Nghiên cứu thiết kế máy ép viên các phụ phế liệu nông nghiệp làm nhiên liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------ PHẠM THỊ BĂNG HẢI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY ÉP VIÊN CÁC PHỤ PHẾ LIỆU NÔNG NGHIỆP LÀM NHIÊN LIỆU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


 -

PHẠM THỊ BĂNG HẢI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY ÉP VIÊN CÁC PHỤ

PHẾ LIỆU NÔNG NGHIỆP LÀM NHIÊN LIỆU

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN NHƯ KHUYÊN

HÀ NỘI - 2012

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 27 tháng 11 năm 2012

Học viên

Phạm Thị Băng Hải

Trườ ng đại học Nông nghiệ p Hà Nội Ờ Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

ii

LỜI CẢM ƠN

để hoàn thành ựề tài nghiên cứu ngoài sự cố gắng của bản thân tôi ựã nhận ựược rất nhiều sự quan tâm giúp ựỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và người thân

Trước tiên Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ựến thầy giáo PGS-TS Trần Như Khuyên và thầy TS Nguyễn đình Tùng ựã tận tình hướng dẫn, giúp ựỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành

ựề tài nghiên cứu

Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản Khoa Cơ ựiện, Ban sau ựại học - Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội; Cán bộ công nhân viên Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp, các ựồng nghiệp và người thân, bạn bè ựã tạo mọi ựiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2012

Tác giả

Phạm Thị Băng Hải

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

1.1 Tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới và trong nước 4

1.1.3 Nguồn năng lượng biomass ở Việt Nam 9 1.2 Sử dụng biomass làm viên nhiên liệu 13

1.2.2 Công nghệ sản xuất viên nhiên liệu 15 1.3 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu 19 1.3.1 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu trên thế giới 19 1.3.2 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu ở trong nước 22 1.4 Phân tích lựa chọn nguyên lý làm việc của máy ép viên nhiên liệu 23 1.4.1.Cơ sở lựa chọn nguyên lý làm việc cho máy ép viên 23 1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ép viên 28

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

iv

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 33 2.2.2 Phương pháp xác ñịnh các thông số của quá trình nghiên cứu 33 2.3.3 Phương pháp xử lý gia công số liệu 36

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP VIÊN NHIÊN LIỆU 40

3.1 Phương trình cơ bản của quá trình ép viên 40 3.1.1 Trường hợp nén ép trong khuôn kín có ñáy cố ñịnh 40 3.1.2 Trường hợp nén ép trong khuôn hở có ñáy di ñộng 44 3.2 Phân tích nguyên lý làm việc của máy ép viên kiêu khuôn phẳng 46 3.2.1 Phân tích quá trình làm việc của bộ phận ép 46

3.3 Xác ñịnh ñiều kiện ñể xảy ra quá trình ép viên 49

3.4 Tính toán các thông số cơ bản của máy ép viên kiểu khuôn phẳng 52

3.5 Tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy ép viên 53

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

v

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1: Kết quả thí nghiệm với rơm khô 61 Bảng 4.2: Kết quả khảo nghiệm với rơm tươi 63 Bảng 4.3 Kết quả khảo nghiệm với lõi ngô 65

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.3 Bã mía thừa không dùng hết ở nhà máy ñường Lam Sơn 10

Hình 1.4 Vỏ trấu ở một cơ sở xay xát thóc vùng ñồng bằng sông

Hình 1.5 Vỏ cà phê ở cơ sở chế biến cà phê tỉnh Lâm ðồng 12

Hình 1.6 Mùn cưa ở cơ sở chế biến gỗ tỉnh Hòa Bình 13

Hình 1.7 Viên nhiên liệu làm từ các loại nguyên liệu khác nhau 14

Hình 1.9 Quy trình công nghệ sản xuất viên nhiên liệu 16

Hình 1.10 Nguyên lý cấu tạo của các bộ phận tạo viên nguyên liệu 20

Hình 1.14 Sơ ñồ nguyên lý làm việc máy ép viên kiểu khuôn vành và

Hình 1.15 Khuôn và lô ép của máy ép viên kiểu khuôn vành 25

Hình 1.16 Bộ phận ép khuôn phẳng dạng lô trụ và lô côn 26

Hình 2.1 Sơ ñồ cấu tạo máy ép viên nhiên liệu EVNL-120 31

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

viii

Hình 3.1 Sơ ñồ nén ép trong khuôn kín có ñáy cố ñịnh và ñồ thị áp suất41

Hình 3.2 Sơ ñồ nén ép trong khuôn hở có ñáy di ñộng và các ñồ thị áp

Hình 3.4 Khoảng cách giữa lô và khuôn có thể ñiều chỉnh 47

Hình 3.6 Sơ ñồ phân tích lực xảy ra trong quá trình ép 50

Hình 4.4 Vận hành thiết bị cho nguyên liệu vào máy 59

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

1

LỜI MỞ ðẦU

Việt Nam là nước nông nghiệp với sản lượng mỗi năm ñạt khoảng 47 triệu tấn lương thực, 5 triệu tấn rau quả,… Tuy nhiên bên cạnh những thành tựu này vấn ñề môi trường nông nghiệp nông thôn cũng ñang gây nhiều bức xúc Theo tính toán hoạt ñộng sản xuất nông nghiệp phát thải trên 84,5 triệu tấn chất thải từ trồng trọt trong

ñó có 90% lượng chất thải này chưa ñược qua xử lý [14; 15; 16]

