Đánh giá tác đông của môi trường công nghệ xử lý gỗ

Và tần số được sử dụng phổ biến nhất là 27,12 MHz.Điểm đặc biệt của nguyên lý sấy này là ở vị trí nào gỗ có ẩm độ cao hơn sẽ sinh ranhiệt năng nhiêu hơn, làm cho dòng ẩm và nhiệt, kéo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

MỤC LỤC

Trong công nghiệp chế biến gỗ, sấy gỗ là một khâu công nghệ rất quan trọng, quyếtđịnh chất lượng sản phẩm gỗ, đặc biệt là sản phẩm xuất khẩu với những yêu cầukhắt khe vê chất lượng

Gỗ sau khi xẻ có độ ẩm cao thường là 80%, có khi đến 100% Mục đích của việcsấy gỗ nhằm giảm độ ẩm của gỗ xẻ xuống còn từ 8-14%, từ đó nâng cao đượccường độ, độ bên của gỗ, hạn chế cong, vênh, nứt nẻ, mục, mọt, nấm, mốc, biếnchất, giảm độ dư gia công và có thể dự trữ trong kho

Bên cạnh các lợi ích của công tác sấy gỗ, nó cũng đã để lại nhiêu nguy hại cho môitrường Trước tình hình cấp bách là làm giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao độ antoàn cho môi trường sống Chúng tôi thực hiện chuyên đê:” Đánh giá tác động của

môi trường trong công nghệ sấy gỗ” Từ đó, đê ra một số giải pháp nhằm cải thiệnmức độ ô nhiễm nước, không khí mà khâu sấy gỗ sinh ra.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đê ra một số giải pháp thiết thực trong xử lý ô nhiễm áp dụng trong khâu sấy gỗ.1.3 Mục đích nghiên cứu

Giảm nồng độ ô nhiễm cho môi trường

1.4 Giới hạn của chuyên đê

Chuyên đê chỉ tập trung phân tích, đánh giá ảnh hưởng của hệ thống nồi hơi lên môitrường và đê ra các biện pháp hạn chế, khắc phục ảnh hưởng này

Chương 2

TỔNG QUAN2.1 Tổng quan về một số phương pháp sấy gỗ

2.1.1 Hong phơi

Hong phơi là một phương pháp sấy đơn giản nhất, ít tốn kém nhất và được sử dụngrộng rãi, kể cả trong sản xuất công nghiệp Ở hầu hết các nước, sấy tự nhiên đượcsử dụng như là một phương pháp sấy sơ bộ, nhằm giảm độ ẩm gỗ trước khi đưa vàosấy công nghiệp, góp phần giảm thời gian sấy, và tiết kiệm được nhiên liệu

2.1.2 Sấy hơi nước quá nhiệt

Là phương pháp sử dụng trực tiếp hơi nước quá nhiệt làm môi trường sấy và được

áp dụng ngày càng nhiêu trong sấy gỗ xẻ So với sấy trong môi trường không khí thìsấy trong môi trường hơi nước nóng quá nhiệt, thời gian sấy sẽ rút ngắn hơn mộtcách đáng kể (khoảng 6:1 so với phương pháp sấy truyên thống) Phương pháp sấynày rất phù hợp cho sấy gỗ lá kim và các loại gỗ tạp lá rộng, đặc điểm là nhiệt độsấy luôn luôn lớn hơn 100oC

2.1.3 Sấy qui chuẩn

Sấy qui chuẩn còn được gọi là sấy gián tiếp trong môi trường không khí, là phươngpháp sấy gỗ được gia nhiệt thông qua môi trường sấy, tức là nguồn nhiệt sẽ cấpnhiệt cho môi trường sấy và gỗ nằm trong môi trường sấy ấy sẽ nóng lên thông quaquá trình truyên nhiệt và nước trong gỗ sẽ bay hơi và làm cho gỗ khô dần đi

Môi trường sấy ở đây chủ yếu là không khí

2.1.4 Sấy chân không

Được dùng để sấy các loại gỗ khô chậm và khó sấy, nhằm rút ngắn thời gian sấy vàcải thiện chất lượng sấy

Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không là sự phụ thuộc điểm sôi củanước vào áp suất Nếu làm giảm áp suất trong một thiết bị chân không xuống đến ápsuất mà ở đó nước trong gỗ bắt đầu sôi và bốc hơi, sẽ tạo theo tiết diện ngang của

ván sấy một chênh lệch áp suất và qua đó hình thành nên một dòng ẩm chuyển độngtheo hướng từ bên trong gỗ ra ngoài.

