Luận văn nghiên cứu tính toán thiết kế bồn thuỷ lực làm mô hình thử nghiệm trong dây chuyền sản xuất muối công nghiệp

luận văn

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

-


    -

NGUYỄN CHIẾN THẮNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO

BỒN THUỶ LỰC LÀM MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM

TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MUỐI CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá

nông, lâm nghiệp

Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: PGSTS HOÀNG ðỨC LIÊN

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

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

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

Tác giả luận văn

Nguyễn Chiến Thắng

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa Cơ ñiện và Viện ñào tạo sau ðại học trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội Tôi ñã ñược các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường giảng dạy và giúp ñỡ sự nhiệt tình Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường, các thầy, cô trong khoa Cơ ñiện, các thầy cô trong bộ môn Máy nông nghiệp

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGSTS Hoàng ðức Liên, và các thầy, cô giáo trong bộ môn Máy Nông nghiệp ñã quan tâm, tận tình hướng dẫn, tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi về mọi mặt ñể tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu

Quá trình thực hiện ñề tài không thể tránh khỏi những thiếu xót, rất mong tiếp tục nhận ñược sự ñóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và bạn bè ñồng nghiệp ñể ñề tài ñược hoàn thiện hơn

Học viên

Nguyễn Chiến Thắng

2.1.2 Thu hoạch muối công nghiệp hiện nay ở nước ta 9

2.2.1 Công nghệ thu hoạch muối công nghiệp hiện nay trên thế giới 15 2.2.2 ðặc ñiểm, ñiều kiện ñể sản xuất muối công nghiệp trên Thế Giới 16 2.2.3 ðặc ñiểm công nghệ thu hoạch muối phơi nước trên Thế Giới 17

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾP CẬN 27

3.1.3 Mô hình 3 bồn hình nửa trụ và nửa thuyền như hình vẽ 19 29

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC 30

4.1 Tính toán, thiết kế, bồn thuỷ lực nửa trụ tròn và nửa thuyền 30

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

D ðường kính của vành hình trụ

d ðường kính lấy tại ñiểm giao nhau giữa chi tiết 1 và chi tiết 2

l Chiều dài kich thước hình khai triển thân bồn (mm)

α góc nghiêng mỏ hàn (ñộ)

ν Vận tốc cắt (m/s)

n tốc ñộ quay của mũi khoan (vg / ph)

g Gia tốc trọng trường

S Chiều dầy kim loại cần cắt (mm)

m Khối lượng cục vật liệu (kG)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Quy hoạch ñịa ñiểm xây dựng các xí nghiệp muối ăn trộn iốt

DANH MỤC HÌNH

1 Sơ ñồ dây chuyền thiết bị thu gom,vận chuyển,rửa và ñánh ñống

muối liên tục bằng phương pháp thuỷ lực(Công suất 40-60 t/h ) 3

4 Một số thiết bị thu hoạch muối của Công ty Cổ phần muối Vĩnh Hảo 11

9 Máy liên hợp thu hoạch muối và băng tải 20

24 Bản vẽ chi tiết chế tạo thân bồn 41

25 Tính toán và thiết kế chi tiêt 1 của thân bồn 42

27 Tính toán và thiết kế chi tiêt 2 của thân bồn 43

28 Chuẩn bị phôi hàn của chi tiết thân bồn 46

36 Tính toán khai triển phôi chế tạo cữa hút 57

44 Nghiên cứu bản vẽ chế tạo ñầu búp măng 62

46 Một số hình ảnh khao nghiệm bồn thuỷ lực 64

1 ðẶT VẤN ðỀ

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Việt Nam có bờ biển dài 3000 km, ñiều kiện tự nhiên thuận lợi cho sản xuất muối Diêm dân cần cù và có nhiều kinh nghiệm trong sản xuất muối Nhưng những lợi thế ñó chưa ñược phát huy ñầy ñủ Hàng năm chúng ta vẫn phải nhập khẩu muối cho sản xuất công nghiệp, ñời sống của ñại bộ phận diêm dân còn gặp nhiều khó khăn Bước sang giai ñoạn công nghiệp hoá hiện ñại hoá nền kinh tế, ñể thể hiện ñược vai trò quan trọng xã hội thì ñòi hỏi nguồn cung từ sản xuất muối trong nước phải ñảm bảo cho các nhu cầu chung, ñặc biệt là cho sản xuất công nghiệp, ngoài tiêu chí về sản lượng, các tiêu chí về chất lượng, về giá ñầu vào ñều có tính quyết ñịnh sống còn cho ngành công nghiệp hoá chất, cũng vừa là mục tiêu ñịnh hướng về mức ñộ và quy mô phát triển của ngành muối Việt Nam thời kỳ tới ðể góp phần ổn ñịnh

và nâng cao năng suất, chất lượng muối ñáp ứng ñược yêu cầu cho tiêu dùng dân sinh, cho công nghiệp hóa chất cơ bản, giảm nhẹ cường ñộ lao ñộng và nâng cao hiệu quả trong sản xuất, Chính phủ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ñã ban hành nhiều chính sách nhằm khuyến khích phát triển sản xuất muối nói chung và muối công nghiệp nói riêng, trong ñó tập trung ñầu tư phát triển các ñồng muối công nghiệp ở những vùng có ñiều kiện thuận lợi, sử dụng công nghệ tiên tiến cùng với việc cơ giới hóa, tự ñộng hóa các khâu trong sản xuất, nhằm tăng năng suất, chất luợng là vấn ñề cốt lõi của việc phát triển ngành muối trong tương lai ở Việt Nam Nội dung này ñược thể hiện tại các Quyết ñịnh của Chính phủ:

1 Quyết ñịnh số 980/Qð-TTg ngày 18/11/1997 phê duyệt Quy hoạch sản xuất- lưu thông muối ñến năm 2000-2010

2 Quyết ñịnh 153/Qð-TTg ngày 15/7/2009 của Thủ tướng Chính phủ về một số chính sách phát triển sản xuất muối

3 Quyết ñịnh 161/Qð-TTg ngày 05/2/2007 của Thủ tướng Chính phủ về phê duyệt quy hoạch phát triển sản xuất muối ñến năm 2010 và năm 2020