Bên cạnh ñó với ¾ diện tích là ñồi núi và trên 38% diện tích rừng che phủ, ngành chế biến gỗ ở nước ta ñã và ñang phát triển trên thế giới Do ñó các phụ phế phẩm trong sản xuất gỗ là vô cùng

to lớn như : trấu, dăm bào, cành que,… Tuy nhiên việc sử dụng các phế thải này vẫn theo cách truyền thống là chôn lấp hoặc ñốt không mang lại hiệu quả cao và còn có những mặt hạn chế Với phương pháp chôn lấp phải cần một diện tích rất lớn ñể chôn lấp và rất rễ gây ô nhiễm nguồn nước nếu không ñược xử lý cẩn thận Với phương pháp ñốt lại là vấn ñề ô nhiễm bầu không khí, khói bụi hoặc

là phải ñầu tư rất lớn cho các lò ñốt rác (30-40USD/tấn rác thải)

Trong khi ñó trên thế giới ngày nay công nghệ năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng sinh khối hiện ñại nói riêng ñang ñược chú trọng và phát triển mạnh (chủ yếu là ở dạng các viên nhiên liệu)

ñể thay thế các loại năng lượng hóa thạch với hai lí do chính: Một là

Trườ ng đại học Nông nghiệ p Hà Nội Ờ Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

Do ựó giải pháp chế biến các phụ phế phẩm nông nghiệp này ở Việt Nam thành các viên nén nhiên liệu sẽ là hướng phát triển mới cho các nhà ựầu tư trong nước hiện nay đó không chỉ góp phần giải quyết bài toán năng lượng, môi trường trong nước mà còn là cơ hội

ựể nông nghiệp Việt Nam nhanh chóng hội nhập thế giới

Trong dây chuyền sản xuất viên nhiên liệu, thiết bị tạo viên là một trong những thiết bị chắnh của dây chuyền Mục ựắch của việc tạo viên là giúp làm giảm thể tắch của nguyên liệu, thuận tiện cho việc chuyên chở, bảo quản và bền nhiệt

Những năm gần ựây, rất nhiều nước ựi sâu vào nghiên cứu các loại thiết bị tạo viên như các hãng BENGA, CPM (Mĩ), TINDER, MYNHIANG (Trung Quốc) và một số nước như Thái Lan, Hà Lan,

Ấn độẦ Các thiết bị này ựều ựược sản xuất và thương mại hoá với tắnh công nghệ khá cao, chất lượng ựảm bảo Song giá thành lại quá ựắt, kèm theo ựó là các ựiều kiện sau bán hàng không thuận tiện cho việc sử dụng ở nước ta, không ựảm bảo thời gian yêu cầu cung cấp, không thắch hợp với các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ Ầ

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

3

Vì vậy việc ñi sâu nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy ép viên ứng dụng trong việc ép các phụ phế thải nông nghiệp nhằm ñáp ứng nhu cầu sản xuất tại các nhà máy sản xuất viên nhiên liệu trong nước là yêu cầu mang tính thực tiễn cao

Xuất phát từ những nhu cầu thực tế trên chúng tôi tiến hành

thực hiện ñề tài:“ Nghiên cứu thiết kế máy ép viên các phụ phế

liệu nông nghiệp làm nhiên liệu”

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

4

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới và trong nước

1.1.1 Các dạng năng lượng

Năng lượng có ý nghĩa to lớn ñối với con người cũng như ñối với mọi hoạt ñộng sản xuất kinh doanh Tất cả các ngành công - nông nghiệp ñều cần sử dụng tới năng lượng Từ mọi hoạt ñộng nghiên cứu khoa học kỹ thuật ñến triển khai các dự án phát triển kinh tế,.… ñều cần năng lượng Do ñó năng lượng là vấn ñề quan trọng trong sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia Nhiều sản phẩm, giá năng lượng chiếm tỷ trọng cao trong giá thành, con người luôn tìm những nguồn năng lượng mới ñể nâng cao chất lượng và giảm giá thành năng lượng của mình Các nguồn năng lượng chủ yếu từ than, dầu mỏ, thủy ñiện năng lượng nguyên tử và các nguồn năng lượng từ gió, thủy triều, năng lượng mặt trời… ñang ñược con người

sử dụng ở nhiều quy mô khác nhau: [14; 15; 16]

- Than ñá là loại nhiên liệu dùng trong ñộng cơ hơi nước từ

cuối thế kỷ 18 ñầu thế kỷ 19 Than cung cấp năng lượng chủ yếu là nhiệt năng, ñược sử dụng hầu hết trong các ngành công nghiệp Nhờ nguồn năng lượng này ñã thúc ñẩy nền công nghiệp châu Âu và thế giới có bước phát triển nhảy vọt

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

5

- Dầu mỏ là nguồn nhiên liệu quý, chủ yếu ñược dùng cho các

loại ñộng cơ Song trữ lượng của các loại nhiên liệu này không phải

là vô hạn, trong khi ñó nhu cầu về năng lượng con người tăng lên không ngừng Việc khai thác nguồn nhiên liệu này ñang ngày càng trở nên khó khăn hơn, chi phí tốn kém hơn Các nước nghèo thường khai thác vội vã ñể trả nợ và tồn tại, trong khi ñó các nước giàu thì khai thác dè dặt nguồn tài nguyên này trên ñất nước họ

- Thủy ñiện là nguồn năng lượng lớn trước ñây vẫn ñược coi là

ít ảnh hưởng tới môi trường nhưng vốn ñầu tư rất lớn Những năm sau này, người ta phát hiện ra rằng sử dụng nguồn năng lượng này hoàn toàn không ảnh hưởng tới môi trường, tuy nhiên nó phát triển

âm thầm, chậm chạp

- Năng lượng nguyên tử và hạt nhân có tiềm năng rất lớn

song không an toàn khi sử dụng, yêu cầu trình ñộ sử dụng cao, các nguồn năng lượng loại này mới chỉ có ở một số nước công nghiệp phát triển

Ngoài ra còn có các nguồn năng lượng khác như gió, sóng biển, thủy triều, năng lượng mặt trời,… là những dạng năng lượng sạch song sử dụng nguồn năng lượng này phải ñầu tư lớn, mặt khác không ổn ñịnh, phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên và vị trí ñịa lý

Trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng, con người buộc phải tìm những nguồn năng lượng mới và song song với nó là sử dụng triệt

ñể nguồn năng lượng tái tạo nhằm tăng hiệu suất và giảm thất thoát

ra môi trường Một trong những nguồn năng lượng ñã ñược các nước

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

6

trên thế giới quan tâm là phế thải trong nông nghiệp Sử dụng phế thải trong nông nghiệp, ngoài hiệu quả về năng lượng còn có hiệu quả tích cực là bảo vệ môi trường sinh thái

1.1.2 Năng lượng biomass

a Khái niệm về năng lượng biomass

Biomass là các chất hữu cơ có thể sinh nhiệt năng (trừ nhiên liệu hóa thạch), bao gồm gỗ, củi, rơm rạ, thân cây cỏ, phân ñộng vật khô,… Năng lượng từ biomass ñã ñược con người biết ñến và sử dụng

từ lâu Tuy nhiên biomass bị quên lãng do sự lấn át của các loại thiết bị chuyển ñổi năng lượng cả trên phương diện kỹ thuật, công nghệ và kinh tế Gần ñây, nhu cầu về năng lượng cung cấp cho các phương tiện chuyển ñộng ngày càng tăng ñồng thời ý thức về môi trường cũng tăng lên trong khuôn khổ toàn cầu ñã buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về việc sử dụng biomass

b Phân loại năng lượng biomass

Hàng năm khối lượng biomass ñược sản xuất ra trên toàn cầu

là rất lớn Biomass có thể ñược ñốt cháy trực tiếp ñể sinh nhiệt hoặc ñược chế biến thành các dạng nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí

- Nhiên liệu rắn:

Nhiên liệu rắn là loại biomass thô bao gồm gỗ, củi, phế thải nông nghiệp và than củi ðây là loại nhiên liệu chiếm ưu thế ở các nước ñang phát triển ñược sử dụng ñể ñun nấu ñồng thời cho các ứng dụng nhiệt quan trọng khác

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

7

- Nhiên liệu lỏng:

Nhiên liệu lỏng sản xuất từ biogass gồm ba loại chính: methanol sản xuất bằng việc tổng hợp các chất khí; ethanol là sản phẩm lên men từ ñường, tinh bột hoặc các chất xenlulô; dầu thực vật ñược sản xuất từ các loại hạt thực vật có dầu dùng làm nhiên liệu cho ñộng cơ ñốt trong

- Nhiên liệu khí

Nhiên liệu khí là sản phẩm của quá trình khí hoá các nguyên liệu biomass thô thông qua các quá trình hoá học Biomass thô là hợp chất của xenlulô, lignin và các nguyên liệu khác ñược tạo thành

từ cacbon, hydro và ôxy Khi làm nóng hoặc ñốt cháy các hợp chất này sẽ làm cho khí thoát ra

N hiệt năng

ðiện

nă ng

Cơ năn g

ðộng cơ nhiệt

Má y phá t

ñ iện

Trườ ng đại học Nông nghiệ p Hà Nội Ờ Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

8

Theo lý thuyết, năng lượng hữu ắch lấy ra từ biomass gấp khoảng 6 lần nhu cầu năng lượng hiện nay trên toàn thế giới Tuy nhiên, ựể có thể thay thế nhiên liệu hoá thạch bằng năng lượng từ biomass là cả một vấn ựề lớn, lâu dài

Việc sử dụng nguồn năng lượng này còn có những ưu ựiểm và nhược ựiểm sau:

Ưu ựiểm:

- Rất sẵn có và phân bố rộng khắp trên toàn thế giới

- Có thể dự trữ ựược

- Có khả năng tái tạo và chuyển ựổi dễ dàng

- Mức ựầu tư ựa dạng tùy thuộc vào công nghệ và có thể giảm ựến mức tối thiểu nên phù hợp với mọi ựối tượng có mức ựộ thu nhập khác nhau

- Không gây hại cho hệ sinh thái và an toàn ựối với môi trường

- Không làm tăng lượng khắ nhà kắnh CO2 trong khắ quyển

Nhược ựiểm:

- đòi hỏi diện tắch ựất sử dụng lớn, cạnh tranh với ựất canh tác

- Cồng kềnh, khó khăn trong khâu vận chuyển và dự trữ

- Thay ựổi thất thường theo ựiều kiện khắ hậu

Tuy vậy ưu ựiểm vẫn nổi bật hơn cả và tương lai ựây sẽ là nguồn năng lượng quan trọng không thể thiếu cho cuộc sống con người

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

9

Trong số các loại nhiên liệu biomass, nhiên liệu rắn là loại biomass thô bao gồm gỗ, củi, phế thải nông nghiệp và than củi ðây

là nhiên liệu chiếm ưu thế ở các nước ñang phát triển ñược sử dụng

ñể ñun nấu ñồng thời cho các ứng dụng nhiệt quan trọng khác

1.1.3 Nguồn năng lượng biomass ở Việt Nam

Các phế thải từ phụ phẩm nông - lâm nghiệp như trấu, mùn cưa, vỏ cà phê, cùi ngô, bã mía, xơ dừa, rơm rạ,… là nguồn nhiên liệu khổng lồ và ngày càng tăng cùng với sự tăng diện tích canh tác

và năng suất cây trồng [14; 15; 16]

Ở nước ta hiện nay, các nguồn phế thải nông nghiệp ñược sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu phục vụ ñời sống như rơm, rạ, lõi ngô, trấu … song việc sử dụng còn ít, chưa mang tính công nghiệp nên hiệu quả thấp và ô nhiễm môi trường

