BỘ CƠNG THƯƠNG Tổng cơng ty máy Động Lực máy nông nghiệp VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2008 ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên phụ phế liệu nông nghiệp rác thải để làm phân bón Mã số: 255-08RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản: Bộ Cơng Thương Cơ quan chủ trì: Viện NCTKCT máy Nông nghiệp Chủ nhiệm đề tài: Th.S Đỗ Mai Trang 7323 23/4/2009 Hà Nội-2/2009 BỘ CƠNG THƯƠNG Tổng cơng ty máy Động Lực máy nông nghiệp VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2008 ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên phụ phế liệu nơng nghiệp rác thải để làm phân bón Mã số: 255-08RD/HĐ-KHCN ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ VIỆN NCTKCT MÁY NƠNG NGHIỆP Hà Nội-2/2009 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI THS ĐỖ MAI TRANG Danh sách ngời thực STT Họ tên Học vị, học hàm Cơ quan chuyên môn Đỗ Mai Trang Thạc sĩ ViƯn TK m¸y NN Đặng Việt Hòa Thạc sĩ Viện TK máy NN Nguyễn Văn Mạnh Thạc sĩ ViƯn TK m¸y NN V Ngc Tỳ Kỹ thuật viên Viện TK máy NN Đặng Văn Ngân Kü tht viªn ViƯn TK máy NN MC LC Trang M U CHƯNG TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 1.2 Tình hình nghiên cứu nước CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU 11 2.1 Một số tính chất phụ phế liệu chất thải 11 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình làm việc máy ép 11 2.3 Công nghệ sản xuất phân vi sinh từ rác thải viên nhiên liệu phế liệu 13 nông nghệp CHƯƠNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY ÉP VÀ TẠO HÌNH VIÊN 18 3.1 Thiết kế lựa chọn suất máy ép tạo hình viên phân hữu vi sinh 18 3.2 Khảo nghiệm thiết bị ép tạo viên 33 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 4.1 Kết luận 42 4.2 Kiến nghị 42 Phụ lục 43 Tài liệu tham khảo MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta có bước phát triển đáng khâm phục đặc biệt ngành sản xuất nông nghiệp Từ chỗ nước thiếu đói triền miên, vươn lên cung cấp đủ nhu cầu tiêu dùng nước mà phục vụ cho xuất ln đứng vị trí cao nước xuất mặt hàng nông sản giới Cùng với sống người dân dần cải thiện đáng kể Bên cạnh thành tựu đạt phải đối mặt với nhiều khó khăn thử thách, số vấn nạn nhiễm mơi trường từ nhà máy xay xát tỉnh phái Nam, nhà máy chế biến cồn mía đường Theo đánh giá nhà khoa học ngành nông nghiệp, công nghiệp rác thải sinh hoạt ngun nhân gây nhiễm môi trường nhiều Các tác nhân nông nghiệp gây ô nhiễm môi trường thuốc trừ sâu, phân bón, rác thải nơng nghiệp, rác thải nhà máy chế biến lương thực, cồn, mía, đường tượng đốt phụ phế liệu nông nghiệp… Trong phụ phế liệu nơng nghiệp rác thải sinh hoạt thành phần hợp chất hữu cơ, phương pháp xử lý truyền thống thường chôn