Vì vậy, ñề tài “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ thu gom, ñánh ñống muối tại ruộng bằng cơ giới phù hợp vận chuyển ñánh ñống muối bằng thủy lực"nói chung và ñề tài " Nghiên cứu tính toán thiết kế bồn thủy lực làm mô hình thử nghiệm trong dây chuyền sản xuất muối nói riêng là một nhu cầu cấp thiết hiện nay

SƠ ðỒ DÂY CHUYỀN THIẾT BỊ THU GOM,VẬN CHUYỂN,RỬA VÀ ðÁNH ðỐNG MUỐI LIÊN TỤC BẰNG PHƯƠNG PHÁP THUỶ LỰC (CÔNG SUẤT 40-60 T/H)

Hình 1: Sơ ñồ dây chuyền thiết bị thu gom,vận chuyển,rửa và ñánh ñống muối liên tục bằng phương pháp thuỷ lực(Công suất 40-60 t/h )

lượng

Ghi chú

1 Maý xúc nặng (KOMTSHU) 6 Có sẵn

2 Bồn thuỷ lực (chứa muối và nước rửa) 1 Thiết kế,chế tạo mới

4 ðường ống dẫn hỗn hợp muối nước 1 Thiết kế,mua sắm

5 Thiết bị ñánh ñống muối 1 Thiết kế,chế tạo mới

6 Thiết bị rửa và tách muối 1 Thiết kế,chế tạo mới

8 ðường ống dẫn nước rửa hồi lưu 1 Thiết kế,mua sắm

9 Hồ mương chứa nước rửa 1 Xây mới

10 Bơm nước rửa ≥ 120m3/h 1 Mua sắm

Xuất phát từ những lý do trên nên tôi lựa chọn ñề tài:

"Nghiên cứu tính toán thiết kế bồn thủy lực làm mô hình thử nghiệm trong dây chuyền sản xuât muối công nghiệp"

1.2 Mục ñích,yêu cầu của ñề tài

-Mục ñích:

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế bồn thủy lực làm mô hình thử nghiệm nhằm tạo ra ñược tỷ lệ rắn lỏng phù hợp khi cấp nguyên liệu liên tục cho bơm họat ñộng:

+ Hình dáng của bồn phù hợp cho việc cấp nước rửa vào bồn tạo thủy ñộng lực ñẩy muối hạt trong bồn hướng vào cửa hút của bơm

2 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

2.1.1 ðặc ñiểm sản xuất muối ở Việt Nam

ðồng muối công nghiệp ở nước ta hiện ñang sản xuất hầu hết thuộc loại quá nhỏ, tập trung ở 3 tỉnh Khánh Hoà, Ninh Thuận, Bình Thuận với 8 ñồng muối: Cam Nghĩa 69,4ha; Cam Ranh 95ha; Hòn Khói 196ha; Cà Ná 392ha; ðầm Vua 314,5ha; Tri Hải 375ha; Vĩnh Hảo 510ha; Thông Thụân 300ha

Bảng 1 Quy hoạch ñịa ñiểm xây dựng các xí nghiệp muối ăn trộn iốt

(MI) ở Việt Nam

TT

Tên XN

ðịa ñiểm xây dựng

Năng lực sản xuất (T/năm)

Nơi cung cấp nguyên liệu

Lượng

MI cung cấp (T)

ðịa bàn tiêu thụ MI

17.000

Nam Hà, Ninh Bình, Tuyên Quang,

Hà Giang

2 XNMI Nam

ðịnh (1) Nam Hà 7.500

ðM Hải Hậu 6.000

Nam Hà

3 XNMI Xuân

Thuỷ (1) Nam Hà 15.000

ðM Bạch Long 12.000

Nam Hà, Lai Châu, Lào Cai

4 XNMI Hà Nội

(1) Hà Nội 15.000

Kho TC Hà Nội 17.000

Hà Nội, Hà Tây, Hà Bắc

5

XNMI Cầu Rào

(1)

Hải Phòng 22.500

ðM Cát hải Bàng La 22.200

TP Hải Phòng, Hải Hưng, Quảng Ninh

6 XNMI Thanh

Hoá (1)

Thanh Hoá 15.000

ðM Tĩnh Gia 14.000

Thanh hoá

7 XNMI Tĩnh Gia

(1)

Thanh Hoá 4.500

ðM Hải Châu 4.500

Nghệ An, Vĩnh Phú, Lạng Sơn, Cao Bằng,

Hà Tĩnh, Quảng Bình

12 XNMI ðồng

Hới (3)

Quảng Bình 4.000

ðM Quảng Phú 4.000

Quảng Bình, Quảng Trị

15.000

ðM Cửa ðại, Sa Huỳnh

17.300

QNðN, Thừa Thiên Huế, Quãng Ngãi

14

XNMI Quy

nhơn (1)

Bình ðịnh 22.500

ðM ðề Di, Sông Cầu 20.500

Bình ðịnh, Quãng Ngãi Phú Yên

15 XNMI Ninh Hoà

(1)

Khánh Hoà 15.000

ðM Hòn Khó 12.000

Khánh Hoà, ðắc Lắc

16 XNMI Phan

Rang (1)

Ninh Thuận 7.500 ðM Cà Ná 6.500

Ninh Thuận, Lâm ðồng

17 XNMI Phan

Thiết (1)

Bình Thuận 7.500

ðM Phan Thiết 6.000

Bình Thuận

18

XNMI Long ðất

(1)

Bà Rịa Vũng Tàu

15.000 ðM Bà Rịa 13.000

Bà Rịa Vũng Tàu, ðồng Nai

Bé, Tây Ninh

20 XNMI Gò Công

(1)

