vấn đề quan trọng về kĩ thuật sấy gỗ

Công nghiệp gia công cơ giới gỗ phát triển mạnh mẽ, những lò sấy, phương pháp sấy thủ công cũ kĩ, năng suất thấp, chất lượng sấy kém đã không thể đáp ứng yêu cầu khối lượng gỗ sấy càng lớn của các nước công nghiệp phát triển Các lò sấy công suất lớn, công nghệ thiết bị tiên tiến được xây dựng ở các nhà máy chế biến tổng hợp gỗ

Các công trình nghiên cứu lý luận về bản chất của quá trình sấy gỗ, các phương pháp, quy trình, chế độ sấy gỗ với nhiều loại môi trường, nguyên liệu sấy trong các kiểu lò sấy khác nhau ngày càng phát triển sâu rộng ở các nước trên thế giới

Xu hướng phát triển chủ yếu hiện nay là hoàn thiện kĩ thuật công nghệ sấy để thời gian sấy ngắn, năng suất chất lượng cao, giá thành rẻ

Tháng 4 năm 2003, ở Maxcva, hội khoa học kĩ thuật công nghiệp gỗ và giấy toàn liên bang Nga cùng các viện nghiên cứu và các công ty sản xuất đã

tổ chức Hội nghị khoa học: “Sấy gỗ, thực trạng và phương pháp giải quyết” Các đại biểu đã đề cập những vấn đề tổng hợp để bảo đảm hoàn thiện cho công nghệ, kĩ thuật sấy gỗ như:

- Thực trạng kĩ thuật, nguyên tắc, phương pháp sấy gỗ;

- Những công nghệ và thiết bị mới;

- Yêu cầu và chất lượng gỗ;

- Trang bị, thiết bị kiểm tra và hệ thống quản lýquá trình sấy;

- Hiệu quả kinh tế của các phương pháp sấy và công trình sấy;

- Tự động hoá và điều khiển quy trình sấy;

- Chương trình hoá chế độ sấy bằng công nghệ thông tin hiện đại

1.1.2.Tình hình trong nước

Ở nước ta công nghiệp gia công chế biến gỗ, sản xuất hàng hoá tiêu dùng và xuất khẩu chất lượng cao chưa phát triển, nên kĩ thuật và công nghệ sấy gỗ cũng phát triển chậm và kém

Trước năm 1975, chỉ có một ít lò sấy chu kì tuần hoàn sấy bằng hơi đốt hay hơi nước ở miền Nam và các xí nghiệp sản xuất đồ gỗ, đồ mộc ở miền Bắc để sấy gỗ xẻ làm nhạc cụ, học cụ, đồ chơi, ván bóc, ván dăm, với những quy trình và chế độ sấy áp dụng cho lò sấy nhập nội được cải tiến

Công tác nghiên cứu khoa học về sấy gỗ chưa được quan tâm đúng mức, mới có một vài đề tài nghiên cứu về phân loại gỗ sấy, kĩ thuật sấy, thiết

kế lò sấy

Những năm cuối thế kỉ XX đầu thế kỉ XXI, gỗ rừng tự nhiên đã bị kiệt quệ, công nghệp chế biến gỗ mềm từ rừng tự nhiên và rừng trồng làm vật liệu xây dựng, làm đồ mộc dùng trong nước và nhất là làm hàng xuất khẩu phát triển với quy mô ngày càng lớn, yêu cầu chất lượng ngày càng cao thì công tác nghiên cứu xây dựng các lò sấy gỗ công nghiệp mới trở thành yêu cầu khách quan và cấp bách Thực trạng công tác nghiên cứu về sấy gỗ, các lò sấy

gỗ, kĩ thuật và công nghệ sấy gỗ cũng như đội ngũ cán bộ nghiên cứu, giảng dạy, cán bộ kĩ thuật và công nhân vận hành sấy gỗ còn thiếu và yếu

Vì vậy cần nhanh chóng nhận thức được ý nghĩa và tầm quan trọng của khâu sấy gỗ trong sản xuất đồ gỗ dùng trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nước

ta, trong hội nhập kinh tế quốc tế, cạnh tranh gay gắt về chất lượng, giá cả hàng hoá Phải nhanh chóng tổ chức lại và đẩy mạnh nghiên cứu khoa học, đào tạo đội ngũ cán bộ, nghiên cứu, giảng dạy công nhân sản xuất có trình độ đáp ứng yêu cầu của thời đại; đẩy mạnh khâu chế tạo thiết bị lò sấy, máy móc kiểm tra chế độ sấy và lò sấy

1.2.Cơ sở lý thuyết thiết kế lò sấy

1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu sấy

Nguyên liệu là đối tượng công nghệ của quá trình sấy nguyên liệu sấy

là gỗ có các thành phần hoá học chủ yếu như cellulose, hemicellulose, lignin

Những tính chất chủ yếu của gỗ ảnh hưởng đến quá trình sấy gỗ đó là: Tính chất vật lý (độ ẩm, tỉ nhiệt, nhiệt lý); tính chất cơ học (độ bền); tính chất hoá lý (trương nở, biến đổi tính chất…)

