Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí hóa để xử lý chất thải rắn trong sản xuất công nghiệp chế biến tạo năng lượng phục vụ cho quá trình sấy và bảo quản nông sản, thực phẩm

LỜI CẢM ƠN Với lòng chân thành, cho phép tôi được bày tỏ sự biết ơn đến Vụ Khoa học & Công nghệ - Bộ Công Thương, Ban Giám hiệu, Phòng Quản lý Khoa học & HTQT, Phòng Tài chính Kế toán củ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN

ĐỀ TÀI NCKH & PTCN CẤP BỘ NĂM 2019

TẠO NĂNG LƯỢNG PHỤC VỤ CHO QUÁ TRÌNH SẤY

Cơ quan chủ trì: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH Chủ nhiệm nhiệm vụ: PGS.TS BÙI TRUNG THÀNH

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN

ĐỀ TÀI NCKH & PTCN CẤP BỘ NĂM 2019

“Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí hóa để xử lý rác thải rắn trong sản xuất công nghiệp - chế biến tạo năng lượng phục vụ cho quá trình sấy và bảo quản nông sản, thực phẩm.”

(Thực hiện theo Hợp đồng số 080.19.ĐT.BO/HĐKHCN ký ngày 15 tháng 1 năm 2019 giữa

Bộ Công Thương và Trường Đại học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh)

THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí hóa để xử lý rác thải rắn trong sản xuất công nghiệp - chế biến tạo năng lượng phục vụ cho quá trình sấy và bảo quản nông sản, thực phẩm.”

2 Mã số: 080.19.ĐTBO/HĐ-KHCN

3 Danh sách những người tham gia thực hiện nhiệm vụ

1 PGS.TS Bùi Trung Thành Viện Nghiên cứu Khoa học & CGCN -

Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

2 ThS Phạm Quang Phú Khoa Công nghệ Nhiệt lạnh - Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

3 ThS Nguyễn Minh Cường Máy công nghiệp - Trường Đại học Công Trung tâm Nghiên cứu & PT Công nghệ

4 Đơn vị chủ trì: Trường Đại học công nghiệp Tp.HCM

5 Thời gian thực hiện:

5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2019 đến tháng 12 năm 2019

5.2 Gia hạn (nếu có): 06 tháng (đến hết tháng 06 năm 2020)

5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 01 năm 2019 đến tháng 06 năm 2020

6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không

7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 250 triệu đồng

8 Sản phẩm, công bố và kết quả đào tạo của đề tài

8.1 Sản phẩm dạng 1

01 H Ệ THỐNG MÁY

01 MÁY T ẠO NGUYÊN LIỆU BỘT NHỰA: Tạo được nguyên liệu

từ túi nilon, hộp nhựa xốp đựng thực phẩm có kích thước để có thể ép

viên nén

01 Máy

Yêu c ầu khoa học /

Ch ỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Ghi chú

S ố liệu đăng ký

S ố liệu

th ực tế đạt được

Kích thước nguyên liệu

(nilon, bìa carton, hộp

01 MÁY T ẠO VIÊN NÉN (PELLETE) TỪ HỖN HỢP BỘT

Yêu c ầu khoa học /

Ch ỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Ghi chú

S ố liệu đăng ký

S ố liệu

th ực tế đạt được

(815x260x700)

Thông s ố Đơn vị đo

Yêu c ầu khoa học /

Ch ỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Ghi chú

S ố liệu đăng ký

S ố liệu

th ực tế đạt được

(400x400x900)

2

Năng suất đốt cung cấp

nhiệt năng cho máy sấy

nông sản

kg/mẻ 10 -20

10

3 Nhiệt trị cung cấp cho

máy sấy kcal/mẻ 35000- 80000 43351

4 Số mẻ đốt khí hóa phù

4 MÁY S ẤY TẦNG SÔI (Máy sấy sử dụng nhiệt từ việc đốt khí

hóa viên nén (bao gồm sấy tầng sôi hoặc sấy tĩnh) 01 Máy

Yêu c ầu khoa học /

Ch ỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Ghi chú

S ố liệu đăng ký

S ố liệu

th ực tế đạt được

5.1 Mùi đối với sản phẩm

lúa sấy quan Cảm Tự nhiên T ự nhiên

5.2 Mùi đối với sản phẩm

đường RS quan Cảm Tự nhiên T ự nhiên

6.1 Màu đối với lúa sấy Cảm

quan Tự nhiên T ự nhiên

6.2 Màu đối với đường Cảm

quan Tự nhiên T ự nhiên

-Sấy lúa 3 mẻ

36 kg lúa -Sấy đường

RS 3 mẻ (30kg đường

5 VIÊN NÉN (PELLETE) ĐA NGUYÊN LIỆU

Yêu c ầu khoa học /

Ch ỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Ghi chú

S ố liệu đăng ký

S ố liệu

th ực tế đạt được

5 Khối lương riêng kg/m3 600-1100 1068

Cho loại tỷ viên tỷ lệ 15% nilon và 85% mùn cưa

Cho loại tỷ viên tỷ lệ 15% nilon và 85% mùn cưa

7 Số lượng viên nén

Cung cấp

đủ cho quá trình sấy

vật liệu

40kg

-Bản vẽ chi tiết các thiết bị chính của mô hình

-Bản vẽ chi tiết các thiết bị chính của mô hình

chế tạo máy ép viên

nén đa nguyên liệu

-Bản vẽ tổng thể bố trí mô hình, thiết bị

-Bản vẽ chi tiết các thiết bị chính của mô hình

Theo TCVN

-Bản vẽ tổng thể bố trí mô hình, thiết bị

-Bản vẽ chi tiết các thiết bị chính của mô hình

-Bản vẽ chi tiết các thiết bị chính của mô hình

Theo TCVN

-Bản vẽ tổng thể bố trí mô hình, thiết bị

-Bản vẽ chi tiết các thiết bị chính của mô hình

-Bộ tài liệu trình bày quy trình vận hành, bảo trì các thiết bị và xử lý các sự cố thường gặp

6

Một số bài thực

hành phục vụ giảng

dạy

-Kỹ thuật tạo viên nén

-Kỹ thuật đốt khí hóa viên nén

-Kỹ thuật sấy nông sản cấp nhiệt từ buồng đốt khí hóa

-Kỹ thuật tạo viên nén

-Kỹ thuật đốt khí hóa viên nén

-Kỹ thuật sấy nông sản cấp nhiệt từ buồng đốt khí hóa

7

Báo cáo về hiệu quả

kinh tế -Chi phí sấy đồng/ kg sản phẩm, hoặc kJ/ kg nước

bay hơi

-Chi phí sản xuất 1 kg viên nén

- Chi phí sấy đồng/kg

TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

1 Bài báo khoa học 02 Bài báo

Đã được Tạp chí Cơ Khí Việt Nam cấp giấy chấp nhận đăng

TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt được

1 Kết quả đào tạo Học viên cao học chuyên ngành cơ khí

+ Học viên Ngô Thanh Nghĩa đang thực hiện luận

văn đề tài “Nghiên cứu, thi ết kế, chế tạo và thực nghi ệm máy ép viên đa nguyên li ệu”

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi cùng nhóm nghiên cứu theo danh sách kèm theo Các số liệu, kết quả trong báo cáo khoa học tổng kết đề tài này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TP HCM, ngày tháng năm 2020

TM nhóm nghiên cứu

Bùi Trung Thành

LỜI CẢM ƠN

Với lòng chân thành, cho phép tôi được bày tỏ sự biết ơn đến Vụ Khoa học & Công nghệ - Bộ Công Thương, Ban Giám hiệu, Phòng Quản lý Khoa học & HTQT, Phòng Tài chính Kế toán của trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

và các đồng nghiệp trong và ngoài trường đã tạo điều kiện cho tôi được thực hiện đề

tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí hóa để xử lý rác thải rắn trong sản xuất công nghiệp - chế biến tạo năng lượng phục vụ cho quá trình sấy và bảo quản nông sản, thực phẩm “

Trân trọng cảm ơn!

TP HCM, ngày tháng năm 2020

TM nhóm nghiên cứu

Bùi Trung Thành

TÓM TẮT BÁO CÁO KHOA HỌC

Việc chế biến gỗ và sản xuất đồ gỗ mang lại nhiều lợi ích cho quốc gia, nhưng quá trình chế biến gỗ và sản xuất đồ mộc cũng ảnh hưởng đến vấn đề môi trường Ngoài phụ

phẩm trong chế biến gỗ là mùn cưa, dăm bào… có thể tận dụng làm chất đốt thì các xí nghiệp chế biến gỗ trong cả nước hàng ngày đã và đang thải ra hàng ngàn tấn chất thải nhựa gồm: các túi màng PVC bọc sản phẩm, túi nilon phát sinh từ sinh hoạt, hộp cơm…gây ô nhiễm môi trường cho khu vực sản xuất, gây tác hại lâu dài đối với đời

sống con người, tuy vậy rải thải nhựa lại có giá trị về mặt năng lượng do nó có nhiệt trị cao hơn so với tất cả các loại rác thải sinh hoạt khác

Trước thực tiễn về vấn đề xử lý rác thải nhựa đang ảnh hưởng đến đời sống con người

và vấn đề phế thải từ gỗ trong các nhà máy chế biến gỗ, nhóm nghiên cứu của trường Đại học Công nghiệp TP HCM đề xuất và thực thi giải pháp xử lý rác thải nhựa theo hướng hướng nghiên cứu sản xuất viên nén nhiên liệu đa thành phần và thực hiện đốt khí hóa viên nén để sử dụng năng lượng nhiệt cho quá trình sấy vật liệu ẩm nhằm vừa bảo vệ môi trường vừa tiết kiệm và sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng từ rác thải và phế thải

Đề tài là đã giải quyết được các nội dung nghiên cứu và tạo ra các sản phẩm cụ thể như sau:

+ Đã thực hiện thiết kế, chế tạo và đưa vào thực nghiệm được 01 hệ thống thiết bị bao

gồm: 01 máy nghiền tạo ra được bột nhựa từ rác thải là túi nilon đựng thực phẩm; 01 máy

tạo viên nén có thành phần là rác thải nilon và mùn cưa của nhà máy chế biến gỗ; 01 lò đốt khí hóa viên nén kiểu ngược và 01 máy sấy tầng sôi kiểu sấy mẻ sử dụng nguồn nhiệt

cấp từ việc đốt viên nén theo công nghệ đốt khí hóa

+ Đã xác định được công thức sản xuất tạo ra viên nén đa nguyên liệu có tỷ lệ 85% mun cưa và 15% bột nhựa cho viên nén có kích thước dài 23mm, đường kính 6mm, nhiệt trị

5630 kcal/kg, khối lượng riêng là 1068 kg/m3 và khối lượng thể tích là 446 kg/m3

+ Đã thưc nghiệm sấy được một vài loại nông sản, thực phẩm trên máy sấy tầng sôi mẻ được cấp nhiệt từ nguồn nhiệt của lò đốt khí hóa viên nén ở chế độ nhiệt độ tác nhân sấy 57- 60 OC, vận tốc tác nhân sấy 1,5m/s và tần số cấp khí kiểu xung là 8 vòng/phút cho sản

phẩm đạt yêu cầu về độ ẩm bảo quản, màu sắc tự nhiên

MỤC LỤC

Chương: M Ở ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 M ục tiêu 2

2.1 Mục tiêu tổng quát 2

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 N ội dung thực hiện và nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 3

4.1 Phương pháp chuyên gia 3

4.2 Phương pháp kế thừa 3

4.3 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 3

4.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

6 Ph ạm vi nghiên cứu 4

Chương 1 T ỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 5

1.1 Rác th ải nhựa trong các nhà máy chế biến 5

1.1.1 Phân loại các nhóm rác thải nhựa 6

1.1.2 Mùn cưa 10

1.2 Viên nén nhiên li ệu, sản xuất viên nén và các máy ép viên nén 13

1.2.1 Giới thiệu về viên nén nhiên liệu 13

1.2.2 Công nghệ sản xuất viên nén nhiên liệu sinh khối 16

1.3 Máy ép viên nén 21

1.3.1 Nguyên lý làm việc của máy ép viên 21

1.3.2 Giới thiệu một số máy ép viên sản xuất tại Việt Nam 22

1.3.3 Giới thiệu một số máy ép viên nhập khẩu 24

1.3.4 Đánh giá các dòng máy trên thị trường hiện nay 27

1.4 Công ngh ệ khí hóa 31

1.4.1 Cơ sở lý thuyết về khí hóa 31

1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khí hóa sinh khối 35

Chương 2 TÍNH TOÁN THI ẾT KẾ CÁC MÁY SẢN XUẤT VIÊN NÉN ĐA NGUYÊN LI ỆU 37

2.1 Nguyên lý ho ạt động máy băm cắt nilon 37

2.2 Tính toán thi ết kế máy băm nghiền nilon 38

2.2.1 Tính toán, lựa chọn công suất động cơ 38

2.2.2 Tính toán, thiết kế bộ truyền bánh răng 39

2.2.3 Tính toán, thiết kế trục chính 43

2.2.4 Thiết kế kết cấu khung máy 45

2.3 Tính toán thi ết kế máy tạo viên 46

2.3.1 Phương trình cơ bản của quá trình tạo viên 46

2.3.2 Điều kiện để xảy ra quá trình nén 48

2.3.3 Tính toán, thiết kế các thông số máy tạo viên nén năng suất 15-25kg/h 50

Chương 3 TÍNH TOÁN THI ẾT KẾ MÁY SẤY VÀ BUỒNG ĐỐT KHÍ HÓA C ẤP NHIỆT SẤY NGUYÊN LIỆU NÔNG SẢN 58

3.1 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sấy 58

3.2 S ố liệu thiết kế 59

3.3 Tính toán, thi ết kế 60

3.3.1 Tính toán quá trình sấy lý thuyết 60

3.3.2 Tính toán quá trình sấy thực 67

3.4 Thi ết kế thiết bị phụ trợ 73

3.4.1 Tính toán thiết kế Cyclone thu bụi 73

3.4.2 Thiết kế buồng đốt viên nén đa nhiên liệu 74

3.4.3 Tính toán, thiết kế ghi phân phối khí 78

3.4.4 Thiết kế thiết bị tạo xung khí 79

3.4.5 Tính chọn quạt cấp tác nhân sấy 81

3.4.6 Tính chọn trục đánh tơi vật liệu sấy 82

3.5 K ết luận 82

Chương 4 QUY TRÌNH CÔNG NGH Ệ GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT QUAN TR ỌNG 85

4.1 Quy trình công ngh ệ gia công khuôn nén của Máy ép viên 85

4.2 Quy trình công ngh ệ gia công chi tiết lô nén 90

Chương 5 V ẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG TIỆN PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU 101

5.1 T ổng quát các nội dung thực hiện đề tài nghiên cứu 101

5.2 Xác định thông số nghiên cứu đối với quá trình tạo viên nén đa nguyên liệu 102

5.2.1 Thông số đầu vào 102

5.2.2 Thông số đầu ra 102

5.3 Xác định các thống số đối với quá trình khí hóa 103

5.3.1 Thông số đầu vào 103

5.3.2 Thông số đầu ra 103

5.4 V ật liệu và phương tiện nghiên cứu 103

5.4.1 Nguyên liệu để sản xuất viên nén đa nguyên liệu 103

5.5 Mô hình thí nghi ệm 103

5.5.1 Máy cắt và nghiền nylon 103

5.5.2 Máy ép viên nén 104

5.5.3 Lò đốt khí hóa viên nén 104

5.5.4 Mô hình máy sấy tâng sôi mẻ kiểu xung khí 105

5.6 D ụng cụ đo phục vụ thí nghiệm 106

5.6.1 Dụng cụ đo khối lượng (nguyên liệu sản xuất viên ép, viên ép, nguyên liệu sấy và mẫu thí nghiệm) 106

5.6.2 Dụng cụ đo kích thước nhiên liệu 107

5.6.3 Thiết bị đo độ ẩm của nguyên liệu và viên nén 108

5.6.4 Máy đo vận tốc tác nhân khí qua bề mặt lớp hạt 108

5.6.5 Dụng cụ đo nhiệt đo nhiệt độ tác nhân sấy và khí thải sau buồng sấy 109

5.6.6 Dụng cụ xác định kích thước nguyên liệu tạo viên nén 110

5.6.7 Dụng cụ đo khối lượng thể tích nhiên liệu 110

5.6.8 Dụng cụ đo khối lượng riêng viên nén 111

5.6.9 Dụng cụ sàng viên thu hồi 111

5.7 Các phương pháp xác định các thông số sản xuất viên nén đa nguyên liệu và v ật liệu sấy 112

5.7.1 Các vấn đề tổng quát 112

5.7.2 Phương pháp xác định độ ẩm mùn cưa và bột nhựa PP và hỗn hợp nguyên liệu ép viên, viên nén, nguyên liệu sấy 113

5.7.3 Xác định thông số đầu ra đối với quá trình tạo viên nén 114

5.7.4 Chuẩn bị nguyên liệu 120

5.7.5 Nguyên liệu sấy kiểm tra lại quá trình cấp nhiệt bằng đốt viên nén 121

Chương 6 K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 122

6.1 Quy trình s ản xuất viên nén đa nguyên liệu từ bột nilon phế thải đựng thực ph ẩm và mùn cưa nhà máy chế biến gỗ 122

6.1.1 Thực nghiệm sản xuất bột nhựa từ túi nilon phế thải bằng máy nghiền 122

6.2 S ản xuất viên nén đa nguyên liệu từ mùn cưa và bột nhựa túi nilon 124

6.3 K ết quả nghiên cứu thử nghiệm đốt khí hóa viên nén đa nguyên liệu 128

6.3.1 Các hoạt động đốt khí hóa viên nén 128

6.3.2 Kết quả thực nghiệm xây dựng chế độ hóa khí viên nén đa nguyên liệu trong lò đốt ngược theo đề tài nghiên cứu 129

6.4 K ết quả sấy đường cát RS từ nguồn nhiệt đốt khí hóa viên nén 132

6.4.1 Địa điểm thực hiện sấy nghiên cứu: 132

6.4.2 Quy trình thí nghiệm 132

6.4.3 Kết quả thực nghiệm sấy đường RS 133

6.5 K ết quả sấy lúa bằng máy sấy tầng sôi kiểu mẻ có nguồn nhiệt cấp từ lò đốt khí hóa viên nén đa nguyên liệu 137

6.5.1 Giới thiệu 137

6.5.2 Địa điểm thực hiện sấy nghiên cứu: 137

6.5.3 Quy trình thí nghiệm 137

6.5.4 Kết quả thực nghiệm sấy lúa cấp nhiệt từ lò đốt khí hóa viên nén 138

6.5.5 Kết quả thực nghiệm sấy lúa bằng cách phơi nắng 141

Chương 7 TÍNH TOÁN HI ỆU QUẢ KINH TẾ 143

7.1 Tính toán chi phí s ản xuất 1 kg viên nén đa nguyên liệu 143

7.2 So sánh giá thành s ản xuất 1 kg viên nén đa nguyên liệu với viên nén gỗ 143

7.3 So sánh giá thành viên nén g ỗ và viên nén đa nguyên liệu có thành phần 15% b ột nhựa PP 143

7.4 Tính toán chi phí s ấy lúa 144

Chương 8 K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 145

8.1 K ết quả 145

8.2 Ki ến nghị 146

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 147

PH Ụ LỤC BÁO CÁO 151

PHỤ LỤC 1: TIÊU CHUẨN ĐƯỜNG TRẮNG (WHITE SUGAR) - VIỆT NAM TCVN 6959 : 2001 151

PHỤ LỤC 2: TIÊU CHUẨN QUỐC GIA THÓC TẺ TCVN 8370 : 2010 153 PHỤ LỤC 3: HỒ SƠ GIÁM ĐỊNH CÁC MÁY CỦA ĐỀ TÀI VÀ CÁC THÔNG SỐ

