NGHIÊN CỨU LÒ ĐỐT VỎ CÀ PHÊ CẤP NHIỆT CHO MÁY SẤY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU LÒ ĐỐT VỎ CÀ PHÊ
CẤP NHIỆT CHO MÁY SẤY

Họ và tên sinh viên: HUỲNH TUẤN HIỀN
TRẦN CÔNG TÂM
Ngành học: CƠ KHÍ CBBQNSTP
Niên khóa: 2005 - 2009

Tháng 06/2009


NGHIÊN CỨU LÒ ĐỐT VỎ CÀ PHÊ CẤP NHIỆT CHO MÁY SẤY

Tác giả

TRẦN CÔNG TÂM
HUỲNH TUẤN HIỀN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Cơ Khí Chế biến Bảo quản Nông sản Thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
ThS. NGUYỄN VĂN XUÂN
KS. TRẦN VĂN TUẤN

Tháng 06 năm 2009
-i-


CẢM TẠ
Tôi xin chân thànhcảm tạ:
- Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông Lâm TP. HCM
- Ban chủ nhiệm và Quý Thầy Cô Khoa Cơ khí - Công nghệ Trường Đại học Nông
Lâm TP.HCM.
- Ban Giám Đốc và Quý Thầy Cô Trung Tâm Năng Lượng và Máy Nông NghiệpTrường ĐH Nông Lâm TPHCM
đã truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức vô cùng quí báu để chúng tôi có thể vận
dụng trong quá trình thực hiện đề tài và công việc sau này của mình.
Đặc biệt hơn nữa xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến thầy ThS. Nguyễn Văn Xuân
và Thầy Trần Văn Tuấn những người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng tôi trong
suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi chân thành cám ơn các chú, các anh công nhân đã tạo điều kiện thuận lợi cho
chúng tôi học hỏi và hoàn thành đề tài.
Cảm ơn các bạn trong và ngoài lớp đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên
cứu.
Xin chân thành cảm ơn!

- ii -


TÓM TẮT

Đề tài“ Nghiên cứu lò đốt vỏ cà phê cung cấp nhiệt cho máy sấy” được tiến hành tại
Tung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ
Chí Minh, trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2009 với nội dung và
kết quả như sau:

Tiến hành khảo nghiệm lò đốt vỏ cà phê ghi nghiêng với năng suất tiêu thụ 25 kg/h tại
Tung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, để đánh giá sự ảnh hưởng của góc
nghiêng ghi đến tính năng hoạt động của lò đốt và một số thông số cơ bản của nó. Từ
quá trình khảo nghiệm lò với 3 góc nghiêng ghi khác nhau là 400, 450, 500 cho thấy lò
đốt dùng nhiên liệu vỏ cà phê làm chất đốt hoạt động tốt nhất ở góc nghiêng ghi 450
với hiệu suất khí sấy đạt được trung bình là 81,5%, nhiệt độ khí sấy đo được trung
bình là 520C, độ nâng nhiệt độ không khí sấy trung bình đạt trung bình ΔT = 19,5 0C
ứng với lượng cung cấp vỏ cà phê trung bình là 26 kg/h.
Trên cơ sở đạt được từ kết quả khảo nghiệm lò đốt vỏ cà phê ghi nghiêng năng
suất 25 kg/h, chúng tôi thiết kế theo nguyên lý và kết cấu của lò đốt này một lò đốt
khác có năng suất tiêu thụ vỏ cà phê 60 kg/h để cấp nhiệt cho máy sấy cà phê quả năng
suất 4 tấn/mẻ. Qua tính toán thiết kế lò đốt có: diện tích ghi là 0,86 m2, thể tích buồng
đốt là 1,25 m3 và với góc nghiêng trong khoảng 430 đến 480.
Lò đốt thiết kế năng suất 60kg/h có thể hoạt động liên hợp tốt cùng máy sấy
tĩnh đảo chiều không khí với năng suất sấy cà phê 4 tấn/mẻ, có kết cấu, vận hành đơn
giản, có khả năng cung cấp khí sấy sạch đảm bảo cho yêu cầu về chất lượng sản phẩm.