1.2.2 Đặc điểm cấu tạo và tính chất của gỗ liên quan đến quá trình sấy

- Gỗ lõi - gỗ giác: Khả năng vận chuyển ẩm của gỗ giác tốt hơn gỗ lõi,

vì vậy trước khi sấy cần làm cân bằng độ ẩm giữa hai phần rồi đem đi sấy

- Đối với gỗ lá kim: Thoát ẩm chủ yếu bằng lỗ thông ngang

- Đối với gỗ lá rộng: Thoát ẩm bằng lỗ thông ngang, lỗ xuyên mạch Hình thức phân bố của tế bào mạch gỗ là đường vận chuyển ẩm lớn nhất trong gỗ lá rộng

- Thể bít: Nằm trong ruột tế bào mạch gỗ, các chất dầu nhựa làm chậm lại quá trình thoát ẩm

- Tia gỗ: Là nguyên nhân tạo tính dị hướng của gỗ, là nguyên nhân chính tạo sự co rút không đều giữa chiều xuyên tâm và tiếp tuyến Các khuyết tật do tia gỗ gây nên: Nứt trên đầu ván và móp

- Chiều thớ gỗ:

* Thớ thẳng: Cường độ co rút theo chiều dọc thớ nhỏ nên dễ sấy

* Thớ nghiêng: Cường độ co rút theo chiều dọc thớ lớn, khi sấy gỗ dễ

- Độ ẩm thăng bằng: Độ ẩm thăng bằng của gỗ là độ ẩm mà ở đó tốc độ hút ẩm và tốc độ nhả ẩm của gỗ cân bằng nhau Độ ẩm thăng bằng phụ thuộc vào loại gỗ, trạng thái của môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) Mối quan hệ phụ thuộc này là nền tảng của quá trình xây dựng chế độ sấy

- Độ ẩm bão hoà: Điểm bão hoà thớ gỗ có ý nghĩa quan trọng trong sấy

gỗ, là mốc độ ẩm đánh dấu sự thay đổi hầu hết các tính chất của gỗ Biết được thời điểm gỗ bắt đầu thay đổi kích thước cần phải có chế độ phù hợp để giảm khuyết tật do nội ứng suất gây nên Xác định được vi lượng co rút thực tế từ

độ ẩm ban đầu cho đến độ ẩm cuối

- Tính chất dẫn nhiệt: Do thành phần cấu tạo của gỗ cũng như cấu tạo xốp của gỗ, nên gỗ có các tính chất về nhiệt rất điển hình.Người ta tận dụng tính chất ấy của gỗ để sử dụng gỗ làm chất cách nhiệt trong xây dựng Thực chất ở đây hệ số dẫn nhiệt của gỗ đóng một vai trò rất quan trọng và có tính chất quyết định Hệ số dẫn nhiệt λ là lượng hiệt tính bằng kcal trong 1 giờ, đi

khác, khi nhiệt độ giữa 2 tiết diện ấy chênh lệch nhau 1oC và tính bằng đơn vị kcal/m.giờ

- Tính chất dẫn điện có ý nghĩa khi ta sử dụng thiết bị điện để thực hiện quá trình kiểm tra độ ẩm gỗ trong quá trình sấy Tính chất dẫn điện của gỗ được đặc trưng bởi tính dẫn điện và độ thấm điện môi Độ dẫn điện là đại lượng nghịch đảo điện trở, phụ thuộc độ ẩm gỗ, nhiệt độ, loại gỗ, và hướng của dòng điện so với chiều thớ

1.2.3 Những căn cứ lựa chọn chế độ sấy

Lập chế độ sấy là một bước vô cùng quan trọng, trong nhiều trường hợp là bước quyết định đến chất lượng, hiệu quả của cả công đoạn sấy Để lập được chế độ sấy cần phải có kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm thực tiễn Trong thực tế sản xuất chúng ta có thể lựa chọn các chế độ sấy đã

có trong các tài liệu chuyên môn hoặc theo kinh nghiệm thực tiễn để áp dụng cho từng trường hợp cụ thể

Khi lựa chọn chế độ sấy căn cứ quan trọng nhất là chủng loại gỗ và chiều dày ván gỗ sấy Các loại gỗ khác nhau có tính chất cơ lý khác nhau cho nên cần phải sấy theo chế độ khác nhau Chiều dày ván quyết định khoảng cách vận chuyển ẩm từ tâm gỗ ra bề mặt cho nên có ảnh hưởng rất lớn đến chênh lệch ẩm, nguyên nhân chính dẫn đến khuyết tật (nứt, cong vênh) sinh ra trong quá trình sấy

- Loại gỗ: Khối lượng riêng và cấu tạo của gỗ ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy Do đó việc phân loại gỗ theo đặc tính công nghệ sấy chủ yếu dựa vào khối lượng riêng và có tính đến đặc tính cấu tạo của gỗ Theo nguyên tắc đó có thể phân loại gỗ theo 4 nhóm công nghệ sấy:

Nhóm 1: Các loại gỗ cứng, nặng (gỗ nhóm II, III)

Nhóm 2: Các loại gỗ trung bình (nhóm IV, V)

