NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO LÒ ĐỐT TRẤU CUNG CẤP BÁN TỰ ĐỘNG, SỬ DỤNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG CÁP RUNG NĂNG SUẤT 25KGH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO LÒ ĐỐT TRẤU CUNG CẤP BÁN TỰ ĐỘNG, SỬ DỤNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG CÁP RUNG 1. Mục đích  Như theo mô hình đã thiết kế lò đốt trấu cháy ngược liên hiệp với máy sấy 4 tấnmẻ đã có sẵn chúng tôi tiến hành nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ phận cấp trấu truyền động bằng cáp rung.  Khảo nghiệm sơ bộ lò. 2. Kết quả đạt được Kết quả thiết kế Chế tạo bộ phận cung cấp trấu theo mô hình đã thiết kế. Bánh lệch tâm của bộ phận cấp trấu quay 1 vòngphút Cáp rung hoạt động êm dịu. Kết quả khảo nghiệm Hiệu suất khí sấy 72,8% Nhiệt độ khí sấy 43,3OC Mức tiêu thụ trấu 25kgh Lưu lượng 3,7m3s iii ABSTRACT TOPIC DESIGN FABRICTION AND TESTING OF A 25KGHR RICE HUSK FURNACE USING THE VIBRATING CABLE FEEDER Done by Advisors Student: BUI QUANG MINH Dr: PHAN HIEU HIEN 1. PURPOSES  According to the designed model of rice drying machine 4 tons per batch, we study and design a rice husk furnace using the vibrating cable capacity of 25kg per hours.  Preliminary testing this furnace. 2. THE RESULTS A, The design results  Manufacturing the rice husk provider according to the designed model  Wellvibrating cable  The speed of cam is 1rpm B, The experimental result  The drying airflow efficiency is 72,8%  The temperature is 43,3OC  The rice husk consumption Mf = 25 kgh.  The flow is 3,7m3s iv MỤC LỤC Trang 1. MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 2. MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN .......................................................................................... 2 3. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................................... 3 3.1 Các đặc tính của nhiên liệu trấu ........................................................................ 3 3.1.1 Định nghĩa .............................................................................................. 3 3.1.2 Nhiệt trị .................................................................................................. 3 3.1.3 Phân tích gần đúng ................................................................................. 3 3.1.4 Phân tích thành phần hoá học ................................................................ 4 3.1.5 Kích thước và các đặc tính liên quan ..................................................... 5 3.1.6 Các đặc tính của trấu .............................................................................. 6 3.2 Khả năng chảy của trấu ..................................................................................... 6 3.2.1 Bề mặt của trấu .................................................................................... 6 3.2.2 Góc nghỉ................................................................................................. 7 3.2.3 Góc ma sát ............................................................................................. 7 3.3 Các mẫu lò đốt trên Thế Giới ............................................................................ 7 3.3.1 Philippines.............................................................................................. 7 3.3.2 Malaysia . ............................................................................................... 8 3.3.3 Asia ........................................................................................................ 8 3.4 Các mẫu lò đốt trấu ở Việt Nam ..................................................................... 10 3.4.1 Lò đốt trấu ghi phẳng ........................................................................... 11 3.4.2 Lò đốt trấu ghi nghiêng có buồng đốt trụ ............................................ 12 3.4.3 Lò đốt trấu ghi dạng bậc thang kết hợp với máy sấy ........................... 13 3.5 Bộ cung cấp trấu cho lò đốt ............................................................................. 13 3.5.1 Cấp trấu thủ công ................................................................................. 13 3.5.2 Cấp trấu bán tự động ............................................................................ 13 3.5.3 Cấp trấu tự động nhờ ghi rung nạp liệu ............................................... 14 3.6 Cáp rung .......................................................................................................... 15 3.6.1 Cấu tạo .......................................................................................................... 15 v 3.6.2 Phân loại ....................................................................................................... 15 3.6.3 Tính toán cáp ................................................................................................ 16 4. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM ......................................... 17 4.1 Đối tượng thí nghiệm ...................................................................................... 17 4.2 Mục đích thí nghiệm ....................................................................................... 17 4.3 Phương pháp và dụng cụ................................................................................. 17 4.3.1 Dụng cụ tiến hành ................................................................................ 17 4.3.2 Phương Pháp ........................................................................................ 17 5. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................... 21 A. KẾT QUẢ THIẾT KẾ.............................................................................................. 21 5.1 Tính toán chung............................................................................................... 21 5.1.1 Bài toán sấy .......................................................................................... 21 5.1.2 Lượng trấu cần thiết cho quá trình cháy .............................................. 