Sinh viên thực hiện:

Giáo viên hướng dẫn:

Trần Công Tâm

Th.S. Nguyễn Văn Xuân

Huỳnh Tuấn Hiền

KS. Trần Văn Tuấn

- iii -

MỤC LỤC
Trang tựa ................................................................................................................... i
Lời cảm tạ .................................................................................................................ii
Tóm tắt.....................................................................................................................iii
Mục lục .................................................................................................................... iv
Danh sách các chữ viết tắt ......................................................................................vii
Danh sách các bảng ...............................................................................................viii
Danh sách các hình .................................................................................................. ix
Chương 1 MỞ ĐẦU................................................................................................ 1
1.1 Giới thiệu ......................................................................................................... 1
1.2 Mục đích luận văn ........................................................................................... 2
Chương 2: TỔNG QUAN ...................................................................................... 3
2.1 Các đặc tính của nhiên liệu vỏ cà phê ............................................................. 3
2.1.1 Nguyên liệu vỏ cà phê ............................................................................... 3
2.1.2. Nhiệt trị vỏ cà phê .................................................................................... 4
2.1.3 Thành phần hóa học của vỏ cà phê........................................................... 4
2.2. Quá trình cháy thuận và cháy ngược ............................................................. 5
2.2.1 Quá trình cháy thuận ................................................................................. 5
2.2.2 Quá trình cháy ngược ................................................................................ 6
2.3. Giới thiệu các mẫu lò đốt hiện nay................................................................ 7
2.3.1. Lò đốt ghi nghiêng.,buồng đốt hình trụ FR – G1 ..................................... 7
2.3.2. Lò đốt ghi nghiêng.,buồng lắng dạng vách ngăn ..................................... 8
2.3.3 Lò đốt cháy ngược .................................................................................... 9
2.3.4 Lò đốt cháy ghi phẳng ............................................................................ 10
- iv -


2.4. Công thức nhiên liệu và các công thức liên quan......................................... 11

2.4.1 Lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu ............... 11
2.4.2 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần cháy của nhiên liệu............... 12
2.4.3 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết của nhiên liệu và nhiệt độ thực tế của lò... 13
2.4.4 Các bước tính toán thiết kế lò đốt........................................................... 14
2.5. Ý kiến thảo luận và đề suất nhiệm vụ nghiên cứu........................................ 19
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................ 20
3.1 Nội dung ....................................................................................................... 20
3.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 20
3.2.1 Mục đích khảo nghiệm ............................................................................ 20
3.2.2 Đối tượng thí nghiệm............................................................................... 20
3.2.3 Trang thiết bị và phương pháp thí nghiệm ............................................. 21
3.2.3.1 Trang thiết bị .................................................................................... 21
3.2.3.2 Phương pháp khảo nghiệm. .............................................................. 23
Chương 4: KẾ QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 28
4.1. Tính toán chung ............................................................................................ 28
4.1.1 Lưu lượng cần thiết cho quá trình cháy. .................................................. 28
4.1.2 Lượng sản phẩm cháy và thành phần của chúng..................................... 30
4.1.3 Nhiệt độ cháy lý thuyết và thực tế của lò ................................................ 30
4.2 Khảo nghiệm quạt sấy ................................................................................... 32
4.3 Các kết quả khảo nghiệm lò đốt vỏ cà phê năng suất 25 kg/h ...................... 33
4.3.1 Kết quả khảo nghiệm lò đốt vỏ cà phê với góc nghiêng ghi 400 ............. 33
4.3.2 Kết quả khảo nghiệm lò đốt vỏ cà phê với góc nghiêng ghi 450 ............. 36
4.3.3 Kết quả khảo nghiệm lò đốt vỏ cà phê với góc nghiêng ghi 500 ............. 39
4.3.4 Nhận xét chung........................................................................................ 42
-v-


4.4 Tính toán, thiết kế lò đốt vỏ cà phê năng suất 60 kg/h................................. .42
4.4.1 Dữ liệu thiết kế ........................................................................................ 42
4.4.2 Tính toán năng suất lò đốt ....................................................................... 43

4.4.3 Tính toán sơ bộ lò đốt.............................................................................. 45
4.4.4 Tính toán chi tiết lò đốt .......................................................................... .50
4.5 Quy trình chế tạo, lắp ráp, vận hành lò......................................................... .54
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................. 57
5.1 Kết luận.......................................................................................................... 57
5.1 Đề nghị. ......................................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 59
PHỤ LỤC .............................................................................................................. 60
TẬP BẢN VẼ