- Yêu cầu chất lượng: Yêu cầu chất lượng có thể xác định được dựa vào mục đích sử dụng gỗ sau khi sấy Hiện nay yêu cầu chất lượng có thể được xác định theo yêu cầu của khách hàng Trong sản xuất hàng mộc, độ chính xác gia công các chi tiết phụ thuộc đáng kể vào chất lượng gỗ sấy Vì vậy mà việc phân cấp chất lượng gỗ sấy có thể xuất phát từ cấp chính xác gia công chi tiết hàng mộc:

Cấp chính xác gia công chi tiết 1 2 3 0

Cấp chất lượng sấy I II III IV

- Độ ẩm ban đầu của gỗ: Độ ẩm ban đầu cang cao thì càng phải sử dụng chế độ sấy với T và T càng thấp

1.2.4 Nhũng yêu cầu cơ bản của thiết kế lò sấy

Khi thiết kế lò sấy gỗ, cấu trúc của lò phải đảm bảo cho nó hoạt động được đúng theo nguyên lý và chế độ công nghệ đã lựa chọn Lò sấy cần phải

có các thiết bị sau:

- Vỏ lò sấy: Có chức năng ngăn cách không gian trong lò sấy với môi trường xung quanh Vỏ lò phải bảo đảm kín, khít, cách ẩm, cách nhiệt để bảo

đảm cho quá trình trao đổi với bên ngoài diễn ra theo đúng chế độ Ngoài ra

vỏ lò phải đảm bảo yêu cầu đối với một bộ phận kiến trúc trong phân xưởng

- Thiết bị gia nhiệt: Có chức năng cung cấp nhiệt cho môi trường

- Thiết bị khuấy gió: Là động lực tạo ra sự tuần hoàn của môi trường

Sự tuần hoàn này phải đảm bảo sao cho các thông số của môi trường sấy ở các vị trí khác nhau trong lò đúng theo yêu cầu của chế độ sấy

- Thiết bị kiểm tra, điều khiển yêu cầu ngày càng hiện đại, chuẩn xác

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- Khảo sát phân xưởng sấy gỗ của công ty

- Đề xuất và xây dựng phương án cải tạo hợp lý cho lò sấy nhằm nâng

cao chất lượng và đạt hiệu quả sấy gỗ

1.4 Đối tượng nghiên cứu

- Lò sấy hơi nước của công ty

- Toàn bộ phân xưởng sấy của công ty

1.5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp điều tra khảo sát

- Phương pháp chuyên gia

- Phương pháp kế thừa

1.6 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát thực trạng công nghệ sấy gỗ của công ty

- Khảo sát thực trạng về thiết bị sấy gỗ của công ty

- khảo sát cách bố trí phân xưởng

- Đánh giá thực trạng

- Đề xuất phương án cải tạo

- Tính toán thiết kế cải tạo

Chương II ĐẶC ĐIỂM, TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY

2.1 Đặc điểm

2.1.1 Vị trí địa lý của công ty

Tên công ty: Công ty TNHH Phú Đạt

Địa chỉ: xóm Miễu - xã Tiến Xuân - huyện Thạch Thất - Hà Nội

Công ty nằm sát khu quy hoạch các trường đại học ở Hoà Lạc và thẳng với tuyến đường Láng Đây là đầu mối giao thông quan trọng cho việc thu mua nguyên vật liệu và xuất hàng hoá Xung quanh công ty có nhiều đồi, núi thuận lợi cho quá trình làm dự án trồng rừng để sau này có thể tự cung cấp gỗ cho công ty Tuy nhiên, con đường này đang bị lồi lõm, ổ gà, xuống cấp nghiêm trọng gây khó khăn trong quá trình vận chuyển nhất là khi gặp trời mưa

2.1.2 Đặc điểm của công ty

Công ty TNHH Phú Đạt được thành lập ngày 16 tháng 4 năm 2004

Cơ cấu tổ chức trong công ty gồm: Tổng giám đốc, giám đốc sản xuất, phòng Kế hoạch, phòng Kĩ thuật, phòng Hành chính, phòng Kế toán, phòng Vật tư Công ty gồm có các tổ sản xuất: Tổ xẻ và vận chuyển, tổ lò sấy, tổ bốc xếp và lựa phôi, tổ sơ chế, tổ mẫu, tổ tinh chế, tổ hoàn thiện, tổ sơn, tổ cơ điện

2.2 Tình hình sản xuất

2.2.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu dùng để sản xuất ở công ty chủ yếu là gỗ keo, thông, trẩu với nhiều cấp chiều dày khác nhau Nguyên liệu nhập về là gỗ tròn và gỗ đã

500 m3/tháng với cấp đường kính từ 18 – 35 cm Gỗ xẻ nhập khoảng 400

m3/tháng với cấp chiều dày 18 – 35 mm Độ ẩm gỗ trước khi sấy không đồng đều, chúng dao động từ 50 - 70% Nguyên liệu nhập vào phải qua khâu kiểm tra để phân loại, đánh giá chất lượng nguyên liệu và tính toán để lập kế hoạch sản xuất

Phương pháp kiểm tra nguyên liệu: Đối với ván xẻ thành tấm thì kiểm tra 100% chiều rộng ván Đối với ván xẻ theo quy cách thì kiểm tra xác suất

