LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn này tự tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế hoàn thiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trần Mạnh Hùng, cùng với sự giúp đỡ của công ty cổ phần lâm sản Nam Định và các đồng nghiệp Để hoàn thành luận văn này, chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi mục tài liệu tham khảo và các số liệu khảo sát thực tế tại công ty cổ phần lâm sản Nam Định, ngoài không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về những số liệu bản luận văn này Hà Nội, ngày tháng Học viên năm 2011 Nguyễn Văn Đoàn LỜI CẢM ƠN 1 Trước tiên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Trần Mạnh Hùng người đã tận tình hướng dẫn hoàn thành luận văn này Qua cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đối với: Ban giám hiệu trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội Viện đào tạo sau đại học, khoa Cơ-Điện trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh-cơ sở tại Thái bình Các thầy cô giáo trường Cao đẳng nghề KTKT vinatex Lãnh đạo, nhân viên Công ty Cổ phần Lâm Sản Nam Định Đã tạo điều kiện thuận lợi để đề tài nghiên cứu hoàn thành đúng tiến độ Do hạn chế về thời gian cũng nhận thức nên luận văn thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót bất cập Rất mong được sự chỉ bảo, góp y tận tình của các thầy, cô giáo, cùng với sự giúp đỡ của các đồng nghiệp, các công ty nơi đến khảo sát thực nghiệm, để luận văn hoàn thiện và sớm được ứng dụng vào thực tế Hà Nội, ngày tháng Học viên năm 2011 Nguyễn Văn Đoàn MỤC LỤC 2 Ụ LỤC 99 DANH MỤC BẢNG BIỂU 3 DANH MỤC HÌNH VE 4 MỞ ĐẦU Trong tiến trình công nghịêp hóa, hiện đại hóa đất nước ngành công nghiệp chế biến lâm sản là một những ngành được Nhà nước hết sức quan tâm Để tăng giá trị sản phẩm điều không thể thiếu được là phải có những công nghệ chế biến và bảo quản tiên tiến, vậy sản phẩm của Việt Nam mới đủ sức cạnh tranh thị trường khu vực và quốc tế Điều này đồng nghĩa với việc tạo hội tốt cho các doanh nghiệp chế biến và bảo quản lâm sản quảng bá thương hiệu của mình, dần khẳng định vị trí và trào lưu phát triển chung của thương mại quốc tế Làm khô là một những công đoạn được ứng dụng khá rộng rãi công nghệ bảo quản và chế biến lâm sản Từ thời xa xưa người đã biết ứng dụng lượng mặt trời để phơi khô các sản phẩm nhằm mục đích bảo quản dài ngày nâng cao được cường độ, độ bền của gỗ, hạn chế cong, vênh, nứt nẻ, mục, mọt, nấm, mốc, biến chất, giảm độ dư gia công và có thể dự trữ kho Những công nghệ và thiết bị sấy tiên tiến ngày càng khẳng định vị trí không thể thiếu được công nghiệp bảo quản và chế biến các sản phẩm lâm, nông sản thực phẩm như: Sấy đối lưu, sấy buồng, sấy thùng quay, sấy phun, sấy tháp đứng, sấy băng tải, sấy hồng ngoại, sấy tầng sôi, sấy cao tần, sấy chân không, sấy thăng hoa và sấy bơm nhiệt… Năng lượng sấy cũng rất đa dạng như: Than đá, than củi, trấu, dầu đốt, điện, lượng mặt trời Song loại máy sấy cũng chỉ phù hợp với một số sản phẩm nhất định Ly sản phẩm có những công nghệ sấy khác tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ Chức chung của các máy sấy là làm giảm thủy phần của sản phẩm đến độ cho phép bảo quản an toàn điều kiện nhất định Mặt khác để làm giảm thủy phần và tăng tốc độ sấy có thể điều khiển các thông số; Tăng nhiệt độ sấy, giảm áp suất riêng phần bề mặt sản phẩm, tăng lưu lượng và tốc độ của tác nhân sấy, giảm độ ẩm tương đối của tác nhân 5 sấy… Nhưng thực tế các thông số chỉ nằm giới hạn nhất định phù hợp với loại sản phẩm, nếu vượt khỏi giới hạn đó có thể gia tăng tốc độ sấy dễ nguy làm giảm chất lượng sản phẩm Điều cần thiết đối với nhà nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy sấy là: - Cần hiểu rõ bản chất công nghệ của đối tượng sấy từ đó định các thông số công nghệ của quá trình sấy - Từ các thông số công nghệ kết hợp giữa chất lượng sản phẩm và giá thành sấy để lựa chọn nguyên ly sấy phù hợp - Nhược điểm của các thiết bị sấy dùng tác nhân sấy tuần hoàn hở (tức sử dụng không khí môi trường để làm tác nhân sấy đồng thời là tác nhân tải ẩm): Đối với các loại máy sấy này sự ảnh hưởng của độ ẩm môi trường đến