- vi -


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TP HCM

Thành Phố Hồ Chí Minh

ĐHNL

Đại Học Nông Lâm

TTNL MNN

Trung Tâm Năng Lượng và Máy Nông Nghiệp

(TL/1)

Tài liệu số một (TÀI LIỆU THAM KHẢO)

(TL/2)

Tài liệu số hai (TÀI LIỆU THAM KHẢO)

(TL/3)

Tài liệu số ba (TÀI LIỆU THAM KHẢO)

(TL/4)

Tài liệu số bốn (TÀI LIỆU THAM KHẢO)

(TL/5)

Tài liệu số năm (TÀI LIỆU THAM KHẢO)

(TL/6)

Tài liệu số sáu (TÀI LIỆU THAM KHẢO)

- vii -


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần cấu tạo của cà phê................................................................. 4
Bảng 2.2 Thành phần cấu tạo của Vỏ cà phê ........................................................... 5
Bảng 4.1 Tóm tắt kết quả khảo nghiệm ở góc nghiêng ghi 400 ............................. 33
Bảng 4.2 Tóm tắt kết quả khảo nghiệm ở góc nghiêng ghi 450 ............................. 35
Bảng 4.3 Tóm tắt kết quả khảo nghiệm ở góc nghiêng ghi 500............................. 38

- viii -


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1 Cây cà phê................................................................................................. 1
Hình 2.1 Vỏ cà phê. ................................................................................................. 3
Hìmh 2.2: Cấu tạo quả cà phê.................................................................................. 4
Hìmh 2.3: Quá trình đốt cháy thuận ........................................................................ 6
Hìmh 2.4 Quá trình đốt cháy ngược ........................................................................ 6
Hìmh 2.5 Sơ đồ lò đốt ghi nghiêng.,buồng đốt hình trụ FR – G1. .......................... 7
Hìmh 2.6 Sơ đồ lò đốt ghi nghiêng, buồng lắng dạng vách ngăn ........................... 8
Hìmh 2.7 Sơ đồ lò đốt cháy ngược. ......................................................................... 9
Hìmh 2.8 Sơ đồ lò đốt ghi phẳng........................................................................... 10
Hình 3.1 Lò đốt trấu nghi nghiêng, buồng đốt hình trụ năng suất 25kg/h. ........... 21
Hình 3.2 Ống khảo nghiệm.................................................................................... 22
Hình 3.3 Quạt khảo nghiệm. .................................................................................. 22
Hình 3.4 Nhiệt kế lưỡng kim. ............................................................................... 22
Hình 3.5. Áp kế chữ U, áp kế nghiêng. ................................................................. 22
Hình 3.6 Nón chỉnh tĩnh áp.................................................................................... 22
Hình 3.7. Vị trí đặt ống Pitot ................................................................................. 22
Hình 3.8 Nhiệt kế bầu khô – bầu ướt.................................................................... 23
Hình 3.9. Cân đồng hồ. .......................................................................................... 23
Hình 3.10 Sơ đồ khảo nghiệm quạt ..................................................................... .24
Hình 3.11 Sơ đồ bố trí khảo nghiệm lò đốt........................................................... 27
Hình 4.1 Đường đặc tính quạt................................................................................ 32
Hình 4.2 Khảo nghiệm lò đốt năng suất 25 kg/h ................................................... 33
Hình 4.3 Biểu đồ nhiệt độ sấy và nhiệt độ môi trường thí nghiệm (góc ghi 400).. 34
- ix -

Hình 4.4 Biểu đồ nhiệt độ sấy và nhiệt độ môi trường thí nghiệm (góc ghi 450).. 38
Hình 4.5 Biểu đồ nhiệt độ sấy và nhiệt độ môi trường thí nghiệm (góc ghi 500).. 41
Hình 4.6 Ghi nghiêng lò đốt .................................................................................. 50
Hình 4.7 Ống lấy nhiệt lò đốt ................................................................................ 51
Hình 4.8 Khung buồng đốt chính lò đốt ................................................................ 52
Hình 4.9 Kết cấu buồng đốt phụ lò đốt.................................................................. 53
Hình 4.10 Kích thước phễu cấp liệu lò đốt ............................................................ 54