Hình 1.2 Một số loại phế thải nông – lâm nghiệp

Một trong những loại phế thải mang tính tập trung cao là bã mía Lượng bã mía sau khi ép ñược sử dụng làm nhiên liệu cho nồi hơi và cấp hơi cho công ñoạn nấu và cô ñặc

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

10

Hình 1.3 Bã mía thừa không dùng hết ở nhà máy ñường Lam Sơn

Trong các loại phụ phẩm nông nghiệp thì trấu là lượng phụ phẩm ñáng quan tâm nhất, với chữ lượng nhiều hơn cả Hiện nay sản lượng thóc của cả nước là 32 triệu tấn/năm Với tỷ lệ trấu là 20% tương ñương khoảng 6,4 triệu tấn/năm Theo tính toán cho thấy năng lượng cần thiết cho quá trình xay xát một tấn lúa chỉ bằng 40% năng lượng sinh ra khi ñốt lượng trấu của một tấn lúa Như vậy lượng trấu luôn dư thừa so với yêu cầu của xay xát Trấu chỉ dùng làm chất ñốt và phân bón, một phần rất nhỏ cho công nghiệp hóa chất ñể sản xuất Fufuron, than hoạt tính, chất ñộn trong công nghiệp, chất tẩy rửa,

Hình 1.4 Vỏ trấu ở một cơ sở xay xát thóc vùng ñồng bằng sông

Cửu Long

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

11

Ngoài sản xuất lúa gạo, cây cà phê ñứng ở vị trí thứ hai về kim ngạch xuất khẩu Hiện nay cây cà phê tập trung nhiều ở các tỉnh phía bắc và vùng Tây Nguyên như Lai Châu, ðắc Lắc, Gia Lai … trữ lượng cà phê ngày càng tăng: Chẳng hạn như Sơn La (năm 1998 ñạt hơn 4000 tấn, với diện tích canh tác tới 5300ha) Ở ðắc Lắc, diện tích cà phê lên tới trên 165.000ha, năng suất trung bình là 24 tạ/ha Với sản lượng như vậy trữ lượng vỏ cà phê là một con số khá lớn Hiện nay vỏ cà phê chủ yếu dùng ñể ủ làm phân sau ñó lại bón lại cho cây cà phê Trong khi ñó cà phê thu hoạch vào mùa mưa ở những vùng miền núi, việc vận chuyển như than, dầu từ miền xuôi lên khó khăn, việc phá dừng ñang bị cấm Vì vậy rất thiếu nguồn nhiên liệu ñể sấy cà phê nên lượng mất mát tổn thất sau thu hoạch lớn Nếu tận dụng ñược vỏ cà phê làm nhiên liệu sấy cà phê sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn cho người trồng cà phê

Nếu chế biến cà phê theo phương pháp ướt, vỏ cà phê dùng làm nhiên liệu ñốt chiếm 20%÷30% trọng lượng quả cà phê, tương ñương khoảng 450000 ÷ 600000 tấn/năm

Ngược lại, nếu chế biến cà phê theo phương pháp khô, trấu làm nhiên liệu cao hơn chiếm 35% ÷ 45%, tương ñương khoảng 700.000 ÷ 1.000.000 tấn/năm ðây là một nguồn năng lượng có khả năng tái tạo khổng lồ chưa ñược quan tâm, gây lãng phí là vấn ñề nhức nhối về môi trường cho những vùng dân cư sống xung quanh các xí nghiệp, nhà máy cà phê của nước ta hiện nay

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

12

Hình 1.5 Vỏ cà phê ở cơ sở chế biến cà phê tỉnh Lâm ðồng

Loại phế thải cần kể ñến là mùn cưa và phế thải từ quá trình chế biến gỗ Cho ñến nay, toàn ngành Nông Nghiệp và phát triển nông thôn có 757 cơ sở chế biến gỗ, trong ñó có 30 cơ sở làm ván dăm và ván sợi với công suất 150.000m3 sản phẩm/năm Theo kế hoạch sản suất của ngành nông nghiệp – công nghiệp chế biến gỗ, ñi ñôi với việc trồng 5 triệu ha rừng, cần xây mới 32 nhà máy chế biến ván nhân tạo quy mô từ 5000 ÷ 54000m3 sản phẩm/năm Như vậy số lượng mùn cưa, vỏ bào và phần thừa trong chế biến tre luồng hàng năm lên ñến nhiều triệu tấn Loại phế thải này có khả năng ứng dụng trong công nghệ tầng ñốt sôi, nếu nơi có ñiều kiện thu gom tập trung, thì cả nước có thể xây khoảng hàng trăm dây truyền công nghệ ñốt khí hóa sử dụng mùn cưa, dăm bào với công suất lớn và vừa, nhiệt năng ñược sử dụng ñể xử lý, sấy gỗ và các sản phẩm từ gỗ

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

13

Hình 1.6 Mùn cưa ở cơ sở chế biến gỗ tỉnh Hòa Bình

Vì vậy việc tận dụng chúng ñể ñem vào sản xuất công nghiệp, sản xuất viên nhiên liệu phục vụ xuất khẩu là cần thiết và có tính khả thi cao nhằm:

- Thay thế ñược nguồn năng lượng truyền thống

- Bảo vệ môi trường

- Nâng cao giá trị các phụ phế phẩm nông nghiệp

- Phù hợp với các vùng nông thôn nghèo ñiều kiện kinh tế còn khó khăn

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, việc tiến hành nghiên cứu, chế tạo thiết bị phù hợp ñể biến nguồn nhiên liệu biomass này thành một dạng năng lượng hữu ích là rất cần thiết

1.2 Sử dụng biomass làm viên nhiên liệu

Viên nhiên liệu là một sản phẩm nhiên liệu sinh học ñược sản xuất trực tiếp từ chất thải nông nghiệp hoặc lâm nghiệp [15]