Tiền Giang 15.000

ðM Gò Công 12.000

Tiền Giang, Long An

21

XNMI Giồng

Trôn (1) Bến Tre 15.000 ðM Ba Tri 15.000

Bến Tre, Vĩnh Long, ðồng Tháp

22 XNMI Trà Vinh

(1)

Trà Vinh 7.500

ðM Trà Bình 5.000

Trà Vinh

23 XNMI Vĩnh Lợi

(1)

Minh Hải 7.500

ðM Bạc Liêu 7.000

Minh Hải

24 XNMI Quán

Triều (2)

Bắc Thái 4.500 TCty Muối 6.800

Bắc Thái

25 XNMI Yên Bái

(3) Yên Bái 4.500 TCty Muối 4.000

Sóc Trăng,

An Giang, Cần Thơ, Kiên Giang

- Phần lớn các ñồng muối ñã ñược thiết kế hoặc cải tạo lại theo công nghệ kết tinh phân ñoạn ñể thu ñược 3 sản phẩm là muối, thạch cao và nước

ót Phương pháp công nghệ này là phương pháp phơi nước ñã ñược công nhận phù hợp với diều kiện tự nhiên ñược dùng ñể thiết kế các ñồng muối phơi nước của nước ta Phương pháp này còn tạo ñược nguồn nước chạt nguyên bão hòa dùng cho công ñoạn rửa muối tại ñồng muối ñể loại trừ các tạp chất tan và không tan lẫn trong muối, là ñiều kiện cần thiết ñể sản xuất muối chất lượng cao cho công nghiệp Tuy nhiên, do ñiều kiện thời tiết có mưa xen kẽ trong vụ mùa sản xuất nên thường bố trí các ô kết tinh với diện tích 1 hecta trở xuống

- Công nghệ sản xuất muối hiện nay hầu hết là kết tinh ngắn ngày Thời gian kết: 10÷15 ngày hoặc 30÷35 ngày, chiều sâu nước chạt tại ô kết tinh nông: 10cm÷15cm nên muối kết tinh nhanh, chiều dày lớp muối mới 3cm ñã thu hoạch Dẫn ñến hạt muối xốp, ñộ ẩm cao (7% ÷ 8% nước) tạo ñiều kiện cho tạp chất tan và không tan trú ngụ ở bên trong và bám ở bên ngoài hạt muối Khi thu hoạch thủ công hoặc có kết hợp với cơ giới nhưng thiếu ñồng

bộ dẫn ñến tăng thêm nhiều tạp chất (cát, bùn, ñất ) trong khi thu hoạch

- Muối sau khi thu hoạch hầu hết không qua công ñoạn làm sạch (Rửa) loại bỏ bớt tạp chất tan và không tan bám theo mà tiến hành ñánh ñống ngay

Do bề mặt muối còn bám nhiều nước ót nên khi gặp gió và nắng chúng tiếp tục bốc hơi kết tinh bề mặt ngoài hạt muối, ñồng thời bao bọc tạp chất ở bên trong Khi muối tại ñống ñã khô, các tạp chất càng có ñiều kiện bám chắc nên rất tốn kém và khó làm sạch ở giai ñoạn chế biến sau này Chính vì vậy nên chất lượng muối công nghiệp Viêt Nam thấp và không ổn ñịnh

- Do ñiều kiện khí hậu thời tiết, trong vụ sản xuất thường có mưa ñột xuất dạng dông nhiệt nên ñã ảnh hưởng rất lớn ñến sản lượng và chất lượng muối ðể hạn chế bớt ảnh hưởng bởi thời tiết, gần ñây tại ñồng muối Tri Hải (Ninh

Thuận), ñồng muối Hòn Khói (Khánh Hoà) ñã nghiên cứu ñưa vào ứng dụng công nghệ kết tinh dài ngày (6 tháng ñến 12 tháng), nước chạt sâu có bạt che khi mưa (công nghệ che mưa của Thiên Tân Trung quốc) Lớp muối kết tinh khi thu hoạch dày 100mm÷200mm, mỗi ô kết tinh cho sản lượng 1.000 tấn÷2.000 tấn

- Qua phân tích ở trên ta thấy hiện nay các ñồng muối công nghiệp của ta ñang duy trì hai phương pháp sản xuất: Kết tinh ngắn ngày (10ngày÷15 ngày hoặc 30ngày÷35 ngày), thu hoạch làm nhiều lần trong 1 vụ sản xuất, mỗi lần thu hoạch dưới 300 tấn/ha Kết tinh dài ngày (6 tháng÷12 tháng) thu hoạch làm một hoặc hai lần trong năm, mỗi lần thu (1000 – 2000)tấn/ha Từ hai phương pháp sản xuất dẫn ñến có hai công nghệ thu hoạch như sau:

2.1.2 Thu hoạch muối công nghiệp hiện nay ở nước ta

a Thu hoạch vận chuyển, ñánh ñống thủ công:

Muối sau khi kết tinh 10÷15 ngày hoặc 30 ngày ( ðầm Vua ), nước ót ñược rút ra khỏi ô kết tinh, dùng lao ñộng phổ thông cuốc, cào phá vỡ lớp muối rồi vun thành luống hoặc ñống nhỏ Công ñoạn tiếp theo xúc muối vào

rổ, gánh lên bờ ñánh thành ñống với công khoán bình quân 1,5 tấn/người/ngày.Muối sau ñó ñược chuyển lên xe tải ñưa về kho ñánh ñống

Hình 2: Thu hoạch và ñánh ñống muối

b Thu hoạch bằng cơ giới kết hợp thủ công:

Muối sau khi kết tinh 30÷35 ngày, khi thu hoạch nước ót ñược rút bỏ bớt ñể lại chiều cao 10÷40mm trên bề mặt lớp muối kết tinh Dùng phay lưỡi thẳng hoặc cày không lật (ñề tài KC07-21) lắp trên MTZ 50 hoặc Kubota 30hp ñể phá vỡ lớp muối kết tinh