-x-


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Giới thiệu.
Cây cà phê là một trong những cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao. Nước ta
là một nước đứng thứ 2 về xuất khẩu cà phê trên thế giới. Tuy nhiên vụ mùa thu hoạch
thường vào cuối mùa mưa khi mà thời tiết vẫn chưa thật sự khô ráo và đa số cà phê
được làm khô bằng phương pháp phơi nắng là chủ yếu. Việc phơi nắng phụ thuộc vào
thời tiết nếu không kịp thời gây hư hại, tổn thất và làm giảm chất lượng cà phê. Do đó
việc phơi sấy cà phê sau thu hoạch là vấn đề cấp bách đang rất cần sự quan tâm của
các nhà khoa học góp phần nâng cao giá trị của cà phê.

Hình 1.1 Cây cà phê
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong nông nghiệp, công nghệ
sấy đã và đang được hoàn thiện và sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Trước đây do
việc phơi cà phê ngoài trời đòi hỏi nhiều công lao động, mặt bằng phơi lớn và phụ
thuộc rất nhiều vào thời tiết mà vẫn gây hao hụt và giảm phẩm chất của hạt cà phê.
Việc sấy cà phê bằng máy giúp khắc phục được những nhược điểm trên, tạo sự chủ
động, ít tốn thời gian, giảm hao hụt, đảm bảo được chất lượng sản phẩm sấy.

-1-


Trên thực tế hiện nay nhiên liệu tạo ra nhiệt lượng cho quá trình sấy như: nhiên
liệu từ dầu mỏ, điện trở, than, than đá, củi….. những nhiên liệu này gây khó khăn cho
người sử dụng về giá thành và ngày càng trở nên khan hiếm từ đó dẫn đến chi phí sấy
cao, với những vấn đề đó đòi hỏi phải tìm ra một nhiên liệu mới để thay thế. Chúng ta
cần tiến hành nghiên cứu và phát triền sử dụng nguồn năng lượng từ phụ phẩm của
nông nghiệp để sấy như: trấu, cùi bắp, rơm, vỏ cà phê, vỏ hạt điều …
Xuất phát từ tình hình chung đó, tận dụng phụ phẩm vỏ cà phê, được sự phân
công của Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ, cùng với sự giúp đỡ của Thầy
Nguyễn Văn Xuân và thầy Trần Văn Tuấn, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:
“NGHIÊN CỨU LÒ ĐỐT VỎ CÀ PHÊ CẤP NHIỆT CHO MÁY SẤY”.

1.2 Mục đích luận văn.
Đề tài được tiến hành với các mục đích sau:
- Khảo nghiệm lò đốt vỏ cà phê (có sẵn) nhằm đánh giá tính năng hoạt động,
tìm ra các thông số hoạt động cơ bản của lò đốt làm cơ sở cho việc tính toán, thiết kế
lò đốt năng suất lớn hơn.
- Thiết kế mẫu lò đốt vỏ cà phê cung cấp nhiệt cho máy sấy cà phê năng suất 4
tấn/mẻ.

-2-


Chương 2
TỔNG QUAN.

2.1 Các đặc tính của nhiên liệu vỏ cà phê.
2.1.1. Nguyên liệu vỏ cà phê.

Vỏ cà phê là phụ phẩm được được tạo ra từ quá trình sơ chế cà phê. Trong quá
trình này được sản phẩm chính thu được là cà phê nhân thô và vỏ trấu cà phê. Thông
thường thì từ 4 – 6 kg cà phê tươi thì thu được 1 kg nhân và 0,8 kg vỏ (ẩm độ bảo quản
khoảng 14%), tùy thuộc vào loại cà phê và cách chăm sóc cây của người nông dân.
Việc tận dụng vỏ trấu cà phê làm chất đốt thay thế các nhiên liệu khác cho hệ
thống sấy là rất phù hợp, góp phần làm giảm chi phí trong sản suất, nâng cao thu nhập
cho người nông dân.