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

14

1.2.1 Phân loại viên nhiên liệu

Có rất nhiều phương pháp phân loại viên nhiên liệu nhưng người ta dựa theo hai tiêu chí chính như sau:

a Theo vật liệu sản xuất viên nhiên liệu, người ta chia ra:

- Viên nhiên liệu làm từ phụ phế phẩm của ngành chế biến gỗ

và lâm nghiệp như mùn cưa, dăm gỗ, gỗ cành,…

- Viên nhiên liệu làm từ phụ phế phẩm nông nghiệp và thực phẩm như trấu, rơm, lõi ngô, bã sắn, vỏ cà phê, bã mía …

- Viên nhiên liệu làm từ rác thải khó phân hủy – RDF (refuse derived fuel)

Hình 1.7 Viên nhiên liệu làm từ các loại nguyên liệu khác nhau

b Theo hình dạng và kích thước, viên nhiên liệu chia thành 2 loại:

- Pellet: viên nén hình trụ có ñường kính D = 6 ÷ 25 mm, chiều dài L ≤ (4 ÷ 5)D

- Briquette: viên nén với nhiều hình dạng khác nhau, có ñường kính D > 25mm

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

15

Dạng viên Dạng thanh Dạng bánh

Hình 1.8 Các loại hình dạng của viên nhiên liệu

Ưu ñiểm của viên nhiên liệu là:

- Thể tích thu gọn ñáng kể (5 ÷ 8) lần nên rất thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, cơ giới hóa và tự ñộng hóa cho việc cấp nhiên liệu vào các lò ñốt

- Viên nhiên liệu có nguồn gốc thực vật, không có chất phụ gia nên là nhiên liệu sạch, thân thiện với môi trường, góp phần cân bằng lượng CO2 trong khí quyển

- Nhiệt trị của các viên nhiên liệu ñạt khá cao (từ 3.800 ÷ 4.500 kCal/kg) nên có thể thay thế ñược than với giá rẻ hơn từ (40 ÷ 50)%

1.2.2 Công nghệ sản xuất viên nhiên liệu

Quy trình công nghệ sản xuất viên nhiên liệu (pellet) từ sinh khối như gỗ, mùn cưa, rơm, cỏ … hiện ñang thịnh hành trên thế giới theo sơ ñồ hình 1.9

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

16

Hình 1.9 Quy trình công nghệ sản xuất viên nhiên liệu

Tùy theo phụ, phế liệu mà quy trình này có thể thay ñổi theo hướng tăng và giảm các nguyên công và chế ñộ làm việc của các thiết bị

a Công ñoạn sấy

Sau khi ñược ñịnh lượng nguyên liệu ñược ñưa ñến buồng sấy

và ñược sấy ñến ñộ ẩm thích hợp khoảng 15%

ðối với sấy nguyên liệu thường sử dụng máy sấy dạng băng tải trong nguyên công này

b Công ñoạn nghiền

ðối với một số nguyên liệu như rơm, rạ sau khi ñược băm cắt xuống kích thước 1÷3cm sẽ ñược ñưa vào máy nghiền Kích thước sau nghiền từ 1,2 ÷ 1,8mm dạng sợi nhỏ Ở ñây ta lựa chọn nguyên

lý máy nghiền búa

c Công ñoạn xử lý vật lý

Nguyên liệu sau khi ñược nghiền ñể tăng khả năng kết dính, tăng ñộ bền viên và giảm bụi khi ép cần bổ sung các chất phụ gia như dầu nhớt thải, rỉ mật,

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

17

d Công ñoạn ép viên

Sau khi nguồn nguyên liệu có kích thước và ñộ ẩm thích hợp thì bắt ñầu thực hiện công ñoạn ép viên Nguyên liệu ñược ñưa vào miệng nạp nguyên liệu của máy ép viên bằng các hệ thống băng tải, vít tải, nhờ hệ thống này ñể cung cấp nguyên liệu một cách ñều ñặn vào miệng nạp nguyên liệu của máy nén viên Nguyên liệu sau khi ñưa vào sẽ ñược nén lại thành dạng viên nén và ñược ñưa ra ngoài

Công ñoạn ép viên là công ñoạn chính trong quá trình tạo ra viên nhiên liệu Việc lựa chọn kiểu thiết bị ép phù hợp với từng loại vật liệu, ñiều kiện và quy trình ép hợp lý sẽ cho ta tính ñược năng suất và sản phẩm có chất lượng cao Ngược lại, nếu các yếu tố trên không ñược ñáp ứng thì chất lượng sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng

Muốn ñạt ñược năng suất cao và chất lượng của viên ép tốt ñáp ứng yêu cầu của người sử dụng, cần phải quan tâm nhiều và có cách xử lý tối ưu nhất tới các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình làm việc của máy ép viên như:

- ðộ ẩm nguyên liệu ñưa vào ép viên: ðây là thông số hết sức quan trọng trong quá trình ép viên, ñộ ẩm quá khô sẽ làm ma sát giữa thành lỗ với nguyên liệu tăng cao dẫn ñến làm tăng lượng bụi bột, tăng phản lực ép có thể dẫn ñến vỡ khuôn ðộ ẩm quá cao làm cho liên kết viên yếu làm viên dễ vỡ Qua tham khảo một số tài liệu thấy ñộ ẩm nguyên liệu phù hợp cho ép viên là (12 ÷ 22)% [9]

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

18

- Vận tốc tương ñối của quả lô ép với khuôn ép có ảnh hưởng rất lớn tới năng suất và chất lượng tạo viên Thông thường vận tốc càng lớn thì chất lượng càng cao tuy vậy vận tốc cũng không nên cao quá sẽ ảnh hưởng ñến quá trình chạy ổn ñịnh của máy Vận tốc tương ñối của quả lô với khuôn ép phẳng nên lấy trong khoảng 2÷5m/s [6]