Sau khi phay, muối ñược cào vun thành luống chủ yếu bằng lao ñộng phổ thông với công khoán bình quân 0,257 công/tấn ðể chuyển muối lên xe tải ben, các cơ sở sản xuất muối phơi nước tâp trung thường dùng băng tải di ñộng gắn trên máy kéo nhỏ 4 bánh lốp Kubota L2022 Việc xúc muối lên băng tải hoàn toàn thủ công với ñịnh mức 0,15 công/tấn

Hình 3:Diêm dân ñang sản xuất muối

Do xe tải ben phải thường xuyên lên xuống ruộng lấy muối nên ñã ñưa thêm ñất cát … làm cho muối bị nhiễm thêm tạp chất Ngoài ra do nền yếu, sau khi thu hoạch nền ô bị hư hỏng, mất nhiều công tu sửa, bổ sung thêm cát, lăn lu lai nền làm cho chi phí tăng, thời gian chờ ñợi dài Muối sau khi thu từ ruộng ñược xe chở thẳng về kho tập trung ñánh ñống ngoài trời bằng băng tải nghiêng (ñộ cao ñánh ñống 14÷16 mét) mà không qua khâu xử lý làm sạch sau thu hoạch (ðầm Vua, Tri Hải, Cà Ná )

c Thu hoạch bằng cơ giới nhiều công ñoạn:Muối sau khi kết tinh 30÷35 ngày lớp muối dày 30-40 mm, khi thu hoạch nước ót ñược rút bỏ bớt

ñể lại chiều cao 10÷40 mm trên bề mặt lớp muối kết tinh Dùng phay lưỡi thẳng hoặc cày không lật (ñề tài KC07-21) lắp trên MTZ 50 hoặc Kubota 30hp ñể phá vỡ lớp muối kết tinh Muối ñược máy ủi thành luống và xúc lên xen tải ben có trọng tải 5 tấn chở về kho sau khi ñã tháo hết phần nước ót còn lại Muối ñược hệ thống băng tải nghiêng ñánh thành ñống muối cao 14 m (ñồng muối Vĩnh Hảo)

Hình ảnh thu hoạch bằng cơ giới nhiều công ñoạn:

Phay muối Máy kéo bàn trang gom muối thành

luống

Hình 4 Một số thiết bị thu hoạch muối của Công ty

Cổ phần muối Vĩnh Hảo

* Ưu ñiểm của thu hoạch muối bằng cơ giới và bán cơ giới:

- Thích hợp với các ñồng muối có qui mô nhỏ và vừa, diện tích ô kết tinh muối dưới 1 ha Mặt nền ô không ñòi hỏi phải chịu áp lực nén cao (mặt nền ở các ñồng muối lâu năm);

- Chiều dày lớp muối kết tinh không ñòi hỏi cao, từ 30 - 40 mm là có thể thu hoạch ñược.;

- Trọng lượng các máy kéo mang máy công tác nhỏ nên không ñòi hỏi quá cao về áp lực chịu nén của mặt nền ô kết tinh

* Nhược ñiểm của thu hoạch muối bằng cơ giới và bán cơ giới:

- Năng suất thu hoạch thấp, thời gian thu hoạch kéo dài do phải qua nhiều công ñoạn, nhất là việc kết hợp thủ công trong thu hoạch

- Do thời gian thu hoạch kéo dài nên chậm ñưa vào sản xuất, không tận dụng triệt ñể ñược năng lượng bức xạ mặt trời nên làm giảm năng suất của ñồng muối

- Do xe tải ben hoặc người lao ñộng phải thường xuyên lên xuống ruộng lấy muối nên ñã ñưa thêm ñất cát… làm cho muối bị nhiễm thêm tạp chất

- Ngoài ra do nền ô kết tinh chỉ chịu ñược áp lực tải trọng nhỏ nên sau khi thu hoạch nền ô bị hư hỏng, phải lu nèn mới tiếp tục sản xuất

- Về chất lượng muối do muối ñánh ñống chưa qua công ñoạn rửa muối nên các tạp chất trong muối nhiều, không ổn ñịnh

Trước thực trạng sản xuất muối nước ta còn lạc hậu như vậy, một số tổ chức khoa học công nghệ và chuyên gia ngành muối trong nước ñã tiến hành những công trình nghiên cứu Gần ñây ñề tài KC07-21

(Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị ñể cơ giới hoá quá trình sản xuất muối phơi nước tập trung) ñã nghiên cứu thiết kế,

chế tạo hệ thống máy thu hoạch muối THM-2,0 tự hành (Theo máy SY495 Trung Quốc) ñạt năng suất khi nghiệm thu 63 T/h

Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân, trong ñó có kỹ thuật chăm sóc trong thời gian kết tinh chưa phù hợp như công nghệ ở Trung Quốc, cộng thêm nền

ô kết tinh chưa tốt, máy thường bị sa lầy; ñộng lực của máy thu hoạch ñang còn một số hạn chế; ô tô tải ñi theo máy thu hoạch lên xuống ruộng nhiều lần làm muối bị nát, nhiễm bẩn Cộng với diện tích ô kết tinh nhỏ, bốn góc bờ ô máy khó hoạt ñộng phải sử dụng thêm lao ñộng hỗ trợ … dẫn ñến máy ít ñược ñưa vào sử dụng vì chưa phù hợp với ñồng muối (ðồng muối Tri Hải) Tại ñồng muối Tri Hải, ðề tài KC07-21 cũng ñã triển khai nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị rửa muối sau thu hoạch bằng vít xoắn RMT-30 với năng suất rửa 30T/h Máy bao gồm một băng tải cấp liệu vào vít rửa, nối tiếp với một sàng rung tách nước, và một băng tải tiếp nhận sản phẩm ñưa lên cao Hạn chế của máy rửa này không phải là công nghệ mà là công suất quá nhỏ không cân ñối với năng lực của ñồng muối lúc thu hoạch Do năng suất và việc bố trí máy như hiện nay người ta chỉ sử dụng rửa muối từng mẻ một cho những loại muối chất lượng thấp ñể nâng cấp sản phẩm trước khi bán