Hình 2.1 Vỏ cà phê.
2.1.2. Nhiệt trị vỏ cà phê. (TL/7/)
Nhiệt trị cao của vỏ cà phê khoảng 16,1-18,2 MJ/kg (M.Saenger et al. /
Renewable Energy 23 (2001) 103-121) lớn hơn nhiệt trị của trấu (14MJ/kg) và xấp xỉ
-3-


1/2 của dầu hỏa. Như vậy khi 1 kg vỏ cà phê cháy hết cho ra một nhiệt lượng gần bằng
1/2kg dầu hỏa và lớn hơn trấu.
Nhiệt trị cao (Gross, hight heat value): bao gồm cả nhiệt lựong trong hơi nước,
chỉ dùng khi hơi nước bị ngưng tụ lại.
Nhiệt trị thấp (Net,low hewat value): không kể lượng nhiệt chứa trong hơi
nước. Dùng trong tính toán thực tế, vì khói lò không ngưng tụ được.

2.1.3. Thành phần hóa học của vỏ cà phê.
Bảng 2-1: Thành phần cấu tạo của cà phê.
Thành phần

Cà phê chè (arabica) %

Cà phê vối (canephora) %

Vỏ quả

45÷43

42

Lớp nhớt

23÷20

23

Vỏ trấu

8÷6

8÷6

Nhân và vỏ lụa

30÷26

29

Thành phần chủ yếu của lớp vỏ trấu là xenlulo và tro, trong thành phần của tro
chủ yếu là silic, canxi, kali, magiê...

Hìmh 2.2: Cấu tạo quả cà phê.
-4-

Bảng 2-2: Thành phần vỏ cà phê (M.Saenger et al. / Renewable Energy 23 (2001)
103-121).
Vỏ cà
phê

Ẩm
độ

Chất
bốc

Tỉ lệ (%)

10,1

72,0

Tro

0,9

FC

C

H

O

N

S

17,0

46,8

4,9

47,1

0,6

0,6

Khối lượng thể tích trung bình của vỏ cà phê loại ở ẩm độ 15 % là khoảng (155
160) kg/m3.

2.2. Quá trình cháy thuận và cháy ngược. (TL/7/)
2.2.1 Quá trình cháy thuận : Khối chất đốt nằm trên ghi lò, không khí được cung
cấp từ phía dưới, quá trình cháy tạo ra các vùng :
+ Dưới cùng là vùng tro, gồm các chất trơ không cháy được.
+ Kế trên là vùng cháy, chủ yếu là cácbon ở thể rắn cháy đỏ rực.
+ Tiếp theo là vùng nhiệt phân, chất đốt bị nung nóng làm thoát các chất bốc lên
trên.
+ Trên cùng là vùng cháy, chất bốc cháy với ngọn lửa, nếu không đủ không khí
cung cấp bổ sung cho quá trình cháy thì có nhiều khói. Đây là điểm khác nhau cơ bản
giữa phương pháp cháy ngược và phương pháp cháy thuận.
Gọi quá trình cháy thuận vì không khí cung cấp và khói sinh ra di chuyển cùng

chiều. Quá trình này thường gặp ở các bếp đun củi, than….

-5-


Hìmh 2.3: Quá trình đốt cháy thuận.
2.2.2 Quá trình cháy ngược:
Nếu không khí được cung cấp từ trên xuống, lớp chất bốc cũng bị kéo ngược
xuống, xuyên qua lớp than đang cháy đỏ và lớp tro đang còn nóng, chất bốc tăng nhiệt
độ nên dễ dàng cháy hơn, nghĩa là sinh ít khói và muội than. Gọi quá trình cháy ngược
vì chiều di chuyển tự nhiên (lên trên) của chất bốc ngược với chiều di chuyển của
không khí.

Hìmh 2.4: Quá trình đốt cháy ngược.
-6-


2.3. Giới thiệu các mẫu lò đốt hiện nay. (TL/4/)
2.3.1. Lò đốt ghi nghiêng, buồng đốt hình trụ FR – G1.

Hìmh 2.5: Sơ đồ lò đốt ghi nghiêng.,buồng đốt hình trụ FR – G1.
1.Mặt đáy lò, 2.Buồng đốt chính, 3.Tấm cào tro, 4. Cửa lấy nhiệt, 5.Đường gió thứ
cấp, 6. Buồng đốt hình trụ, 7. Ống lấy nhiệt, 8. Cửa điều chỉnh, 9. Phễu đựng trấu, 10.
Ghi nghiêng bậc thang, A. Buồng chứa tro, B. Không gian cháy,C.Vùng cháy thứ cấp,
D. Không khí sơ cấp, E. Không khí thứ cấp.