quá trình sấy là rất lớn, chưa kể đến sự ô nhiễm không khí ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Như vậy độ làm việc ổn định của thiết bị không cao đối với những ngày có độ ẩm lớn buổi tối có sương mù xuất hiện làm việc giảm đáng kể điều này đã kiểm chứng thực tế một số thiết bị sấy của nước ngoài (thiết bị của Châu Âu) rất tốt nhập sang Việt Nam thì hiệu suất làm việc nhiều và không ổn định, ly độ ẩm môi trường tại Việt Nam cao nhiều so với Châu Âu Giải pháp khắc phục để tăng hiệu suất làm việc của thiết bị loại này cách tăng nhiệt độ sấy, nhiệt độ sấy chỉ có thể tăng hữu hạn và tùy vào loại sản phẩm Ở Việt Nam hiện việc sấy lâm sản ứng dụng phương pháp sấy nước là phổ bíên nhất Nhiệt được cung cấp chủ yếu nước quá nhiệt nước nóng tuần hoàn qua các đường ống bộ phận trao đổi nhiệt Sự lưu thông không khí lò sấy được cung cấp quạt Nó giúp cho sự trao đổi nhiệt với bộ phận trao đổi nhiệt tốt Nguồn nhiệt cấp cho lò từ hệ thống nồi sử dụng nhiên liệu chủ yếu là than đá, củi, gỗ phế loại Ngày với trình độ khoa học công nghệ phát triển nhiều công nghệ sấy tiên tiến dần thay thế những công nghệ sấy cổ điển nhằm nâng cao 6 chất lượng và tăng giá trị sản phẩm Sấy bơm nhiệt tuần hoàn kín là một những công nghệ sấy tiên tiến đã được một số nước thế giới ứng dụng có hiệu quả ở những nhu cầu khác Tại Việt Nam công nghệ này còn khá mới mẻ chưa được đầu tư nghiên cứu và hoàn thiện có hệ thống để từ đó đưa tiêu chuẩn hóa về công nghệ và thiết bị có thể triển khai ứng dụng phù hợp vào điều kiện sản xuất lâm sản ở Việt Nam Đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bơm nhiệt, thiết kế hoàn thiện lò sấy gỗ suất (30÷50) m3/mẻ” tập trung nghiên cứu công nghệ sấy bơm nhiệt từ đó ứng dụng công nghệ sấy bơm nhiệt thiết kế hoàn thiện lò sấy gỗ, với mục tiêu tiết kiệm lượng nâng cao chất lượng gỗ sấy, giảm thiểu ô nhiễm môi trường 7 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát chung Nhu cầu sử dụng đồ gỗ của xã hội và mức tiêu thụ thị trường thế giới ngày càng tăng đã tạo động lực thúc đẩy chuyển dịch nhanh nghề chế biến gỗ nước từ thủ công sang công nghiệp Trong các năm 2000-20012002, các doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực kinh doanh gỗ và sản phẩm gỗ đã sử dụng khoảng 2-3 triệu m3 gỗ năm, đưa tổng lượng gỗ sử dụng ngành chế biến gỗ tăng lên khoảng 8-10 triệu m Tại khu vực phía bắc, bên cạnh các các làng nghề truyền thống xuất hiện nhiều làng nghề mới, tập trung ở các tỉnh: Hà Tây, Bắc Ninh, Hải Dương, Nam Định, Ninh Bình, Thanh Hóa Khu vực phía nam có xu thế phát triển các doanh nghiệp và sở chế biến gỗ công nghiệp ở các tỉnh thành như: Đồng Nai, Bình Dương, Bình Định, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, v.v hoạt động khá động Từ năm 1998 đến đã có thêm 12 nhà máy chế biến gỗ vào hoạt động nhà máy MDF Gia Lai 54 nghìn m gỗ/năm; nhà máy ván, dăm Thái Nguyên 16.500 m3 gỗ/năm Mặt hàng đồ gỗ trước chủ yếu làm gỗ tự nhiên; đến nay, đã đa dạng về mẫu mã, kiểu dáng, chủng loại Có nhóm đồ gỗ sử dụng nhà, có nhóm sử dụng ngoài trời, gỗ tinh chế, hàng thủ công mỹ nghệ gỗ nhân tạo, Ngành gỗ Việt Nam đã vươn lên vị trí thứ khối các nước Đông Nam Á (sau Malaysia, Indonesia và Thái Lan) cuộc đua thị phần xuất đồ gỗ, với 1.200 doanh nghiệp cả nước, đó có 200 doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài, đã thu được những kết quả đáng khích lệ Riêng kim ngạch xuất đồ gỗ tăng lên rất nhanh từ 61 triệu USD năm 1996, tăng lên 210 triệu USD năm 2000 và đạt 1,517 tỷ USD năm 2005 tăng 24 lần so với năm 1996 và tăng 6,9 lần so với năm 2000 Chín tháng đầu năm 2007, kim ngạch xuất của ngành gỗ tiếp tục tăng trưởng khá cao, đạt 1,55 tỷ USD, tăng 22% so với cùng kỳ năm 2005 8 Sản phẩm đồ gỗ của Việt Nam đã đã xuất sang 120 nước, đó EU (Anh, Pháp, Đức…), Mỹ, Nhật Bản là những thị trường tiêu thụ sản phẩm lớn nhất- chiếm 70% tổng sản phẩm gỗ xuất của cả nước Theo Hiệp hội Gỗ và Lâm sản Việt Nam, nhu cầu sử dụng đồ gỗ thế giới hiện vẫn tăng khá cao, đó, thị phần đồ gỗ của Việt Nam chưa đạt tới số 1% (khoảng 0,78%) tổng thị phần đồ gỗ thế giới Ngành công nghệ chế biến gỗ xuất được xếp thứ danh mục