Do những hạn chế của kết tinh ngắn ngày, cộng với phương pháp thu hạch muối như hiện nay, và với chất lượng nền ô kết tinh kém, muối sau thu hoạch ngoài tạp chất có sẵn ñã cao lại lẫn thêm nhiều tạp chất không tan như bùn, ñất v.v Trung tâm Thực nghiệm và Chuyển giao Công nghệ Muối biển (CSETT) ñã nghiên cứu và ñưa ra yêu cầu kéo dài thêm thời gian kết tinh lên

45 ngày ñể có hạt muối tương ñối rắn chắc, kết hợp ñưa công nghệ rửa muối bằng phương pháp thuỷ lực kết hợp sàng rung tách nước ñể làm sạch muối sau thu hoạch với công suất >50T/h gồm các công ñoạn như sau:

Khi thu hoạch, nước ót ñược rút ra, dùng cày không lật phá vỡ lớp muối kết tinh Muối ñươc thu gom thành ñống bằng xe xúc ủi, và ñược ñưa

lên xe tải ben chở về Nhà máy rửa muối công nghiệp liên tục Trong dây chuyền của Nhà máy có sử dụng bơm muối hạt công suất lớn, kết hợp tháp rửa ngược và xyclôn thuỷ (Sáng chế 5045: Quy trình và hệ thống rửa muối công nghiệp liên tục) Sau ñó sản phẩm ñược ñưa về kho chứa ñánh ñống bằng băng tải, sản phẩm ñạt tiêu chuẩn xuất khẩu, NaCl > 99,3% ðây là loại nhà máy rửa muối tập trung, chi phí ñầu tư cao không phải ñồng muối nào cũng có ñiều kiện thực hiện ( 3 tỷ VNð )

Như phân tích ở trên, công nghệ thu hoạch muối có tầm quan trọng,

nó liên quan ñến năng suất, chất lượng và giá thành của sản phẩm Công nghệ

và thiết bị nước ngoài tuy có nhiều ưu ñiểm nhưng không phù hợp ñể áp dụng vào ñồng muối có quy mô nhỏ của Việt Nam Ngoài ra, viêc ñầu tư mua máy nước ngoài giá quá cao ( May thu hoạch giá ….) trong khi sản lượng thu hoạch quá nhỏ sẽ không có hiệu quả về kinh tế Do khác biệt khá xa về ñiều kiện sản xuất, trình ñộ khoa học công nghệ và tiềm lực kinh tế nên ngành muối ở nước ta chưa thể áp dụng ngay các tiến bộ kỹ thuật của thế giới

Việt Nam hiện nay còn tồn tại các ñồng muối cổ truyền có truyền thống lâu ñời, song quy mô ñồng muối quá nhỏ, công nghệ và thiết bị hỗ trợ sản xuất hầu hết vẫn thuộc dạng thủ công, manh mún, lạc hậu, sản lượng và chất lượng thấp không ổn ñịnh và phụ thuộc nhiều vào ñiều kiện khí hậu thời tiết Công nghệ sản xuất ứng dụng hiện hành là phương pháp bay hơi mặt bằng với các hình thức: phơi cát thủ công ở phía Bắc và khu IV cũ, phơi nước phân tán ở Trung bộ và Nam bộ, phơi nước tập trung ở ba tỉnh Khánh Hoà, Ninh Thuận và Bình Thuận

Trước thực trạng sản xuất muối nước ta còn lạc hậu như vậy, nhằm góp phần nâng cao năng suất, chất lượng và hạ giá thành trên một ñơn vị sản phẩm muối ñáp ứng ñược yêu cầu cho tiêu dùng dân sinh, cho công nghiệp hóa chất , vấn ñề cơ giới hoá sản xuất muối ñược ñặt ra cho ngành muối

nước ta như một nhu cầu cấp thiết ñược một số tổ chức khoa học công nghệ

và chuyên gia cũng như cơ sở sản xuất muối trong nước quan tâm nghiên cứu

Gần ñây ñề tài KC07-21 (Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị ñể cơ giới hoá quá trình sản xuất muối phơi nước tập trung) ñã nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống máy thu hoạch muối THM-2,0

tự hành (Theo máy SY495 Trung Quốc) ñạt năng suất khi nghiệm thu 63 T/h Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân, trong ñó có kỹ thuật chăm sóc trong thời gian kết tinh chưa phù hợp như công nghệ ở Trung Quốc, cộng thêm nền ô kết tinh chưa tốt máy thường bị sa lầy; ñộng lực của máy thu hoạch ñang còn một

số hạn chế; ô tô tải ñi theo máy thu hoạch lên xuống ruộng nhiều lần làm muối bị nát, nhiễm bẩn Cộng với diện tích ô kết tinh nhỏ, bốn góc bờ ô máy khó hoạt ñộng phải sử dụng thêm lao ñộng hỗ trợ dẫn ñến máy ít ñược ñưa vào sử dụng vì chưa phù hợp với ñồng muối nước ta

2.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

2.2.1 Công nghệ thu hoạch muối công nghiệp hiện nay trên thế giới

Sản xuất muối ñược phân bố hầu hết trên toàn thế giới, với 120 nước tham gia, sản lượng trên 200 triệu tấn, mỗi năm tăng bình quân 2% Năm

2006 sản lượng muối toàn thế giới ñạt 240 triệu, tính ra bình quân ñầu người trên 35 kg/năm/người

Những nước có sản lượng muối lớn trên 5 triệu tấn phải kể ñến ñó là Hoa kỳ: 46 triệu; Trung Quốc 48 triệu; ðức 18,6 triệu; Ấn ðộ18,6 triệu; Canada 15 triệu; Úc 12,4 triệu; Mexico 8,5 triệu; Pháp 7 triệu; Brazil 7,3 triệu; Anh 5,8 triệu Hơn 100 nước còn lại có sản lượng: 55,4 triệu tấn

Nếu tính riêng muối phơi từ nước biển những nước có sản lượng lớn phải kể ñến Trung Quốc, Ấn ðộ, Úc, Pháp, Mexico…

