Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hệ thống xử lý mùn cưa cho cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HOÀNG ĐĂNG KHƯƠNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙN CƯA CHO CƯA
VÒNG ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN XẺ GỖ TỰ ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HOÀNG ĐĂNG KHƯƠNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙN CƯA CHO CƯA
VÒNG ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN XẺ GỖ TỰ ĐỘNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN VĂN TƯỞNG

Hà Nội, 2016


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các số
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất
kỳ cơng trình nào khác.
Nếu nội dung nghiên cứu của tơi trùng lặp với bất kỳ cơng trình nghiên
cứu nào đã cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận
đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học

Hà Nội, ngày 05 tháng 10 năm 2016
Người cam đoan

Hoàng Đăng Khương


ii

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận văn này cho phép tơi được bày tỏ lịng biết
ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS. Trần Văn
Tưởng, đã dành rất nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tơi hồn thành
luận văn này.

Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phòng sau Đại học, khoa Cơ
điện và Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình.
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Trung cấp nghề Dân Tộc nội trú
Nghệ An đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa học và luận
văn tốt nghiệp này.
Trân trọng cảm ơn các Nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp
nhiều ý kiến quý báu trong suốt q trình làm và hồn chỉnh luận văn.
Hà Nội, ngày 05 tháng 10 năm 2016
Tác giả luận văn

Hoàng Đăng Khương


iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................ii
MỤC LỤC.........................................................................................................ii
MỤC LỤC........................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... ix
DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................. x
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................. 3
1.1. Tổng quan về lĩnh vực chế biến gỗ ở Việt Nam................................ 3

1.1.1. Vai trò ngành chế biến gỗ trong nền kinh tế quốc dân ................. 3
1.1.2. Thực trạng chung ngành chế biến gỗ ở Việt Nam........................ 4
1.1.3. Đánh giá xu hướng phát triển lĩnh vực chế biến gỗ trong tương
lai............................................................................................................. 5
1.1.4. Ảnh hưởng của quá trình chế biến gỗ đến sức khỏe con người ... 6
1.2. Tổng quan về công nghệ và thiết bị xẻ gỗ ở Việt Nam và trên thế
giới..................................................................................................................... 6
1.2.1. Nguyên liệu đầu vào, sản phẩm xẻ, công nghệ và thiết bị xẻ ở Việt
Nam ......................................................................................................... 6
1.2.2. Công nghệ và thiết bị xẻ ở Việt Nam ........................................... 7
1.2.3. Công nghệ và thiết bị xẻ gỗ trên thế giới.................................... 10
1.3. Tổng quan về hệ thống xử lý mùn cưa khi xẻ ở Việt Nam và trên thế
giới................................................................................................................... 13
Chương 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................................. 20
2.1. Mục tiêu nghiên cứu. ....................................................................... 20
2.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................ 20
2.3. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 20


iv

2.3.1. Quá trình tạo mùn cưa khi xẻ...................................................... 20
2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng mùn cưa trong quá trình xẻ.... 21
2.3.4. Hệ thống tự động thu gom phế liệu ............................................ 22
2.3.5. Các yêu cầu đối với hệ thống xử lý mùn cưa cho hệ thống xẻ tự
động....................................................................................................... 23
2.4. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 23
2.5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................. 24
Chương 3. LỰA CHỌN MƠ HÌNH HỆ THỐNG HÚT MÙN CƯA............. 25

3.1. Các phương pháp lắng mùn cưa ...................................................... 25
3.1.1. Buồng lắng .................................................................................. 25
3.1.2. Thiết bị lắng quán tính ............................................................... 27
3.1.3. Thiết bị lá xách........................................................................... 28
3.1.4. Cyclon ........................................................................................ 28
3.1.5. Thiết bị thu hồi kiểu xoáy .......................................................... 31
3.2. Lựa chọn hệ thống hút mùn cưa. ..................................................... 32
3.2.1. Lựa chọn thiết bị lắng. ................................................................ 32
3.2.2. Lựa chọn quạt hút. ...................................................................... 33
3.2.4. Lựa chọn sơ đồ cơng nghệ. ......................................................... 37
Chương 4. TÍNH TOÁN CHO HỆ THỐNG HÚT MÙN CƯA ĐÃ LỰA
CHỌN.............................................................................................................. 40
4.1. Lý thuyết tính tốn ........................................................................... 40
4.1.1 Bán kính ống dẫn ra khỏi Cyclon: ............................................... 40
4.1.2 Kích thước của ống vào Cyclon:.................................................. 40
4.1.3. Bán kính phần hình trụ của Cyclon: ........................................... 41
4.1.4. Tốc độ góc của dịng khí Cyclon: ............................................... 41
4.1.5. Thời gian lưu lại của khí trong Cyclon....................................... 41
4.1.6. Thể tích làm việc của Cyclon...................................................... 41
4.1.7. Chiều cao phần hình trụ của Cyclon........................................... 42
4.1.8. Chiều cao phần hình chóp nón.................................................... 42
4.1.9. Đường kính bé nhất của hạt được lắng trong Cyclon ở chế độ
chảy dòng .............................................................................................. 42
4.1.10. Năng suất (lưu lượng) của Cyclon............................................ 42
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm.................................................................. 43