những mặt hàng xuất chủ đạo của cả nước Kim ngạch tăng trưởng xuất của ngành này cũng dẫn đầu các mặt hàng xuất Nếu tính chung giai đoạn từ năm 2001-2005, kim ngạch tăng trưởng xuất của ngành gỗ đạt 38%/năm Bộ Thương mại đã đặt mục tiêu kim ngạch 5,5 tỷ USD cho ngành chế biến gỗ năm 2010 Trong những năm gần nguồn nguyên liệu gỗ nước đã trở nên khan hiếm, nhu cầu tiêu thụ các mặt hàng được chế biến từ gỗ lại gia tăng, đòi hỏi nguồn nguyên liệu gỗ phải ổn định và có chất lượng cao được xem yếu tố quan trọng hàng đầu để đảm bảo sự ổn định và phát triển bền vững cho các doanh nghiệp sản xuất và chế biến đồ gỗ nội địa và xuất Các nguồn nước chỉ đảm bảo cung cấp năm vào khoảng 2,2 - 2,3 triệu m3, chủ yếu là gỗ đường kính nhỏ dùng làm nguyên liệu giấy, dăm, ván nhân tạo; cộng với nguồn gỗ lấy từ rừng tự nhiên chỉ đáp ứng khoảng 20% nhu cầu sản xuất 80% số gỗ còn lại phải nhập từ các nước khu vực Cam-pu-chia, Lào, Myanmar, Indonesia và một số quốc gia ngoài khu vực Theo Cục Lâm nghiệp (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), cả nước hiện đã thu hút 420 dự án đầu tư nước ngoài vào lĩnh vực chế biến gỗ và trồng rừng, với tổng vốn đăng ky lên tới 1,3 tỷ USD, tập trung chủ yếu tại các tỉnh Đông Nam Bộ, Bắc Trung Bộ Trong đó có 210 dự án còn hiệu lực, với 9 tổng vốn đầu tư đăng ky khoảng 1,05 tỷ USD và vốn thực hiện đạt 330 triệu USD Mục tiêu 5,5 tỷ USD vào năm 2010, Việt Nam là thành viên của WTO, hoàn toàn có thể thực hiện được, phải giải quyết hàng loạt các vấn đề bất cập, đối mặt với những thách thức và vận hội mới Trước hết, đó là sự tăng trưởng thiếu tính bền vững và mất cân đối giữa các thành phần doanh nghiệp, sự thiếu hụt nguồn nguyên liệu v.v Theo tính toán của Hiệp hội Gỗ và Lâm sản Việt Nam, nguyên liệu dùng cho ngành chế biến gỗ hiện mới chỉ đáp ứng được 20%, số còn lại phải phụ thuộc vào nhập Việt Nam có tổng diện tích rừng tự nhiên là 9,44 triệu ha, trữ lượng gỗ vào khoảng 700 triệụ m3 Theo dự báo đến năm 2010 nguồn nguyên liệu phục vụ nhu cầu chế biến gỗ và lâm sản chủ yếu từ rừng trồng với đặc tính ly của gỗ trồng thấp và trình độ xử ly nhiệt hoá gỗ nhiên liệu hiện còn thấp chưa đáp ứng được nhu cầu của ngành sản xuất đồ gỗ Vì vậy, nhanh chóng giải quyết nguồn nguyên liệu gỗ ổn định (trồng rừng và nhập gỗ nguyên liệu), triển khai nghiên cứu các giải pháp công nghệ tiên tiến, áp dụng các tiến bộ kỹ thuật là việc làm sống còn để nâng cao chất lượng nguyên liệu gỗ đầu vào, không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm và vị thế của hàng gỗ Việt nam xuất khẩu… Theo nhận định của các chuyên gia Canada lĩnh vực xuất nhập đồ gỗ, ngành chế biến gỗ xuất của Việt Nam đứng trước nhiều hội để phát triển, để bù đắp phần nào sự thiếu hụt gỗ nguyên liệu các doanh nghiệp Việt nam đã có thêm nhiều đối tác cung cấp gỗ nguyên liệu từ Canada, Mỹ và một số nước Bắc Mỹ thông qua các văn phòng đại diện tại Việt Nam… Chất lượng nguyên liệu gỗ đầu vào quyết định chất lượng sản phẩm gỗ gia công chế biến nói chung và đặc biệt là các sản phẩm gỗ gia dụng cao cấp Ngoài các yếu tố về phẩm cấp/giống gỗ, mẫu mã, công nghệ xử ly bảo quản/sản xuất và các yếu tố thị trường khác đó độ ẩm của gỗ nguyên 10 10 3.3.3 Tính toán lựa chọn máy bơm nhiệt và thiết bị điều khiển Từ các kết quả tính toán và lí luận ta có: - Nhiệt độ bay : t0 = 50C - Nhiệt độ ngưng tụ : tk = 550C - Môi chất làm lạnh cho bơm nhiệt là R22 - Nhiệt độ hút: để đảm bảo máy nén không hút phải lỏng người ta phải đảm bảo hút vào máy nén nhất thiết phải là quá nhiệt Với môi chất R22 theo một số tài liệu tham khảo, ta chọn ∆th = 250C th = t0 + ∆th = 50C + 250C = 300C - Từ đồ thị logP-i của chu trình lạnh với môi chất R22 và tra bảng các tính chất nhiệt động của R22, xác lập chế độ làm việc của thiết bị theo bảng 4.1 sau: - Nhiệt độ tại điểm 3’ được xác định theo phương trình cân nhiệt thiết bị hồi nhiệt, với giả thiết bỏ qua tổn thất ta có: i3 – i3’ = i1’ – i1 Hay i3’ = i3 – i1’ + i1 = 565 – 725,62 + 706,56 = 545,94 Từ i3’ và P3’ ta có t3’ = 400C Bảng 3.1 Xác lập chế độ làm việc của thiết bị bơm nhiệt Điểm 1’ 3’ Trạng thái Áp suất Nhiệt độ Bar C Hơi bão hòa khô 6,605 5C Hơi quá