2.2.2 ðặc ñiểm, ñiều kiện ñể sản xuất muối công nghiệp trên Thế Giới

* Muối là mặt hàng có giá trị thấp, cồng kềnh, chi phí vận chuyển cao Khi ñầu tư sản xuất muối công nghiệp ( muối phơi từ nước biển ) người ta phải chọn nơi có ñiều kiện tự nhiên thuận lợi như ñịa hình, ñịa chất, thủy văn

và cảng biển ñể xây dựng ñồng muối

a ðặc ñiểm thứ nhất về thời tiết: Nơi sản xuất muối ñược chọn là khu vực có nắng dài, lượng bốc hơi cao hơn nhiều lần so với lượng mưa ñể kết tinh muối có năng suất cao, chất lượng tốt

Ví dụ: Tại các ñồng muối lớn ở Tây Úc: Lượng mưa chỉ có 240mm/năm trong khi lượng bốc hơi 3.500mm/năm.(Phan Rang, Ninh Thuận 2002: lượng mưa 587mm lượng bốc hơi 1911 là năm tốt nhất)

b ðặc ñiểm thứ hai về ñịa hình, ñịa chất: Các ñồng muối sản xuất muối phơi trên thế giới thường có diện tích lớn hàng chục nghìn hec ta, ô kết tinh muối có diện tích trên 3 ha, có nơi ñến 1650 ha, do ñó vùng sản xuất muối công nghiệp phù hợp cho sản xuất và cơ giới hóa cao phải có các ñiều kiện là mặt bằng rộng lớn, ñịa chất tốt

Ví dụ:

- ðồng muối Danpier ỏ Karraha( Úc ) xây dựng từ năm 1972 diện tích 10.014 ha

- ðồng muối hồ Macleod khu vực Cavnarvon ( Úc ) diện tích 219.200

ha ô kết tinh 1650ha, kiểm tra ñộ phẳng ñáy ô kêt tinh bằng laser

c ðặc ñiểm thứ ba về công nghệ sản xuất: Sản xuất muối phơi nước theo công nghệ kết tinh phân ñoạn, nước chạt sâu, kết tinh 12 tháng hoặc 24 tháng, chiều dày lớp muối khi thu hoạch từ 200mm ñến 500mm có nơi 700mm, một năm thu hoạch nhập kho 1 lần

Ví dụ ; ðồng muối Danpier ỏ Karraha ( Tây Úc ) sản xuất muối phơi

nước chạt sâu trên 400mm, thu 1 năm 1 lần, chiều dày lớp muối 300mm, có nơi trên 500mm, sản lượng một lần thu hoạch của ựồng muối trên 4 triệu tấn

d đặc ựiểm thứ tư về ựiều kiện giao thông: Chi phắ vận tải cho sản xuất và tiêu thụ muối là rất lớn trên 20% Do ựó các ựồng muối lớn phải thuận lợi về giao thông, gần cảng biển hoặc có cảng riêng ựể phù hợp việc xuất muối rời số lượng lớn xuống tàu biển, hoặc ựường giao tốt ựể dùng ô tô hoặc tàu hỏa chuyên chở

Vắ dụ: đồng muối Danpier ỏ Karraha ( Tây Úc ) muối sau khi thu hoạch, làm sạch ựưa vào kho sức chứa 1 triệu tấn, sau 2 tháng ựộ ẩm còn 2,5% chuyển xuống cảng Mistaken với năng lực bốc xếp 3.000 tấn/h xếp xuống tàu 100.000 tấn Ngoài dùng băng tải ựưa muối rời xuống tàu nơi có ựiều kiện nếu không phải dùng ựến xe chuyên dùng tải trọng lớn ựến 180 tấn

2.2.3 đặc ựiểm công nghệ thu hoạch muối phơi nước trên Thế Giới

Trong quy trình sản xuất muối phơi nước, công ựoạn thu hoạch muối nặng nhọc và tốn nhiều nhân công nhất Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, người ta nghiên cứu ựưa thiết bị vào thu hoạch muối thay thế lao ựộng thủ công Các nước áp dụng cơ giới hóa cao, thiết bị hiện ựại phải kể ựến: Úc, Pháp, Tây Ban Nha, đứcẦ

Các nước có sản xuất muối công nghiệp quy mô lớn áp dụng cơ giới hóa trong thu hoạch nhưng còn sự dụng nhiều lao ựộng trong ựó phải kể ựến là Trung Quốc, Ấn độ

đặc ựiểm công nghệ thu hoạch muối công nghiệp ở các nước ựều trải qua các công ựoạn sau:

Thu muối Vận chuyển Rửa, tách nước đánh ựống

a Thu muối

Tuỳ theo tiềm lực kinh tế, công nghệ sản xuất, sản lượng ñồng muối ñể lựa chọn công nghệ & thiết bị thu hoạch sao cho phù hợp, chẳng hạn trong công ñoạn thu muối chia ra hai loại:

* Thu muối nhiều bước:

Do lớp muối kết tinh dày, sau khi tháo hết nước ót ra khỏi ô kết tinh người

ta dùng máy phay phá vỡ lớp muối kết tinh trên cùng, tiếp theo dùng máy vun luống, xe xúc ñưa muối từ luống lên thùng xe chuyên dùng ñể chuyển muối ñến ñổ vào máng của băng tải nghiêng ñưa muối lên cao rót xuống thùng ô tô tải chờ sẵn trên bờ ñể chuyển ñến thiết bị rửa muối

Sau khi thu xong lớp muối trên cùng người ta lại tiếp tục phay, thu gom lớp muối tiếp theo tương tự như trên Lớp muối ( khoảng 3cm ) sát ñáy ô thường ñược ñể lại tạo cho nền cứng và bảo ñảm tạp chất ( bùn, ñất ) ở ñáy ô không lẫn vào muối khi thu hoạch Công nghệ này chỉ thích nghi với ñồng muối có sản lượng nhỏ ( khoảng 300.000 t/năm) với năng suất suất thu hoạch, rửa, ñánh ñống khoảng 250 t/h là phù hợp ( Như ñồng muối Quán Thẻ ở Ninh Thuận, Việt Nam )