Hoạt động: Nhiên liệu từ thùng chứa (9) nạp vào ghi lò (10) qua cửa điều chỉnh
(8). Sau khi cháy ở buồng đốt chính (B), dưới lực hút quạt sấy, khí cháy sẽ được hút
thẳng lên. Khi qua buồng đốt phụ (C), các đường gió thứ cấp nạp tiếp tuyến với hình
trụ sẽ làm đổi hướng và chuyển động về phía trên theo đường xoáy. Điều này tạo ra

lực ly tâm tách các phần tử chưa cháy để trả chúng lại lớp nhiên liệu và cháy tiếp tục.
Ngoài ra, chuyển động xoáy còn có tác dụng kéo dài thời gian lưu trú của các phần tử
cháy, chất bay hơi trong vùng cháy, làm quá trình cháy triệt để hơn.

-7-


Ưu nhược điểm: Ưu điểm là khí cháy sạch hơn nhờ có buồng đốt phụ để tiếp
tục cháy chất bốc và lắng tro. Nhược điểm là còn tốn nhiều công canh lò khoảng 5-10
phút phải gạt trấu và tháo tro.

2.3.2. Lò đốt ghi nghiêng, buồng lắng dạng vách ngăn.

Hìmh 2.6 Sơ đồ lò đốt ghi nghiêng, buồng lắng dạng vách ngăn .
1. Nghi nghiêng bậc thang, 3. Vách nóc buồng đốt, 5. Cửa lấy nhiệt, 2. Thùng đựng
trấu, 4. Vách ngăn buồng đốt, A. Buồng chứa tro, B. Không gian cháy, C. Buồng lắng
tro, K. Không khí sơ cấp.
Cấu tạo: Nó bao gồm một phễu cung cấp (2), một ghi phẳng (1) đặt nghiêng so
với đường nằm ngang một góc 45º- 50º. Ghi cấu tạo từ những thanh sắt dẹp, sắp xếp
theo hình bật thang và nghiêng một góc 20º so với mặt phẳng của ghi. Buồn lắng tro
(C) gồm những vách phẳng làm nhiệm vụ giữ lại tàn lửa và bụi tro khỏi bị hút vào
buồng sấy.

-8-


Hoạt Động: Không khí cung cấp cho quá trình cháy được hút bởi quạt sấy qua
các khe hở giữa các thanh dẹp trên ghi lò. Đây cũng là nguồn cung gấp duy nhất cho
quá trình cháy. Việc nạp nhiên liệu và lấy tro hoàn toàn thủ công và được thực hiện
gián đoạn theo chu kì.

Ưu nhược điểm: Ưu điểm là kết cấu đơn giản, không đòi hỏi kỹ thuật cao có
thể chế tạo theo mẫu hoặc theo bản vẽ, giá thành chế tạo thấp, hoạt động tốt. Nhược
điểm là hiệu suất thấp, lượng nhiên liệu tiêu thụ cao, vẫn còn hiện tượng cháy không
hoàn toàn, tro và tàn lửa vẫn xuất hiện ngay cửa ra của buồn đốt, khối lượng khá cồng
kềnh, xây cố định dẫn đến chiếm nhiều diện tích khi lắp đặt và hạn chế tính lưu động
của toàn bộ hệ thống.

2.3.3. Lò đốt cháy ngược.

Hìmh 2.7: Sơ đồ lò đốt cháy ngược.
1.Buồng xoáy, 2. Buồng nhiên liệu.3 Ghi lò, 4. Cửa cào tro5. Cửa quan sát, 6. Ống gió
thứ cấp(tạo xoáy), 7. Ống lấy nhiệt.
Cấu tạo: Gồm hai buồng cạnh nhau vào thông nhau bởi ghi đứng (3), ở buồng
nhiên liệu có ghi ngang để tro lọt qua. Trong buồng tạo xoáy có ống lấy nhiệt (7) đến
quạt, nhờ quạt hút dòng không khí nóng đến buồng sấy, từ quạt ta lắp ống gió hối lưu