2.1.5 Sấy cao tần

Sấy gỗ trong từ trường điện xoay chiêu có tần số cao gọi là sấy cao tần Trongphương pháp sấy này thì gỗ ướt là một chất điện môi nằm giữa 2 tấm bản cực Cáctấm bản cực này đóng vai trò chuyển tải sóng điện từ cao tần Tần số nằm trongkhoảng từ 3 đến 50MHz Và tần số được sử dụng phổ biến nhất là 27,12 MHz.Điểm đặc biệt của nguyên lý sấy này là ở vị trí nào gỗ có ẩm độ cao hơn sẽ sinh ranhiệt năng nhiêu hơn, làm cho dòng ẩm và nhiệt, kéo theo là dòng áp suất hơi nướcluôn cùng chiêu giảm dần từ trong lõi ra bê mặt gỗ sấy Việc tận dụng triệt để cả bađộng lực sấy đã thúc đẩy quá trình khô của gỗ nhanh chóng hơn Tuy vậy, thiết bịphức tạp, giá thành thiết bị cao, đòi hỏi áp dụng các biện pháp đặc biệt vê an toànlao động, chi phí năng lượng điện thậm chí còn cao hơn so với sấy quy chuẩn dohiệu suất của máy biến tần thấp…là những hạn chế khiến phương pháp sấy nàychưa được ứng dụng phổ biến trong sấy gỗ

2.1.6 Sấy bằng năng lượng mặt trời

Sử dụng năng lượng mặt trời ở dạng ánh nắng bức xạ bằng mấy cách sauđây: Pin nhiệt điện, tấm hấp thụ bức xạ nhiệt Hiện nay công nghệ sấy gỗ bằng nănglượng mặt trời đang được nghiên cứu phát triển và ứng dụng khá nhiêu trong sảnxuất

2.1 Bản chất của quá trình sấy gỗ

2.1.1 Các quá trình vận chuyển xảy ra trong gỗ sấy

Quá trình sấy gỗ là tổng hợp các quá trình vận chuyển xảy ra trong gỗ và cácquá trình trao đổi xảy ra trên bê mặt gỗ; là quá trình chịu sự tác động của một sốhiện tượng vật lý và rất nhiêu yếu tố khác

Nói chung cơ chế vận hành và thời gian quá trình sấy gỗ được xác định bởinhững quá trình vận chuyển sau:

• Vận chuyển ẩm trong gỗ dưới tác động của chên lệch ẩm (sự dẫn ẩm)

• Vận chuyển ẩm trong gỗ dưới tác động của chênh lệch nhiệt độ (chuyển nhiệt)

• Sự bốc hơi của ẩm từ bê mặt gỗ (quá trình trao đổi ẩm)

• Qúa trình trao đổi nhiệt của gỗ với môi trường sấy

• Vận chuyển ẩm của gỗ dưới tác động của áp lực dư

2.1.2 Vai trò các quá trình vận chuyển và trao đổi trong quá trình sấy

Quá trình sấy gỗ là tổng hợp các quá trình trao đổi giữa gỗ và môi trường vàcác quá trình vận chuyển xảy ra trong gỗ sấy Chính vì vậy các quá trình vậnchuyển và trao đổi có ý nghĩa rất lớn đối với diễn biến quá trình sấy và các quá trìnhnày phụ thuộc chặt chẽ vào nhau Để quá trình sấy diễn ra tốt nhất, chúng ta phảitìm các điêu kiện để mỗi quá trình vận chuyển và trao đổi xảy ra với cường độ thíchhợp Sự mất cân đối giữa các quá trình có thể dẫn đến lãng phí năng lượng hoặc gâykhuyết tật cho gỗ sấy

2.1.3 Quá trình sấy

Trong quá trình sấy, tốc độ biến đổi của hàm lượng nước trong gỗ khônggiống nhau trong từng giai đoạn của quá trình sấy

Qúa trình sấy thường gồm 3 giai đoạn theo thứ tự như sau:

• Giai đoạn làm nóng gỗ (OA): đây là giai đoạn khởi lò, hầu như nước trong gỗkhông bay hơi ra, chủ yếu làm cho gỗ nóng đến một nhiệt độ nhất định Trong giaiđoạn này tốc độ sấy bằng 0