- Khe hở giữa quả lô và khuôn ép có ảnh hưởng rất lớn tới áp lực

ép vì vậy dẫn tới ảnh hưởng tới chất lượng viên ép Thông thường khe

hở ép thường nằm trong khoảng (0,3÷1,2)mm ñối với từng loại nguyên liệu khác nhau Khoảng cách khe hở càng nhỏ viên càng chặt

- Kết cấu, chất lượng chế tạo khuôn ép và quả lô ép: Kết cấu hợp lý, chất lượng khuôn ép và quả lô tốt sẽ góp phần tăng năng suất, tăng tuổi thọ máy, giảm chi phí sản xuất

Trong quá trình làm việc khuôn và lô ép là hai bộ phận chịu ảnh hưởng lớn nhất của quá trình ép Ngoài chịu ảnh hưởng của phản lực nén ép có hướng vuông góc với mặt khuôn, lực ma sát song song với mặt khuôn thì lô ép còn ñồng thời chịu ảnh hưởng của lực

li tâm Vì vậy trong quá trình tính toán, thiết kế cần hết sức lưu ý tới các yếu tố trên ñể lựa chọn vật liệu và kết cấu cho phù hợp

- Áp lực ép: ðể ép ra viên có hình dạng và ñộ chắc bền nhất ñịnh thì khuôn ép và quả lô ép buộc phải chịu một áp lực rất lớn ñể tạo sức ép cho vật liệu thoát ra khỏi lỗ khuôn Áp lực này có thể làm khuôn vỡ tức thời, thời gian làm việc vượt quá cũng sẽ tạo ra tổn thương và mỏi của khuôn làm ảnh hưởng tới chất lượng viên ép

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

ép làm phát sinh nhiệt trong buồng ép viên Nhiệt phát sinh quá lớn

có thể làm cháy và biến ñổi thành phần trong nguyên liệu

e Công ñoạn làm nguội

Viên nén sau khi ñược tạo ra có nhiệt ñộ khá cao và ñược ñưa vào hệ thống làm mát bằng các băng tải, Cyclone và máy làm mát sẽ làm giảm nhiệt ñộ của viên nén rồi mang ñi ñóng gói ñem ñi tiêu thụ

f Công ñoạn sàng

Tại công ñoạn này phần vụn của viên sẽ ñược sàng lọc phân loại và hồi trở lại máy ép thông qua hệ thống băng tải

1.3 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu

1.3.1 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu trên thế giới

Trên thế giới ñã có nhiều loại máy ép viên với nguyên lý cấu tạo khác nhau Trên hình 1.10 trình bày nguyên lý cấu tạo của một

số bộ phận tạo viên [1; 9; 11]

Về cấu tạo bộ phận ép trong các máy ép chủ yếu là vít xoắn, pít tông, trục cán, bộ phận chứa tải là khuôn có dạng trụ, phẳng, cầu,… Các bộ phận ñó thường gồm khuôn ép ñục lỗ theo các cỡ ñường kính viên, có con lăn ép, dao cắt ñể cắt thành các viên trụ theo chiều cao cần thiết Có bộ phận ép dập kiểu trục cán gồm hai bánh trụ, trên

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

20

mặt trụ có các hõm (nửa hình cầu ñể tạo viên cầu, hoặc nửa hình trụ

ñể tạo viên trụ, hoặc nửa hình hộp ñể tạo bánh) Bộ phận ép ñùn gồm một trục vít ép nguyên liệu trong ống trụ, ñùn qua khuôn có các lỗ ñịnh hình ñể thành dạng sợi, ống, hoặc kết hợp bộ dao cắt thành dạng viên trụ Khi ép hoặc ñùn có thể áp dụng cách ép ẩm hoặc ép khô

Hình 1.10 Nguyên lý cấu tạo của các bộ phận tạo viên nguyên liệu

1, 2- kiểu pitông; 3; 4- kiểu ñóng khuôn; 5, 6, 7- kiểu con lăn; 8- kiểu băng ép; 9- vít ép; 10- kiểu vít ñùn; 11, 12- kiểu trục cán; 13,

14, 15, 16- trục cán có khuôn trụ; 17, 18- trục cán có khuôn phẩng

Máy ép viên (pellet mill) ñược nghiên cứu và chế tạo ñã khá lâu ở các nước phương Tây gắn với những tên tuổi lớn như: Bliss (Mĩ), La Meccanica (Ý), Buchumer (ðức), VanAarsen (Hà Lan)…hay như một số nước Châu Á như: Trung Quốc (Chính Xương, Mynhang…), Thái Lan (CPM) ðược sử dụng cho rất nhiều sản phẩm nông nghiệp khác nhau từ chế biến thức ăn cho người và

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

21

gia súc ñến ép viên phế thải nông nghiệp (rơm, cỏ khô, mùn cưa…) hay rác thải… Ở mỗi một ñối tượng khác nhau lại ñòi hỏi các thiết

bị ép viên phù hợp [14; 16]

Hình 1.11 Máy ép viên của hãng Bliss (Mĩ)

Hình 1.12 Máy ép viên của hãng Myang (Trung Quốc)

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

22

Hình 1.13 Máy ép viên của hãng Kahl (ðức)

Các sản phẩm của các nước Tư Bản thường có chất lượng tốt, năng suất cao Tuy vậy giá thành của nó lại quá ñắt, không phù hợp với quy mô sản xuất vừa và nhỏ, ñi kèm với ñó là những ñiều kiện sau bán hàng không ñược ñảm bảo như: thời gian giao hàng, ñiều kiện về bảo hành, bảo trì…

Thời gian gần ñây một số hãng của Trung Quốc cũng ñi sâu phát triển các dòng máy ép viên, tuy vậy chất lượng máy của các hãng này nhập về Việt Nam thường không rõ nguồn gốc, chất lượng không ñảm bảo do ñó cũng gây nhiều khó khăn cho người sử dụng