22 5.1.3 Lượng sản phẩm cháy và thành phần cháy của chúng......................... 22 5.1.4 Xác định nhiệt lượng cần cung cấp để hạ ẩm độ của khối lượng lúa 4000 kg từ 28  14%: ............................................................................ 24 5.2 Năng suất lò đốt .............................................................................................. 25 5.3 Mô hình bộ phận cấp trấu ................................................................................ 26 5.3.1 Mô hình ................................................................................................ 26 5.3.2 Cấu tạo ................................................................................................. 28 5.3.3 Nguyên lý hoạt động ............................................................................ 28 5.4 Chế tạo bộ cấp trấu .......................................................................................... 29 5.4.1 Yêu cầu kỹ thuật .................................................................................. 29 5.4.2 Kết cấu lò đốt ....................................................................................... 29 5.4.3 Vật liệu chế tạo .................................................................................... 29 5.4.4 Các bước tiến hành .............................................................................. 30 B. KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM ................................................................................... 31 5.5 Nhiệt độ sấy và lượng cấp trấu ........................................................................ 31 5.5.1 Thí nghiệm ngày 168 .......................................................................... 31 5.5.2 Thí nghiệm sáng 178 .......................................................................... 31 5.5.3 Thí nghiệm chiều 178 ......................................................................... 32 vi 5.5.4 Thí nghiệm chiều 188 ......................................................................... 32 5.5.5 Thí nghiệm sáng 218 .......................................................................... 33 5.5.6 Thí nghiệm sáng 308 .......................................................................... 33 5.5.7 Nhận xét về lượng cấp trấu và nhiệt độ khí sấy ................................... 33 5.5.8 Khảo nghiệm lưu lượng gió trong quá trình đốt .................................. 34 5.6 Tính hiệu suất khí sấy ..................................................................................... 35 5.7. NHẬN XÉT CHUNG .................................................................................... 38 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 38 7. TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 40 8. PHỤ LỤC ................................................................................................................. 42 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Phân tích gần đúng (% khối lượng, cơ sở khô) ............................................... 4 Bảng 3.2: Phân tích thành phần hóa học (ultimate) (% cơ sở khô) và nhiệt trị (MJkg khô) ................................................................................................................. 5 Bảng 5.1: Thí nghiệm ngày 168 ................................................................................... 31 Bảng 5.2: Thí nghiệm sáng 178 .................................................................................... 31 Bảng 5.3 Thí nghiệm chiều 178 ................................................................................... 32 Bảng 5.4: Thí nghiệm chiều 188 .................................................................................. 32 Bảng 5.5: Thí nghiệm sáng 218 .................................................................................... 33 Bảng 5.6 Thí nghiệm sáng 308 ..................................................................................... 33 Bảng 5.7: Khảo nghiệm lưu lượng gió trong quá trình đốt ........................................... 34 Bảng 5.8: Kết quả hiệu suất khí sấy .............................................................................. 35 viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 3.1: Lò đốt Padiscor ................................................................................................ 8 Hình 3.2: Lò sử dụng biến trở kép ................................................................................... 9 Hình 3.3: Lò hỏa tiển ..................................................................................................... 10 Hình 3.4: Lò đốt trấu phát điện ..................................................................................... 10 Hình 3.5: Lò đốt trấu ghi phẳng .................................................................................... 11 Hình 3.6 Lò đốt trấu ghi nghiêng có buồng đốt trụ....................................................... 12 Hình 3.7: Cấp trấu thủ công .......................................................................................... 13 Hình 3.8: Trấu bán tự động ........................................................................................... 14 Hình 3.9 Ghi rung nạp liệu ............................................................................................ 14 Hình 5.1: Lò đốt có bộ phận cấp trấu sử dụng cáp rung ............................................... 26 Hình 5.2 Bộ phận cấp trấu ............................................................................................. 27 Hình 5.3: Cụm đĩa xích ................................................................................................. 27 Hình 5.4: Cụm giảm tốc ................................................................................................ 27 Hình 5.5: Cụm truyền động ........................................................................................... 28 Hình 5.6: Lò đốt............................................................................................................. 28