KỸ THUẬT

PHỤ LỤC 4: THAM GIA ĐÀO TẠO HỌC VIÊN CAO HỌC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Qq Lưu lượng không khí cấp vào thiết bị khí hóa m3/h

m1 Khối lượng nguyên liệu cấp vào sau thí nghiệm kg

m2 Khối lượng nguyên liệu còn lại sau thí nghiệm kg

Qnl Nhiệt trị thấp của nhiên liệu đốt đưa vào lò MJ/m3

q M Mật độ dòng ẩm trên bề mặt vật liệu sấy kg/(m2.h)

RA Lượng không khí thực tế cho 1 kg nhiên liệu m3/kg

RB Lượng không khí lý thuyết cho 1kg nguyên liệu m3/kg

 Độ xốp hay độ rỗng của khối hạt

2 - 1 Khoảng thời gian khí hóa ổn định của lò h

’ Tỉ số giữa diện tích làm cánh

* Nhiệt độ không thứ nguyên

b Nhiệt độ bề mặt vật liệu trong quá trình bay hơi C

h hạt (đối với vật liệu)

DANH MỤC CÁC HÌNH

Chương 1:

Hình 1.1: S ử dụng túi nilon và nilon phế thải 9

Hình 1.2: Đồ thị so sánh giá trị nhiệt trị của rác thải nhựa với các loại nhiên liệu thông thường do các tổ chức quốc tế đánh giá [40] 10

Hình 1.3: Xưởng chế biến gỗ 11

Hình 1.4: Rác th ải nhà máy chế biến gỗ (gỗ vụn, mùn cưa, dăm bào, túi nilon) 11

Hình 1.5: Mùn cưa xưởng chế biến gỗ 12

Hình 1.6: Dăm bào 12

Hình 1.7: Viên nén sinh kh ối từ mùn cưa trên thị trường 13

Hình 1.8: M ột số nguồn nhiên liệu đầu vào phổ biến sản xuất viên nén sinh khối 13

Hình 1.9: Công ngh ệ đốt trực tiếp (trái) và lò đốt khí hóa sinh khối (phải) 14

Hình 1.10: Quy trình s ản xuất viên nén nhiên liệu sinh khối [29] 17

Hình 1.11: Viên nén được ép từ các loại nguyên liệu khác nhau 18

Hình 1.12: (a),(b) Cơ chế tạo viên trong máy ép viên phẳng 21

Hình 1.13: Cơ chế tạo viên trong máy nghiền viên dạng vòng 21

Hình 1.14: Máy ép viên BSR7270 22

Hình 1.15: Máy ép viên tr ục đứng từ mùn cưa, vỏ trấu của Công ty Ngọc Thành 23

Hình 1.16: Máy ép viên m ùn cưa 1,5 – 2 tấn/h NPT-MEV-0152TVN – Việt Nam 24

Hình 1.17: Máy ép viên NPT-MEV- 225TD hãng KAHL (Đức) 24

Hình 1.18: Máy ép viên mùn cưa 1,5 – 2 tấn/h NPT-MEV-152THQ – Hàn Quốc 25

Hình 1.19: Máy ép viên mùn cưa 5 tấn/h của hãng Andritz - Đan Mạch 26

Hình 1.20: Máy nén viên sinh kh ối KL200A – 15Hp – Trung Quốc 27

Hình 1.21: Sơ đồ nguyên lý hoạt của hệ thống ép trong 2 dòng máy ép viên[14] 30

Hình 1.22: Khuôn và lô ép – Đùn ép theo phương ngang 30

Hình 1.23: Khuôn và lô ép – Máy ép trục đứng 30

Hình 1.24: Lưu đồ quá trình khí hóa sinh khối[38] 32

Hình 1.25: Bi ểu đồ C-H-O của quá trình khí hóa [58] 32

Hình 1.26: Mô hình khí hóa sinh kh ối xảy ra trong lò.[38] 33

Chương 2: Hình 2.1: Nguyên lý ho ạt động máy băm cắt nilon 37

Hình 2.2: Thi ết kế bộ bánh răng dẫn động trục cắt 42

Hình 2.3: Bi ểu đồ momen trên trục cắt 44

Hình 2.4: Thiết kế trục chính (trục lắp dao cắt) 45

Hình 2.5: Thi ết kế cụm dao cắt 45

Hình 2.6: Thi ết kế kết cấu khung máy 45

Hình 2.7: C ụm phễu cấp liệu 45

Hình 2.8: Máng ch ứa nilon thành phẩm 46

Hình 2.9: Mô hình 3D hoàn ch ỉnh máy băm cắt nilon 46

Hình 2.10: Nguyên lý ho ạt động máy ép viên 46

Hình 2.11: Đồ thị phân bố áp suất trên khuôn 47

Hình 2.12: Sơ đồ biểu diễn quá trình nén 48

Hình 2.13: Phân tích l ực trong quá trình nén 49

Hình 2.14: Thi ết kế khuôn nén theo các thông số tính toán 52

Hình 2.15: Thi ết kế lô nén 52

Hình 2.16: Thi ết kế trục chính (trục công tác) 55

Hình 2.17: Thi ết kế bộ truyền bánh răng côn xoắn 56

Hình 2.18: Thi ết kế vỏ ngoài máy tạo viên 56

Hình 2.19: Thi ết kế khung máy tạo viên 57

Chương 3:

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy tầng sôi xung khí dạng mẻ sử dụng nguôn

c ấp nhiệt từ buồng khí hóa 58

Hình 3.2: Đồ thị quá trình sấy lý thuyết 60

Hình 3.3: Đĩa quay phân phối khí trên máy sấy tầng sôi xung khí dạng mẻ 67

Hình 3.4: Kích thước cơ bản của buồng sấy và buồng lắng 68

Hình 3.5: Truy ền nhiệt qua vách phẳng 2 lớp 71

Hình 3.6: Đồ thị quá trình sấy thực tế 72

Hình 3.7: Các kích thước cơ bản của cyclone thu bụi 73

Hình 3.8: Đồ thị quan hệ hệ số trở lực dòng khí qua lớp nguyên liệu 76

Hình 3.9: Bu ồng đốt viên nén đa nguyên liệu hoá khí nguyên lý nghịch được thiết kế.

78

Hình 3.10: Các kích thước của ghi phân phối khí 78

Hình 3.11: Các k ích thước của đĩa quay trong bộ tạo xung khí 80

Hình 3.12: H ệ thống sấy sử dụng nguồn nhiệt cấp từ buồng đốt khí hóa viên 84

Chương 4:

Hình 4.1: B ản vẽ chế tạo khuôn nén 85

Hình 4.2: Các b ề mặt gia công chi tiết khuôn nén 86

Hình 4.3: Sơ đồ gá đặt gia công mặt đầu và mặt ngoài chi tiết khuôn nén 86

Hình 4.4: Sơ đồ gá đặt và khoan lỗ (3) 87

Hình 4.5: Sơ đồ gá đặt gia công tiện tinh lỗ (3) 87

Hình 4.6: Sơ đồ gá đặt gia công cắt chi tiết 88

Hình 4.7: Sơ đồ gá đặt và gia công xọc rãnh then 88

Hình 4.8: Sơ đồ gá đặt và gia công khoan các lỗ (4) Ø6mm 89

Hình 4.9: Vát mép các l ỗ Ø6mm 89

Hình 4.10: Sơ đồ gá đặt và gia công phay tinh mặt (1) 90

Hình 4.11: B ản vẽ chế tạo chi tiết lô nén 90

Hình 4.12: Các b ề mặt gia công chi tiết lô nén 91

Hình 4.13: Sơ đồ gá đặt gia công mặt đầu (1) và mặt ngoài (5) chi tiết lô nén 91

Hình 4.14: Sơ đồ gá đặt gia công khoan lỗ (2) và (3) 92

Hình 4.15: Sơ đồ gá đặt và gia công cắt chi tiết 92

Hình 4.16: Sơ đồ gá đặt và gia công tiện tinh lỗ (2) 93

Hình 4.17: Sơ đồ gá đặt gia công khoan và taro 3 lỗ M6 trên lô nén 93

Hình 4.18: Sơ đồ gá đặt và gia công phay các rãnh (4) 94

Hình 4.19: B ản vẽ gia công chi tiết đầu phun khí 94

Hình 4.20: Các b ề mặt gia công chi tiết đầu phun khí 94

Hình 4.21: Sơ đồ gá đặt và gia công tiện mặt đầu, tiện ngoài đầu phun khí 95

Hình 4.22: Sơ đồ gá đặt và gia công vát mép đầu phun đạt kích thước 95

Hình 4.23: Sơ đồ gá đặt và gia công tiện mặt đầu 96

Hình 4.24: Sơ đồ gá đặt và gia công khoan lỗ Ø10mm 96

Hình 4.25: Sơ đồ gá đặt và gia công tiện cắt đứt chi tiết 96

Hình 4.26: Sơ đồ gá đặt và gia công khoan các lỗ Ø2mm 97

Hình 4.27: B ản vẽ gia công chi tiết trục lắp dao cắt 97

Hình 4.28: Các b ề mặt gia công chi tiết trục lắp dao cắt 97

Hình 4.29: Sơ đồ gá đặt và gia công tiện mặt đầu 98

Hình 4.30: Sơ đồ gá đặt và gia công khoan lỗ tâm 98

Hình 4.31: Sơ đồ gá đặt và gia công tiện các mặt (3),(4),(6),(7) 99

Hình 4.32: Sơ đồ gá đặt và gia công tiện mặt đầu còn lại 99

Hình 4.33: Sơ đồ gá đặt và gia công khoan tâm 99

Hình 4.34: Sơ đồ gá đặt và gia công tiện các mặt (1),(2) 100

Hình 4.35: Sơ đồ gá đặt và gia công phay rãnh then 100

Chương 5:

Hình 5.1: Tóm t ắt quy trình thực hiện đề tài 102

Hình 5.2: Nguyên li ệu mùn cưa từ xưởng chế biến gỗ dạng mịn 103

Hình 5.3: Máy nghi ền và băm nhỏ nylon làm nguyên liệu ép viên 103

Hình 5.4: Máy ép viên và khuôn ép lo ại đĩa phẳng 104

Hình 5.5: Mô hình lò đốt khí hóa 104

Hình 5.6: Hệ thống sấy sử dụng nguồn nhiệt cấp từ buồng đốt khí hóa viên 105

Hình 5.7: Mô hình g ồm buồng đốt khi hóa viên nén được két nối với máy sấy tầng sôi

ki ểu xung khí được được chế tạo sẵn sàng cho việc khảo nghiệm 105

Hình 5.8: Bu ồng sấy tầng sôi kiểu mẻ và bộ van cấp khí kiểu xung 106

Hình 5.9: Cân Nhơn Hòa các loại 106

Hình 5.10: Cân điện tử CAS Hàn Quốc với mã SW1A 107 Hình 5.11: Cân điện tử WH-M30 107

Hình 5.12: Cân ti ểu ly điện tử và thao tác cân vật liệu mẫu làm thí nghiệm 107

Hình 5.13: Thước cặp để xác định kích thước của viên nén 107

Hình 5.14: Máy đo độ ẩm Sartorius – mẫu đo trên máy và thao tác đo 108

Hình 5.15: Máy đo độ ẩm hạt 108

Hình 5.16: D ụng cụ đo vận tốc khí bề mặt Windmeter và thao tác đo vận tốc bề mặt

109

Hình 5.17: D ụng cụ đo vận tốc gió DAF80WP và bộ biến tần chỉnh số vòng quay 109

Hình 5.18: Đồng hồ đo nhiệt độ cấp tác nhân sấy và đó nhiệt độ khí thải 110

Hình 5.19: B ộ rây phân loại nguyên liệu và sản phẩm sấy 110

Hình 5.20: B ộ dụng cụ đo khối lượng thể tích của hạt nguyên liệu và viên nén đa nguyên li ệu.(cân tiểu ly và các ống đong, ống burret) 111

Hình 5.21: D ụng cụ là ống đo thủy tinh Genlab 250 ml 111

Hình 5.22: Thước cặp đo thể tích viên nén và kết hợp sử dụng cấn để xác định khối lượng riêng của viên nén đa nguyên liệu 111

Hình 5.23: D ụng cụ sàng viên nén để thu hồi 112

Hình 5.24: Sản xuất viên nén đa nguyên liệu theo tỷ lệ trộn hỗi hợp 114

Hình 5.25: Cân kh ối lượng hỗn hợp trước và khối lượng viên nén sau 115

Hình 5.26: Cân ti ểu ly điện tử Ohaus 117

Hình 5.27: Máy phân tích độ ẩm Axis 117

Hình 5.28: Xác định kích thước viên nén nhiên liệu 117

Hình 5.29: Xác định thể tích nguyên liệu trong ống nghiệm 119

Hình 5.30: Nguy ện liệu bột PP từ túi nilon thực phẩm 120

Hình 5.31: Phân lo ại nguyên liệu bằng sàng rây 120

Hình 5.32: Cân nguyên li ệu và trộn hỗn hợp bột nhựa PP theo kích thước và tạo độ

ẩm hỗn hợp nguyên liệu 121

Hình 5.33: Nh ựa Nilong PP được nghiền nhỏ và trộn theo tỷ lệ 121

Hình 5.35: Lúa nguyên li ệu cho máy sấy 121

Hình 5.34: Đường RS chuẩn bi mang đi sấy 121

Chương 6:

Hình 6.1: Quy trình th ực nghiệm sản xuất viên nén đa nguyên liệu 122

Hình 6.2: Cho túi nilon vào b ộ phận 123

Hình 6.3: Máy nghi ền nilon dạng bột 123

Hình 6.4: S ản phẩm bột nilon 123

Hình 6.5: S ản phẩm bột nhựa nilon 123

Hình 6.6: Đồ thị quan hệ khối lượng thể tích nguyên liệu theo đường kính nguyên

li ệu 124

Hình 6.7: Đồ thị quan hệ khối lượng thể tích hỗn hợp nguyên liệu sản xuất 125

Hình 6.8: Đồ thị quan hệ khối lượng thể tích viên nén 125

Hình 6.9: Đồ thị quan hệ khối lượng riêng của viên nén đa nguyên liệu 126

Hình 6.10: Đồ thị quan hệ khối lượng riêng và khối lượng thể tích của viên nén đa nguyên li ệu theo tỷ lệ pha trộn 2 loại nguyên liệu 126

Hình 6.11: Bi ểu đồ quan hệ giữa tỷ lệ thành phẩm viên nén đa nguyên liệu 127

Hình 6.12: Bi ểu đồ quan hệ giữa nhiệt trị viên nén và phần trăm nylon 127

Hình 6.13: Các m ẫu thử viên nén 128

Hình 6.14: Chu ẩn bị lò đốt 129

Hình 6.15: Gi ấy vụn nhóm lò đốt 129

Hình 6.16: N ạp nguyên liệu vào lò 129

Hình 6.17: Ng ọn lửa khí hóa viên nén 129

Hình 6.18: Cân đường để sấy trên máy sấy tầng sôi 133

Hình 6.19: Các m ẫu Đường RS trước và sau khi sấy 134

Hình 6.20: M ẫu Đường RS trước và sau khi sấy 134

Hình 6.21: H ệ thống máy sấy cấp nhiệt từ lò đốt khí hóa viên nén đa nguyên liệu sấy lúa và s ấy đường phục vụ thí nghiệm 134

Hình 6.22: Đồ thi đường cong khi sấy đường bằng viên nén đa nguyên liệu 136

Hình 6.23: Cân lúa c ấp cho máy sấy 138

Hình 6.24: Cân viên nén đa nguyên liệu để cấp cho lò đốt khí hóa cấp nhiệt cho máy

s ấy 138

Hình 6.25: N ạp lúa vào buồng sấy 138

Hình 6.26: Lúa đang được sấy trong buồng sấy 138

Hình 6.27: Đồ thi biểu diễn đường cong sấy khi sấy lúa độ ẩm ban đầu 22,37% 139

Hình 6.28: L ấy mẫu lúa sau mỗi 5 phút 140

Hình 6.29: S ử dụng dụng cụ đo độ ẩm hạt lúa trước khi đưa vào sấy 140

Hình 6.30: Lúa ướt trước khi sấy 140

Hình 6.31: Lúa khô sau khi s ấy 140

Hình 6.32 H ạt gạo sấy bị răn nứt khi phơi nằng nhìn qua kính tỷ lệ phóng đại (10:1)

140

Hình 6.33: H ạt gạo sấy không răn nứt sấy bằng máy sấy 140

Hình 6.34: Phơi lúa ngoài nắng 141

Hình 6.35: Đồ thị đường cong phơi lúa dưới nắng mặt trời 142

DANH M ỤC CÁC BẢNG

Chương 1:

B ảng 1.1: Mục tiêu phân loại và tái chế chất thải 6

B ảng 1.2: Giá trị nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp của NRP (MJ/kg) được đánh giá bởi

các tổ chức của các nhà khoa học Hoa kỳ[35][40] 10

B ảng 1.3: Thành phần và nhiệt trị các loại thực vật [61] 12

B ảng 1.4: So sánh giá trị năng lượng giữa các loại nhiên liệu phố biến hiện nay 14

B ảng 1.5: Thông số kỹ thuật máy ép viên BSR7270 22

B ảng 1.6: Bảng thông số kỹ thuật máy ép viên NPT-MEV-225TD 25

B ảng 1.7: Bảng thông số kỹ thuật máy ép viên NPT-MEV-152THQ – Hàn Quốc 25

B ảng 1.8: Bảng thông số kỹ thuật máy Andritz - Đan Mạch 26

B ảng 1.9: So sánh dòng máy ép viên trục đứng và máy đùn trục ngang 29

B ảng 1.10: Các phản ứng đặc trưng xảy ra trong lò khí hóa sinh khối [38] 34

Bảng 3.1: Độ ẩm cân bằng của lúa theo cơ sở ướt (ASAE Standards D245.6.15) 65

B ảng 3.2: Kết quả tính nhiệt quá trình sấy thực 70 Bảng 3.3: Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình sấy 72

B ảng 3.4: Các thông số chính của buồng đốt hóa khí 77

B ảng 3.5: Thông số kỹ thuật của quạt cấp tác nhân 81

B ảng 3.6: Thông số cơ bản của các thiết bị trong hệ thống sấy 83

Chương 6:

B ảng 6.1: Kết quả đo sản phẩm bột nhựa 123

B ảng 6.2: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu

mùn cưa và bột nilon đến khối lượng thể tích hỗn hợp, khối lượng riêng, khối lượng

thể tích, nhiệt trị viên nén và hiệu suất sản xuất viên nén 124

B ảng 6.3: Kết quả xác định vận tốc hóa khí cho lò đốt 131

B ảng 6.4: Kết quả khảo nghiệm xác định vận tốc dòng khí qua bề mặt buồng cháy

của buồng đốt khí hóa kiểu ngược chiều (thí nghiệm nấu nước) 131

B ảng 6.5: Thông số kỹ thuật ở chế độ vận hành lò đốt khí hóa viên nén đa nguyên

liệu tỷ lệ 85% mùn cưa và 15% bột nilon đạt hiệu suất cao 132

B ảng 6.6: Kết quả đo vận tốc-nhiệt độ tại vị trí cửa vào buồng sấy 135

B ảng 6.7: Kết quả đo nhiệt độ cấp khí nóng vào buồng sấy 135

B ảng 6.8: Kết quả đối với sấy đường khi thay đổi tần số cấp khí kiểu xung 135

B ảng 6.9: Kết quả đối với sấy đường khi chọn tần số xung khí mức 8 vòng /phút 135

B ảng 6.10: Kết quả đo độ ẩm thí nghiệm sấy lúa tầng sôi xung khí ngày 139

Bảng 6.11: Bảng số liệu thực nghiệm phơi nắng 142

2007 Năm 2013 là 5,3 tỷ tăng 12% so với năm 2012, năm 2017 là 6,5 tỷ USD, năm 2018 xuất khẩu sản phẩm gia dụng dưới dạng gỗ đạt 9,3 tỷ USD Năm 2017, các doanh nghiệp Việt Nam chi ra khoảng 2,1 tỷ USD để nhập khẩu gỗ từ nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ Việc chế biến gổ và sản xuất đồ gỗ mang lại nhiều lợi ích cho quốc gia, nhưng quá trình chế biến gỗ và sản xuất đồ mộc cũng ảnh hưởng đến vấn đề môi trường Ngoài phụ phẩm trong chế biến gỗ là mùn cưa, dăm bào có thể tận dụng làm chất đốt thì các xí nghiệp chế biến gỗ trong cả nước hàng ngày thải ra hàng ngàn tấn chất thải nhựa gồm các túi màng PVC bọc sản phẩm, túi nilon phát sinh từ sinh hoạt, hộp cơm…góp phần gây ô nhiễm

môi trường cho khu vực sản xuất, gây tác hại lâu dài đối với đời sống con người , tuy vậy chính chúng lại ẩn chứa giá trị về mặt năng lượng cao hơn so với tất cả các loại rác thải sinh hoạt khác

Theo Trung tâm Kỹ thuật Trái đất Đại học Columbia, Hoa Kỳ đã có các công bố cho thấy các nhóm nhựa đều có nhiệt trị rất cao, bằng thực nghiệm đã xác định nhiệt trị cao của rác thải nhựa không tái chế có giá trị là 24,7- 44,1 MJ/kg (20,6-38,0 MMBtu/tấn), PET và PVC có nhiệt trị cao (HHV) trung bình 40-46 MJ/ kg, PP có nhiệt trị cao (HHV) 44,1 MJ/kg (38,0 MMBtu/tấn), LDPE / LLDPE ở mức 43,9 MJ/kg (37,8 MMBtu/tấn)

Trước thực tiễn yêu cầu phải xử lý rác thải nhựa tại các nhà máy chế biến gỗ nói riêng

và trong các nhà máy chế biến thực phầm nói chung nhóm nghiên cứu của trường Đại học Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh đặt ra giải pháp xử lý rác thải nhựa trong các nhà

máy chế biến gỗ thông qua nhiệm vụ KHCN cấp Bộ Công Thương: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí hóa để xử lý rác thải rắn trong sản xuất công nghiệp - chế biến tạo năng lượng phục vụ cho quá trình sấy và bảo quản nông sản, thực phẩm.”

Nội dung của nghiên cứu này là thiết kế chế tạo thiết bị có thể nghiền, băm- nhỏ túi nilon phế thải thành dạng bột với nhiều cấp kích thước sau đó trộn với mùn cưa theo các

tỷ lệ khác nhau và tiến hành ép thành viên nén nhiên liệu đa thành phần và thực hiện nghiên cứu đốt các viên nén nhiên liệu đa thành phần này trong lò đốt khí hóa kiểu ngược

để cung cấp nhiệt cho cho các quá trình sấy tại các cơ sở sản xuất đồ gỗ nhằm tạo ra chuỗi sản xuất khép kín trong các nhà máy chế biến gỗ tại Việt Nam

Với thời gian có hạn, kinh phí hạn hẹp, phương tiện thí nghiệm và dụng cu đo còn thiếu, chắc chắn Báo cáo khoa học của nhóm nghiên cứu còn nhiều thiếu sót, Nhóm nghiên cứu kính mong nhận được các ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp, các nhà khoa học để Báo cáo khoa học tổng kết đề tài được hoàn chỉnh hơn

2 M ục tiêu

2.1 M ục tiêu tổng quát

+ Xây dựng được công thức sản xuất viên nén đa nguyên liệu có thành phần từ mùn cưa

và bột nhựa phế thải có hiệu suất sản xuất cao nhất và nhiệt trị hợp lý

+ Làm chủ công nghệ khí hóa đốt viên nén đa nguyên liệu trong lò đốt khí hóa để cung

cấp nhiệt cho sản xuất (sấy vật liệu ẩm từ quá trình sản xuất)

+ Sử dụng hiệu quả nguồn nhiệt cấp từ quá trình đốt khí hóa để phục vụ sản xuất nhằm hướng đến tiết kiệm năng lượng từ các nguồn thải trong quá trình sản xuất công nghiệp -

chế biến

2.2 M ục tiêu cụ thể

+ Thiết kế, chế tạo được 01 hệ thống thiết bị bao gồm máy tạo nguyên liệu, máy tạo viên nén đa nguyên liệu từ các loại rác thải nilon của nhà máy chế biến gỗ, lò đốt khí hóa viên nén và máy sấy tầng sôi kiểu sấy mẻ sử dụng nhiệt từ đốt viên nén theo công nghệ khí hóa + Thực nghiệm xác định được công thức sản xuất tạo ra viên nén đa nguyên liệu có thành phần từ thành phần mùn cưa và nilon phế thải;

+ Xác định nhiệt trị viên nén đa nguyên liệu;

+ Thực nghiệm sấy một vài loại nông sản trên máy sấy tầng sôi mẻ được cấp nhiệt từ việc

sử dụng nguồn năng lượng khí hóa viên nén

3 Nội dung thực hiện và nghiên cứu

+ Tìm hiểu về viên nén và công nghệ sản xuất viên nén, máy ép tạo viên nén

+ Nghiên cứu về công nghệ khí hóa và lựa chọn kiểu lò đốt khí hóa theo hướng đề tài nghiên cứu đốt khí hóa viên nén đa nguyên liệu

+ Tính toán,thiết kế , chế tạo và xây dựng một số cụm thiết bị chính của máy nghiền tạo

ra nguyên liệu nilon dạng bột

+ Tính toán, thiết kế, chế tạo và xây dựng một số cụm thiết bị chính của máy ép viên nén + Tính toán, thiết kế, chế tạo và xây dựng một số cụm thiết bị chính của lò đốt khí hóa viên nén

+ Tính toán, thiết kế, chế tạo và xây dựng một số cụm thiết bị chính của máy sấy sử dụng nguồn nhiệt từ việc đốt viên nén đa nguyên liệu

+Xây dựng các công thức sản xuất viên nén đa nguyên liệu theo hướng nghiên cứu của

đề tài

+ Đánh giá chất lượng viên nén đa nguyên liệu theo các công thức đã sản xuất

+ Thực nghiệm đốt khí hóa viên nén trong lò đốt khí hóa kiểu ngược để cung cấp nhiệt cho một mô hình sấy

+Đánh giá chất lượng cấp nhiệt và sản phẩm sấy

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp chuyên gia

Sử dụng kinh nghiệm của các chuyên gia (người có nhiều kiến thức và kinh nghiệm, cũng như am tường và hiểu biết sâu trong các lĩnh vực khí hóa) để đóng góp các ý kiến

tư vấn phục vụ cho công tác nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm, thiết kế và vận hành mô hình

4.2 Phương pháp kế thừa

+ Kế thừa có chọn lọc với kết quả nghiên cứu của các tác giả đã nghiên cứu về lĩnh vực khí hóa các nguyên liệu sinh khối khác nhau nhất là các viên nén đa nguyên liệu thông qua

các công trình khoa học đã được công bố

+ Tiếp cận và tiếp thu các ý kiến của các chuyên gia, các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực

sản xuất viên nén, đốt khí hóa

+ Tiến hành khảo sát công nghệ và thiết bị, tìm hiểu phân tích thiết bị để nắm bắt được các thông số cơ bản và công nghệ, yêu cầu kỹ thuật của thiết bị làm cơ sở so sánh, đánh

giá thiết bị khi nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm

+Tìm hiểu các đặc điểm của công nghệ sản xuất, chế tạo viên nén cũng sản phẩm viên nén được tạo ra trên cơ sở đa nguyên liệu So sánh công nghệ khí hóa và công nghệ đốt cháy hoàn toàn hiện nay trong quá trình xử lý nguyên liệu có thành phần nhiệt trị thấp và

gây ô nhiễm

+ Trên cơ sở tiếp cận, tìm hiểu về công nghệ, thiết bị và những kinh nghiệm chuyên môn, tiếp thu có chọn lọc những ưu khuyết điểm làm cơ sở vững chắc cho quá trình nghiên cứu giúp tiết kiệm thời gian, công sức, chi phí nghiên cứu và đem lại hiệu quả tốt cho nhiệm

vụ nghiên cứu

4.3 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Áp dụng các công thức toán học về lĩnh vực khí hóa để thiết kế, chế tạo mô hình khí hóa cũng như tiêu chuẩn khi đánh giá viên nén để giải quyết các bài toán thiết kế theo hướng tạo ra mô hình vật lý cũng như giải các bài toán về thực nghiệm