-9-


(6) vào buồng xoáy (tạo xoáy nhằm tăng thời gian lưu trú của dòng khí nóng trong
buồng) tạo dòng không khí nóng sạch khi đến buồng sấy.
Hoạt động: Nhiên liệu được đưa vào buồng (2) nhờ quạt hút sơ cấp đi qua lớp
nhiên liệu, quá trình cháy được sảy ra ở vùng không gian có ghi đứng (3), khí cháy
được hút đến buồng tạo xoáy (1) nhờ đường gió thứ cấp (6) sẽ chuyển động xoáy trong
buồng đi qua ống lấy nhiệt (7) và đi đến buồng sấy.
Ưu nhược điểm: Ưu là nhiên liệu được cháy hoàn toàn, hiệu suất lò cao, dòng
không khí nóng khi đi đến buồng sấy được làm sạch tối đa. Nhược là quá trình cháy
phụ thuộc hoàn toàn sức hút của quạt và trở lực trên đường không khí sơ cấp, giá
thành cao, không diều chỉnh được nhiên liệu nên tốn nhiều công lao động.

2.3.4 Lò đốt cháy ghi phẳng.

.
Hìmh 2.8: Sơ đồ lò đốt ghi phẳng.
1. Phiễu cấp liệu, 2. Bộ phận rung, 3. Ghi lò, 4. Cửa cào tro, 5.Vách chắn tro, A.
Buồngtro, B. Buồng chứa tro.
- 10 -


Cấu tạo : Gồm hai buồng tro và chứa tro cạnh nhau, bộ phận cấp liệu có bộ
phận rung ( như hình vẽ ).
Hoạt động : Nhờ bộ phận rung (2) nhiên liệu được cung cấp vào buồng đốt (A).
Dưới tác dụng của lực hút quạt, không khí qua khe hở ghi lò vào buồng đốt cung cấp
O2 cho quá trình cháy. Dòng khí nóng được hút từ buồng đốt (A) đi vào buồng (B).
Dưới tác dụng của tấm chắn, tro sẽ ở lại buồng (B) và khí nóng sẽ được quạt hút vào
buồng sấy .
Ưu nhược điểm : Ưu là cấu tạo đơn giản, chi phí chế tạo rẻ , hiệu suất khá cao.
Nhược điểm là cháy không hoàn toàn được thể hiện qua sự đóng bánh và tạo muội
trong ống hút của quạt sau một thời gian sử dụng , tro và tàn lửa vẫn bị hút vào buồng
sấy.

2.4. Công thức nhiên liệu và các công thức liên quan.
2.4.1. Lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu. (TL/1/)
a) Công thức chuyển đổi thành phần đã biết của nhiên liệu rắn về thành
phần sử dụng.
Thành phần của nhiên liệu đốt được phân tích dưới dạng : thành phần hữu cơ,
thành phần cháy, thành phần chất khô và thành phần sử dụng. Khi đã biết thành phần
chất khô và ẩm độ của nhiên liệu, ta có thể chuyển đổi về thành phần sử dụng theo
công thức sau: X cd = K*X, %
Với X cd : Là thành phần chuyển đổi , %

X : Thành phần đã biết, %
K : Hệ số chuyển đổi .
Từ thành phần chất khô: K =

100 − W d
100

Trong đó: W d : ẩm độ của nhiên liệu, %.

- 11 -


b) Lượng không khí lý thuyết.
Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy một kg nhiên liệu là lượng không
khí khô vừa đủ để cung cấp oxy cho các phản ứng cháy. Với thành phần oxy trong
không khí là gần 23%, từ các phản ứng cháy ta tính được lượng không khí khô lý
thuyết Lo cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu bằng :
16
32
32
)C + ( ) H ( )( S − O)
2
32
kgkk/kg nl.
L0 = 12
0,23
(

Hay : L0 = 11,6C + 34,8H + 4,3( S − O) kgkk/kg nl.
Trong đó:

C: là thành phần phần trăm tính theo khối lượng của cacbon có trong nhiên liệu.
H: là thành phần phần trăm tính theo khối lượng của Hydrogen có trong nhiên liệu.
O: là thành phần phần trăm tính theo khối lượng của Oxygen có trong nhiên liệu.
S: là thành phần phần trăm tính theo khối lượng của Sunphur có trong nhiên liệu.

c) Lượng không khí khô thực tế.
Để đốt cháy hoàn toàn nhiên cần phải cung cấp một lượng không khí lớn hơn
không khí lí thuyết. Nên lượng không khí khô thực tế cung cấp cho sự cháy là:
Lα = α * L 0.
Với α = ( 1 ÷ 1,8 ) : Hệ số không khí thừa.