Hình 5: Gom muối thành luống

Hình 6: Xúc muối lên xe chuyên dùng

Hình 7: Chuyển muối lên xe xe tải

* Thu muối một bước:

Với ñồng muối có quy mô hàng nghìn héc ta, sản lượng trên 1 triệu tấn việc thu muối nhiều bước không còn phù hợp Người ta dùng máy thu hoạch liên hợp bao gồm luôn cả ba thao tác: cắt lớp, thu và chuyển muối lên xe tải chạy song song hoặc lên băng tải di ñộng ñi theo Với ñồng muối có sản lượng ñến 4 triệu tấn người ta ñã sử phải dùng ñến máy thu hoạch liên hợp có năng suất lên ñến 1.500 T/h (Công ty Dampier- Australia)

Hình 8 Máy liên hợp thu hoạch muối và xe tải

Hình 9 Máy liên hợp thu hoạch muối và băng tải

b Vận chuyển muối

- Băng tải tuy cồng kềnh không cơ ñộng nhưng có ưu thế chế tạo ñơn giản, năng suất vận chuyển lớn nên thường ñược dùng vận chuyển muối tại các ñồng muối lớn

- Dùng ô tô vận chuyển muối rời rất phù hợp với mọi ñịa hình ñồng muối, ñể ñáp ứng cho vận chuyển muối sau thu hoạch về nhà máy rửa muối, ô

tô tải thường dùng là xe ben tự ñổ có tải trọng lớn

Hình 10 Băng tải vận chuyển muối

Hình 11 Ô tô Tải chuyển muối

C Rửa muối và tách nước:

Muối sau khi thu hoạch có nhiều tạp chất tan (Ca+2, Mg+2, SO4-2. ), tạp chất không tan (thạch cao, bùn, ñất, cát ) bám theo ðể làm sạch muối người

ta dùng nước chạt (nước muối bão hoà) có nồng ñộ từ 25÷27oBe’ ñể rửa Bên cạnh ñồng muối công nghiệp là nhà máy rửa muối tập trung Tuỳ theo công nghệ lựa chọn ñể áp dung thiết bị rửa và tách nước cho phù hợp Thiết bị rửa phổ biến là: Vít xoắn; Tháp rửa ngược; Sàng tĩnh; Xích cào; Xyclôn thuỷ; Tháp rửa ngược; Băng tải lưới Thiết bị tách nước phổ biến có Máy ly tâm liên tục ngoài ra dùng Sàng rung; Sàng tĩnh; Xyclôn thuỷ

Hình 12 Rửa vít xoắn & Ly tâm muối

Hình 13 Tháp rửa ngược và ly tâm muối

Hình 14 Sàng tĩnh và ly tâm muối

Hình 15 Xắch cào và sàng rung muối

Hình 16 Rửa muối trong máy ly tâm

d đánh ựống muối

Do sản lượng muối rất lớn nên việc dùng kho tập trung, ựánh thành những ựống muối cả triệu tấn, dài cả kilômét ở ngoài trời (sau ựó ựược che phủ bằng tấm màng nhựa PVC ựể bảo quản, che mưa như ựồng muối đồng

Cô, Hán Cổ Trung quốc) là hoàn toàn phù hợp cho những ựồng muối công nghiệp có quy mô lớn Việc dùng băng tải ựánh ựống hình chóp nón, ựánh ựống dài, vòng cung hay dùng máy xúc nâng kết hợp băng tải tuỳ thuộc ựịa hình ựồng muối và công nghệ mỗi nước ựưa vào áp dụng

Những thiết bị thu gom, vận chuyển và rửa muối của các nước tiên tiến trên thế giới nêu trên chỉ áp dụng phù hợp với những qui mô sản xuất muối lớn, trang bị cơ giới hoá ñồng bộ hiện ñại, mà chưa thể áp dụng ñược trong ñiều kiện sản xuất của nước ta

Viện nghiên cứu muối Thiên Tân - Trung Quốc ñầu tiên áp dụng công nghệ dùng bơm thu gom ñánh ñống muối trên bờ ở ñồng muối thí ñiểm 300 ha của mình có thể phù hợp với những ñồng muối có quy mô nhỏ

ở Trung Quốc

Qua những công trình khoa học trong và ngoài nước và thực tế nghiên cứu nhiều năm của Trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ muối biển cho thấy khả năng sử dụng công nghệ thu hoạch muối bằng thủy lực vì

có những ưu ñiểm vượt trội phù hợp với ñiều kiện sản xuất muối ở nước ta hiện nay: là ñầu tư thấp, ít hao hụt trong khi thu hoạch, năng suất cao, giảm cường ñộ lao ñộng và trên hết có ñược chất lượng muối cao hơn so với công nghệ sản xuất muối truyền thống

Những nghiên cứu về bơm ñược tiến hành tại Trung tâm thực nghiệm

và chuyển giao công nghệ muối biển cho thấy loại bơm muối hạt công suất lớn dùng cho thu muối hạt tại ô kết tinh là hoàn toàn khác so với bơm muối hạt sử dụng trong các nhà máy chế biến muối

ðể có thể áp dụng bơm vào dây chuyền thu hoạch muối trên ñồng, trước tiên cần phải nghiên cứu thiết kế bồn thuỷ lực nhằm tạo ra ñược tỷ lệ rắn lỏng phù hợp khi cấp nguyên liệu vào cho bơm khi họat ñộng mà không phải dùng ñến máy khuấy, vít tải nạp liệu.toán lưu lượng, cột áp ñể lựa chọn công suất, chủng loại bơm cung cấp ñủ nước rửa cho dây chuyền (nước muối bão hoà 25oBe’) Ngoài việc rửa sạch 60 tấn muối hạt trong một giờ, còn tạo

ra thủy lực ñẩy muối hạt từ bồn vào cửa hút cho bơm muối hoạt ñộng Vật liệu chế tạo bơm phải phù hợp với môi trường nước muối