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

BÙI QUANG MINH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO LÒ ĐỐT TRẤU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO LÒ ĐỐT TRẤU CUNG CẤP BÁN TỰ ĐỘNG, SỬ DỤNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG CÁP RUNG NĂNG SUẤT 25KG/H

Chuyên ngành: Cơ Khí Nông Lâm (Cơ khí bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm)

TS PHAN HIẾU HIỀN BÙI QUANG MINH

KS NGUYỄN THANH NGHỊ

Tp Hồ Chí Minh Tháng 9 năm 2007

MINISTRY OF EDUCATION AND TRANING

NONG LAM UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY

MANUFACTURING – TESTING THE RICE HUSK SUPPLY BURNING STOVE WITH CAPACITY 25KG/H

Supervidor: Student:

TS PHAN HIEU HIEN BUI QUANG MINH

KS NGUYEN THANH NGHI

Ho Chi Minh, city

LỜI CẢM TẠ

Con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ những người đã dạy dỗ giúp đỡ con đã đạt được như ngày hôm nay

Chúng tôi xin chân thành tỏ lòng biết ơn

Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh Ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí - Công Nghệ trường Đại học Nông Lâm

TP Hồ Chí Minh

Quý thầy cô trong khoa, trong trường

Tôi xin chân thành gửi lời cảm tạ đến Tiến sĩ PHAN HIẾU HIỀN giảng

viên Khoa Cơ Khí - Công Nghệ, trường Đại học Nông Lâm TP Hồ CHí Minh

đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài này và

đã dạy cho tôi những bài học thực tế rất bổ ích trong cuộc sống hiện tại

Kỹ sư Nguyễn Thanh Nghị

Tập thể các bạn sinh viên lớp Cơ Khí 29B và các bạn trong nhóm đã tận

tình giúp đỡ tôi trong thời gian học tập tại trường và trong thời gian thực hiện

đề tài

 Khảo nghiệm sơ bộ lò

2 Kết quả đạt được

Kết quả thiết kế

Chế tạo bộ phận cung cấp trấu theo mô hình đã thiết kế

Bánh lệch tâm của bộ phận cấp trấu quay 1 vòng/phút

Cáp rung hoạt động êm dịu

Kết quả khảo nghiệm

Hiệu suất khí sấy 72,8%

Nhiệt độ khí sấy 43,3OC

Mức tiêu thụ trấu 25kg/h

Lưu lượng 3,7m3/s

 Preliminary testing this furnace

2 THE RESULTS

A, The design results

 Manufacturing the rice husk provider according to the designed model

 Well-vibrating cable

 The speed of cam is 1rpm

B, The experimental result

 The drying airflow efficiency is 72,8%

 The temperature is 43,3OC

 The rice husk consumption Mf = 25 kg/h

 The flow is 3,7m3/s

MỤC LỤC

Trang

1 MỞ ĐẦU 1

2 MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN 2

3 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

3.1 Các đặc tính của nhiên liệu trấu 3

3.1.1 Định nghĩa 3

3.1.2 Nhiệt trị 3

3.1.3 Phân tích gần đúng 3

3.1.4 Phân tích thành phần hoá học 4

3.1.5 Kích thước và các đặc tính liên quan 5

3.1.6 Các đặc tính của trấu 6

3.2 Khả năng chảy của trấu 6

3.2.1 Bề mặt của trấu 6

3.2.2 Góc nghỉ 7

3.2.3 Góc ma sát 7

3.3 Các mẫu lò đốt trên Thế Giới 7

3.3.1 Philippines 7

3.3.2 Malaysia 8

3.3.3 Asia 8

3.4 Các mẫu lò đốt trấu ở Việt Nam 10

3.4.1 Lò đốt trấu ghi phẳng 11

3.4.2 Lò đốt trấu ghi nghiêng có buồng đốt trụ 12

3.4.3 Lò đốt trấu ghi dạng bậc thang kết hợp với máy sấy 13

3.5 Bộ cung cấp trấu cho lò đốt 13

3.5.1 Cấp trấu thủ công 13

3.5.2 Cấp trấu bán tự động 13

3.5.3 Cấp trấu tự động nhờ ghi rung nạp liệu 14

3.6 Cáp rung 15

3.6.1 Cấu tạo 15

3.6.2 Phân loại 15

3.6.3 Tính toán cáp 16

4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM 17

4.1 Đối tượng thí nghiệm 17

4.2 Mục đích thí nghiệm 17

4.3 Phương pháp và dụng cụ 17

4.3.1 Dụng cụ tiến hành 17

4.3.2 Phương Pháp 17

5 THỰC HIỆN ĐỀ TÀI - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21

A KẾT QUẢ THIẾT KẾ 21

5.1 Tính toán chung 21

5.1.1 Bài toán sấy 21

5.1.2 Lượng trấu cần thiết cho quá trình cháy 22