lấp, đốt Tuy nhiên hai phương pháp có mặt hạn chế, với phương pháp chơn lấp cần diện tích lớn để chôn lấp rễ gây ô nhiễm nguồn nước không xử lý cẩn thận, với phương pháp đốt vấn đề nhiễm bầu khơng khí, khói bụi phải đầu tư lớn cho lò đốt rác (30-40USD/tấn rác thải sinh hoạt) Chính lẽ phương pháp biến rác thải phụ phế liệu nông nghiệp thành phân vi sinh phương pháp phủ, ban ngành đơn vị quan tâm Trong dây chuyền sản xuất phân vi sinh, thiết bị tạo viên thiết bị dây chuyền Mục đích việc tạo viên giúp làm giảm thể tích nguyên liệu, thuận tiện cho việc chuyên chở, bảo quản, thành phần phân bố mặt khác giúp cho hấp thu dưỡng chất cách từ từ, tránh tượng rửa trôi… Những năm gần đây, nhiều nước sâu vào nghiên cứu loại thiết bị tạo viên hãng BENGA, CPM (Mĩ), TINDER,MYNHIANG (Trung Quốc) số nước Thái Lan, Hà Lan, Ấn Độ…Các thiết bị sản xuất thương mại hố với tính công nghệ cao, chất lượng đảm bảo Song giá thành lại đắt, kèm theo điều kiện sau bán hàng không thuận tiện cho việc sử dụng nước ta, không đảm bảo thời gian yêu cầu cung cấp, khơng thích hợp với sở sản xuất vừa nhỏ… Vì việc sâu nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy ép viên ứng dụng việc ép phụ phế thải nông nghiệp rác thải nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất nhà máy sản xuất phân vi sinh nước yêu cầu mang tính thực tiễn cao Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, đồng ý Vụ Khoa học Công nghệ – Bộ Công Thương, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên để ép phụ phế liệu nông nghiệp rác thải làm phân bón” Trong q trình thực đề tài, nhận giúp đỡ tận tình đồng nghiệp, Vụ Khoa học Công nghệ (Bộ Công Thương), công ty cổ phần công nghệ Môi trường xanh SERAPHIN, Nhà máy xử lý rác thải Sơn Tây, cơng ty cổ phần khí xây dựng số Nhân dịp xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ hợp tác CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1.Tình hình nghiên cứu nước ngồi Hiện giới có xu hướng sử dụng nguyên liệu từ phế phẩm nhà máy cưa, nhà máy xay xát nhà máy chế biến gỗ… để làm nguyên liệu sưởi ấm, đun nấu, hay phát điện… rác thải sinh hoạt hay nhựa sử dụng dạng nhiên liệu hóa thạch Từ nhựa phế thải, giấy, gỗ … sử dụng làm ổ nằm cho vật ni, phân bón, viên RPF… sử dụng kỹ thuật lò cao, đun nấu số ứng dụng khác Vỏ phoi tử rễ Phoi bào Vỏ Hình 1.1 – Các phế liệu trình sản xuất gỗ trước sau nghiền Phế liệu Tấm panen Máy nghiền Trước Sau Hình 1.2 – Các phế liệu trước sau nghiền Gỗ thông thông Gỗ thông Cành Cây tùng Polypropylene Các loại nhựa phế Vải RDF Hình 1.3 – Một số sản phẩm viên từ phế liệu Máy ép viên (pellet mill) nghiên cứu chế tạo lâu nước phương tây gắn với tên tuổi lớn như: Bliss (Mĩ), La Meccanica (ý), Buchumer (Đức), VanAarsen (Hà Lan)…hay số nước Châu như: Trung Quốc ( Chính Xương, Mynhang…), Thái Lan (CPM) Máy ép viên sử dụng cho nhiều sản phẩm nông nghiệp khác từ chế biến thức ăn cho người gia súc đến ép viên phế thải nông nghiệp (rơm, cỏ khô, mùn cưa…) hay rác thải…ở đối tượng khác lại đòi hỏi thiết bị ép viên phù hợp Hình 1.4 -: Máy ép viên hãng Bliss (Mĩ) Hình 3.2 Trục máy ép tạo hình viên Đối với khn ép độ dày hình dạng lỗ khn có liên quan chặt chẽ đến chất lượng viên đặc biệt nhiệt độ trình ép viên sau ép để đảm bảo vi sinh vật có lợi khơng bị tiêu diệt, giảm chi phí điện đơn vị suất, đảm bảo độ chặt định theo yêu cầu phân vi sinh làm tăng suất máy Chính để giảm trình sinh nhiệt tỷ lệ đàn hồi vật liệu trình ép tạo nhóm đề tài tiến hành lựa chọn giảm chiều dài nén ép, tăng chiều dài lỗ giảm áp X Việc lựa chọn giải gần triệt để nhược điểm sử dụng khuôn quay áp dụng cho sản xuất phân vi sinh 29 Hình 3.3 Kích thước lỗ khn ép viên phân hữu vi sinh Theo thơng số đường kính khn ép 320 mm, tốc độ khn quay 350 v/ph, nhóm thực đề tài thiết kế chế tạo máy ép tạo hình viên sau: (có vẽ thiết kế kèm sau) • Đối với trấu mùn cưa - Năng suất ép: 300 ÷ 1200 kg/h - Công suất động ép: x 22 kW, pha 380 V, 1500 v/ph - Kích thước viên ép: ÷ mm - Đường kinh khn ép: 320 mm - Đường kính lơ ép: 110 mm - Tốc độ khn ép: 350 v/ph - Kích thước lỗ giảm áp X: ÷ 10 mm 30 - Khuôn ép kết cấu tháo lắp dễ dàng thay với khn có kích thước viên khác tùy theo yêu cầu sản xuất • Đối với rác lên men tạo viên vi sinh: - Năng suất ép: 2500 ÷ 3200 kg/h - Cơng suất động ép: x 22 kW, pha 380 V, 1500 v/ph - Kích thước viên ép: ÷ mm - Đường kinh khuôn ép: 320 mm - Đường kính lơ ép: 110 mm - Tốc độ khn ép: 350 v/ph - Kích thước lỗ giảm áp X: 10 mm - Khe hở ép: ÷ mmm Hình 3.3 Máy ép viên EV – 44 31 Hình 3.4- Nguyên liệu trấu trước ép 32 Hình 3.5 -Viên trấu sau ép Hình 3.6 -Viên mùn cưa sau ép 3.2 Khảo nghiệm thiết bị ép tạo viên: Đề cương khảo nghiệm xác định thông số máy ép viên Thuộc đề tài R&D – 2008 “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên để ép phụ phế liệu nông nghiệp rác thải làm phân bón” Mục tiêu - Xác định suất máy ép viên + Năng suất máy ép viên ép trấu + Năng suất máy ép viên ép mùn cưa + Năng suất máy ép viên ép phân vi sinh Kiểm tra độ chặt viên, tỷ lệ thành phẩm Nội dung khảo nghiệm 33 Trên sở thông số kỹ thuật thiết bị, tiến hành khảo nghiệm để xác định giá trị thiết bị - Xác định xuất đầu thiết bị - Xác định chất lượng sản phẩm (độ chặt viên, Tỷ lệ thành phẩm ) Điều kiện khảo nghiệm Với nội dung nhiệm vụ đề tài, nhóm đề tài tiến hành khảo nghiệm máy ép viên xưởng Viện NCTKCT máy Nông Nghiệp Nguyên liệu dùng cho khảo nghiệm trấu, mùn cưa số