Vị trí » Trang chủ > Tin tức & Sự kiện > Tư vấn & kiến thức > SẤY GỖ VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ TRONG SẤY GỖ
SẤY GỖ VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ TRONG SẤY GỖ
ies.vn | Cập nhật: 24-03-2018
Tạp chí Khoa học năng lượng – IES 
(Số 02-2013)
Bài báo đã xuất bản tại: INTERNATIONAL SCIENCE CONFERENCE ENERGY AND GREEN DEVELOPMENT, Hanoi, 2012. ISBN: 978-604-913-094-6, Natural Science and Technology Publishing House, PP.374 - 379
Nguyễn Khắc Minh
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Tóm tắt:
Trên cơ sở khảo sát đánh giá một số hệ thống sấy gỗ phổ biến hiện nay nhóm tác giả đã đưa ra một số giải pháp khắc phục các nhược điểm nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong sấy gỗ. Trong đó đã kiến nghị một số mô hình sấy gỗ hiệu quả là Sử dụng đồng phát nhiệt điện đối với các cơ sở sấy gỗ dùng hơi nước với công suất tương đối lớn và sử dụng bơm nhiệt để sấy gỗ ở quy mô nhỏ trong trường hợp nhiệt độ sấy t ≤ 600C.
Abstract:
Based on a survey of current popular wood drying system, the authors came up with some solutions to overcome the disadvantages in order to improve energy efficiency in wood dry. The article has proposed a effective model of wood dry which simultaneously use of the thermoelectric generator for steam drying facilities with relatively large capacity and heat pump used for small-scale drying at the drying temperature of t ≤ 600C.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay gỗ và các sản phẩm gỗ đã trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam. Tiêu thụ gỗ còn góp phần đẩy mạnh việc trồng rừng, phủ xanh đất trống, đồi trọc và góp phần xóa đói, giảm nghèo cho bà con ở vùng sâu vùng xa cũng như cải tạo môi trường. Để nâng cao tính chất cơ lý và chất lượng gỗ việc sấy gỗ là cần thiết và khâu sấy là khâu tốn năng lượng và ảnh hưởng nhiều tới tiến độ sản xuất nhất trong các xí nghiệp chế biến gỗ hiện nay.
Qua khảo sát ở một số cơ sở sản xuất đồ gỗ chúng tôi nhận thấy hệ thống sấy ở các cơ sở này nói chung còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu và khắc phục để có thể nâng cao độ hiệu quả trong sử dụng năng lượng cũng như giảm suất đầu tư cho hệ thống sấy đồng thời có thể giữ nguyên chất lượng gỗ sấy.
II. HIỆN TRẠNG SẤY GỖ Ở VIỆT NAM
1. Các hệ thống sấy gỗ phổ biến ở Việt nam
Do nhiều lý do như yêu cầu của sản phẩm, đặc tính của nguyên liệu các hệ thống sấy gỗ hiện tại ở nước ta chủ yếu là sấy gỗ thanh có chiều dày 15÷60 mm, các tấm với độ dày lớn có thời gian sấy lâu nằm ngoài phạm vi của bài này, các tấm mỏng với chiều dày 1÷3 mm để sản xuất gỗ dán thường được phơi tự nhiên.
Về mặt năng lượng hệ thống sấy phổ biến nhất là hệ thống sấy dùng hơi nước ngoài ra còn có hệ thống dùng buồng đốt sinh khối với trao đổi nhiệt khí - khói, một số hệ thống sấy hiện đại như sấy bằng bơm nhiệt, bằng năng lượng mặt trời hay sấy chân không cũng bước đầu được nghiên cứu. Tuy nhiên việc áp dụng còn hạn chế chủ yếu là do giá thành cao hoặc chi phí năng lượng lớn. Về thiết bị sấy phổ biến nhất vẫn là sử dụng buồng sấy, sấy hầm tuy có chi phí năng lượng thấp hơn nhưng do nhiều lý do như đầu tư lớn, độ ổn định của sản phẩm chưa cao nên ít được sử dụng. Sơ đồ hệ thống sấy buồng sử dụng hơi nước được trình bày trên hình 1.