2.2.2 Sản phẩm

Sản phẩm của công ty chủ yếu là khung cửa, bàn, ghế, tủ và một số hàng nội thất trong nước Hàng xuất khẩu chủ yếu là ván sàn, hàng giá treo đồ xuất khẩu cho IKEA Vì sản phẩm phục vụ cả trong nước và xuất khẩu nên yêu cầu về độ ẩm rất cao, ví dụ như hàng xuất khẩu cho IKEA thì yêu cầu độ

ẩm cuối cùng đạt 8 - 10%

2.2.3 Tình hình sản xuất

Công ty TNHH Phú Đạt là doanh nghiệp tư nhân với ngành nghề kinh doanh mua bán, xuất khẩu lâm sản, kinh doanh xăng dầu Công ty mới thành lập cơ sở II và đã đưa vào hoạt động từ tháng 12/2008 với quy mô sản xuất lớn nhất miền Bắc, nhiều máy móc mới được nhập về rất hiện đại và có độ chính xác cao Hiện nay cả hai cơ sở công ty có tới hơn 200 công nhân và đang tiếp tục tuyển thêm Thu nhập của công nhân lao động phổ thông là từ 9 trăm đến 1.2 triệu đồng, đối với công nhân có bằng cấp là từ 1.2 - 1.5 triệu đồng Công nhân ở công ty đa số là người Mường và chủ yếu là công nhân mới vào làm việc nên năng suất làm việc còn chưa được cao

Sản phẩm của công ty là chủ yếu sản xuất hàng nội ngoại thất xuất khẩu sang các nước như Hàn Quốc, Nhật Bản, tập đoàn IKEA của Thuỵ Điển

Chính vì vậy mà yêu cầu về độ ẩm rất cao từ 8 – 10%, do đó khâu sấy gỗ là rất quan trọng

Chương III THỰC TRẠNG SẤY GỖ CỦA CÔNG TY 3.1 Khảo sát thực trạng sấy gỗ của công ty

3.1.1 Phương pháp xếp đống gỗ sấy

Việc xếp đống gỗ đúng kĩ thuật sẽ nâng cao chất lượng sấy, hạn chế các khuyết tật, rút ngắn thời gian sấy Nguyên tắc chung là bảo đảm được sự lưu thông qua đống gỗ phải đều mọi vị trí nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình vận chuyển nhiệt, vận chuyển ẩm và hạn chế được tỉ lệ khuyết tật gỗ sấy

Một số yêu cầu chung khi xếp đống:

- Các thanh kê phải xếp thẳng hàng để tạo kênh dẫn hợp lí, đồng đều và tạo trọng lượng hợp lý đè lên các thanh gỗ

- Chiều dài thanh kê bằng bề rộng đống gỗ, khoảng cách giữa các thanh

kê ( l ) phụ thuộc vào chiều dày gỗ sấy

l = (20 : 30)s s : chiều dày gỗ sấy

- Các thanh kê được làm bằng gỗ ít co dãn và được sấy khô, tiết diện ngang thanh kê là hình vuông

- Khi xếp gỗ bảo đảm trọng lực đều đè lên các thanh gỗ để hạn chế các khuyết tật

- Thông thường trên đống gỗ đặt vật nặng đè lên để hạn chế cong vênh

- Các thanh gỗ phải được xếp dấu đầu, tránh hiện tượng nứt đầu

* Quá trình xếp đống gỗ ở công ty:

Gỗ sấy được phân loại theo kích thước chiều dày, gồm các cấp chiều dày 24; 30 mm chiều dài gỗ sấy từ 2 - 2.5m được xếp vào palet, mỗi mẻ sấy gồm 36 palet gỗ

kích thước thanh kê: W x T = 20 x 20 mm

khoảng cách giữa các thanh kê không đều, thanh kê xếp chưa được thẳng hàng Khi xếp các palet vào lò thì không có vật lặng đè lên

Các loại chế độ sấy cần bảo đảm yêu cầu sau đây:

- Bảo đảm chất lượng sấy cần thiết

- Bảo đảm thời gian sấy ngắn nhất, kinh tế nhất

- Phù hợp với khả năng và đặc điểm của thiêt bị sấy, tức là phù hợp với từng loại lò sấy

* Chế độ sấy của công ty:

Lò sấy của công ty TNHH Phú Đạt là lò sấy hơi nước hệ thống điều khiển HOLZMEISTER hoàn toàn tự động Thiết bị điều khiển tự động hoàn toàn bằng lập trình, bên trong thiết bị này đã được lập sẵn 81 chế độ sấy tiêu chuẩn khác nhau Người điều khiển chỉ cần căn cứ vào những yếu tố về chủng loại cũng như độ dày của gỗ sấy để lựa chọn chế độ sấy thích hợp, khi đó máy

sẽ tự động căn cứ vào trạng thái độ ẩm của gỗ sấy để điều chỉnh các tham số của môi trường sấy cho đến khi kết thúc quá trình sấy

Gỗ sấy trong thời gian này là gỗ keo, trẩu, mỡ, thông

Quá trình theo dõi lò sấy có một kĩ sư và 6 công nhân đốt lò chia làm 3

ca, mỗi ca 8h gồm hai người trực

Công nhân đốt lò có nhiêm vụ đốt để duy trì áp lực từ 0.5 - 0.6 MPa Chế độ sấy của công ty:

Quá trình sấy được thực hiện theo đúng chế độ sấy được lập ra mà người vận hành sấy cài đặt từ Code 01 đến Code 13:

Cd 01 : Nhiệt độ tăng/ giờ

Cd 02: Độ ẩm cân bằng

Cd 03: Thời gian làm nóng

Cd 04: Gradient sấy 1

Cd 05: Nhiệt độ sấy 1

Cd 06: Gradient sấy 2

Cd 07: Nhiệt độ sấy 2

Cd 08: Thời gian điều hoà

Cd 09: Độ ẩm cân bằng (giai đoạn điều hoà)

Cd 10: Độ ẩm cuối cùng của gỗ

Cd 11: Nhiệt độ lúc quạt đóng

Cd 12: Thời gian đảo chiều quạt

Cd 13: Nhóm gỗ sấy

Cụ thể:

- Gỗ keo lai: Dày 17 mm Độ ẩm ban đầu 60%

Cd 01 : 6 Cd 08 : 6

Cd 02 : 17 Cd 09 : 6

Cd 05 : 48 Cd 12 : 4

Cd 06 : 2.8 Cd 13 : 3

Cd 07 : 70

Độ ẩm cuối cùng: 8 – 10% Thời gian sấy : 10 ngày

- Gỗ mỡ: Dày 47 mm Độ ẩm ban đầu 70 – 80%

Thời gian sấy: 7 ngày

3.1.3 Các giai đoạn của quá trình sấy

- Giai đoạn 1 – làm nóng:

Giai đoạn 1 thông thường là điểm khởi đầu của chu kì sấy Bằng hoạt hoá giai đoạn này, các quạt bật lên, các vòi phun và cánh quạt chuyển động để hình thành bên trong phòng sấy một ẩm độ cân bằng nhiệt ổn định (EMC), nó

có thể được đặt với Code 02 Nhiệt độ bên trong phòng đốt tăng lên tuyến tính bởi một chữ số của nhiệt độ/giờ cân bằng đến nhiệt độ trong phòng với tham

số “nhiệt độ vô cực/giờ tăng lên” (Code 01)

Giai đoạn đốt nóng chấm dứt khi nhiệt độ đạt được bên trong phòng sấy hoạt động, nó dựa trên cơ sở nhiệt độ dự kiến và dựa trên ẩm độ gỗ

- Giai đoạn 2 – Làm nóng đến tận lõi

Giai đoạn 2 gồm thời kì chờ đợi, nó làm nóng sâu đến tận lõi gỗ Nhiệt

độ hoạt động được giữ ổn định và ẩm độ sẽ luôn cân bằng tới “ẩm độ cân bằng sấy”(Code 02), thời gian giai đoạn này là những giờ có thể đặt với tham

số “thời gian làm nóng tận lõi (Code 03)” Kết thúc thời kì chờ đợi cuối giai đoạn 2

- Giai đoạn 3 - Sấy khô

Giai đoạn 3 gồm quá trình sấy thực sự Kiểu sấy này thực hiện theo hai tham số sấy (Code 04 và Code 06) ẩm độ cuối cùng được yêu cầu (Code 09)

và nhiệt độ sấy (Code 05 và Code 07)được đặt ra

Các tham số đặt trong giai đoạn này rất quan trọng vì những kêt quả tốt nhất - trong thời hạn tốc độ sấy và chất lượng vật liệu sấy có thể đạt tới bằng tối ưu hoá chúng

Trạng thái ẩm độ cân bằng EMC được điều chỉnh theo công thức

EMC = ẩm độ gỗ ( bình quân các đầu đo có hiệu quả/ gradient ) Trong

đó gradient được dùng trong tính toán này tương đương với gradient 1 nếu độ

ẩm gỗ cao hơn 30 Tương đương gradient 2 nếu ẩm độ gỗ thấp hơn 16 Nếu

ẩm độ gỗ cao hơn 30% (gỗ ẩm), nó được nhận ra và đối với tính toán của EMC chỉ ẩm độ gỗ không thực, sẽ ngang tới T1 nếu ẩm độ gỗ ngang tới 30%

sẽ được xem xét

Theo cách tương tự, nhiệt độ sấy, nhiệt độ sấy sẽ ngang tới T2 nếu nó thấp hơn 16 và sẽ thực hiện giá trị tức thời trong trường hợp các giá trị tức thời của ẩm độ gỗ

Giai đoạn 3 sẽ kết thúc khi giá trị ẩm độ trung bình được thanh thăm dò ghi giá trị ẩm độ cuối cùng

Mối quan hệ của các thông số:

T1 T2

Timbermoisture Timbermoisture

Temperature Gradient

- Giai đoạn 4 - Điều hoà

Giai đoạn 4 gồm thời kì chờ, nó xuất hiện khi sấy hoàn thành và khoảng thời gian chờ có thể đặt tham số thời gian điều hoà (Code 08 ), cần làm cho độ ẩm gỗ không thay đổi bên trong phòng sấy Ẩm độ cân bằng được điều chỉnh trong giai đoạn này bằng tham số ẩm độ cân bằng điều hoà