4.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Xác định các thông số của nguyên liệu và đặc điểm công nghệ của máy ép viên cũng như mô hình khí hóa nguyên liệu Trên cơ sở đó tiến hành thực hiện quá trình tạo ra sản phẩm và xử lý thông qua thiết bị sau đó tiến hành đo đạc và điều chỉnh các thông số của nguyên liệu và thiết bị cho phù hợp rồi tiến hành so sánh

Nguyên tắc của phương pháp thực nghiệm là đơn yếu tố là cố định một yếu tố và thay đổi các yếu tố khác để xác định ảnh hưởng của yếu tố biến thiên tới hàm mục tiêu mà mình đã đoán định và thăm dò trước đó Qua đó thăm dò được khoảng nghiên cứu cho phép của yếu tố và các ảnh hưởng tới giá trị cực trị của hàm mục tiêu

Trên cơ sở đó, đề tài tiến hành làm thực nghiệm, thu thập số liệu, xử lý số liệu thí nghiệm để xác định các thông số của nghiên cứu của đề tài đặt ra

Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên nội dung thực nghiệm nằm trong giới hạn chủ yếu xác định các mối tương quan giữa các thông số dưới dạng thực nghiệm đơn yếu

tố và hàm mục tiêu đặt ra cho đề tài là tỷ lệ hình thành viên nén đa nguyên liệu (nilon và mùn cưa đến nhiệt trị viên nén và hiệu suất đốt viên nén)

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

+ Góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phế thải bao gồm chất thải dạng nhựa và mùn cưa tại các nhà máy chế biến gỗ nói riêng và trong các ngành nghề chế biến nông sản thực phẩm nói chung

+ Góp phần giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường từ rác thải nilon trong nhà máy chế biến gỗ dưới dạng sử dụng nhiệt trong việc đốt khí hóa cung cấp cho quá trình sấy gỗ + Kết quả nghiên cứu khi mở rộng cho phép giải quyết vấn đề xử lý rác thải nhựa trong nông nghiệp khi đốt khí hóa với các phế phẩm trong nông nghiệp và sử dụng nguồn nhiệt này để cung cấp năng lượng cho quá trình sấy

6 Phạm vi nghiên cứu

+ Tập trung vào nghiên cứu thực nghiệm với quá trình tạo viên nén đa thành phần có thành phần là nilon phế thải từ nguồn túi nilon đựng thực phẩm loại PP và mùn cưa; + Xây dựng được công thức tạo viên có thành phần nylon và mùn cưa thích hợp;

+ Xác định nhiệt trị viên nén theo công thức tính quy đổi về khối lượng theo tỷ lệ trong thành phần khí với nhiệt trị riêng của mùn cưa và bột nhựa PP trong viên nén thành phẩm + Tổ chức thực nghiệm đốt viên nén trong lò đốt khí hóa kiểu ngược để cung cấp nhiệt cho quá trình sấy nông sản và có các đánh giá quá trình cấp nhiệt

Chương 1

TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Rác thải nhựa trong các nhà máy chế biến

Theo trong báo cáo nghiên cứu khảo sát hiện trạng chất thải nhựa tại Việt Nam thuộc

dự án WWF - Việt Nam (World Wide Fund For Nature [28] Hàng năm thế giới có khoảng 8 triệu tấn rác thải nhựa thải ra môi trường trong đó có 60% là rác nhựa đại dương đến từ 10 dòng sông chảy qua những vùng dân cư đông đúc Rác nhựa bị thải ra môi trường phần lớn từ các nước Châu Á Trung Quốc, Indonesia, Philipine và Việt Nam là những nước đứng đầu danh sách thải nhựa ra biển

Trong khí đó theo ambeck JR và cộng sự (2015) được trình bày trong [28],đánh giá Việt Nam là nước có lượng rác thải nhựa xả ra biển nhiều thứ 4 trên thế giới Khối lượng rác thải nhựa từ Việt Nam ra Biển Đông dao động trong khoảng 0,28-0,73 triệu tấn/năm, tương đương 6% tổng lượng rác thải nhựa ra biển của thế giới Người dân thường Việt Nam chưa có ý thức về những nguy hại từ ô nhiễm rác thải nhựa cũng như chưa có những hành động cần thiết để bảo vệ môi trường biển

Theo ước tính và số liệu thống kê chưa đầy đủ của Bộ TN&MT[8] ở Việt Nam rác thải nhựa chiếm tỷ trọng khoảng 5-10% trong rác thải sinh hoạt (tương đương với các nước trên thế giới); cả nước phát sinh khoảng 23 - 25 triệu tấn rác thải sinh hoạt/năm, tương ứng từ 1,15 - 2 triệu tấn rác thải nhựa/năm

Quá trình đô thị hóa, cùng với việc tăng trưởng kinh tế và dân số một cách nhanh chóng đang tạo ra lượng chất thải ngày càng tăng cao, với khối lượng phát sinh chất thải

ở Việt Nam tăng gấp đôi trong vòng chưa đầy 15 năm Theo tài liệu [10] trong báo cáo của Hiệp hội nhựa, năm 2015 Việt Nam sản xuất và tiêu thụ khoảng 5 triệu tấn nhựa; nguyên liệu chủ yếu là nhập khẩu (khoảng 80%), trong đó bao gồm phế liệu nhựa nhập khẩu Chỉ số tiêu thụ nhựa trên đầu người tại Việt Nam tăng nhanh, năm 1990: 3,8kg/năm/người, năm 2005 là 35 kg/người/năm, năm 2015 là 49kg/năm/người Hiện nay trung bình một người Việt Nam trong 1 năm sử dụng ít nhất 30 kg các sản phẩm có nguồn gốc từ nhựa Năm 2000, trung bình một ngày Việt Nam thải ra môi trường khoảng

800 tấn rác nhựa và hiện nay là 2.500 tấn /ngày và có thể còn hơn

Sản phẩm nhựa tại Việt Nam chia làm các nhóm chính: Nhựa bao bì (39%), nhựa gia dụng (32%), nhựa vật liệu xây dựng (14%), nhựa công nghệ cao (9%) và các nhóm còn lại (5%).Cả nước có khoảng 2.000 doanh nghiệp nhựa, trong đó 450 doanh nghiệp sản xuất bao bì.[10]

Chất thải nhựa phát sinh trong sinh hoạt chủ yếu với loại dùng 1 lần từ sinh họat, tiêu dùng, sau đó là nhựa phế liệu phát sinh từ các cơ sở sản xuất Đối với nhựa phát sinh từ sinh hoạt, tiêu dùng thì chưa được phân loại Chất thải nhựa có giá trị tái chế (chai nước, bao bì nilon, túi nilon dầy, ) được thu gom từ nhiều nơi (hộ gia đình, siêu thị, nhặt tại bãi rác ), trong khi chất thải nhựa không có hoặc có giá trị tái chế thấp, gồm túi nilon, hộp xốp các loại, ống hút nhựa bị thải ra môi trường Đối với nhựa phế liệu phát sinh từ

các cơ sở sản xuất: hầu hết được thu gom, bán cho cơ sở tái chế Vấn đề chính hiện nay

là sản phẩm nhựa dùng 1 lần và túi nilon siêu mỏng, khó phân hủy và bị thải bỏ sau một lần sử dụng cần có các giải pháp xử lý

Đối với chất thải rắn nói chung tại Việt Nam được dự án Bioris –IUH đưa ra số liệu năm 2015 ước đạt trên 27 triệu tấn Với tốc độ tăng trưởng dự báo về phát sinh chất thải rắn sinh hoạt là 8,4%/ năm đối với khu vực đô thị và mức độ tăng dự báo khoảng 5% mỗi năm thì tổng lượng chất thải rắn nói chung ước trên cả nước tính tăng lên 54 triệu tấn vào năm 2030 Đứng trước con số về tổng chất thải rắn nói chung và chất thải nhựa nói riêng, Thủ tướng chính phủ đã yêu cầu toàn thể các cơ quan ban ngành phải xây dựng

kế hoạch và có các giải pháp thực hiện xử lý các loại chất thải rắn này

Bảng 1.1: Mục tiêu phân loại và tái chế chất thải

1 Thu gom/Tái chế chất thải rắn sinh hoạt 85/60 90/85 100/90

2 Thu gom/Tái chế chất thải công nghiệp 50/50 80/50 90/60

3 Phân bùn bể phốt của đô thị loại 2 30/10 50/30 100/50

4 Túi nylon mua hàng(*giảm so với năm 2010) 40* 65* 85*

5 Phân loại tại nguồn đối với rác không tái chế 50 80 100

6 Thu gom/Tái chế chất thải rắn công nghiệp thông thường 80/70 90/75 100/100

8 Thu gom chất thải rắn y tế thông thường/ Thu gom chất

Ngu ồn: Quyết định số 2149/2009/QĐ-TTg ngày 17/12/2009 của Thủ tướng Chính phủ

Theo nghiên cứu trong [8] nhựa là một dạng chất thải có tốc độ phân hủy trong môi trường biển rất chậm Thông thường những mảnh rác thải nhựa lớn sẽ bị phân nhỏ ra dưới các tác động cơ học thành các hạt nhựa nhỏ có kích thước dưới 5mm (gọi

là microplastic) Thông thường phải mất đến hàng trăm năm thậm chí cả hàng nghìn năm

để một mảnh rác thải nhựa bị phân hủy hoàn toàn trong điều kiện tự nhiên Với đặc tính bền vững trong tự nhiên như vậy, rác thải nhựa đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho hệ sinh thái biển, ảnh hưởng trực tiếp tới sự sống của các loài sinh vật phù du, các loài rùa biển cũng như các loài chim biển