5.1.3 Lượng sản phẩm cháy và thành phần cháy của chúng 22

5.1.4 Xác định nhiệt lượng cần cung cấp để hạ ẩm độ của khối lượng lúa 4000 kg từ 2814%: 24

5.2 Năng suất lò đốt 25

5.3 Mô hình bộ phận cấp trấu 26

5.3.1 Mô hình 26

5.3.2 Cấu tạo 28

5.3.3 Nguyên lý hoạt động 28

5.4 Chế tạo bộ cấp trấu 29

5.4.1 Yêu cầu kỹ thuật 29

5.4.2 Kết cấu lò đốt 29

5.4.3 Vật liệu chế tạo 29

5.4.4 Các bước tiến hành 30

B KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM 31

5.5 Nhiệt độ sấy và lượng cấp trấu 31

5.5.1 Thí nghiệm ngày 16/8 31

5.5.2 Thí nghiệm sáng 17/8 31

5.5.3 Thí nghiệm chiều 17/8 32

5.5.4 Thí nghiệm chiều 18/8 32

5.5.5 Thí nghiệm sáng 21/8 33

5.5.6 Thí nghiệm sáng 30/8 33

5.5.7 Nhận xét về lượng cấp trấu và nhiệt độ khí sấy 33

5.5.8 Khảo nghiệm lưu lượng gió trong quá trình đốt 34

5.6 Tính hiệu suất khí sấy 35

5.7 NHẬN XÉT CHUNG 38

6 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 38

7 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

8 PHỤ LỤC 42

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1: Phân tích gần đúng (% khối lượng, cơ sở khô) 4

Bảng 3.2: Phân tích thành phần hóa học (ultimate) (% cơ sở khô) và nhiệt trị (MJ/kg khô) 5

Bảng 5.1: Thí nghiệm ngày 16/8 31

Bảng 5.2: Thí nghiệm sáng 17/8 31

Bảng 5.3 Thí nghiệm chiều 17/8 32

Bảng 5.4: Thí nghiệm chiều 18/8 32

Bảng 5.5: Thí nghiệm sáng 21/8 33

Bảng 5.6 Thí nghiệm sáng 30/8 33

Bảng 5.7: Khảo nghiệm lưu lượng gió trong quá trình đốt 34

Bảng 5.8: Kết quả hiệu suất khí sấy 35

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 3.1: Lò đốt Padiscor 8

Hình 3.2: Lò sử dụng biến trở kép 9

Hình 3.3: Lò hỏa tiển 10

Hình 3.4: Lò đốt trấu phát điện 10

Hình 3.5: Lò đốt trấu ghi phẳng 11

Hình 3.6 Lò đốt trấu ghi nghiêng có buồng đốt trụ 12

Hình 3.7: Cấp trấu thủ công 13

Hình 3.8: Trấu bán tự động 14

Hình 3.9 Ghi rung nạp liệu 14

Hình 5.1: Lò đốt có bộ phận cấp trấu sử dụng cáp rung 26

Hình 5.2 Bộ phận cấp trấu 27

Hình 5.3: Cụm đĩa xích 27

Hình 5.4: Cụm giảm tốc 27

Hình 5.5: Cụm truyền động 28

Hình 5.6: Lò đốt 28

1 MỞ ĐẦU

Nước ta là một nước Nông Nghiệp, 80% người dân sản xuất trong ngành này, cây lúa là cây lương thực chính Nước ta nằm trong vành đai nhiệt đới gió mùa, nắng nóng mưa nhiều nên sản xuất lúa gạo phụ thuộc nhiều vào thời tiết Canh tác nông nghiệp vùng Đồng Bằng Sông Hồng chia làm hai vụ: Chiêm và Mùa Đồng Bằng Sông Cửu Long chia làm ba vụ: Đông –Xuân, Hè –Thu và Mùa, vụ Hè –Thu mưa nhiều nên việc thu hoạch và bảo quản khó khăn, dễ bị hư hỏng ảnh hưởng lớn đến chất lượng và sản lượng

Để chủ động giảm độ ẩm của lúa hiện nay một số máy sấy đã được sử dụng rộng rãi vì nó khắc phục được nhược điểm phơi nắng là phụ thuộc nhiều vào thời tiết, giảm độ gãy của hạt, hạn chế tổn thất sau thu hoạch, tăng khả năng bảo quản lúa đến mức tối đa Hệ thống trong máy sấy thì lò đốt là bộ phận quan trọng dùng cấp nhiệt lượng cần thiết để tách hơi nước ra khỏi sản phẩm Hoạt động của lò đốt ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và kinh tế của hệ thống sấy như: năng suất, hiệu suất, giá thành sấy Từ thực tế về môi trường và thu nhập của nông dân ta thấy trấu là nguồn nhiên liệu hiệu quả và kinh tế nhất tại Đồng Bằng Sông Cửu Long, có thể sử dụng nguồn trấu có sẵn tại địa phương, trong khi các nguồn nhiên liệu khác như than đá, gas… ngày càng khan hiếm thì với lượng trấu ở khoảng 8.2 triệu tấn/năm, giá trị sinh nhiệt của trấu tương đối cao từ 3000 đến 3500 kcal/kg làm cho trấu trở thành nguồn năng lượng quan trọng trong nông nghiệp Khi trấu được dùng như nhiên liệu, giá thành sấy khoảng 1/10 giá dùng xăng hay dầu (dựa trên giá năm 1974 ở Calcutta, Ấn Độ)