( Code 09)

Ẩm độ này có thể được đặt tại cùng giá trị khi ẩm độ gỗ cuối cùng dự kiến đạt được nếu ẩm độ trong gỗ thay đổi quá nhỏ Theo cách này cuối quá trình sấy nếu ẩm độ gỗ cuối cùng dù như dự kiến, có thể những thanh gỗ có

ẩm độ cao hơn sẽ dần dần hết ẩm độ dư thừa, trong khi phần lớn được sấy sẽ hấp thụ ẩm độ; cả hai trường hợp, giá trị cuối cùng sẽ rất khớp với giá trị ẩm

độ cân bằng, bởi vì gradient là cực thấp Nếu dung sai ẩm độ cuối cùng của vật liệu sấy ảnh hưởng kém và ảnh hưởng một chút đến ẩm độ cuối cùng do một số điểm thấp hơn ẩm độ, trong trường hợp này một số yếu tố sẽ không được sấy quá nhiều và đồng thời gradient của phần lớn các yếu tố hơi nước sẽ cung cấp được vào hơn và do đó thời gian điều hoà sẽ giảm đi

- Giai đoạn 5 - làm lạnh

Công đoạn này là công đoạn cuối cùng trong quá trình sấy, ở công đoạn này hệ thống sấy và các vòi phun ngừng hoạt động, trong khi các cánh hướng gió có thể được vận hành để duy trì độ ẩm cân bằng ở giá trị như trong giai đoạn 4 (Code 09)

Khi nhiệt độ giảm xuống thấp hơn nhiệt độ quy định để kết thúc quá trình sấy (Code 11), tất cả các quạt ngừng chạy Quá trình sấy hoàn thành

3.1.4 Chất lƣợng gỗ sấy tại công ty

Sau khi sấy ra lò cần kiểm tra chất lượng sản phẩm, kiểm tra độ ẩm, kiểm tra khuyết tật sấy Kiểm tra độ ẩm bằng cách lấy mẫu cắm kim vào hai đầu ván Với mỗi quy cách kích thước cụ thể và tuỳ vào đơn đặt hàng thì yêu cầu chất lượng khác nhau

Sản phẩm sau khi sấy không được cong vênh, nứt nẻ, không biến màu Thực tế sấy ở công ty là sau khi sấy đạt độ ẩm theo yêu cầu, đưa vào sản xuất

do phải trải qua nhiều công đoạn nên gỗ lại hồi ẩm Vì vậy mà một số sản phẩm trước khi cho vào sơn lại phải cho vào lò sấy hấp lại nên sản phẩm bị cong và ngót tương đối nhiều ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng sản phẩm

Khi kiểm tra độ ẩm của gỗ sau khi sấy ta cần biết được độ ẩm cuối cùng của gỗ sau khi sấy cần đạt, từ đó xác định được khoảng biên độ dao

động cho phép Tuỳ vào số lượng lô hàng mà lấy số mẫu kiểm tra độ ẩm sao cho đại diện được cả lô hàng

Sau khi kiểm tra ta tính toán xem số mẫu đạt độ ẩm theo yêu cầu là bao nhiêu và số mẫu nằm ngoài biên độ dao động cho phép là bao nhiêu, tính tỉ lệ phần trăm Từ đó đánh giá chất lượng sản phẩm

BIỂU KIỂM TRA ĐỘ ẨM CỦA GỖ SAU KHI SẤY

Loại gỗ : Số lượng lô hàng :

Số mẫu kiểm tra :

V

IV VII

VI

Hình 3.3 Hình chiếu cạnh

Trong đó:

I - Nền lò; II - Cửa chính; III - Cửa thăm; IV - Trần giả; V - Trần bê tông; VI - Cửa trao đổi khí; VII – Dàn tản nhiệt; VIII - Ống phun ẩm; IX - Tường lò; X - Quạt; XI - Đống gỗ

Công ty đang sử dụng 4 lò sấy với nguồn nhiệt hơi nước, đặc tính tuần hoàn ngang đứng kiểu chu kì Công suất mỗi lò 60 m3, lò sấy được điều khiển bằng phần mềm tự động Helios

Vỏ lò sấy là yếu tố quan trọng cho ta thực hiện quá trình sấy theo đúng chế độ Vỏ lò sấy bao gồm: Tường lò, trần lò, nền lò và cửa lò Vỏ lò có chức năng ngăn cách không gian trong lò sấy với môi trường xung quanh Vỏ lò phải đảm bảo kín, khít, cách ẩm, cách nhiệt

Một vỏ lò sấy đảm bảo yêu cầu phải có:

- Hệ số truyền nhiệt tối đa qua vỏ lò sấy Kmax = 4kcal/m2.h.oC ≈ 3.5

- Độ kín khít cho phép khi đóng cửa lò sấy không gây biến động trạng thái môi trường sấy qua việc xâm nhập của không khí từ bên ngoài vào trong

lò sấy

Khi vỏ lò sấy đảm bảo được khả năng cách nhiệt thì nhiệt lượng thất thoát ra môi trường bên ngoài là không đáng kể, nó ảnh hưởng không nhiều đến chế độ sấy Nếu vỏ lò sấy không đảm bảo được khả năng cách nhiệt thì trong quá trình sấy do nhiệt độ bên trong lò sấy cao hơn nhiệt độ bên ngoài môi trường rất nhiều Vì vậy dẫn đến quá trình truyền nhiệt ra ngoài môi trường