so do buong say go dung hoi
Hình 1. Sơ đồ buồng sấy gỗ dùng hơi
1: Gỗ xếp thành đống có khe gió qua; 
2: Calorifer hơi nước; 
3: cửa thải ẩm và cấp không khí;
4: Quạt hướng trục có thể đảo chiều;
5: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm gỗ
Kết cấu buồng sấy: buồng sấy thường có thể sấy 20÷100 m3 gỗ mỗi mẻ được chia thành hai phần xếp các khối gỗ sấy nằm giữa, hai đầu và phía trên là kênh dẫn gió và vị trí để lắp thiết bị như: quạt hướng trục, dàn Calorifier, các bộ cảm biến nhiệt độ khô, ướt, độ ẩm gỗ, độ ẩm cân bằng của gỗ… các khối gỗ được xếp thành lớp, ở giữa là các thanh kê có bề dày 20÷30 mm tạo thành các khe cho tác nhân sấy đi qua.
Thông số của tác nhân sấy (không khí nóng): Do khi sấy nếu chế độ sấy không được đảm bảo gỗ dễ bị biến dạng hoặc chai cứng bề mặt, nên việc thoát hơi nước từ bề mặt gỗ phải giữ ở tốc độ vừa phải. Điều này được thực hiện bằng việc duy trì độ ẩm tương đối của tác nhân sấy tương đối cao ở giai đoạn đầu của quá trình sấy và khi độ ẩm của gỗ nằm trong khoảng 23÷30%. Nhiệt độ của tác nhân sấy cũng được khống chế (t ≤ 65oC ), ở cuối quá trình sấy thường độ ẩm được nâng lên để làm cân bằng độ ẩm của các thanh gỗ. Tốc độ của tác nhân sấy qua khối gỗ thường được duy trì ở khoảng 1÷2 m/s.
Việc khống chế các thông số của tác nhân sấy được thực hiện như sau: Ở mỗi giai đoạn của quá trình sấy các thông số nhiệt độ nhiệt kế khô, gradient độ ẩm gỗ (tỉ lệ giữa độ ẩm trung bình gỗ và độ ẩm cần bằng của gỗ ứng với tác nhân sấy) được định trước theo quy trình sấy của từng loại gỗ khi có sự chênh lệch về nhiệt độ đóng mở van điện từ cấp hơi nước cho calorifier, về độ ẩm cân bằng sẽ đóng mở van thải ẩm.
Các hệ thống sấy gỗ thường dùng lò hơi đốt bằng phơi bào hoặc đầu mẩu gỗ thải ra trong quá trình gia công.
2. Một số điểm chưa hợp lý về mặt năng lượng trong hệ thống sấy hiện tại
a. Về mặt sử dụng năng lượng: Trong quá trình sấy gỗ tiêu thụ năng lượng bao gồm tiêu thụ nhiệt năng và điện năng dưới đây ta xem xét từng vấn đề.
+ Về tiêu thụ nhiệt năng: Trước hết theo nhiệt động học việc sử dụng nguồn sinh khối để cấp nhiệt ở nhiệt độ t ≤ 65oC là sự lãng phí lớn (tổn thất Exergi ở lò hơi và hệ thống sấy cao) để cấp nhiệt ở nhiệt độ này một số giải pháp hiệu quả hơn như sử dụng hơm nhiệt, năng lượng bức xạ mặt trời… tuy vậy do sinh khối sử dụng là phụ phẩm trong quá trình sản xuất và hiện có giá không cao nên hiện vấn đề này chưa được quan tâm đúng mức. Một giải pháp để nâng cao độ hiệu quả sử dụng nhiệt là đồng phát nhiệt điện sẽ được đề cập ở phần sau.
Về công suất của Calorifier: qua khảo sát ở một số cơ sở việc lựa chọn công suất cấp nhiệt của Calorifier không chính xác và lớn hơn yêu cầu (hệ số hoạt động theo thời gian khoảng 0,25÷0,4) điều này làm thông số của quá trình sấy liên tục thay đổi với biên độ lớn nhất là ở đầu không bố trí cảm biến và do quy trình sấy được xây dựng từ thực nghiệm tại cơ sở nó có thể là một trong những nguyên nhân kéo dài thời gian sấy làm tăng chi phí năng lượng.