nhiệt 6,605 300C Hơi quá nhiệt 19,495 950C Lỏng sôi 19,495 550C Lỏng chưa sôi 19,495 400C Hơi bão hòa ẩm 6,605 50C - Như vậy độ quá lạnh ∆tql = 55 – 40 = 150C entanpi Thể tích kJ/kg 706,56 725,62 761,92 565 545,94 545,94 hút, m3/kg 0,048 - Năng suất lạnh Qktt = 45,1 kW của dàn bay và công suất nhiệt của dàn ngưng tụ Q0tt = 46,97kW ta đã tính được ở Xem hiệu suất của dàn nóng và dàn lạnh là nhau: η0 = ηk = 0,75, vậy ta có: 89 89 - Công suất dàn bay của bơm nhiệt là: Qk = Q ktt 45,1 = = 60 kW ηk 0,75 - Công suất dàn ngưng của bơm nhiệt là: Q0 = Q0tt 46,97 = = 67 kW η0 0,75 - Môi chất tuần hoàn bơm nhiệt nên lưu lượng môi chất qua dàn nóng và dàn lạnh là nhau: Lưu lượng môi chất qua dàn nóng: G0 = Q0 67 = = 0,373 kg/s i1' - i 725,62 - 545,94 Lưu lượng môi chất qua dàn lạnh: Gk = Qk 60 = = 0,305 kg/s i - i3 761,92 - 565 - Để đảm bảo công suất của toàn hệ thống ta chọn lưu lượng môi chất lớn nhất tức là G = 0,373 kg/s Khi đó công suất nhiệt là: Qk’ = G.(i2 – i3) = 0,373.(761,92 – 565) = 73,45 kW - Công suất nhiệt thừa một lượng là: ∆Qk = Qk’ – Qk = 73,45 – 67 = 6,45 kW - Phụ tải của thiết bị hồi nhiệt: Qhn = G.(i1’ – i1) = 0,373.(725,62 – 706,56) = 7,1 kW - Thể tích hút thực của máy nén: Vt = G.v = 0,373.0,048 = 0,018 m3/s - Tỷ số nén: π = Pk/P0 = 19,495/6,605 = 2,95 đó chọn máy nén một cấp - Công nén đoạn nhiệt (công tiêu thụ của máy nén) Ns = G.(i2 – i1’ ) = 0,373.( 761,92 - 725,62) = 13,54 Kw - Hiệu suất chỉ thị: ηi = λw + b.t0 Trong đó λw = T0/Tk = (5+273)/(55+273) = 0,848 ; hệ số b = 0,001 ηi = 0,848 + 0,001.5 = 0,853 - Công nén chỉ thị: Ni = Ns/ηi = 13,54/0,853 = 15,87kW 90 90 - Công suất ma sát: Nms = Vt.Pms Theo [21] Với máy nén R22 ngược dòng Pms = (18 – 34)kPa ở ta chọn Pms = 25 kPa Vậy ta có : Nms = 0,018.2500 = 45 W = 0,045kW - Công nén hiệu dụng: Nc = Ni + Nms = 15,87 + 0,045 = 15,9 kW - Công suất tiêu thụ điện năng: Nđ = Nc 15,9 = = 18,7 kW ηtđ η đ 0,85 Trong đó : ηtđ : là hiệu suất truyền động với máy nén kín hiệu suất truyền động = 1; ηđ : hiệu suất động điện thường là (0,8 – 0,95), ở ta chọn ηđ = 0,85 * Từ các lí luận, tính toán ta chọn các thiết bị cho hệ thống bơm nhiệt sau: - Máy nén có công suất 27HP tương đương suất lạnh 240.000Btu/h, nguồn điện pha 380V/50hz - Dàn nóng chính theo tính toán là 67kW ta chọn loại dàn chế tạo sẵn của hãng Reetech loại module, mã hiệu RMVIII-D680-B3, nguồn điện pha/380VAC/50Hz, có công suất lạnh 68kW (232.100Btu/h), lưu lượng gió 28.000m3/h, Kích thước (Rộng x Cao x Sâu) = (1380x1630x830) - Dàn nóng phụ theo lí luận ta chọn 1/10 dàn nóng chính chọn loại kW (24.000 Btu) - Dàn lạnh (gồm dàn chính và phụ nhau) theo tính toán là 60kW ta chọn loại dàn chế tạo sẵn của hãng Reetech loại module, mã hiệu RMVIII-D615B3, nguồn điện pha/380VAC/50Hz, có công suất lạnh 61,5kW (209.900Btu/h), lưu lượng gió 28.000m3/h, Kích thước (Rộng x Cao x Sâu) = (1380x1630x830) - Van tiết lưu 02 bộ - Van điện từ 04 bộ - Thiết bị hồi nhiệt 01 bộ - Ga R22 = 30kg - Ống ga lỏng 20mm = 15m, ống 35mm = 15m 91 91 - Tủ điều khiển hệ thống lò sấy (Sử dụng bộ điều khiển kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm Helios của Ý), các vật tư phụ kiện kèm theo - Quạt đối lưu: kế thừa hệ thống quạt đối lưu sẵn có của hệ thống lò sấy đã được tính toán thiết kế từ lò sấy nước * Sơ đồ nguyên ly mạch điện điều khiển được kết nối từ bộ điều khiển Helios Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Trên hình 3.13 thể hiện sơ đồ nguyên ly mạch điện điều khiển hệ thống lò sấy bơm nhiệt đó: Đ1, Đ2, Đ3: là các động quạt đối lưu Đ4: Là động máy nén bơm nhiệt 92 92 Đ5: Là động bơm phun ẩm bổ xung VĐT1, VĐT2, VĐT3, VĐT4: là các van điện từ của hệ thống bơm nhiệt Hoạt động của mạch được lập trình điều khiển từ bộ điều khiển Helios theo giai đoạn sấy đã trình bày ở Giai đoạn 1: RL1, RL2, RL3, RL6 hoạt động, RL4, RL5 nghỉ Giai đoạn 2, 3, 4, 5: RL1, RL3, RL5 hoạt động, RL2, RL6 nghỉ Trong các giai đoạn này nếu nhiệt độ xuống thấp quá quy định (được lập trình từ bộ điều khiển) thì RL6 hoạt đông, RL5 nghỉ để nâng nhiệt độ lên Nếu nhiệt độ tăng cao quá nhiệt độ đặt thì RL4 hoạt động để dàn ngưng phụ thải bớt nhiệt môi trường 3.