chất phụ gia khác độ ẩm thích hợp Khảo nghiệm máy ép viên với kích cỡ lỗ khn φ6, φ8 Dụng cụ đo gồm có: cân, đồng hồ bấm giờ, thước đo… Tiến hành khảo nghiệm - Xác định suất thiết bị Vận hành máy làm việc liên tục thời gian 30 phút loại nguyên liệu Lặp lại 04 lần Trên sở tổng kết kết thu ta lấy giá trị trung bình để xác định suất thiết bị Kết khảo nghiệm Khảo nghiệm với lỗ khuôn φ6 φ8 với nguyên liệu trấu, mùn cưa kết đạt sau: Khi tiến hành khảo nghiệm nhóm đề tài tiến hành khảo nghiệm với nguyên liệu mùn vi sinh (những thành phần hữu qua tuyển chọn, nghiền nhỏ ủ mục) ép với lỗ khuôn Φ6 suất máy đạt tới 1.8-2.4t/h Khảo nghiệm với lỗ khuôn φ6 φ8 với nguyên liệu trấu, mùn cưa độ ẩm khác kết đạt sau: 34 * Đối với lỗ khuôn φ6 Khảo nghiệm với trấu mùn cưa loại tiến hành mẫu thử cho kết quả: Bảng 3.2: Ảnh hưởng yếu tố độ ẩm nguyên liệu (X ) tới tỷ số nén ép (M), tỷ lệ TP/NL (K), độ ẩm SP(Y) suất máy ép viên.(Q) với lỗ khuôn φ6 Vỏ trấu Y-Độ K-Tỷ lệ ẩm TP/NL% nén ép NL(%) Nguyên liệu X -Độ ẩm TT SP(%) >30 Tỷ khối Q-Năng trước ép Không Tỷ khối sau ép suất kg/m3 0% M-Tỷ số kg/m3 (kg/h) >1.638 thành viên Vỏ trấu 30 23.45 86.67 4.578 163.8 750 150 Vỏ trấu 28 20 86 5.03 158.8 800 135 Vỏ trấu 26 17.5 58 5.5 154.7 850 130 Vỏ trấu 24 Không 150.8 thành viên, NL bị cháy Mùn cưa 24 Không 331.5 thành viên Mùn cưa 22 18 80 2.47 323.4 800 450 Mùn cưa 20 14 77 2.6 315 820 438 Mùn cưa 18 12 75 2.715 307.5 835 430 10 Mùn cưa 16 Không 300 viên 11 Mùn vi sinh 24 21 82 2.08 444.15 925 2100 12 Mùn vi sinh 26 23.5 82.5 456.75 915 2200 13 Mùn vi sinh 28 26.5 85 1.92 468.7 900 2250 14 Mùn vi sinh 30 28.2 82 1.76 481.5 850 2240 15 Mùn vi sinh 32 30 76 1.61 496.35 800 2000 35 Do việc khó xác định độ chặt viên (thiết bị đo đạc phức tạp) nhóm khảo nghiệm tiến hành kiểm tra tỷ số nén ép viên coi tiêu đánh giá độ chặt viên Trong đó: Tỷ lệ TP/NL(K) = khối lượng thành phẩm / khối lượng nguyên liệu vào Tỷ số nén ép(M) = tỷ khối TP/ tỷ khối nguyên liệu Năng suất (Q) = khối lượng (cả bột lẫn viên cửa thiết bị) Dựa vào bảng 1, ta vẽ biểu đồ ảnh hưởng độ ẩm nguyên liệu tới K,M,Q sau: K M Q 100 170 160 150 140 130 24 26 28 30 32 X Biểu đồ1: tỷ lệ TP/NL, tỷ số nén ép, suất theo độ ẩm (trấu) K M Q Dựa vào biểu đồ ta nhận thấy: - Khi X tăng K tăng thay đổi khoảng 28-30% sau K giảm mạnh điều lý giải sau: 36 + Ở độ ẩm 30 0% Không thành viên >1.638 Vỏ trấu 30 25 80 4.33 163.8 710 315 Vỏ trấu 28 22 88 4.60 158.8 730 310 Vỏ trấu 26 19 90 4.91 154.7 760 308 Vỏ trấu 24 17.5 80 5.30 150.8 800 300 Vỏ trấu 22 NL bị cháy Mùn cưa 24 không thành viên 331.5 Mùn cưa 22 65 2.13 323.4 690 1220 Mùn cưa 20 15 80 2.22 315 700 1215 10 Mùn cưa 18 13 90 2.325 307.5 715 1210 11 Mùn cưa 16 12 75 2.433 300 