+ Về tiêu thụ điện năng: Điện năng cung cấp cho hệ thống sấy gồm: cấp cho các quạt sấy, cấp cho các quạt gió và quạt khói, bơm cấp nước của lò hơi. Trong đó các quạt sấy chiếm 90÷95%. Qua khảo sát thực tế có một số vấn đề liên quan tới động năng tiêu thụ ở các quạt này như sau:
Về kết cấu buồng và việc xếp các khối gỗ, do các khối gỗ có kích thước không đều và phương pháp xếp chưa thật sự hợp lý khe hở giữa các khối gỗ và giữa đống gỗ với tường và trần tương đối lớn (khe với trần 0,5÷0,7 m) tạo thành các khe làm tác nhân sấy đi tắt qua đống gỗ và không có tác dụng sấy. Việc sử dụng các tấm chắn dòng chưa được quan tâm đúng mức.
Việc lựa chọn quạt (lưu lượng, cột áp ...) chưa được nghiên cứu để có quạt thật sự phù hợp.
Các calorifier có công suất lớn cũng làm tăng trở lực đường gió của nó và làm tăng tiêu thụ điện cho quạt.
b. Về điều khiển và khống chế cấp nhiệt và thải ẩm: Để tự động hóa hoạt động của buồng sấy sử dụng bộ điều khiển HELIOS hoặc các bộ điều khiển sấy gỗ tương đương. Các tín hiệu đo lường là nhiệt độ nhiệt kế khô, độ ẩm trong bình gỗ và độ ẩm cân bằng của gỗ với môi trường trong buồng sấy (EMC), đại lượng điều khiển là lượng nhiệt cấp cho buồng sấy (đóng mở đồng thời van gió thải ẩm và van cấp không khí) hiện hệ thống có các điểm chưa hợp lý sau:
+ Công suất cấp nhiệt lớn: Hệ số thời gian hoạt động của van điện từ cấp nhiệt cho Calorifier là khoảng 0,25÷0,4 như vậy chế độ nhiệt của buồng sấy thay đổi với biên độ lớn (tuy nhiên do nhiệt dung của lượng gỗ trong buồng lớn, bề mặt trao đổi nhiệt nhiều nên ở đầu gắn cảm biến độ dao động vẫn nằm trong phạm vi cho phép)
+ Công suất thải ẩm lớn: Hệ số thời gian hoạt động của van điện từ đóng mở của gió cung tương tự làm cho độ ẩm tương đối cũng thay đổi tương tự nhiệt độ.
+ Vì lý do tiết kiệm nên cảm biến chỉ lắp ở một đầu buồng sấy nhưng để làm đều quá trình sấy lại sử dụng cho việc đảo chiều quạt (với việc đảo chiều quạt người ta lắp hai cảm cảm biến ở hai đầu buồng sấy) như vậy khi đảo chiều tín hiệu điều khiển thay đổi nhiều và thông số sấy ở đầu không lắp cảm biến có sự khác biệt lớn với trước khi đảo chiều. Điều này cùng với công suất nhiệt của Calorifier lớn dẫn tới nhiệt độ khô của đầu không lắp cảm biến và độ ẩm cân bằng ở đây dao động mạnh làm tăng khả năng hư hỏng của gỗ khi sấy (tuy các thông số này ở đầu lắp cảm biến vẫn nằm trong phạm vi cho phép) dẫn tới việc hạ các thông số cài đặt theo hướng kéo dài quá trình sấy để tránh hư hỏng gỗ, điều này làm tăng chi phí năng lượng cũng như làm tăng suất đầu tư để sấy 1m3 gỗ.
c. Về đầu tư: Qua khảo sát ở một số cơ sở về đầu tư có một số vấn đề sau:
+ Đối với một số buồng sấy do một số nguyên nhân đã trình bày trên thời gian sấy kéo dài (khoảng 1,5 lần so với một số tài liệu đưa ra) điều này làm tăng suất đầu tư để sấy 1m3 gỗ.