• Giai đoạn sấy đẳng tốc (AB): trong giai đoạn này, nước tự do trong gỗ thoát ra Ởlớp bê mặt của gỗ, độ ẩm của nó giảm dần và đạt đến độ ẩm bão hòa thớ gỗ Tronggia đoạn này tốc độ sấy giữ đêu và liên tục cho đến khi độ ẩm của gỗ đạt đến độ ẩmgiớ hạn WK

• Giai đoạn sấy giảm tốc (BC): đây là giai đoạn chủ yếu của quá trình sấy gỗ, nó làgiai đoạn dài nhất và có tính chất quyết định đến thời gian sấy và chất lượng của gỗsấy Ở lớp bê mặt của gỗ, độ ẩm giảm dần và thấp hơn độ ẩm bão hòa thớ gỗ Tốc

độ bay hơi trong giai đoạn này phần lớn phụ thuộc vào lượng nước từ lớp bên trong

di chuyển ra ngoài mặt gỗ và phụ thuộc vào quá trình khuếch tán hơi nước (nướcthấm) ở lớp gần lớp ngoài mặt và lớp ngoài mặt Tốc độ sấy trong thời kỳ này chậmdần và đạt đến giá trị 0 khi độ ẩm của gỗ đạt đến độ ẩm thăng bằng của gỗ ở điêukiện môi trường tương ứng Khi đó sự bay hơi sẽ không xảy ra nữa, quá trình bayhơi kết thúc

Trong thực tế sản xuất, quá trình sấy thường kết thúc sớm hơn và độ ẩm gỗsau khi sấy sẽ cao hơn độ ẩm thăng bằng khoảng 2-3%, do tốc độ sấy càng vê saucàng chậm nếu kéo dài đến lúc gỗ đạt độ ẩm thăng bằng thì mất thời gian khá nhiêu,hiệu quả kinh tế thấp Cho nên muốn sấy gỗ khô, ví dụ đến 10%, thì ta phải khốngchế chế độ sấy trong lò sấy ở giai đoạn cuối tương ứng với độ ẩm 8%.

2.1.4 Các trạng thái ứng suất cơ bản của gỗ trong quá trình sấy

Có 4 trạng thái điển hình của gỗ trong cả quá trình sấy:

• Trạng thái I: Là trạng thái của gỗ trước hoặc ngay lúc mới bắt đầu sấy Lúc đó độ

ẩm của gỗ trên toàn bộ bê dày của tấm gỗ và trên bê mặt của gỗ đêu cao hơn điểmbão hòa thớ gỗ Hiện tượng co rút lúc này chưa xảy ra, trong gỗ chưa sản sinh raứng suất bên trong, mẫu gỗ mới cưa ra hoặc để một thời gian cho độ ẩm của gỗ trởlại đồng đêu, hình dạng của nó vẫn không có gì thay đổi

• Trạng thái II: Đây là thời kỳ sấy đầu, độ ẩm của gỗ ở lớp gỗ bê mặt thấp hơn điểmbão hòa thớ gỗ và bắt đầu co rút, trong khi các lớp gỗ bên trong vẫn chưa co rút do

độ ẩm của nó cao hơn điểm bão hòa thớ gỗ Các lớp gỗ ngoài bị căng ra còn các lớptrong bị nén lại Khi cưa mẫu gỗ ra, gỗ sẽ bị cong hình cung, độ lõm hướng ra phíangoài (IID) Nếu đem 2 mẫu này đi sấy khô đêu thì độ cong sẽ đổi chiêu ngược lại(IIE) Trong trường hợp này nếu không chú ý trong khi sấy, các ứng lực bên trongtiếp tục tăng lên và trên bê mặt ngoài của thanh gỗ sẽ bị nứt nẻ Để khắc phụcnhược điểm này, có thể áp dụng phương pháp xử lý ẩm để giảm bớt tốc độ bay hơicủa bê mặt từ đó sẽ giảm bớt sự co rút hạn chế nứt nẻ mặt ngoài gỗ

• Trạng thái III: Là trạng thái trung gian trong quá trình sấy, thời gian này rất ngắn

Độ ẩm của lớp gỗ bên trong thấp hơn điểm bão hòa thớ gỗ và còn cao hơn nhiêu sovới độ ẩm lớp ngoài Mức độ co rút của lớp gỗ bên trong gần như xấp xỉ với mức độ

co rút của lớp bên ngoài, lúc này gỗ trở nên dẻo và kích thước của nó đã ổn định ởdạng của trạng thái sức căng Trong thời gian này gỗ không còn ứng lực (IIIC) và 2nửa mẫu gỗ cưa ra không biến đổi hình dạng (IIID), nhưng nếu đem sấy khô đêu, nólại có dạng hình cung (IIIE) Điêu này nói lên rằng, mặc dầu trong một thời gian

ngắn tạm thời không tồn tại ứng lực nữa nhưng đến lúc sấy xong vẫn có thê xuấthiện ứng suất trở lại Trường hợp này có thể dùng hơi nước xử lý, làm cho lớp gỗngoài ẩm trở lại và sau khi tiếp tục sấy, mức độ co rút giữa lớp trong và lớp ngoài sẽđồng đêu có thể hạn chế nứt nẻ bên trong.