Máy sấy lúa 4 tấn ướt/mẻ trong khoa Cơ khí Công Nghệ trường ĐH Nông Lâm TP.HCM hiện đang sử dụng lò đốt trấu cung cấp bán tự động dùng hệ thống: Piston đẩy, mortor kéo, bộ vi xử lý Loại này là tự động cấp trấu và cào tro thuận tiện cho người sử dụng, nhưng giá thành đầu tư cao Nhằm mục đích giảm chi phí chế tạo bộ cung cấp trấu, không phải phụ thuộc vào nguồn điện, dưới sự hướng dẫn của thầy TS Phan Hiếu Hiền và Ks Nguyễn Thanh Nghị chúng tôi nghiên cứu thiết kế chế tạo lò đốt trấu cung cấp bán tự động, sử dụng truyền động bằng cáp rung năng suất 25kg/h

 Khảo nghiệm sơ bộ lò

YÊU CẦU

 Hiệu suất và nhiệt độ khí sấy cao

 Giá thành ở mức nông dân chấp nhận được

 Không khí sấy phải sạch

 Lò phải cung cấp đủ nhiệt lượng cho máy sấy với năng suất 4 tấn/mẻ

 Tự động cung cấp trấu và cào tro thuận tiện cho người sử dụng

NỘI DUNG

 Thiết kế lại lò đốt đã có sẵn tại khoa CK trường Đại học Nông-Lâm

 Thiết kế và chế tạo bộ truyền động bằng cáp rung cung cấp trấu bán tự động

 Khảo nghiệm lò

3 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Để tiến hành thực hiện đề tài này với mục đích như đã trình bày trên ở trên Chúng tôi tiến hành tra cứu tài liệu, sách báo, thông tin từ các trang web về những nội dung cần tìm hiểu về đặc tính nhiên liệu trấu, quá trình cháy của trấu, mô tả một số mẫu lò đốt trấu đang sử dụng ở nước ta hiện nay, các tính toán trong qúa trình cháy của nhiên liệu và các tính toán về bộ phận cấp trấu cho lò đốt

3.1 Các đặc tính của nhiên liệu trấu

3.1.1 Định nghĩa: (TL /7/)

Vỏ trấu do hai lá của gié lúa là vảy lá và mày hoa tạo thành Cả hai phần này được ghép liền với nhau theo chiều dọc bằng một nếp gấp cài vào nhau Phần trên của hai mảnh của vỏ trấu chuyển thành đoạn cuối của vỏ trấu và cuối cùng kết thúc thành một cái râu, vỏ trấu có gai rất cứng gọi là lớp lông

3.1.2 Nhiệt trị: (TL /8/)

Trấu có nhiệt trị cao khoảng 14 MJ/kg (3400 Kcal/kg), tương đương với mạt cưa

và bằng 1/3 dầu Nói cách khác, khi đốt cùng một lượng thì nhiệt lượng sinh ra của trấu bằng 1/3 nhiệt lượng sinh ra từ dầu hỏa

Sự khác nhau giữa nhiệt trị thấp và nhiệt trị cao là lượng nhiệt mất đi do làm bốc hơi nước

3.1.3 Phân tích gần đúng: (TL/6/)

Phân tích gần đúng cho ta biết tỉ lệ % chất bay hơi, carbon cố định và tro Chất bay hơi là phần trấu được biến thành gas Carbon cố định là thành phần đại diện cho phần trấu cháy được ở trạng thái tĩnh của lớp trấu Tro là thành phần còn lại không cháy được sau khi trấu cháy hoàn toàn và tro chứa đến 90 - 95% silicat

Bảng phân tích thành phần hoá học và nhiệt trị được trình bày trong Bảng 4.1

Bảng 3.1: Phân tích gần đúng (% khối lượng, cơ sở khô)

17,00 17,86 16,50 16,50 15,80 18,10 21,70

Maheshwari-IR8, 1974 Jenkins & Ebeling, 1985 Maheshwari-Basmati, 1974 Maheshwari-Dular, 1974 Maheshwari-Patrai, 1974 Agnew, 1972

Gỗ (sồi), Tilman, 1981 Than (anthracite), Osborn, 1985

(Luận án Thạc sĩ Khoa học kỹ thuật Nguyễn Văn Xuân)

Các phân tích cho thấy: trấu chứa 14  16% Carbon cố định, 54  70% chất bay hơi, 17  26% tro và hàm lượng silica trong tro chứa khoảng 90  95%

So với các nhiên liệu khác, lượng chất bay hơi và lượng tro trong trấu khá cao, do

đó sẽ xuất hiện nhiều nhược điểm trong quá trình biến đổi nhiệt

Bảng 3.2: Phân tích thành phần hóa học (ultimate) (% cơ sở khô) và nhiệt trị (MJ/kg