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật và môi trường 3.4.1 Hiệu kinh tế kĩ thuật a Đối với lò sấy gô nước tại công ty cổ phần lâm sản Nam Định * Chi phí đầu tư: - Chi phí lắp đặt nồi hơi: (cho lò sấy) Nồi 1500kg với giá 19.500US$ = 405,6 triệu đồng Xây dựng nhà xưởng lắp đặt nồi hơi, hệ thống lọc khói bụi (95m 2): 285 triệu đồng Vậy tổng chi phí lắp đặt nồi tính cho một lò sấy là: 690,6/6 = 115,1 triệu đồng Lò sấy 50m3/mẻ giá 13.500US$ = 280,8 triệu đồng Chi phí xây dựng và lắp đặt (44m2) : 140 triệu - Tổng chi phí đầu tư tính cho một lò là: 115,1 + 280,8 + 140 = 535,9 triệu * Chi phí vận hành - Chi phí trả lương cho công nhân vận hành (tính cho một mẻ sấy) Vận hành lò hơi: người/ca, ca /ngày (1 lò cung cấp cho lò sấy) Kĩ thuật vận hành lò sấy (lò sấy tự động) người 93 93 Như vậy một mẻ sấy 20 ngày ta có tổng là 160 công Trả lương cho công nhân vận hành trung bình 200.000 đ/công, vậy ta có: 160 x 200.000 đ = 32.000.000 đ - Chi phí trả lương cho công nhân trung bình cho mẻ sấy là: 5.333.000 đ * Chi phí lượng: Nhiên liệu dùng cho đốt lò: gỗ củi dùng cho đốt lò 8m3/ngày x 20 ngày = 160m3 Tính trung bình cho tiêu hao cho một lò sấy là 26,7m Với giá 1m3 gỗ củi là khoảng 450.000 VN.đồng (Trung Quốc là khoảng 40US$/t) 26,7 x 450.000 = 12.015.000 đồng Nước cấp cho nồi hơi: 1m3/ngày/lò, giá 1m3 nước là 6.000 đồng 20m3 x 6.000 = 120.000 đồng - Điện tiêu thụ: theo khảo sát thực tế tại công ty cổ phần lâm sản Nam Định (chương 2) ta có: Điện tiêu thụ cho lò hơi: 15 kW, tính trung bình cho một lò sấy là 2,5 kW/lò Điện tiêu thụ cho lò sấy là: 11,5 kW Vậy điện tiêu thụ trung bình cho một lò sấy để sấy một mẻ gỗ là: 14kW x 24h x 20 ngày = 6720 kW Giá điện cho sản xuất công nghiệp là: 1.700 đ/kWh, ta có tổng chi phí điện tiêu thụ là: 6.720 x 1.700 = 11.424.000 đ/lò - Tổng chi phí lượng cho một mẻ sấy là: 11.424.000+ 12.015.000 + 120.000 = 23.559.000 đồng 94 94 * Chi phí bảo dưỡng Đối với thiết bị áp lực yêu cầu phải có độ an toàn cao, vận hành và bảo dưỡng yêu cầu phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình, công việc bảo dưỡng phức tạp, tốn nhiều thời gian, đó chi phí cho bảo dưỡng hàng năm là tương đối cao Chi phí cho bảo dưỡng, kiểm định chất lượng trung bình năm là: triệu đồng/lò * Tuổi thọ thiết bị: Đối với các thiết bị áp lực làm việc liên tục tuổi thọ trung bình có thể đến 10 năm b Đối với lò sấy gô sử dụng bơm nhiệt rút ẩm: * Chi phí đầu tư: - Xây dựng và lắp đặt lò sấy 50m3/mẻ : 200 triệu đồng - Hệ thống máy bơm nhiệt và thiết bị điều khiển: 350 triệu đồng - Tổng chi phí đầu tư là: 550 triệu đồng * Chi phí vận hành: Chi phí trả lương cho công nhân vận hành (tính cho mẻ sấy) - Kĩ thuật vận hành lò sấy (6 lò) người/ca, sản xuất ca khép kín - Như vậy một mẻ sấy 20 ngày ta có tổng là 60 công - Trả lương cho công nhân vận hành trung bình 200.000 đ/công, vậy ta có: 60 x 200.000 đ = 12.000.000 đ - Chi phí trả lương cho công nhân trung bình cho mẻ sấy là: 2.000.000 đ * Chi phí lượng: - Điện tiêu thụ cho lò sấy là: 28 kW - Điện tiêu thụ trung bình cho một lò sấy để sấy một mẻ gỗ là: 28 kW x 24h x 20 ngày = 13.440 kW - Giá điện cho sản xuất công nghiệp là: 1.700 đ/kWh, ta có tổng chi phí điện tiêu thụ là: 13.440 x 1.700 = 22.848.000 đ 95 95 * Chi phí bảo dưỡng Hệ thống thiết bị bơm nhiệt- máy nén làm việc ổn định vận hành an toàn, ít hỏng hóc dễ sửa chữa và bảo dưỡng đó chi phí cho bảo dưỡng hàng năm là thấp Chi phí cho bảo dưỡng trung bình năm là khoảng triệu đồng * Tuổi thọ thiết bị: Đối với các hệ thống thiết bị bơm nhiệt máy nén làm việc liên tục tuổi thọ trung bình có thể đến 15 năm 3.4.2 Bảo vệ môi trường a Khái quát chung Quá trình phát triển nhanh, mạnh của nền kinh tế, đặc biệt là quá trình công nghiệp hóa, đô thị hóa đã gây sức ép không nhỏ đối với môi trường và tài nguyên, làm cho môi trường bị ô nhiễm và tài nguyên bị suy thoái hơn" - Bộ trưởng Bộ TN&MT Phạm Khôi Nguyên nhấn mạnh tại buổi công bố "Báo cáo môi trường quốc gia năm 2010 - Tổng quan môi trường Việt Nam" Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới, Việt Nam có thể phải chịu tổn thất ô nhiễm môi trường lên tới 5,5% GDP năm [Vinanet] Sống chung