2.4.2. Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần cháy của nhiên liệu. (TL/1/)
Lượng sản phẩm cháy sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu là V α . Có
thể tính theo công thức:
V α = V C 0 2 + V H 0 2 + V 02 + V N 2 + V S 0 2 ., m3/kg..

- 12 -


Trong đó :
V C 0 2 = 0,0187* C d , m3/kg..
V H 0 2 = 0,112* H d + 0,0124* W d + 0,00124* d kk * L α , m3/kg..
V S 0 2 = 0,007* S d , m3/kg..
V N 2 = 0,008* N d + 0,79* L α ,

m3/kg..

V 02 = 0,21*( α - )* L 0 , m3/kg..
Tỉ lệ thành phần sản phẩm cháy có thể tính theo công thức :
VC 0 2

C02 =

Vα

H 02 =

02 =

N2 =

V HC 0 2
Vα

V0 2
Vα

S 02 =

× 100 ,

Vα

VN2
Vα

× 100 , %

× 100 ,

VS 0 2

%

× 100 ,

× 100 ,

%

%

%

2.4.3 Tính nhiệt độ cháy lí thuyết của nhiên liệu và nhiệt độ thực tế của lò.
(TL/1/)
Nếu cho rằng toàn bộ lượng nhiệt tỏa ra khi cháy nhiên liệu chỉ dùng để nung
nóng sản phẩm cháy thì nhiệt độ cháy của nhiên liệu được gọi là nhiệt độ cháy lý
thuyết ( t lt ).Vì vậy có phương trình :
C SPC * t lt * V α =
Hay C SPC * t lt = i∑ =

Qtd + Cnl + t nl + Ckk * t kk * Lα

Qtd C nl + t nl C kk * t kk * Lα
+
+
Vα
Vα
Vα

- 13 -

kcal/m3.


Trong đó :
C SPC : Nhiệt dung của sản phẩm cháy, kcal/kg.
Qtd : Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kcal/kg.

V α : Lượng sản phẩm cháy tạo thành khi đốt 1 kg nhiên liệu, kcal/kg.
t nl , t kk : Nhiệt độ của nhiên liệu, không khí được nung nóng trước, ºC.

L α : Lượng không khí thực tế để đốt 1 kg nhiên liệu, kcal/kg.
Giả thiết hàm lượng nhiệt tổng nằm trong khoảng i 1 ( ứng với t 1 ) và i 2 ( ứng
với t 2 ), nghĩa là i 1 < i ∑ < i 2 , trong điều kiện t 2 - t 1 = 100ºC. Dùng phép nội suy ta xác
định được nhiệt độ cháy lí thuyết theo công thức :
t lt =

i ∑ − i1
(t 2 − t1 ) + t1 , ºC
i2 − i1

Trong đó :
t 1 , t 2 : Nhiệt độ cháy nhỏ hơn và lớn hơn nhiệt độ cháy lí thuyết với điếu kiện t 2 - t 1 =
100ºC.
i 1 ,i 2 : Hàm nhiệt của sản phẩm cháy ứng với nhiệt độ t 1 , t 2 , kcal/mol.
Nhiệt độ cháy thực tế của lò ( t tt ) bằng tích số của nhiệt độ cháy lí thuyết t lt và
hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phảm cháy η t
t tt = t lt * η t , ºC
Đối với dạng lò đôt đứng η t =0,56 ÷ 0,62.

2.4.4 Các bước tính toán thiết kế lò đốt. (TL/6/)
a) Tính lượng ẩm bốc hơi trong quá trình sấy.
Theo ẩm độ tương đối ta có:
Rh =

R
W
*100 % ⇒ W = G * h
100
G
- 14 -

kg (1)