Công thức tính thất thoát nhiệt qua vỏ lò như sau:

Q = Fi.ki.(Tlo − to ) , W

Fi : Diện tích bề mặt thất thoát của các bộ phận vỏ lò, m2

ki : Hệ số truyền nhiệt của các bộ phận vỏ lò, W/m2.oC

Tlo : Nhiệt độ của môi trường sấy, oC

to : Nhiệt độ trung bình năm ngoài trời, oC

Từ công thức trên ta thấy tích số: Fi.(Tlo − to ) sẽ không đổi trên các bộ

phận vỏ lò và trong các giai đoạn sấy

Như vậy, thất thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài tăng hay giảm thì chỉ

còn phụ thuộc vào hệ số truyền của các bộ phận vỏ lò

K =



2 1

1 1

1 là hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt trong vỏ lò, W/m2.oC

2 là hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt ngoài vỏ lò, W/m2.oC

i là bề dày các lớp của vỏ lò, m

λi là hệ số dẫn nhiệt tạo nên lớp thứ nhất của vỏ lò, W/m.oC

Hệ số truyền nhiệt K phụ thuộc vào hệ số trao đổi nhiệt bên trong và

bên ngoài vỏ lò sấy, phụ thuộc vào bề dày của vỏ lò sấy cũng như hệ số dẫn

nhiệt của các vật liệu xây dựng lên vỏ lò sấy

3.2.1.1 Tường lò

Tường lò sấy của công ty được xây bằng gạch, vữa xi măng Theo thiết

kế chiều dày tường 300 mm là có lớp xốp ở giữa để cách nhiệt nhưng thực tế

thì ở giữa là một khoảng trống 50 mm, chiều dày lớp xi măng cát 25 mm, không tráng lớp xi măng tinh phía trong tường lò.Tường lò gồm:

- Hai lớp vữa xi măng cát trong và ngoài, mỗi lớp dày 25 mm

- Hai lớp gạch, mỗi lớp dày 100 mm

1 1

1 là hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt trong của vỏ lò sấy,

2 là hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt ngoài của vỏ lò sấy,

Theo giáo trình CNS trang 58 của TS Nguyễn Cảnh Mão ta có:

2 2

1 1

1

1 2

2 1

λ2 - Hệ số dẫn nhiệt của tường gạch, λ2 = 0,8 W/m.oC

λ3 - Hệ số dẫn nhiệt của lớp không khí, λ3 = 0,02 W/m.oC

Thay các số liệu vào công thức trên ta được:

Ktg =

14

1 02 , 0

05 , 0 8 , 0

1 , 0 2 9 , 0

025 , 0 2 20 1

Trần lò sấy được kết cấu bằng bê tông, cốt thép, chiều dày trần là 100

mm, kết cấu đảm bảo vững chắc, không có lớp cách nhiệt phía trên trần lò

Để loại trừ khả năng ngưng tụ hơi ở bề mặt trong của trần lò, hệ số truyền nhiệt của trần phải thoả mãn điều kiên: Ktr  0.6 W/m2 oC (theo tính toán thiết kế lò sấy)

Áp dụng công thức:

Ktr =

2 1 1

1

1 1

1 : Hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt bên trong 1 = 20 W/m2.oC

2 : Hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt bên ngoài

Theo giáo trình công nghệ sấy trang 146 thì 2 = 10 W/m2.oC

1 : Độ dày của trần lò 1 = 100 mm

λ1 : hệ số dẫn nhiệt của bê tông cốt thép λ1 = 1,6 W/m.oC

Thay số tính toán ta được:

Ktr =

10

1 6 , 1

1 , 0 20 1

3.2.1.3 Cửa lò

Cửa lò sấy của công ty có kích thước: cao x rộng x dày = 4700 x 7000

x 100 (mm) Cửa lò dày 100 mm: Mặt trong là inox dày 1 mm, lớp giữa là bông thuỷ tinh cách nhiệt dày 73 mm, lớp tiếp theo là xốp dày 25 mm, mặt ngoài bọc tôn kẽm dày 1 mm và có dạng hình múi Cửa được đóng mở thủ công bằng cơ cấu trượt trên đường ray được gắn với tường, cơ cấu đóng mở dạng nâng hạ

Áp dụng công thức:

Kc =

i i t

1 = 0,001 m, bề dày của lớp inox

2 = 0,073 m, bề dày lớp bông thuỷ tinh cách nhiệt

3 = 0,001 m, bè dày lớp tôn kẽm



025 , 0 58

001 , 0 055 , 0

073 , 0 79

001 , 0 20

1 14 1

lò, đống gỗ có thể bị nghiêng và trong một số trường hợp phải dùng những tấm ván để chống gỗ Kết hợp với van ở dàn tản nhiệt bị rò rỉ cho nên nền lò đọng nhiều nước ảnh hưởng tới qúa trình vệ sinh lò sấy cũng như chất lượng sấy gỗ

Biểu 01: Kết cấu vỏ lò sấy

STT Kết cấu

Chiềudày(mm)

Thông sốtính toán

Giá trịcho phép

Đáp ứng yêu cầuhay không

Cửa lò Kc = 0,43

W/m2. oC

Kc < 2 W/m2. oC

Chưa đáp ứng được yêu cầu

.4

1

2

Đáp ứng đượcyêu cầu cách ẩmcách nhiệt

Chưa đáp ứng tốtyêu cầu cách ẩmcách nhiệt

3.2.2 Tính toán nồi hơi

3.2.2.1 Xác định lƣợng ẩm bay hơi từ gỗ

- Lưọng ẩm bay hơi từ 1m3 gỗ sấy: m1m3

m1m3 =k.