với bầu không khí ô nhiễm nên chẳng có gì ngạc nhiên số lượng người mắc bệnh về đường hô hấp ngày một tăng, nhất là trẻ em PGS Nguyễn Văn Phước, Viện trưởng Viện Môi trường - Tài nguyên khẳng định, so sánh số lượng bệnh nhân đến khám tại Bệnh viện Nhi đồng từ năm 1996 đến cho thấy, nhiễm khuẩn ở đường hô hấp tăng từ gần 2.800 lên gần 3.800 trường hợp; bệnh suyễn từ 3.000 tăng lên 11.000 trường hợp; bệnh viêm tai giữa từ 441 tăng lên gần 2.000 trường hợp Các quận, huyện vùng ven Tân Bình, Bình Chánh, Hóc Môn, 8, 11 là những địa bàn có tỷ lệ bệnh liên quan đến ô nhiễm không khí cao (trên mức 6%) tổng số các bệnh đường hô hấp ở trẻ em đến khám và điều trị tại Bệnh viện Nhi đồng [Vinanet] 96 96 Hình 4.14 Khí thải ô nhiễm thải môi trường từ đốt lò Theo Len Barrie, chuyên gia của WMO, ô nhiễm không khí khiến tuổi thọ của người có thể giảm từ đến 36 tháng Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) có trụ sở tại Geneva cho biết, ô nhiễm không khí là nguyên nhân gây tử vong của triệu người năm thế giới Ô nhiễm không khí gây tác hại lớn đến sức khỏe cộng đồng ở mọi lứa tuổi Đáng tiếc, cho đến vấn đề này vẫn chưa được các quan chức quan tâm đúng mức Hình 3.15 Ô nhiễm không khí khiến tuổi thọ người giảm từ tới 36 tháng [Vinanet] Từ thực tế đó, Bộ trưởng Bộ TN&MT Phạm Khôi Nguyên bày tỏ, năm tới, phải coi việc khắc phục những vấn đề bức xúc nêu là nhiệm vụ trọng tâm Việc bảo vệ môi trường là một cuộc chiến khốc liệt và tất cả phải 97 97 hướng về cùng một mục tiêu Có thế mới có thể thành công, góp phần tạo sự phát triển bền vững b Đánh giá sự ô nhiễm từ lò sấy gô Năng lượng sử dụng để sấy gỗ chiếm vào khoảng 60% tới 70% tổng lượng sử dụng để sản xuất gỗ (Helmer 1986) Hiện tại, sấy gỗ của Việt Nam sử dụng các nồi đun gỗ củi và gỗ phế thải từ các xưởng xẻ Điều này làm tăng đáng kể lượng khí CO2, khói và bụi Đối với lò sấy gỗ sử dụng các nguồn nhiên liệu là lượng hóa thạch củi gỗ phế thải từ các xưởng xẻ đã thải môi trường một lượng rất lớn khí thải CO2, khói và bụi, đã dẫn chứng và từ khảo sát thực tế tại các sở sấy gỗ Và sản phẩm gỗ sấy có thể không kinh tế nếu giá gỗ củi và gỗ phế thải tăng cao ví dụ ở Trung Quốc Đối với lò sấy gỗ sử dụng bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp hoàn toàn sử dụng điện đó không có phác thải trực tiếp gây ô nhiễm môi trường * Tổng hợp đánh giá chung: Bảng 3.2 Tổng hợp hiệu quả kinh tế TT Tên danh mục Đầu tư lắp đặt Vận hành Năng lượng cho vận hành Bảo dưỡng Tuổi thọ thiết bị Ảnh hưởng trực tiếp môi trường Lò sấy nước 535.900.000 5.333.000 23.559.000 5.000.000/năm Khoảng 10 năm Ô nhiễm MT Lò sấy bơm nhiệt 550.000.000 2.000.000 22.848.000 2.000.000/năm Khoảng 15 năm Không gây ô nhiễm Qua bảng tổng hợp ta thấy lựa chọn lò sấy sử dụng bơm nhiệt rút ẩm giá thành đầu tư ban đầu có cao khoảng 3% – 5% các chỉ tiêu khác đều thấp đặc biệt là chỉ tiêu về môi trường, chất lượng gỗ sấy vẫn đảm bảo tốt Riêng về chi phí lượng hiện tại lò sử dụng các loại gỗ củi phế loại, củi này thường được cung cấp từ bên xưởng xẻ và cái giá nếu bán ở thị trường là khoảng US$20/t Một câu hỏi đặt là sự biến 98 98 động của việc sử dụng gỗ phế loại từ các xưởng xẻ để làm nhiên liệu sấy gỗ Hiện tại, phế loại của xưởng xẻ khá rẻ, có một sự lựa chọn nữa để xử dụng gỗ phế loại này là làm ván nhân tạo, và nó có thể trở lên có giá trị nhiều Giá này có thể tiếp cận tới giá ở Trung Quốc gỗ phế liệu được bán với giá US$40/t làm cho nhiên liệu sử dụng cho sấy gỗ bị đắt lên rất nhiều 99 99 KẾT LUẬN Dựa các ly luận phân tích, so sánh và kết quả tính toán thiết kế có thể rút một số kết luận sau: Ở các nước phát triển thế giới việc ứng dụng công nghệ bơm nhiệt công nghệ sấy nói chung và sấy gỗ nói riêng đã được đầu tư ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu quả kinh tế cao, nâng cao chất lượng sản phẩm, từ đó dần thay thế các công nghệ sấy cũ gây ô nhiễm môi trường Ở nước việc ứng dụng công nghệ bơm nhiệt công nghệ sấy còn nhiều hạn chế, mới chỉ ứng dụng một số ngành và dân dụng Đặc biệt đối với ngành chế biến lâm sản, việc ứng dụng công nghệ bơm nhiệt sấy gỗ chưa được đầu tư nghiên cứu ứng dụng một cách có quy mô tương xứng