1.1.1 Phân loại các nhóm rác thải nhựa

Theo tác giả trong [40], rác thải nhựa không thể phân hủy trong môi trường được phân làm 7 nhóm và được xác định theo mã nhựa được đánh số thứ tự từ 1 đến 7 gồm: Polyetylen Terephthalatc (1-PET), Polyetylen mật độ cao (2-HDPE), Polyvinyl Clorua (3-PVC), Polyetylen mật độ thấp / Polyurethane mật độ thấp (4-LDPE/LLDPE), Polypropylen (5-PP), Polystyrene (6-PS) và 7- Khác Danh mục và đặc tính của 7 nhóm nhựa trình bày bên dưới

 PET (Polyethylene terephthalate):

Nhựa PET là một trong số những loại được sử dụng phổ biến làm sản phẩm gia dụng,

ví dụ như chai nước khoáng, nước ngọt, bia và bao bì đóng gói như nước sốt cà chua, đựng mứt, thạch Nhựa PET có thể sử dụng nhưng nên tránh nguồn nhiệt cao và không nên tái sử dụng quá nhiều lần, nếu dùng đi dùng lại có thể tăng nguy cơ làm hòa tan các kim loại nặng và hóa chất cấu tạo nên chúng, ảnh hưởng đến sự cân bằng hormone trong

cơ thể Nhựa PET rất khó làm sạch, mức độ tái chế cũng rất thấp, vì vậy tốt nhất hãy vứt

đi ngay khi dùng xong Nếu tái sử dụng để đựng nước nóng quá 70 độ C, không chỉ biến dạng mà còn phân giải ra các chất có hại cho sức khỏe Chế phẩm nhựa này nếu sử dụng quá 10 tháng có thể sinh ra các chất gây ung thư Loại nhựa chỉ sử dụng duy nhất một lần

 HDP:

HDP/HDPE (nhựa nhiệt dẻo mật độ cao) là loại nhựa không thải ra chất độc hại, an toàn là loại dùng để chế tạo bình nhựa cứng như bình đựng sữa, bình đựng chất tẩy rửa, dầu ăn, đồ chơi và một số túi nhựa Ngoài ra, HDPE còn sử dụng để chế tạo túi nhựa, vật liệu cách nhiệt hay ống nhựa Polyethylene là họ nhựa phổ biến nhất trên thế giới với độ dẻo, bền chắc, khả năng chống ẩm rất tốt Loại nhựa này không thải ra chất độc hại, vì thế đây là loại thường được chọn vì an toàn nhất trong các loại nhựa Nhưng, như một nghiên cứu năm 2011 đã chỉ ra, hầu hết các sản phẩm nhựa đều sinh ra các hóa chất estrogen, bao gồm HDPE Hóa chất có hoạt động estrogen (EA) bị nghi ngờ gây ra các vấn đề sức khỏe, đặc biệt là ở liều thấp ở động vật có vú và thai nhi Tiếp xúc với EA đã được chứng minh là làm thay đổi cấu trúc tế bào của con người, tạo ra những rủi ro tiềm tàng cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ

 PVC (Polyvinyl clorua):

PVC hay 3V - Loại chỉ đựng đồ ăn uống dưới 81 độ C là loại nhựa mềm và dẻo, được

sử dụng khá phổ biến để sản xuất bao bì thực phẩm trong suốt, chai đựng dầu ăn, đồ chơi, túi nhựa, thẻ tín dụng, chai dầu, đồ chơi bằng nhựa, nước tẩy rửa, túi máu, khăn trải bàn và các vật liệu xây dựng khác PVC được coi là loại nhựa độc hại nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi nhất trong các sản phẩm tiêu dùng trên thế giới, chỉ sau polyethylene, do có chi phí rẻ, tính chất dẻo dai, bền và trong suốt PVC chứa nhiều hóa chất độc hại, trong đó có chì và DEHP, một loại phthalate được sử dụng làm chất làm mềm dẻo Những hóa chất này làm gián đoạn hệ thống nội tiết của động vật hoang dã, gây ung thư tinh hoàn, biến dạng sinh dục, số lượng tinh trùng thấp và vô sinh ở một số loài, bao gồm gấu Bắc cực, hươu, cá voi, rái cá và ếch Các nhà khoa học tin rằng phthalate gây ra những tác hại tương tự ở người Loại nhựa này có thể chứa hoặc ứ đọng các chất độc hại có thể gây ra ung thư hoặc thay đổi hormone giới tính ở người, đặc biệt khi đốt cháy Nên tránh xa và không nên sử dụng lại

 Polyethylene m ật độ thấp (LDPE):

LDPE được coi là nhựa có độc tố thấp và được sử dụng trong một số loại túi có thể

giặt khô, bao bì nhựa, túi gói bánh, báo giấy, thực phẩm đông lạnh hay hộp bìa giấy carton đựng sữa Đây là những chai được làm từ loại nhựa an toàn nhất và có thể đảm bảo tái sử dụng nhiều lần LDPE thuộc họ nhựa Polyethylene nhưng với mật độ thấp hơn

so với HDPE Tuy nhiên, nó vẫn giữ được các đặc tính cơ bản như dẻo, dai, chống ẩm tốt Song theo một số tài liệu thì các sản phẩm chứa chất này không nên làm nóng trong

lò vi sóng, tránh nhiệt độ cao vì sẽ giải phóng hóa chất độc hại

có thể tái sử dụng nhiều lần Loại nhựa này chịu được nhiệt độ >100 độ C

 PS (polystyrene):

Polystyrene còn được gọi là “Styrofoam”, thông dụng và được sử dụng trong khay

đựng trứng, đĩa dùng một lần, chén và bát, hộp đựng đồ ăn một lần hay bao bì đựng thực phẩm Khi được làm nóng, polystyrene có thể giải phóng styrene - một chất độc thần

kinh và chất gây ung thư

 Các lo ại nhựa khác:

Đây là loại nhựa hoặc hỗn hợp nhựa không thuộc các dạng trên Thật khó để biết chắc chắn loại chất độc nào có trong chất dẻo số 7 vì chúng thay đổi quá nhiều, nhưng có khả năng rất tốt nếu chúng là nhựa polycarbonate Nếu chúng chứa bisphenol-A (BPA) hoặc Những chai nước lớn, chai đựng nước trái cây, chai đựng nước sốt cà chua, mắt kính, DVD, đĩa Blu-ray, nhiều vật dụng nhà cửa, xe hơi và thậm chí cả bình sữa cho trẻ nhỏ

sẽ có số 7 ở dưới đáy chai Loại nhựa nhóm số 7 không nên tái sử dụng Bisphenol-S (BPS) thì rất tệ BPA và BPS đều là những rối loạn nội tiết gây trở ngại cho hormone của cơ thể, ảnh hưởng đến tâm trạng, sự tăng trưởng và phát triển của cơ thể, chức năng

mô, chuyển hóa, chức năng tình dục và khả năng sinh sản

Rác thải nhựa để trong môi trường tự nhiên phải tới hàng thế kỷ mới được phân hủy

Sự phân huỷ không hoàn toàn của rác thải nhựa ví dụ túi nilon sẽ để lại trong đất những mảnh vụn, không có điều kiện cho vi sinh vật phát triển sẽ làm cho đất chóng bạc màu, không tơi xốp Sự tồn tại của nó trong môi trường sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới đất bởi túi nilon lẫn vào đất sẽ ngăn cản ôxy đi qua đất, gây xói mòn đất, làm cho đất không giữ được nước, chất dinh dưỡng Ngoài ra, trong điều kiện nóng ẩm túi nilon trên mặt đất là nơi cư ngụ của các loại sinh vật, côn trùng mang bệnh phát triển, gây ô nhiễm rất lớn cho môi trường sinh thái Ở các vùng núi, túi nilon làm giảm số lượng thực vật,

do đó giảm sự liên kết đất, có thể gây trượt đất.[51]

Hình 1.1: S ử dụng túi nilon và nilon phế thải

Theo[40] số liệu năm 2011, Hoa Kỳ hàng năm thải ra khoảng 39,33 triệu tấn nhựa, trong đó 6,8% (2,66 triệu tấn) được tái chế, 0,7% (0,27 triệu tấn) được sử dụng làm nhiên liệu thay thế trong sản xuất xi măng và 9,9% (3,88 triệu tấn) được trộn lẫn với chất thải không tái chế khác và được chuyển đổi thành điện và hơi nước tại các cơ sở xử lý chất thải thành năng lượng (WTE- waster to energy ) Một lựa chọn quản lý tài nguyên hấp dẫn cho nhựa không tái chế (NRP- None recycle production ) là thu hồi năng lượng Ở Bắc Mỹ, hơn 70% polymer nhựa có nguồn gốc từ khí tự nhiên (hầu hết phần còn lại được làm từ dầu) Nhựa nói chung chỉ là các phân tử được tạo thành từ các nguyên tử hydro

và carbon Do đó, các polyme này có thể được tạo ra và chuyển đổi thành các dạng năng lượng và nhiên liệu có thể sử dụng được Hầu hết các loại nhựa được chuyển đổi nhiệt thành năng lượng hiện được chuyển đổi thành điện và nhiệt với chất thải không tái chế khác tại các cơ sở hình thành nhiệm vụ biến rác thải thành năng lượng Những cơ sở này

có thể làm giảm đáng kể khối lượng chất thải được chuyển đến các bãi chôn lấp Ngoài

ra, các quy trình mới đang được thương mại hóa có thể biến NRP thành nhiên liệu lỏng

và / hoặc nguyên liệu hóa học NRP là một nguyên liệu hấp dẫn bởi vì chúng bao gồm chủ yếu là hydro và carbon Do đó, hàm lượng năng lượng của nó thường cao hơn chất hữu cơ và giấy Giấy và chất hữu cơ thường chứa oxy và carbon thấp hơn cũng như độ