730 1100 12 Mùn cưa 14 NL bị cháy 293.1 39 K M Q 100 320 5.5 315 310 4.5 305 22 24 28 26 300 32 30 Biểu đồ 4: tỷ lệ TP/NL, tỷ số nén ép, suất theo độ ẩm (trấu) K M Q - Từ biêủ đồ nhận thấy dùng khuôn ép lỗ φ8, tỷ số nén ép thấp so với ép viên lỗ φ6 suất tăng lên nhiều ≈2.4 lần - Độ ẩm thích hợp để ép trấu với lỗ khuôn φ8 từ 26-28% 40 X K M Q 100 2.5 1300 2.4 1250 2.3 1200 2.2 1150 2.1 14 16 20 18 1100 22 24 X Biểu đồ 5: tỷ lệ TP/NL, tỷ số nén ép, suất theo độ ẩm (mùn cưa) Tỷ lệ TP/NL Tỷ số nén ép Năng suất Từ biêủ đồ nhận thấy với lỗ Φ8 độ ẩm thích hợp để ép mùn cưa 17-18% Do thời gian hạn chế, nên nhóm nghiên cứu chưa tiến hành kiểm tra độ đồng viên, công suất tiêu thụ điện năng, chưa cho chạy khảo nghiệm việc dùng vít tải để cấp ngun liệu Chính việc đánh giá suất thực tế máy chưa xác Trong thời gian tới tiếp tục tiến hành chạy thử máy với nhiều nguyên liệu khác với quy mơ cơng nghiệp nhằm tìm thông số thực tế máy chế độ ép thích hợp cho loại nguyên liệu 41 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Nhóm đề tài tự đánh giá hoàn thành nhiệm vụ khoa học công nghệ đề bao gồm khảo sát công nghệ ép viên phân bón từ phụ phế liệu nơng nghiệp rác thải Quy trình cơng nghệ tạo viên phân hữu vi sinh chế tạo thử máy ép viên đạt cơng suất đăng kí – tấn/h Qua trình chạy khảo nghiệm cho thấy thiết bị đạt thông số thiết kế đáp ứng yêu cầu sản xuất thử nghiệm 4.2 Kiến nghị Máy ép tạo viên phân hữu vi sinh đáp ứng đươc yêu cầu tính chất nhà sản xuất xong nguyên liệu trấu, mùn cưa tiêu hao cơng suất lớn, chi phí chế tạo loại khn vành cao địi hỏi cơng nghệ chế tạo phức tạp nhóm đề tài đề nghị tiếp tục nghiên cứu giải pháp nâng cao chất lượng viên suất thiết bị khuôn phẳng năm 42 Tài liệu tham khảo Nguyễn Hữu Chất – Cẩm nang kỹ thuật – NXB Công nghiệp Nặng 1976 Tào Khang - Kỹ thuật chế biến thức ăn chăn nuôi đại – NXB Thượng Hải 2000 PGS PTS Trần Minh Vượng; PGS.PTS Nguyễn Thị Minh Thuận Máy phục vụ chăn nuôi - Nxb Giáo dục 1999 www.vietbao.vn www.vnexpress.net/khcn www.sggp.org.vn www.fujikogyo.co.jp www.hcmut.edu.vn 43 ... ép viên để ép phụ phế liệu nông nghiệp rác thải làm phân bón? ?? Mục tiêu - Xác định suất máy ép viên + Năng suất máy ép viên ép trấu + Năng suất máy ép viên ép mùn cưa + Năng suất máy ép viên ép. .. máy ép 11 2.3 Công nghệ sản xuất phân vi sinh từ rác thải viên nhiên liệu phế liệu 13 nông nghệp CHƯƠNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY ÉP VÀ TẠO HÌNH VIÊN 18 3.1 Thiết kế lựa chọn suất máy ép tạo hình viên. .. tiến hành nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên để ép phụ phế liệu nơng nghiệp rác thải làm phân bón? ?? Trong q trình thực đề tài, chúng tơi nhận giúp đỡ tận tình đồng nghiệp,