v

4.2.1. Lựa chọn địa điểm nghiên cứu.................................................... 43

4.2.2. Cách xác định lượng mùn cưa tạo ra và tốc độ gió để hút mùn
cưa ......................................................................................................... 43
4.2.2.1. Cách xác định và tính tốn lượng mùn cưa tạo ra trong q trình
xẻ............................................................................................................ 43
4.2.2.2. Cách xác định và tính tốn tốc độ gió cần thiết........................ 46
4.2.3. Kết quả thí nghiệm xác định khối lượng mùn cưa tạo ra. .......... 48
4.2.3.1. Kiểm tra số liệu thí nghiệm và xác định số lần lặp lại tối thiểu48
4.2.3.2. Khối lượng mùn cưa tạo ra trong một đơn vị thời gian............ 49
4.2.4. Kết quả thí nghiệm xác định vận tốc luồng gió để hút mùn cưa 52
4.2.4.1. Kiểm tra số liệu thí nghiệm và xác định số lần lặp lại tối thiểu52
4.2.4.2. Số liệu thí nghiệm xác định vận tốc luồng gió hút mùn cưa. ... 52
4.3. Tính tốn cho hệ thống hút mùn cưa ............................................... 53
4.3.1. Tính tốn cho Cyclon.................................................................. 53
4.3.1.1. Các thơng số cần thiết cho Tính tốn thiết kế .......................... 53
4.3.1.2. Tính tốn chọn thơng số Cyclon............................................... 54
4.3.1.3. Xác định đường kính giới hạn của mùn cưa [2]...................... 56
4.3.1.5. Tính ứng suất của thiết bị ......................................................... 58
4.3.1.6. Tính chiều dày thiết bị Cyclon ................................................. 59
4.3.2. Tính chọn quạt hút ...................................................................... 60
4.3.2.1. Xác định tổn thất áp suất trong hệ thống.................................. 60
4.3.2.2. Xác định công suất cần thiết để kéo quạt. ............................... 62
4.3.2.3 . Chọn quạt hút........................................................................... 62
4.4. Tính tốn chi phí đầu tư cho hệ thống hút mùn cưa đã chọn .......... 63
4.3.4. Các thiết bị khác.......................................................................... 66
4.3.5. Tổng chi phí xây dựng tồn hệ thống xử lý ................................ 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 68
1. Kết luận ............................................................................................... 68
2. Kiến nghị............................................................................................. 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO

vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký

Ý nghĩa

hiệu

Đơn vị

r1

Bán kính ống dẫn khí ra khỏi Cyclon

Wr

Vận tốc khí ra khỏi Cyclon

m/s

b

Chiều rộng cửa vào Cyclon

m

h

Chiều cao cửa vào Cyclon

m

k

Tỉ số hình học của cửa vào Cyclon

L

Lưu lượng khí vào Cyclon

F

Diện tích tiết diện ngang ống hình trụ Cyclon

m2

VE

Vận tốc khí vào Cyclon

m/s

R

Bán kính phần hình trụ của Cyclon

R

Khoảng cách theo đường kính giữa ống ra và thành thiết
bị

m

m3/s

m
m

1

Bề dày ống dẫn khí ra khỏi Cyclon

m

Wtb

Tốc độ khí trung bình trong Cyclon

m/s

1

Thời gian lưu lại của khí trong Cyclon

s

Thể tích làm việc của Cyclon

m3

h2

Chiều cao phần hình trụ của Cyclon

m

D

Đường kính trong Cyclon

m

l

Chiều dài ống dẫn khí vào

m

h1

Chiều cao ống tâm có mặt bích

m

h3

Chiều cao phần thân hình nón

m

h4

Chiều cao phần bên ngồi ống tâm

m

H

Chiều cao thiết bị Cyclon

m

d2

Đường kính trong cửa tháo mùn cưa

m

VLV


vii

d1

Đường kính trong cửa thốt khí sạch

m

0

Đường kính giới hạn của mùn cưa

µm

d min

Đường kính bé nhất của hạt được lắng trong Cyclon ở chế
độ chảy dịng.