Trong dây chuyền công nghệ, muối hạt sẽ do xe xúc lật ñổ liên tục vào bồn chứa, trong khi nước rửa cũng ñược bơm cấp liên tục vào bồn Bơm rắn lỏng sẽ hút muối và nước rửa từ bồn chứa, do vậy bồn thủy lực phải ñạt các yêu cầu sau:

-Về công nghệ: Bồn chứa muối và nước rửa cú ñủ thể tích ñể cho bơm

hút muối liên tục ñạt năng suất 40÷60 tấn/giờ

Khi nước rửa ñược cấp vào bồn phải tạo ñược thủy ñộng lực tạo hỗn hợp lỏng rắn cục bộ, có tỷ lệ rắn lỏng phự hợp cho bơm hoạt ñộng, tránh ñược tắc ñường ống khi vận chuyển muối hạt

Bồn ñược nghiên cứu thiết kế ñể ñấu nối trực tiếp với bơm có góc nghiêng, và phải có ñường nước phòng chống tắc muối trong ñường ống khi thiếu nước cấp ñột xuất hoặc do ñiện áp thấp trong lúc ñang thu hoạch làm giảm lưu lượng nước rửa cấp không ñủ

-Về kết cấu bồn: Bồn phải thấp ñể xe xúc nâng ñưa muối vào bồn dễ

dàng Hình dáng nhỏ gọn, nhẹ nhưng cứng vững ñể công nhân dễ di chuyển theo bơm trên ruộng Vật liệu chế tạo bồn phải chịu ñược ăn mòn và phá huỷ của muối

- Cấu tạo của bồn thuỷ lực gồm: Thân bồn, thân bồn, bích cữa hút, bích cấp nước, cữa hút, ống cấp nước, ống cữa hút, ñầu bup măng, và một số linh kiện ñể lắp nghép bồn

-Nguyên lý làm liệc của bồn thuỷ lực: (bồn phải tạo hỗn hợp muối nước ñể cung cấp cho bơm ) Nước ñược bơm từ bể chứa vào bồn ñồng thời máy xúc sẻ xúc muối ñổ vào bồn tại bộn sẻ tạo ra hỗn hợp muối và nước cung cấp cho bơm làm việc

Chính vì vậy, ñề tài này chúng tôi ñã ñi vào nghiên cứu tính toán thiết

kế, chế tạo bồn thủy lực ñáp ứng yêu cầu cho bơm muối làm việc

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁCH TIẾP CẬN

3.1 Phương pháp tiếp cận

Do chưa có lý thuyết tính toán cũng như mô hình mẫu chế tạo bồn thuỷ lực, chúng tôi dùng phương pháp thực nghiệm ñể tiếp cận cho phương hướng nghiên cứu của chuyên ñề

Khắc phục nhược ñiểm trên, ñể tăng khả năng khuấy trộn, tạo tỉ lệ rắn lỏng cao, ít gây tắc muối, nâng cao năng suất bơm, chúng tôi ñã lựa chọn giải pháp tiếp theo tính toán thiết kế, chế tạo bồn thủy lực loại hình tròn kết hợp với hình thuyền làm mô hình thử nghiệm ñể nghiên cứu trong ñề tài

3.1.3 Mô hình 3 bồn hình nửa trụ và nửa thuyền như hình vẽ 19

Hình 19 Bồn hình nửa trụ tròn và nửa thuyền

- Tiến hành tính toán, thiết kế, chế tạo bồn thuỷ lực hình nửa tròn nửa thuyền

3.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp lý thuyết: Tính toán, thiết kế bồn thuỷ lực

- Phương pháp thực nghiệm: Chế tạo và thử nghiệm mô hình bồn thuỷ

lực, ñánh giá khả năng và chất lượng làm việc của vòi phun trong bồn thuỷ lực

3.3 ðịa ñiểm nghiên cứu

- Trường ðHNN – Hà Nội

-Trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ muối biển - Số 74, ngõ 1, phố Phú Viên, Phường Bồ ðề, Quận Long Biên, Hà Nội

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ðẠT ðƯỢC

4.1 Tính toán, thiết kế, bồn thuỷ lực nửa trụ tròn và nửa thuyền

ðể xây dựng mô hình thực nghiệm, lựa chọn các thông số thiết kế bồn thủy lực nửa trụ tròn và nửa thuyền:

− Lưu lượng nước qua vòi: Q = 120 m3/h;

− Áp suất phun: p = 1 kG/cm2;

Trên cơ sở lượng muối cần cấp liệu ñáp ứng yêu cầu cho máy bơm và góc chảy tự nhiên của muối biển phù hợp với quá trình vận chuyển; chúng tôi xác ñịnh hình dáng, kích thước của Bồn thuỷ lực như hình 18: Miệng Φ = 1680mm;

Các thông số trên ñược cung cấp bơỉ trung tâm chuyển giao công nghệ muối biển

4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo bồn

Bồn thuỷ lực là thiết bị ñựng hỗn hợp muối nước vì vậy thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp muối, nước chạt, ảnh hưởng trực tiếp ñến năng suất và chất lượng của quá trình làm việc của bồn Vì muối có khả năng ăn mòn tương ñối lớn trong môi trường kim loại nói chung và thép nói riêng do

ñó việc lựa chọn vật liệu chế tạo sàng phải ñảm bảo các yêu cầu sau:

- Phải có tính chống ăn mòn ñiện hoá tốt (Phải có khả năng chống ăn mòn trong môi trường nước biển);

- Có cơ tính tổng hợp tốt, tính chống mài mòn cao

ðể ñảm bảo các yêu cầu trên thì vật liệu sử dụng là thép INOX Sau ñây là kí hiệu và cơ tính của một số các Mác thép INOX theo tiêu chuẩn Hoa

Kỳ và của một số quốc gia khác