+ Đối với lò hơi đốt sinh khối: thường xuyên hoạt động một tải (khoảng 40÷60% công suất định mức, quạt gió thường xuyên không chạy, quạt khói chạy khoảng 0,3÷0,4 thời gian khảo sát). Lò hơi là thiết bị có giá chiếm khoảng 40÷50% hệ thống sấy nếu điều này làm tăng suất đầu tư một cách đáng kể.
III. CÁC VẤN ĐỀ CẦN THAY ĐỔI ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TRONG SẤY GỖ
a. Về việc sử dụng năng lượng:
+ Về tiêu thụ điện năng: Như phần trên đã trình bày tổn thất Exergi trong lò hơi và buồng sấy là lớn để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng ta có thể sử dụng đồng phát nhiệt điện. Hơi nước bão hòa ở áp suất 8÷10 bar có thể đưa vào động cơ hơi nước (tuabin hoặc động cơ trục vít) để kéo máy phát điện. Sau động cơ hơi nước có áp suất 1,5 bar có thể sử dụng để cấp nhiệt cho buồng sấy. Theo tính toán điện năng phát ra có thể cấp từ 0,6÷0,8 lượng điện năng cần của hệ thống sấy.
Để thực hiện được điều này về phía hệ thống sấy cần thực hiện một số thay đổi sau:
Tính toán khả năng cấp nhiệt của Calorifier khi thông số hơi thay đổi từ 6÷8 bar xuống 1,5 bar (ảnh hưởng tới Δt của quá trình truyền nhiệt)
Thay đổi kết cấu hệ thống Calorifier từ đóng mở 100% công suất thành duy trì tải đáy việc đóng mở van điện từ chỉ thực hiện với phần tải đỉnh để làm đều lưu lượng hơi cần thiết cho hệ thống sấy tránh việc lưu lượng hơi qua động cơ hơi nước thay đổi nhiều.
Việc thay đổi kết cấu hệ thống Calorifier này cũng làm thông số trong buồng sấy được đồng đều hơn và góp phần giảm chi phí năng lượng.
+ Về tiêu thụ điện năng: Để hạn chế tiêu thụ điện năng cần thực hiện một số công việc sau:
- Làm đồng đều các khối gỗ đưa vào sấy để giảm khe hở giữa chúng
- Tìm giải pháp bịt các khe hở lớn giữa hai đầu của buồng sấy (phía trên trần và hai bên) có thể dung các tấm hướng dòng hoặc đệm khí.
Các giải pháp này ngăn được sự đi tắt (không có tác dụng sấy) của dòng khí đồng thời làm tăng tốc độ dòng khi đi xuyên qua khối gỗ qua đó tăng được tốc độ sấy.
Tính toán khí động và kiểm chứng bằng đo đạc thực tế xác định lưu lượng không khí và tổn thất áp suất tối ưu để chọn quạt, tránh việc chọn quạt sai và quạt hướng trục nói chung có hiệu suất thấp nhất là khi hoạt động ở những vùng không phù hợp
b. Về cấp nhiệt và thải ẩm:
Như trên đã trình bày công suất cấp nhiệt và thải ẩm đều lớn làm thống số buồng sấy dao động nhiều (riêng đối với thải ẩm do truyền động bằng môtơ quay chậm nếu có độ trễ điều khiển lớn làm mất độ chính xác điều khiển). Để khắc phục vấn đề này nên phân thành phụ tải đáy và đỉnh (đối với cả cấp nhiệt và thải ẩm) tín hiệu điều khiển chỉ điều khiển phần phụ tải đỉnh việc này sẽ làm giảm độ dao động của thông số sấy làm quá trình sấy ổn định và tốt hơn. Công suất cần của cấp nhiệt và thải ẩm được xác định bằng tính toán và kiểm chứng bằng đo đạc, thử nghiệm thực tế.