• Trạng thái IV: Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình sấy, độ ẩm của gỗ tương đốiđồng đêu trên toàn bộ tấm gỗ Nhưng do những lớp gỗ bên trong vẫn tiếp tục co rúttrong khi những lớp gỗ bên ngoài đã ngừng co rút Lớp bên trong tiếp tục giảm kíchthước, quá kích thước của lớp ngoài và hình thành ứng suất ngược lại, lớp gỗ bêntrong bị căng còn lớp gỗ bên ngoài bị nén Nếu đem cắt mẫu gỗ thành 2 nữa sẽ thấychiêu cong của 2 nữa này hướng vào nhau Ứng lực này tiếp tục tăng lên đến khi độ

ẩm của gỗ bên trong và bên ngoài đồng đêu mới thôi, lúc này quá trình sấy kết thúc.Trong giai đoạn sấy này nếu điêu chỉnh chế độ sấy không hợp lý sẽ sinh ra ứng suấtlớn làm nứt nẻ bên trong tấm gỗ Nếu không sinh ra nứt nẻ thì cũng trở thànhnguyên nhân sinh ra cong vênh của gỗ trong quá trình sử dụng gia công chế biến Vìvậy việc xử lý điêu hòa ứng lực một thời gian sau khi kết thúc quá trình sấy là rấtcần thiết (xử lý cuối cùng)

Hình 2.1 Sự thay đổi độ ẩm, ứng suất bên trong và biến dạng gỗ khi sấy

A: Sự phân bố độ ẩm của gỗ theo bê dày thanh gỗ

B: Hình dạng kích thước các lớp gỗ trong các giai đoạn sấy

C: Sự phân bố của ứng suất theo mặt cắt ngang của thanh gỗ

D: Hình dạng của 2 nửa mẫu gỗ khi cưa ra lúc còn ứng suất

E: Sự thay đổi hình dạng của 2 nửa mẫu gỗ sau khi được sấy lại và làm cân bằng độ

ẩm trở lại

2.1.5 Ứng suất, nguyên nhân sản sinh ứng suất và các loại khuyết tật của gỗ trong khi sấy

2.1.5.1 Ứng suất, nguyên nhân sản sinh ứng suất

Lượng ẩm phân bố trong từng tấm gỗ trong quá trình sấy thường không đồngđêu, mức độ co rút và giãn nở của gỗ theo các chiêu thớ khác nhau không giốngnhau, đó là nguyên nhân sinh ra các ứng lực bên trong gỗ

Tốc độ khô không đêu của các thành phần riêng rẽ của gỗ là nguyên nhânchủ yếu hình thành nên ứng suất bên trong gỗ trong quá trình sấy Khi sấy, các lớpbên ngoài cảu ván do tiếp xúc trực tiếp và trước tiên với môi trường sấy và khôxuống dưới điểm bão hòa thớ gỗ, lớp gỗ ngoài sẽ co rút, nhưng mức độ co rút của

nó bị những lớp bên trong chưa co rút hạn chế dẫn đến việc hình thành nên ứng suất

và gây nên nứt ngoài mặt gỗ

Các lớp ván phân bố ở những mức sâu cạn trong ván (các lớp gỗ từ ngoàivào trong) có tốc độ khô nhanh chậm khác nhau sẽ đạt đến mức độ co rút khác nhau

sẽ đạt đến những mức độ co rút khác nhau khá rõ rệt Giá trị cuối cùng của co rútkhông những chỉ phụ thuộc vào độ ẩm của gỗ mà còn phụ thuộc cả vào quá trìnhdiễn biến độ ẩm nó (tức là lớp gỗ nào sẽ khô từ từ, chậm sẽ có giá trị vê co rút lớn).Nguyên nhân này sẽ dẫn đến hiện tượng nứt nẻ giữa lòng ván