ngang tầm khu vực và thế giới Mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu thí nghiệm, sấy mẫu, … Việc sử dụng bơm nhiệt công nghệ sấy lạnh mang lại hiệu quả cao về kinh tế cũng chất lượng sản phẩm Quá trình sấy không ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường nên có thể áp dụng cho mọi điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất Do đó nó cũng rất phù hợp với điều kiện môi trường ở Việt nam Đề tài đã đưa được sở khoa học và thực tiễn, học tập kinh nghiệm, thừa kế thành tựu nghiên cứu triển khai của các nước tiên tiến phát huy nội lực nghiên cứu lựa chọn nguyên ly, thiết kế hoàn thiện lò sấy gỗ sử dụng bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp tiết kiệm lượng, nâng cao chất lượng gỗ sấy, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, phù hợp với quy mô sản xuất (30-50)m3/mẻ Qua tính toán so sánh công nghệ sấy của các sở sấy gỗ, cụ thể là công nghệ sấy tại công ty cổ phần lâm sản Nam Định, với lò sấy sử dụng bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp, dự tính đạt được kết quả mong muốn đã tính toán Với trình độ khoa học ngày một phát triển thì giá thành các thiết bị bơm 100 100 nhiệt ngày một giảm, chất lượng ngày càng cao vì thế chi phí cho sấy gỗ ngày một giảm, hiệu quả kinh tế ngày càng cao Kết quả nghiên cứu có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên, những người nghiên cứu, các sở sản xuất và chế biến lâm sản và những quan tâm đến việc cải tiến công nghệ, tiết kiệm lượng nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu ô nhiễm bảo vệ môi trường 101 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] KS Nguyễn Tôn Quyền, KS Trịnh Vỹ , KS Huỳnh Thạch, TS Vũ Bảo, Công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam, năm 2006 [2] Vinanet , Những thuận lợi của ngành chế biến gỗ xuất khẩu, 14/01/2009 [3] Nguyễn Tôn Quyền - Viforest , Ngành công nghiệp chế biến gỗ Việt Nam sau năm gia nhập WTO, năm 2009 [4] Vinanet, Ngành chế biến gỗ Việt Nam - tiềm và lợi phát triển, năm 2009 [5] Vinanet, Những khó khăn, thách thức đối với ngành chế biến gỗ Việt Nam, năm 2009 [6] Vinanet, Một số giải pháp phát triển ngành chế biến gỗ Việt Nam, 12/2009 [7] Nguyễn Kim Trung, Nghiên cứu quá trình sấy cói nguyên liệu Việt Nam đạt yêu cầu xuất sang Nhật, Luận văn cao học, Đại học Bách Khoa Hà Nội, năm 2006 [8] Gerry Harris - Peter Vinden - Philip Blackwell - Pham Duc Chien, Tăng cường kỹ và cải tiến công nghệ cho các xưởng xẻ quy mô nhỏ vùng nông thôn Việt Nam Báo cáo dự án 027/06VIE (10/2009) [9] Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tỳ, Kĩ thuật lạnh ứng dụng, nhà xuất bản giáo dục, năm 2002 [10] Phạm Anh Tuấn, Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy bơm nhiệt để sấy một số nông sản thực phẩm, Luận văn cao học, Đại học Bách Khoa Hà Nội, năm 2003 [11] Nguyễn Văn May, Kĩ thuật sấy nông sản thực phẩm, nhà xuất bản khoa học kĩ thuật, năm 2004 [12] Phạm Văn Tỳ - Nguyễn Thanh Liêm - Nguyễn Phong Nhã, Khả sấy và khử ẩm bơm nhiệt không khí, Tuyển tập công trình khoa học 102 102 hội nghị khoa học kỉ niệm 45 năm ĐHBK Hà Nội năm 2001 [13] Nguyễn Văn Lợi - Phạm Văn Tỳ, Hệ thống sấy lạnh bơm nhiệt Haibico, Tạp chí khoa học và công nghệ nhiệt số 2/1998 [14] Hương Giang, Công ty CP Lâm sản Nam Định: đầu tư hiệu quả từ vốn vay ngân hàng, website VietinBank [15] Trần Văn Vang, Nghiên cứu thực nghiệm sấy gỗ, Tạp chí khoa học công nghệ Đại học bách khoa đà nẵng, số năm 2010 [16] PGS.TS Hoàng Văn Chước, Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, nhà xuất bản khoa học kĩ thuật [17] PGS.TSKH Trần Văn Phú, Tính toán thiết kế hệ thống sấy, nhà xuất bản giáo dục [18] PGS.TS Bùi Hải – TS Dương Đức Hồng – TS Hà Mạnh Thư, Thiết bị trao đổi nhiệt, nhà xuất bản khoa học kĩ thuật, Hà Nội 2001 [19] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy – Đinh Văn Thuận, Kĩ thuật lạnh ứng dụng, nhà xuất bản giáo dục, năm 2007 [20] Đinh Văn Hiền, Máy lạnh, trường đại học bách khoa Hà Nội, năm 2004 [21] Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tỳ, Kĩ thuật lạnh sở, nhà xuất bản giáo dục, năm 1999 [22] PGS.TS Hoàng Văn Chước, kĩ thuật sấy, nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, năm 2002 103 103 [...]