m



Độ nhớt của khơng khí

F0

Diện tích xung quanh của hình trụ có bán kính rtb

m2

mmc

Khối lượng mùn cưa trung bình tạo ra là trong một giờ

Kg

Vmx

Thể tích mạch xẻ

m3

b

Khối lượng riêng mùn cưa

vkg

Thể tích mỗi khúc gỗ

∑MX

Tổng số lượng mạch xẻ trong một giờ

N.s/m2

Kg/m3
m3
Mạch

Vtn

Thể tích tự nhiên mùn cưa

m3

O 0C

Độ nhớt động học ở điều kiện chuẩn

Pa

vtu

Vận tốc tối ưu

m/s

vtt

Vận tốc tối ưu

m/s



Hệ số trở lực trong Cyclon



Đường kính hạt mùn cưa

Wq

Tốc độ quy ước trong Cyclon

h

Hệ số bền của thành hình trụ theo chiều dài

m
m/s

S

Bề dày thực của thân thiết bị

mm

C

Số bổ sung ăn mòn

mm

Plv

Áp suất làm việc

N/m2

CT3

Ký hiệu thép cac bon

b

Giới hạn bền

N/m2

c

Giới hạn chảy

N/m2


viii



Hệ số dẫn nhiệt

W/m0C

t

Khối lượng riêng thép CT3

kg/m3



Hệ số hiệu chỉnh

k

Hệ số an toàn bền kéo

c

Hệ số an toàn bền chảy

[]

Ứng suất cho phép

N/m2

P

Tổng trở lực lên Cyclon

N/m2

 Pd

Trở lực do đường ống dẫn

N/m2

 Pm

Trở lực do ma sát

N/m2

 Pc

Trở lực ở đoạn cong

N/m2



c

Tổng hệ số cản ở đoạn cong chuyển hướng

 Pn

Trở lực qua cửa nạp

N/m2

 Px

Trở lực qua cửa xả

N/m2

 Pcyclon

Trở lực của Cyclon

N/m2

Qtt

:Lưu lượng khí tính tốn.

m3/s

Ptt

Cột áp cần thiết của quạt.

t

Hiệu suất tổng thể của hệ thống

Nđc

Công suất động cơ

Kw


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Têm bảng

Trang

1.1

Cơ cấu các sản phẩm chế biến lâm sản từ Việt Nam

5

3.1

Thông số kỹ thuật ống bố dù hút khí

35

3.2

Thơng số kỹ thuật ống tơn tráng kẽm

36

3.3

Thông số kỹ thuật ống thép chế tạo thủ công

36

4.1

Số liệu thí nghiệm xác định khối lượng đơn vị mùn cưa

50

4.2

Số liệu thí nghiệm xác định vận tốc

52

4.3

Hiệu quả lọc theo cỡ hạt h(d)

57

4.5

Bảng thống kê vật liệu làm Cyclon

66

4.6

Bảng thống kê các thiết bị khác

66

4.7

Bảng thống kê tổng chi phí của tồn bộ hệ thống

67


x

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
2.1
2.2
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10

3.11
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7

Tên hình
Trang
Cưa vịng nằm là thiết bị xẻ gỗ lớn phổ biến hiện nay ở Việt Nam
8
Hệ thống cưa vanh cải tiến xẻ gỗ nhỏ rừng trồng
9
Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo
13
Thu gom mùn cưa bằng phương pháp thủ công ở Việt Nam
14
Bạt được xử dụng để lót mùn cưa trong q trình xẻ
15
Mùn cưa được vận chuyển ra ngồi bằng phương áp cơ giới
15
Mùn cưa được đổ thành đống bằng cơ giới sau khi xẻ
16
Hệ thống thu gom mùn cưa sử dụng quạt hút nhưng không
16
dùng cyclon
Hệ thống thu gom mùn cưa sử dụng quạt hút và cyclon đơn
17

giản
Phương pháp thu gom mùn cưa bằng quạt hút lý tâm và
18
Cyclon
Mô hình dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động
21
Mơ hình dây chuyền xẻ gỗ tự động đề tài đề xuất thiết kế chế tạo
22
Các dạng buồng lắng
26
Thiết bị lắng quán tính
27
Thiết bị lá xách
28
Cyclon
31
Cyclon đơn
33
Quạt hút ly tâm
33
Guồng cách quạt hút
34
Ống bố dù
35
Sơ đồ công nghệ thứ nhất
37
Sơ đồ công nghệ thứ hai
38
Mơ hình hệ thống hút mùn cưa được lựa chọn
38