2,060,49

0,400,500,500,701,50

0,10,07

0,020,010,0

0,10

18,0420,2923,2018,3421,615,519,523,9

13,41 18,45 14,5 16,14 15,3 15,342 15,3 15,343

Maheshwari, 1975 Beagle, 1978 Cruz, 1983 Zenkins và Ebeling, 1985Kaupp, 1984 Tillman, 1978 Manurung, 1985 (Ý) Manurung, 1985 (Java) 54,40

82,90

6,06

3,37

42,60 2,20 1,60 0,90

0,248,90

18,45 31,90

Gỗ Than (anthracite) Lượng carbon tổng cộng bao gồm cả carbon trong thành phần cố định và trong chất bay hơi Tất cả carbon này hiện diện trong sản phẩm cháy như CO2 khi nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn Tất cả H2 trong nhiên liệu được đốt cháy biến thành hơi nước hoặc độ ẩm trong nhiên liệu như hơi nước Nitrogen không cháy được nên nó không quan trọng Oxygen trong nhiên liệu là chỉ số cho việc xếp loại nhiên liệu: lượng oxygen cao cho giá trị nhiệt thấp

Trấu chứa 35-39% C; 5% H2; 2% N2; 0,1% S ; 37,5%-55,5% Si và 17-26% tro Thành phần carbon thấp dẫn đến nhiệt trị thấp

3.1.5 Kích thước và các đặc tính liên quan: (TL/7/)

Kích thước trấu tùy thuộc vào từng loại giống lúa khác nhau Trấu có chiều dài từ

5 - 10 mm, ngang 1/3 - 1/2 dài, góc nghỉ 35 - 500 tuỳ theo ẩm độ và loại trấu Trầu từ một phễu với các mặt bên xung quanh nghiêng 450 so với đường nằm ngang thường

chảy tự do Trấu có mật độ khoảng 100kg/m3 bằng 1/6 của than và bằng 1/9 của dầu hoả

3.1.6 Các đặc tính của trấu: (TL/7/)

 Khối lượng cồng kềnh: Nghĩa là giá trị năng lượng trên một đơn vị thể tích vật liệu của trấu rất thấp Cùng giá trị nhiệt lượng so với than đá thì khối lượng thể tích trấu gấp 6 lần hoặc 30 lần Giá thành của trấu chủ yếu là giá thành vận chuyển từ nơi xay lúa đến người sử dụng

 Lượng tro cao: chiếm 50% khối lượng ban đầu, trong đó 95% là silicat, gây mài mòn các bộ phận vận chuyển làm tắc nghẽn lối thoát tro Ở nhiệt độ cháy, silicat chuyển từ trạng thái không kết tinh sang kết tinh nó lấy carbon trong cấu trúc phân tử này và hạn chế phản ứng với Oxy Kết quả dẫn đến sự cháy không hoàn toàn thể hiện tro có màu xám đen, chứa khoảng (10  20) %C, nó chỉ chuyển sang tro trắng sau khi

đổ thành đống khoảng (20  60) giờ, thành phần silic chiếm 37,5 - 55,5% nên gây mài mòn các bộ phận thoát tro

 Sự đóng bánh: khi nhiệt độ tăng lên 250  4500C, các phần tử tự do không

ổn định được tạo ra và phản ứng với Hyđro trong nhiên liệu tạo ra hắc ín hoặc phản ứng với các chất khác tạo liên kết, xuất hiện các khối kết dính những phần tử tơi vụn,

nó sẽ ngăn cản luồng khí hút mặc dù nó dễ bị phá vỡ bởi lực cơ học nhỏ

 Sự tạo xỉ: Khi luồng khí thổi với tốc độ cao (>0,2m/s) làm xáo trộn buồng đốt có thể tạo thành những hốc, rãnh dẫn đến sự kết thúc quá trình cháy những vị trí có nhiệt độ cao, làm cháy Carbon vô cơ và hình thành các khối liên kết giống như đá, do vậy tạo xỉ là kết quả của sự cháy không đồng nhất và có thể gây ra sự tắc nghẽn luồng nhiên liệu

3.2 Khả năng chảy của trấu

3.2.1 Bề mặt của trấu /TL10/

Bề mặt trấu khá ráp và có tính mài mòn cao vì hàm lượng silic lớn.Bề mặt ráp của trấu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tiêu chuẩn đặc thù trong thiết

kế

3.2.2 Góc nghỉ: /TL10/

Trấu đổ thẳng đứng xuống một mặt phẳng, nó làm thành một hình côn hoàn chỉnh Góc của cạnh của khối trấu hình côn ấy đo sau khi dòng trấu ngừng hẳn gọi là góc nghỉ Góc nghỉ phụ thuộc trực tiếp vào hàm lượng ẩm của trấu, hàm lượng ẩm càng cao góc nghỉ càng lớn