... bổ sung Ván gỗ được sấy đúng quy cách có chất lượng cao dễ gia công chế tác (hình 1.8) 20 20 Hình 1.8 Ván gỗ được sấy và gia công đúng quy cách (b) (a) Hình 1.9 Thiết bị bơm nhiệt hút ẩm nhiệt độ thấp (a) và Sơ đồ nguyên lý của lò sấy gỗ sử dụng điện (b) Hình 1.10 Cấu trúc lò sấy gỗ hơi nước của Hãng NOVA Trong hình 1.10 cho sơ đồ nguyên ly kết cấu của lò sấy gỗ thông thường,... hợp ly, cho phép điều khiển chế độ sấy tiện lợi chính xác và kinh tế, đảm bảo chất lượng gỗ sấy không phế liệu 22 22 Hình 1.13 Thiết bị bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp lò sấy gỗ sử dụng điện Hình 1.14 lò sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời Trong hình 1.14 cho lò sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời Lò sấy kiểu này phụ thuộc nhiều vào thời tiết khí hậu bên ngoài Khi... chế và chỉ thị nhiệt độ trong lò sử dụng nhiên liệu củi 21 21 Hình 1.11 Bố trí ván xẻ trong lò sấy gỗ sử dụng bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp Hình 1.12 Bố trí ván xẻ trong lò sấy gỗ sử dụng bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp Thông thường, lò sấy đơn loại nhỏ thường sử dụng điện năng để vận hành hệ thống và cấp nhiệt bổ sung thay vì sử dụng dầu/khí ga hay củi ở các... biến gỗ Việt Nam đến năm 2010 và năm 2020, ngành chế biến gỗ phải đạt kim ngạch xuất khẩu là 5,56 tỷ USD vào năm 2010 và đạt 7 tỷ USD vào năm 2020 [6] 1.4.2 Một số kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ bơm nhiệt trong nước Do gỗ nguyên liệu ở nước ta chủ yếu vẫn được làm khô tự nhiên hay sử dụng lò đốt bằng than củi thô sơ Một số cơ sở sản xuất có lò sấy gỗ chạy... NOVA Hình 1.7 Lò sấy gỗ bơm nhiệt hút ẩm nhiệt độ thấp của Hãng NOVA dung tích vừa và lớn với dung lượng (13-28) m3 (từ 5.500 đến 12.000 tấm gỗ xẻ) Hệ thống lò sấy sử dụng bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp có hiệu suất sử dụng nhiệt cao, giảm đáng kể chi phí năng lượng, cho phép vận hành/điều chỉnh tự động dễ dàng toàn bộ hệ thống bằng năng lượng điện Với công nghệ này... một số loại gỗ mềm, nếu sử dụng công nghệ lò sấy bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp có thể sấy gỗ từ trạng thái tươi đến độ ẩm 30% ở nhiệt độ xấp xỉ 500C, và sau đó sấy xuống đến ẩm độ 12% ở nhiệt độ tăng lên vẫn đảm bảo hiệu suất sấy cao và thời gian sấy tương đương so với sấy bằng lò sấy thông thường 19 19 Hình 1.6 Minh họa lò sấy gỗ bơm nhiệt dung tích... Trong công nghiệp chế biến gỗ, sấy gỗ là một khâu công nghệ rất quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm gỗ, đặc biệt là sản phẩm xuất khẩu với những yêu cầu khắt khe về chất lượng Gỗ sau khi xẻ có độ ẩm cao thường là 80%, có khi đến 100% Mục đích của việc sấy gỗ nhằm giảm độ ẩm của gỗ xẻ xuống còn từ 8-14%, từ đó nâng cao được cường độ, độ bền của gỗ, ... sấy gỗ ở Việt Nam hiện nay Mục đích của việc sấy gỗ nhằm giảm độ ẩm của gỗ xẻ xuống còn từ 814%, từ đó nâng cao được cường độ, độ bền của gỗ, hạn chế cong, vênh, nứt nẻ, mục, mọt, nấm, mốc, biến chất, giảm độ dư gia công và có thể dự trữ trong kho [1] 32 32 Hình 1.19: Sử dụng gỗ phế loại để đun nồi hơi Do sấy gỗ đóng một vai trò rất quan trọng trong chế biến gỗ, ... vì dung tích lò nhỏ nên năng suất sấy thấp và không sấy được gỗ xẻ có kích thước lớn Học tập kinh nghiệm, thừa kế thành tựu nghiên cứu triển khai của các nước tiên tiến, phát huy nội lực nghiên cứu lựa chọn nguyên ly, thiết kế hoàn thiện lò sấy gỗ sử dụng bơm nhiệt rút ẩm nhiệt độ thấp tiết kiệm năng lượng nâng cao chất lượng gỗ sấy, giảm thiểu ô nhiễm môi... thống sấy Các tài liệu về công nghệ nhiệt lạnh, tính toán thiết kế, lắp đặt hệ thống máy lạnh và bơm nhiệt Các tài liệu chuyên ngành về gỗ và sấy gỗ, các bài báo khoa học, công trình nghiên cứu khoa học về sấy gỗ đã được công bố và sử dụng trong và ngoài nước Các thông tin trên các sách báo, mạng 35 35 internet, … - Nghiên cứu các tài liệu đã thu ... thiết bị phức tạp Việt Nam chưa sản xuất được, phải phụ thuộc nhập của nước ngoài 46 46 2.3 Tính toán thiết kế phần tử chính lò sấy gô sử dụng bơm nhiệt 2.3.1 Cơ sở lý luận