100

MCc MCd 

, kg/m3

Trong đó:

MCd = 60 % :Độ ẩm ban đầu của gỗ sấy

MCc = 10 % : Độ ẩm cuối cùng của gỗ sấy

k : Khối lượng thể tích cơ bản của gỗ sấy

Ta biết rằng khối lượng thể tích khô kiệt của gỗ keo lai là o = 0,466

g/cm3. Dựa vào đây ta có thể tính được khối lượng thể tích cơ bản theo công thức sau:

100





 = 100 0 , 466 26 , 5

466 , 0 100

- Tính tốc độ bay hơi trong quá trinh sấy:

Tốc độ bay hơi lý thuyết: m‟

m‟ =

s me

m

 , Kg/h

Trong đó: mme là khối lượng ẩm bay hơi trong một mẻ sấy được xác định theo công thức:

Theo tài liệu tính toán thiết kế lò sấy (tài liệu dịch Đỗ Thị Ngọc Bích,

Tạ Thị Phương Hoa) với độ ẩm cuối cùng gỗ nhỏ hơn 12% thì k = 1,3

Vậy m= 1,3.42,71 = 55,523 Kg/h

3.2.2.2 Xác định lƣợng không khí tuần hoàn

- Thể tích không khí tuần hoàn sơ bộ:

Thể tích không khí tuần hoàn sơ bộ được xác định theo công thức:

Vk „ = d.Fd , m3/s

Trong đó:

d = 2 m/s - Vận tốc tuần hoàn qua đống gỗ

Fd - Diện tích thông gió của đống gỗ, được xác định theo công thức:

kết với nhau thành một thể thống nhất nên ta coi số lượng đống gỗ trong lò sấy: n = 1

H : Hệ số xếp đầy đống gỗ theo chiều cao H = 0,5

kh : Hệ số xếp đầy đống gỗ từ các palet theo chiều cao kh = 0,98

V k'. 1 = Kg/Kg ẩm bay hơi

Trong đó:

1- Khối lượng riêng của không khí ẩm trước khi vào đống gỗ

Các thông số trạng thái của điểm này ta lấy theo cấp thứ hai của chế độ sấy: T1 = 70oC;  = 0,75

Tra biểu đồ I-d với T = 70oC;  = 0,75 ta được:

Hàm lượng ẩm: d1 = 192 g/ Kg

Hàm lượng nhiệt: I1 = 580 KJ/KgKK

Khối lượng riêng của không khí: 1 =0,92 Kg/ Kg ẩm bay hơi

m: Tốc độ bay hơi tính toán: m = 55,523 Kg/h = 0,015 Kg/s

Thay vào công thức ta được:

M‟1Kg =

015 , 0

92 , 0 84 , 30

= 1891,52 Kg/Kg ẩm bay hơi

3.2.2.3 Xác định trạng thái môi trường sấy khi ra khỏi đống gỗ

- Hàm lượng ẩm của môi trường khi ra khỏi đống gỗ : d2

1000 = 192,53 g/ Kg

- Hàm lượng nhiệt của môi trường khi ra khỏi đống gỗ: I2

I1 = I2 = 580 KJ/KgKK

1 ≈ 2 ≈ 0,92 Kg/m3

3.2.2.4 Xác định chính xác lượng không khí tuần hoàn

- Lượng không khí tuần hoàn cần thiết để làm bay hơi 1 Kg ẩm: M1Kg

M1Kg =

1 2

1 = 30,84 m3/s

Từ đây ta có thể xác định được vận tốc thực tế của môi trường sấy tuần hoàn qua đống gỗ: Vd

V = V K

, m3/s

Vd =

42 , 15

84 , 30

= 2 m3/s

3.2.2.5 Xác định lƣợng không khí mới lấy vào để làm bay hơi 1 Kg ẩm: M o

Mo =

0 2

Tra biểu đồ I-d với t = 14oC,  = 0,8 ta được:

Hàm lượng ẩm: do = 8,8 g/Kg

Hàm lượng nhiệt: Io = 36 KJ/Kg

Khối lượng riêng của không khí: o = 1,2 Kg/m3

Từ các kết quả trên ta tính được Mo:

Mo =

8 , 8 53 , 192

Trong đó:

Mo: Lượng không khí mới lấy vào để làm bay hơi 1 Kg ẩm,

Mo =5,44 Kg/ Kg ẩm bay hơi

m: Tốc độ bay hơi tính toán, m = 0,015 kg/s

o: Khối lượng riêng của không khí mới, o = 1,2 Kg/m3