Ứng suất hình thành sãn có trong gỗ do hiện tượng sinh trưởng không đồngđêu của gỗ tức là lúc còn gỗ tươi ở cây đứng trước khi bị chặt hạ

Sự co rút không đồng đêu theo các chiêu thớ khác nhau của gỗ cũng lànguyên nhân sản xuất ứng suất bên trong gỗ và cúng có thể dẫn tới các khuyết tậtcủa nguyên liệu sấy

Thay đổi kích thước của cấu trúc gỗ do nhiệt đột ngột cũng có thể là nguyênnhân sản sinh ứng suất và dẫn đến các hiện tượng khuyết tật của gỗ sấy Hiện tượngsinh ra nứt ngoài mặt hoặc đầu ván do những lúc điêu khiển các thiết bị tăng nhiệtcũng như thong gió đột ngột lúc gỗ trong lò nóng hoặc mở cửa lò đột ngột hoặc khisử dụng nhiệt độ cao để sấy các loại gỗ cứng khó sấy

2.1.5.2 Các dạng khuyết tật trong khi sấy

Cong vênh: Gỗ bị cong vênh là do các bộ phận của gỗ co rút không đồng đêusinh ra (co rút không đồng đêu theo các chiêu thớ khác nhau) Nếu độ cong vênh ở

các loại ván khác nhau có khác nhau, đối với ván tiếp tuyến là nghiêm trọng nhất.

Để hạn chế mức độ cong vênh cần tuân theo các biện pháp sau: Khi xếp đống cầnsử dụng thanh kê phải đặt thật ngay hàng, các hàng thanh kê cuối phải để ở đầu mútthanh gỗ, cự lý thanh gỗ không cách xa nhau quá

Gỗ bị nhăn mặt: Sự nhăn mặt gỗ là iện tượng biểu hiện trạng thái biến dạnghết sức mãnh liệt và không tốt Có khi do gỗ bị nhăn mặt mà sinh ra nứt nẻ lớnkhuyết tật này thương xảy ra ở một số loại gỗ nhất định Để trành hiện tượng này,khi sấy không nên sử dụng nhiệt độ sấy quá múc quy định của chế độ sấy

Nứt nẻ: là do sự phát sinh ứng suất quá lớn bên trong gỗ làm cho các thớ gỗ

bị phá hoại Ứng suất hình thành ở giai đoạn sấy đầu sẽ gây nên nứt ngoài Còn bêmặt ván, ta cần hết sức tuân thủ chế độ sấy, nhất thiết không được phép hạ thấp độ

ẩm của môi trường sấy xuống quá đáng so với quy định của chế độ sấy (tức là ∆tkhông được lớn quá mức quy định)

Hai vấn đê đưa ra là ô nhiễm do khí thải lò hơi và ô nhiễm nguồn nước.

3.2 Thực trạng ô nhiễm do khí thải lò hơi

3.2.1 Đặc điểm của khói thải lò hơi

Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt cho các thiết bị công nghệ qua môi chất dẫn nhiệt làhơi nước cao áp Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiêu nguồn khác nhau, hiện nayngười ta thường dùng ba loại nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầuF.O Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sửdụng

3.2.1.1 Đặc điểm khói thải lò hơi đốt củi

Dòng khí thải ra ở ống khói có nhiệt độ vẫn còn cao khoảng 120 ~ 1500C, phụthuộc nhiêu vào cấu tạo lò Thành phần của khói thải bao gồm các sản phẩm cháycủa củi, chủ yếu là các khí CO2, CO, N2, kèm theo một ít các chất bốc trong củikhông kịp cháy hết, oxy dư và tro bụi bay theo dòng khí

Khi đốt củi, thành phần các chất trong khí thải thay đổi tùy theo loại củi, tuy vậylượng khí thải sinh ra là tương đối ổn định Để tính toán ta có thể dùng trị số VT20

= 4,23 m3/kg , nghĩa là khi đốt 1 kg củi sẽ sinh ra 4,23 m3 khí thải ở nhiệt độ 200C.Lượng bụi tro có trong khói thải chính là một phần của lượng không cháy hết vàlượng tạp chất không cháy có trong củi, lượng tạp chất này thường chiếm tỷ lệ 1%trọng lượng củi khô Bụi trong khói thải lò hơi đốt củi có kích thước hạt từ 500μm

tớ 0,1μm, nồng độ dao động trong khoảng từ 200-500 mg/m3

3.2.1.2 Đặc điểm khói thải lò hơi đốt than đá