1.3.2 Tình hình nghiên cứu máy ép viên nhiên liệu ở trong nước

Nhu cầu về máy ép viên là rất lớn, tuy nhiên nguồn cung cấp chủ yếu lại là từ nhập khẩu với giá thành rất cao không phù hợp với

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

23

túi tiền của các nhà sản xuất trong nước Cũng ñã có một số cơ quan

ñi vào nghiên cứu, sản xuất máy ép viên nhiên liệu như : Viện Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp, Viện Cơ ðiện Nông nghiệp.: Viện Năng lượng… hay sản xuất than hoạt tính từ trấu tại trường ðại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Tuy vậy kết quả còn rất hạn chế và sản phẩm chủ yếu phục vụ cho ngành chế biến thức ăn gia súc còn ñối với ép viên phụ phế liệu nông nghiệp và rác thải thì hầu như còn bỏ ngỏ [15]

1.4 Phân tích lựa chọn nguyên lý làm việc của máy ép viên nhiên liệu

Ép viên là công ñoạn chính trong quá trình tạo ra viên nhiên liệu.Việc lựa chọn kiểu thiết bị ép phù hợp với từng loại vật liệu, ñiều kiện và quy trình ép hợp lý sẽ nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phí năng lượng riêng, giảm giá thành chế tạo máy Vì vậy việc phân tích lựa chọn nguyên lý thiết kế máy ép viên

là vấn ñề rất cần thiết

1.4.1.Cơ sở lựa chọn nguyên lý làm việc cho máy ép viên

ðể ép viên nhiên liệu, hiện nay ở trong và ngoài nước thường áp dụng các nguyên lý chính như sau: [7; 9; 10; 11; 15]

-Máy ép viên kiểu pittong

- Máy ép viên kiểu vít xoắn

-Máy ép viên khuôn vành

-Máy ép viên khuôn phẳng

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

24

a Máy ép viên kiểu pittong hoặc kiểu vít xoắn có ưu ñiểm là kết cấu ñơn giản chế tạo rất ñơn giản nhưng lại có nhược ñiểm là sự mài mòn vỏ và ruột vít diễn ra rất nhanh do lực ma sát phát sinh rất lớn trong quá trình ép.Tuổi thọ của các chi tiết này chỉ tồn tại (làm việc ñược) khoảng vài chục tiếng ñồng hồ cho ruột và vài chục ngày cho

vỏ vít Như vậy ruột và vỏ vít thường xuyên phải thay thế, ñây là nhược ñiểm lớn nhất cho thiết bị ép kiểu trục vít

b Máy ép viên khuôn vành là loại máy ép viên kiểu khuôn quay ñược ứng dụng rộng rãi trong ngành chế biến thức ăn chăn nuôi Máy ép viên khuôn vành ñược chia làm thành 3 loại như hình 2.3.a,b,c

Hình 1.14 Sơ ñồ nguyên lý làm việc máy ép viên kiểu khuôn vành

và khuôn phẳng

a) ép viên khuôn vành 3 quả lô; b) ép viên khuôn vành 2 quả

lô côn; c) ép viên khuôn vành 2 quả lô (1 to + 1 nhỏ); d) ép viên khuôn phẳng lô trụ; e) ép viên khuôn phẳng lô côn

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

25

Máy ép viên khuôn vành có lô ép nằm bên trong khuôn Cả khuôn

và lô ñều quay, trong quá trình làm việc lô ñẩy nguyên liệu xuyên qua

lỗ khuôn Hình 1.15 giới thiệu hình dạng khuôn vành và lô ép

Hình 1.15 Khuôn và lô ép của máy ép viên kiểu khuôn vành

Ưu ñiểm:

- Năng suất cao

- Chi phí năng lượng riêng thấp

- Nguyên liệu ñưa vào không ñược quá khô ñể tạo ra một lực

ma sát ñể khi vung lên nguyên liệu sẽ luôn ñược tạo thành một lớp mỏng bám trên thành khuôn ñảm bảo cho các quả lô ñểu ñược ăn

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

Hình 1.16 Bộ phận ép khuôn phẳng dạng lô trụ và lô côn

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

27

Máy ép viên khuôn phẳng ñã khắc phục ñược những hạn chế của máy ép viên khuôn vành như:

- Dễ chế tạo và thay thế khuôn khi bị hư hỏng

- Khe hở giữa khuôn và lô ép có thể ñiều chỉnh dễ dàng, thao tác ñơn giản

- Góc ăn nguyên liệu giữa quả lô và khuôn phẳng lớn hơn so với khuôn vành nên có thể ứng dụng cho cả những nguyên liệu dạng thô, sợi

- Khi bề mặt làm việc của khuôn bị mòn có thể lật mặt trái ñể sử dụng, do ñó nâng cao ñược tuổi thọ của khuôn

- Do nguyên liệu ñi vào buồng ép từ trên xuống, ñồng thời có tấm gạt trên bề mặt khuôn cho nên nguyên liệu luôn ñược phân bố ñồng ñều trên bề mặt khuôn, vì thế dù ở vị trí nào của khuôn ñều ép

ra viên bằng nhau

- Viên ép cứng hơn, ít bụi bột

- Viên ép sau khi cắt rơi thẳng xuống theo trọng lượng bản thân và ñược ñưa ra ngoài dễ dàng nhờ ñĩa dao gạt, viên không bị va chạm với vỏ máy nên tỉ lệ viên vỡ ít