ẩm cao hơn so với nhựa Một nghiên cứu tài liệu của EEC / CCNY đã xác nhận rằng giá trị nhiệt lượng trung bình của NRP vượt quá các nguồn nhiên liệu thông thường như than cốc dầu mỏ 19%, than đá 37% và gỗ 87% Thực tế không có số đại diện duy nhất cho giá trị nhiệt lượng của NRP vì đây là nhóm vật liệu không đồng nhất Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị nhiệt lượng NRP là thành phần và cấu trúc phân tử, phương pháp đúc,

phụ gia và mức độ nhiễm bẩn Mặc dù giá trị nhiệt lượng NRP thay đổi theo thành phần của nhựa, nhưng giá trị nhiệt lượng của các loại nhựa riêng biệt tạo nên NRP phải phù hợp

Một khảo sát được thực hiện bởi EEC | CCNY cho thấy có sự khác biệt trong tài liệu

kỹ thuật về giá trị nhiệt lượng của NRP

Bảng 1.2: Giá trị nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp của NRP (MJ/kg) được đánh giá bởi

các tổ chức của các nhà khoa học Hoa kỳ[35][40]

+ EEC|CCNY, EIA; FRANKLIN PHYLLIS là tên các tổ chức khoa học đánh giá

Hình 1.2: Đồ thị so sánh giá trị nhiệt trị của rác thải nhựa với các loại nhiên liệu thông thường do các tổ chức quốc tế đánh giá [40]

1.1.2 Mùn cưa

Theo số liệu Hiệp hội Gỗ số liệu năm 2014, hiện Việt Nam có khoảng trên 3.900 doanh nghiệp khác nhau chế biến gỗ, khoảng 95% số DN là sở hữu tư nhân, 5% số doanh nghiệp thuộc sở hữu nhà nước,Doanh nghiệp FDI chỉ chiếm 10% về số lượng nhưng chiếm 35% về KNXK.Phân bố các doanh nghiệp sản xuất gỗ trong cả nước không đồng

đều, 70% doanh nghiệp, tập trung ở Duyên Hải Miên Trung và Đông Nam Bộ, Tp HCM, Đồng Nai, Bình Dương và Quảng Nam - Đà Nằng, Bình Định, Bình Dương; Hà Nội, Bắc Ninh, Phú Thọ, Quảng Ninh và Đồng Bằng Sồng Hồng chiếm 30%; Trên 90% tổng

số doanh nghiệp ở quy mô nhỏ và siêu nhỏ; Khoảng 5,5% số doanh nghiệp ở quy mô vừa, và Khoảng 4,2% số doanh nghiệp có quy mô lớn, Công nhân chế biến gỗ hoạt động tại các doanh nghiệp có trên 300.000 người; Chất thải của các nhà máy chế biến gỗ này chủ yếu là mùn cưa , dăm bào và chất thải nhựa

Mùn cưa là một loại vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ các loại gỗ, tre, nứa được bào mỏng, nghiền vụn thành những hạt có kích thước nhỏ Do kích thước của chúng quá nhỏ

bé và không đồng đều nên trước đây mùn cưa ít được sử dụng trong cuộc sống và chỉ được coi như một loại rác thải tự nhiên Hiện nay, theo nhiều nghiên cứu và dây chuyền công nghệ được đưa ra, mùn cưa ngày càng chứng tỏ được tầm quan trọng của mình và được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp

Một số ngành công nghiệp sử dụng mùn cưa làm nguyên liệu chính: Công nghiệp năng lượng; Công nghiệp chăn nuôi gia súc, gia cầm; Công nghiệp phân bón, trồng trọt; Công nghiệp xây dựng; Công nghiệp nội thất Sản xuất thành năng lượng là hướng ưu tiên cho việc sử dụng mùn cưa sản xuất viên nén gỗ

Hình 1.3: Xưởng chế biến gỗ

Hình 1.4: Rác thải nhà máy chế biến gỗ (gỗ vụn, mùn cưa, dăm bào, túi nilon)

Hình 1.5: Mùn cưa xưởng chế biến gỗ Hình 1.6: Dăm bào

100% nguyên liệu dùng để sản xuất viên nén gỗ là mùn cưa Mùn cưa sau khi được

thu mua và mang về xưởng chế biến viên nén gỗ, qua dây chuyển sản xuất hiện đại, khép

kín sẽ biến thành những viên gỗ rắn chắc với nhiệt lượng khi đốt cao Đặc biệt, những

viên gỗ nén được sản xuất 100% từ mùn cưa nên đảm bảo tiêu chuẩn về an toàn với sức

khỏe người sử dụng đồng thời hạn chế độ tro sinh ra khi đốt, giúp bảo vệ môi trường tốt

hơn

Bên cạnh đó mùn cưa làm nguyên liệu sản xuất viên nén mùn cưa còn được sử dụng

trong ngành công nghiệp chăn nuôi như lót chuồng bằng mùn cưa trộn Mùn cưa trong

ngành công nghiệp phân bón, trồng trọt Mùn cưa có thể được sử dụng làm phân bón cây

trồng giúp cây nhanh lớn và khỏe mạnh hơn Mùn cưa cũng được sử dụng trong nhiều

mô hình trồng nấm như nấm linh chi, nấm rơm, nấm hương, nấm mèo Nấm trồng trên

mùn cưa cho chất lượng cao và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm Mùn cưa trong vật

Hydrogen (%)

Oxygen (%)

Nitrogen (%)

Sulphur (%) Nhiệt trị thấp

[Ngu ồn: Saroj kumar patel (2012) estimation of calorific value of biomass from its elementary

components by regression analysis, Department of mechanical engineering national institute

of technology rourkela – 769008 odisha]

1.2 Viên nén nhiên liệu, sản xuất viên nén và các máy ép viên nén

1.2.1 Giới thiệu về viên nén nhiên liệu

Viên nhiên liệu nén là các loại sinh khối hay vật chất hữu cơ được nén và sử dụng làm nhiên liệu Viên nhiên liệu nén là một loại nhiên liệu sinh học với các ưu điểm: dễ vận chuyển đi xa với chi phí thấp, dễ sản xuất và bảo quản từ mọi nguồn sinh khối, mật

độ năng lượng cao, dễ cơ giới hóa và tự động hóa các quá trình cấp liệu, đốt và đặc biệt

là có thể khí hóa triệt để - chuyển hóa gần như hoàn toàn thành khí tổng hợp (syngas) chỉ với 1% tro còn lại.[52]

Hình 1.7: Viên nén sinh kh ối từ mùn cưa trên thị trường

a Nguyên liệu sản xuất viên nén sinh khối

Về nguyên tắc bất kỳ loại sinh khối nào đều có thể sử dụng để tạo ra viên nhiên liệu nén Nhưng trên thực tế do yếu tố về tính sẵn có, kinh tế, công nghệ, an toàn thì những loại sinh khối sau đây thường được dùng để tạo ra nhiên liệu nén do hiệu quả kinh tế cao, mức độ phức tạp về công nghệ xử lý và chế biến chấp nhận được và trữ lượng dồi dào,

dễ tiếp cận:

+Nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp: rơm rạ, vỏ trấu, lõi ngô, bã mía, một số loại cỏ + Nguồn lâm nghiệp (bao gồm cả gỗ và phế phụ phẩm trong quá trình khai thác và ngành công nghiệp chế biến): gỗ, mùn cưa gỗ/tre, gỗ/tre vụn

Hình 1.8: M ột số nguồn nhiên liệu đầu vào phổ biến sản xuất viên nén sinh khối

[Nguồn: http://viennengiavu.com.vn/vien-nen-go.htm]

b Các đặc tính kỹ thuật của viên nén nhiên liệu sinh khối

Theo tiêu chuẩn của Châu Âu [45](DIN 51731 or Ö-Norm M-7135)[42] viên nhiên liệu có hàm lượng độ ẩm ít hơn 10%, khối lượng riêng có tính đồng đều cao khối lượng riêng của viên đơn lẻ lớn hơn 1 tấn/m3, nên chìm trong nước Trọng lượng riêng đóng túi thì vào khoảng 0.6-0.7 tấn/m3 Viên nhiên liệu phải có độ cứng tốt, hàm lượng tro và bụi thấp Hình trụ, đường kính từ 6 tới 12mm, chiều dài thường từ 5 - 40mm

Bảng 1.4: So sánh giá trị năng lượng giữa các loại nhiên liệu phố biến hiện nay[17]

Nhiên li ệu Giá tr ị năng lượng (kcal/kg)

Dầu FO hoặc DO 9.800 Điện sản xuất 860kCal/kWh

c Công nghệ ứng dụng viên nhiên liệu nén

Đốt trực tiếp: Dùng để thay thế các loại nhiên liệu như than, củi trong các ứng dụng

đã có sẵn bao gồm cả dân dụng và công nghiệp Ưu điểm khi sử dụng thay thế đó là chi phí rẻ, nguồn nguyên liệu là tái tạo, giảm phát thải cacbon Nhược điểm là hiệu suất thấp

và phát thải khí độc, muội carbon

Khí hóa sinh khối: Tương tự được ứng dụng như trong công nghệ đốt trực tiếp, công

nghệ khí hóa sinh khối cũng sử dụng viên nén nhiên liệu là một loại nhiên liệu đầu vào

Ví dụ là trong mẫu bếp khí hóa dân sinh hiệu suất cao do CCS phát triển trong năm 2014

Ưu điểm của công nghệ này so với đốt trực tiếp là cho phép nâng hiệu suất lên rất cao (67% so với 8% nếu đốt trực tiếp) Mặt khác công nghệ này còn cho phép “chôn lấp” carbon do quá trình đốt có tạo ra than sinh học (khối lượng than sinh học khoảng 20% tổng lượng nhiên liệu đốt ban đầu)

Hình 1.9: Công ngh ệ đốt trực tiếp (trái) và lò đốt khí hóa sinh khối (phải)

[Nguồn: http://thietbitoancau.com.vn/lo-dot-sinh-khoi-biomass/]