c. Về điều khiển, khống chế thông số không khí trong buồng sấy:
Đối với hệ thống sấy có đảo chiều quạt trên đã phân tích về các ảnh hưởng xấu tới hiệu quả năng lượng của hệ thống của việc chỉ sử dụng một bộ cảm biến gắn ở một đầu buồng sấy để giải quyết các giải pháp sau:
- Lắp hai bộ cảm biến ở hai đầu buồng sấy, khi đảo chiều quạt cũng thay đổi bộ cảm biến sử dụng
- Khi dùng một cảm biến nếu lấy tín hiệu ở khoảng giữa của đống gỗ sấy (hoặc đối với buồng sấy dùng hai Calorifier ở hai đầu có thể bố trí cảm biến ở không gian giữa hai Calorifier này.
- Thông qua việc phân chia tải đáy và đỉnh của việc cấp nhiệt và thải ẩm và chọn công suất cấp nhiệt và thải ẩm hợp lý để giảm dao động của các thông số không khí trong buồng sấy và hoàn thiện quá trình sấy.
d. Thay đổi chế độ hoạt động của lò hơi:
Để giảm chi phí nhiên liệu năng lượng cho lò hơi đồng thời phát huy được công suất của lò cần tiến hành thử nghiệm xác định khoảng hoạt động kinh tế của lò từ đó xác định chế độ đốt, chế độ phụ tải phù hợp tránh việc hoạt động quá non tải làm giảm hiệu quả đầu tư lò.
IV. KẾT LUẬN
Trên đây đã phân tích khuyết điểm của hệ thống sấy gỗ phổ biến hiện nay và đưa ra một số giải pháp khắc các khuyết điểm này nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong sấy gỗ qua đó chúng tôi kiến nghị một số mô hình sấy gỗ hiệu quả như sau:
Sử dụng đồng phát nhiệt điện đối với các cơ sở sấy gỗ dùng hơi nước với công suất tương đối lớn.
Với nhiệt độ sấy t ≤ 65oC việc sử dụng bơm nhiệt để sấy gỗ ở quy mô nhỏ có thể có hiệu quả sử dụng năng lượng cao và phù hợp với các cơ sở có quy mô nhỏ do không phải đầu tư lò hơi có vốn đầu tư cao và vận hành phức tạp
Việc nghiên cứu sử dụng hệ thống sấy hầm kết hợp với đồng phát nhiệt điện có thể là một giải pháp hiệu quả vì độ ổn định của quá trình sấy tạo điều kiện cho đồng phát nhiệt điện ổn định tải. Đối với sấy hầm thông số cũng ổn định hơn và các mất mát nhiệt cũng như điện năng tiêu thụ có thể giảm đáng kể. Tuy vậy trở ngại là sản phẩm phải có sản lượng lớn và ổn định về hình dáng, kích thước. Đây là vấn đề cần nghiên cứu thêm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt. Bùi Hải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2008;
2. Công nghệ lò hơi và mạng nhiệt. PGS,TS. Phạm Lê Dzần; TS. Phạm Công Hân. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội 2008. 
3. Повышение эффективности работы паровых котельных при использовании когенерационных установок с винтовым двигателем. Luận án PTS Репин, Александр Львович, 124 trang.

Ý kiến người dùng

  • Chưa có ý kiến nào
Tài Khoản: Khách Vãng Lai
E-mail:
Đánh Giá:
Nhận Xét:
Mã xác nhận: 
(Kích chuột vào mã nếu bạn muốn đổi) captcha

Sản phẩm liên quan

Giới thiệu | Hỏi - Đáp
© 2018 Công ty cổ phần kỹ thuật và công nghệ Hợp Tiến .Tất cả đều được giữ bản quyền.
Địa chỉ: Số 13 ngõ 2 phố Quang Trung, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội. Tel: (+84) 913 584 112 E-mail: hoangnhunghai2001@yahoo.com

Tổng số truy vấn: 55, mất 0.521676 giây, trực tuyến: [ 579 ] người, Gzip Tắt, Bộ nhớ 3.730 MB

rss

Deverlop by 1.0.0.1366661259