- Máy ép viên kiểu khuôn vành sử dụng phương pháp ép nửa khô, khi ép nhiệt lượng sinh ra tương ñối lớn, có thể ñạt tới 700C và lớn hơn nữa, dễ làm hư hỏng bộ phận nguyên liệu có tính nhạy cảm với nhiệt Thông thường người ta dùng phương pháp giảm chiều dài lỗ của khuôn ñể giảm thấp sự tăng nhiệt Nhưng về phương diện khác do giảm ngắn chiều dài hữu hiệu của khuôn thì dẫn tới làm tăng lượng bụi

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

28

bột sinh ra khi ép, tỉ lệ thành phẩm giảm thấp xuống kéo theo sự giảm

ñộ cứng của viên Khắc phục tình trạng này người ta dùng khuôn phẳng, không cần giảm ñộ dài hữu hiệu của khuôn mà vẫn có thể giảm thấp nhiệt ñộ của viên bằng cách thiết kế ống nước làm nguội trực tiếp vừa giữ ñược ñộ cứng của viên vừa giảm ñược nhiệt ñộ của viên

- Truyền ñộng sử dụng dây ñai hình thang, bánh vít - trục vít hoặc cặp bánh răng côn…, truyền ñộng sẽ ổn ñịnh và tiếng ồn thấp

Từ những phân tích ưu nhược ñiểm giữa máy ép viên khuôn phẳng, khuôn vành và vít xoắn với tính chất của nguyên liệu ép là rơm (dạng thô, sợi), tác giả lựa chọn kiểu máy ép khuôn phẳng lô trụ với 2 quả lô quay làm ñối tượng ñể nghiên cứu thiết kế và chế tạo

1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ép viên

a ðộ ẩm nguyên liệu ñưa vào ép

ðộ ẩm nguyên liệu là một thông số hết sức quan trọng trong quá trình ép viên, ñộ ẩm nguyên liệu quá khô sẽ làm cho ma sát giữa thành lỗ với nguyên liệu tăng cao dẫn ñến làm tăng lượng bụi bột, tăng phản lực ép có thể dẫn ñến vỡ khuôn ðộ ẩm quá cao làm cho liên kết viên trở lên yếu làm viên dễ vỡ Qua tham khảo một số tài liệu [9], thấy rằng ñộ ẩm nguyên liệu phù hợp cho ép viên từ 12÷22%

b Vận tốc tương ñối của quả lô ép với khuôn ép

Vận tốc tương ñối của quả lô với khuôn ép có ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng tạo viên Tuy nhiên khi vận tốc tăng trong một phạm vi nhất ñịnh thì năng suất cũng sẽ tăng theo, nhưng khi vận tốc tăng quá (vận tốc cao) thì khả năng ép lại kém Ngoài ra khi

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

29

vận tốc lên cao sẽ ảnh hưởng tới quá trình chạy ổn ñịnh của máy, vận tốc tương ñối của quả lô với khuôn nên lấy trong khoảng 2÷5m/s [6]

c Khe hở giữa quả lô và khuôn ép

Khe hở giữa quả lô với khuôn có ảnh hưởng rất lớn tới áp lực

ép vì vậy dẫn ñến ảnh hưởng tới chất lượng viên ép Thông thường khe hở ép thường nằm trong khoảng 0,3÷1,2mm ñối với từng loại nguyên liệu khác nhau Khoảng cách càng nhỏ viên càng chặt

d Kết cấu và chất lượng chế tạo khuôn ép và quả lô ép

Kết cấu hợp lý, chất lượng khuôn ép và quả lô ép tốt sẽ góp phần tăng năng suất, tăng tuổi thọ máy, giảm chi phí sản xuất

Trong quá trình làm việc, khuôn và lô ép là hai bộ phận chịu ảnh hưởng lớn nhất của quá trình ép, ngoài chịu ảnh hưởng của phản lực nén ép có hướng vuông góc với mặt khuôn, lực ma sát song song với mặt khuôn thì lô ép còn ñồng thời chịu ảnh hưởng của lực li tâm Vì vậy trong quá trình tính toán, thiết kế cần hết sức lưu ý tới các yếu tố trên ñể lựa chọn vật liệu và kết cấu cho phù hợp

e Áp lực ép

ðể ép ra viên có hình dạng và ñộ chắc bền nhất ñịnh thì khuôn

ép và quả lô ép buộc phải chịu một áp lực rất lớn ñể tạo sức ép làm cho vật liệu thoát ra khỏi lỗ khuôn Áp lực này có thể dẫn tới vỡ tức thời của khuôn, thời gian làm việc vượt quá cũng sẽ tạo ra tổn thương và mỏi của khuôn làm ảnh hưởng tới chất lượng viên ép thành phẩm Bởi vậy, việc chọn vật liệu và phương pháp chế tạo khuôn là nhân tố rất quan trọng quyết ñịnh tính bền của khuôn

Trườ ng ðại học Nông nghiệ p Hà Nội – Luận v ăn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

30

f Nhiệt ñộ

Trong quá trình tạo viên, khuôn chịu sức ép co dãn của vật liệu ép và quả lô nén ép vật liệu vào lỗ khuôn gây ma sát giữa vật liệu với vật liệu và ma sát giữa vật liệu với khuôn và quả lô ép làm phát sinh nhiệt trong buồng ép viên Nhiệt phát sinh quá lớn có thể làm cháy nguyên liệu, làm biến ñổi thành phần trong nguyên liệu

1.5 Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu

1.5.1 Mục ñích nghiên cứu

Thiết kế chế tạo ñược máy ép viên nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp nhằm tạo ra viên ép có chất lượng cao, chi phí năng lượng riêng thấp với kết cấu máy ñơn giản, giá thành hạ ñể có thể triển khai áp dụng rộng rãi trong sản xuất

1.5.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu một số tính chất cơ lý của phụ phế phẩm nông nghiệp

có liên quan ñến quá trình ép

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình ép

- Nghiên cứu tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy ép

- Khảo nghiệm xác ñịnh một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của máy ép