Góc nghỉ liên quan đến khả năng cấp trấu từ thùng xuống ghi lò

do trọng lực, góc nghiêng cố định ấy là góc ma sát

Góc ma sát ảnh hưởng đến khả năng tự chảy của trấu trong thùng chứa

3.3 Các mẫu lò đốt trên Thế Giới

3.3.1 Philippines: Lò đốt Padiscor (TL /6/), nhiên liệu đốt là trấu, mạt cưa, hay rác

vụn, là lò bán kín

Ưu điểm: nhiên liệu lưu lại lâu trong xy lanh buồng đốt, có khả năng làm tăng hoặc giảm sự kết tinh tro trên đáy thành buồng đốt

 Lọc được các hạt bụi khói liti

 Hiệu suất cao

 Thay thế được nguồn năng lượng giá cao như dầu

 Nhiệt độ ổn định trong quá trình sấy

 Dễ sử dụng

3.3.3 Asia (TL /16/): Lò đốt sử dụng biến trở kép, loại nhỏ 5,5kW sử dụng tại các

trung tâm kỹ thuật và các trường ĐH

Hình 3.2: Lò sử dụng biến trở kép

Malawi (TL /15/) Nigeria 9/5/2007

Hình 3.3: Lò hỏa tiển

Sử dụng (cho) cá trích bonga ở Bonfi ( Conakry, Đồng gi-nê)

3.4 Các mẫu lò đốt trấu ở Việt Nam

Dùng trấu để phát ra Nhiệt - Điện (TL /17/)

Bà con thấm dầu, củi, chất dễ cháy rồi dùng quạt thổi nguyên liệu vào cho sôi bùng lên Lò đốt làm việc tạo ra một lượng nhiệt cung cấp hơi nước có áp suất cao và kéo tuốc bin hơi qua máy phát điện phát ra điện áp 220/380V, công suất 50kW Theo tính toán mỗi kg trấu có thể tạo được 0,125kW giờ điện và 4 kW giờ nhiệt, tùy theo công nghệ

c Nguyên lý hoạt động:

Nhờ bộ phận rung (2) trấu được cung cấp vào buồng đốt (A) Dưới tác dụng của lực hút quạt không khí môi trường qua khe hở ghi lò đi vào buồng đốtcung cấp Oxygen cho quá trình cháy Dòng khí nóng được hút từ buồng (A) đi vào buồng (B) Dưới tác dụng của tấm chắn, tro sẽ ở lại buồng (B) và khí nóng sạch sẽ đi vào buồng sấy

3.4.2 Lò đốt trấu ghi nghiêng có buồng đốt trụ: (TL/3/)

a Thông số kỹ thuật:

Tốc độ tiêu thụ trấu: 25 (kg/h)

Hiệu suất khí sấy: 55 ÷ 58%

b Cấu tạo:

1.Mặt đáy lò 6.Buồng đốt trụ A.Buồng chứa tro

2.Buồng đốt chính 7.Buồng đốt chính B.Không gian cháy

3.Tấm cào 8.Cửa chỉnh liệu C.vùng cháy thứ cấp

4.Cửa lấy nhiệt 9.Phễu đựng trấu D.Không khí sơ cấp

5. Đường gió thứ cấp 10.Ghi ngiêng bậc thang

c Nguỵên lý hoạt động:

Trấu từ thùng chứa (9) được nạp vào ghi lò (10) qua cửa điều chỉnh (8) Quá trình cháy trước hết diễn ra trong không gian cháy (B) của buồng đốt chính Dưới tác dụng của lực hướng tâm (1) quạt sấy, khí cháy từ buồng đốt chính được hút thẳng về phía trên Khi đi vào buồng đốt phụ gặp các đường gió thứ cấp sẽ đối hướng và chuyển động về phía trên theo đường xoáy, nó sẽ tạo ra lực ly tâm tách rời các phần tử chưa cháy trả chúng lại lớp nhiên liệu để cháy tiếp Mặt quan trọng hơn là chuyển động xoáy có tác dụng kéo dài thời gian cư trú của các phần tử cháy và của các chất bay hơi trong vùng cháy, làm quá trình cháy có khả năng xảy ra triệt để hơn

3.4.3 Lò đốt trấu ghi dạng bậc thang kết hợp với máy sấy

Tạo ra nhiệt độ khí cao hơn và lưu lượng khí thấp hơn yêu cầu sấy (TL/3/)

3.5 Bộ cung cấp trấu cho lò đốt

Hình 3.8: Trấu bán tự động 3.5.3 Cấp trấu tự động nhờ ghi rung nạp liệu: (TL/7, 8/)

Truyền động rung tự động, đơn giản về cấu trúc, không sử dụng nguồn năng lượng nào khác ngoại trừ động cơ quạt sấy Ghi rung nạp liệu nối với cam lệch tâm trên trục quạt sấy nhờ cáp nối Lò đốt

Hình 3.9 Ghi rung nạp liệu

Lò đốt trấu ghi phẳng: Nhờ bộ phận rung, trấu được cấp vào buồng đốt dưới tác dụng lực hút của quạt

3.6 Cáp rung (TL/5/)

3.6.1 Cấu tạo

Dây cáp được chế tạo từ các sợi thép có thành phần cacbon cao gia công bằng phương pháp kéo nguội, chuốt đi chuốt lại nhiều lần, giới hạn bền có thể đạt đến 250kG/mm2 Thường dùng sợi thép có đường kính từ 0,2 đến 5mm Giới hạn bền trung bình từ 140 ÷200kG/mm2 Cáp có giới hạn bền thấp cáp sẽ mềm, dung cáp có giới hạn bền cao cáp sẽ cứng

Phương pháp tạo thành cáp có ảnh hưởng rất lớn đến độ mền và đfộ bền mòn của cáp

 Cáp bện ba

b Theo chiều bện các sợi cáp và tao

 Cáp bện xuôi, mềm dễ uốn qua ròng rọc và tao, có khả năng chống mài mòn tốt,

sử dụng rộng rãi

Nhược điểm là các tao dễ bị tời ra, cáp dễ bị đứt và bị xoắn khi ở trạng thái tự

do nên không dung treo vật trực tiếp

 Cáp bện chéo, không bị tời ra và xoắn lại khi ở trạng thái tự do có thể dung nâng tải trọng trực tiếp bằng một nhánh cáp, cứnghơn cáp bện xuôi nhưng nhanh mòn

c Theo cách ghép các sợi thép có đường kính khác nhau để tạo nên diện tích tiếp xúc khác nhau giữa các sợi cáp

Cáp tiếp xúc điểm Cáp tiếp xúc đường Cáp có sợi tiếp xúc điểm và đường Cáp có tao ba cạnh

3.6.3 Tính toán cáp

Khi làm việc các chịu các ứng suất dập, kéo, uốn, xoắn

Công thức Rêlô – Backhơ tính dây cáp theo ứng suất kéo và ứng suất uốn

S

80000 4

.

4

- ứng suất tính toán kG/cm2

  - ứng suất kéo cho phép của sợi cáp

S- lực căng dây cáp kG

i- số sợi dây thép trong cáp

D - đường kímh ròng rọc hay tang cm

k hệ số an toàn nhỏ nhất cho phép của cáp được xác định bằng thực ngiệm

Smax lực kéo tối đa của cáp khi làm việc kG

4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

4.1 Đối tượng thí nghiệm

Lò đốt cung cấp trấu bán tự động truyền động bằng cáp rung năng suất 25kg/h

4.2 Mục đích thí nghiệm

Dựa vào các mục đích của đề tài chúng tôi thực hiện các thí nghiệm nhằm xác định các thông số sau của lò đốt trấu tương ứng với mỗi mức cung cấp lượng không khí sơ cấp và lượng không khí thứ cấp

-Xác định lượng cung cấp nhiên liệu trên đơn vị thời gian

-Xác định nhiệt độ sấy, nhiệt độ môi trường

-Xác định hệ số khí sấy của lò từ đó xác định mức cung cấp trấu thích hợp của mẫu lò để đạt được hệ số cao nhất

4.3 Phương pháp và dụng cụ

4.3.1 Dụng cụ tiến hành

-Quạt hướng trục SHG4 đường kính 0,75m lưu lượng 4 (m3/s) tĩnh áp 30 mmH2O

-Động cơ 3 pha công suất 15kW, số vòng quay 1450 (v/p)

-Ống khảo nghiệm được chế tạo theo tiêu chuẩn JIS

4.3.2 Phương Pháp

a Bố trí sơ đồ khảo nghiệm

Để cho điều kiện thí nghiệm tương ứng với điều kiện thực tế khi lò đốt liên hợp với máy sấy 4 tấn/mẻ chúng tôi tiến hành bố trí thí nghiệm theo sơ đồ sau:

Lò đốt trấu cháy ngược cung cấp nhiệt lượng cho dòng khí sấy Quạt hút sẽ hút dòng khí sấy vào ống khảo nghiệm tại miệng ra của ống khảo nghiệm có đặt một nón điều chỉnh để điều chỉnh lưu lượng của dòng khí sấy sao cho mức lưu lượng này tương ứng với mức lưu lượng yêu cầu tính theo cột áp 10 mmH2O