Thơng số tính tốn Cyclon
40
Thiết bị đo độ ẩm gỗ xẻ
44
Thu hồi mùn cưa trong q trình thí nghiệm
45
Đong, cân lượng mùn cưa trong q trình thí nghiệm
45
Thiết bị xác định tốc độ gió
47
Thí nghiệm xác định độ cao tại đó mùn cưa bắt đầu được hút
47
vào ống hút
Thí nghiệm xác định vận tốc hút mùn cưa tương ứng với độ
48
cao vừa xác định ở trên


1

MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Trong cuộc sống hiện nay gỗ mang đến nhiều lợi ích cho con người và
nó có mặt khắp mọi nơi. Gỗ có thể được dùng làm đồ nội thất, xây dựng nhà
cửa, làm giấy và nhiên liệu. Từ năm 2001 đến nay, Việt Nam đã phát triển
ngành chế biến gỗ và trở thành nước xuất khẩu đồ gỗ lớn nhất khu vực Đông
Nam Á. Tốc độ tăng trưởng hàng năm đạt khoảng 13,4%/năm (Huỳnh Văn
Hạnh 2012). Sản phẩm gỗ hiện là một trong 10 mặt hàng xuất khẩu chủ lực.
Gỗ xẻ là sản phẩm trung gian giữa nguyên liệu thô và sản phẩm gỗ. Các
xưởng xẻ tại Việt Nam đóng một vai trị quan trọng trong việc chuyển gỗ

nguyên liệu từ dạng tròn sang dạng ván, hộp, thanh…để cung cấp cho các cơ
sở sản xuất trong nước. Trong thời gian gần đây các xưởng xẻ đã xuất hiện ở
nhiều địa phương nhưng hầu hết sử dụng lao động thủ công, năng suất không
cao lại chứa đựng nhiều rủi ro. Để đáp ứng yêu cầu cạnh tranh về sản phẩm,
các xưởng xẻ cần phải thay đổi công nghệ, máy móc thiết bị để nâng cao năng
suất, chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất. Một trong những thiết bị
xẻ hiện đang được áp dụng rỗng rãi ở các nước phát triển đó là hệ thống cưa
vịng đứng xẻ gỗ tự động. Tuy nhiên, do giá thành của hệ thống này cao
(khoảng 1 triệu USD/hệ thống) nên các cơ sở xẻ của Việt Nam không đủ khả
năng để đầu tư. Với mục đích thiết kế chế tạo và làm chủ được công nghệ và
hệ thống thiết bị này ở Việt Nam với giá thành hợp lý để các cơ sở xẻ có thể
đầu tư ứng dụng, các nhà khoa học của Trường Đại học Lâm nghiệp đã triển
khai thực hiện đề tài trọng điểm cấp Nhà nước “Nghiên cứu thiết kế chế tạo
dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động năng suất 3-4 m3/h gỗ thành phẩm”.
Trong quá trình xẻ gỗ hệ thống xẻ tự động sẽ tạo ra một khối lượng lớn
mùn cưa và lượng mùn cưa này cần phải được thu gom ngay trong quá trình
xẻ để tận dụng, đảm bảo cho mơi trường làm việc cần thiết cũng như an toàn


2

về sức khỏe cho người lao động. Để thu gom được lượng mùn cưa này cần
thiết phải có hệ thống riêng thu gom xử lý mùn cưa cho hệ thống xẻ gỗ tự
động.
Chính vì vấn đề này, tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn hệ thống
xử lý mùn cưa cho cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động”.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về lĩnh vực chế biến gỗ ở Việt Nam
1.1.1. Vai trò ngành chế biến gỗ trong nền kinh tế quốc dân
Trong những năm qua, ngành chế biến và xuất khẩu sản phẩm gỗ đã có
những bước phát triển vượt bậc, với kim ngạch xuất khẩu luôn tăng trưởng
cao, năm 2009 đạt 2,6687 tỷ USD, vượt xa mục tiêu đạt 750 triệu USD kim
ngạch xuất khẩu sản phẩm gỗ năm 2004 và đạt 2 tỷ USD năm 2010 đã được
đặt ra tại Chỉ thị số 19/2004/CT-TTg ngày 01/6/2004 của Thủ tướng Chính
phủ. Theo đó, sản phẩm gỗ đã trở thành một trong những sản phẩm xuất khẩu
chủ lực của Việt Nam.
Mặt hàng gỗ và sản phẩm của Việt Nam đã có mặt tại 37 quốc gia trên
thế giới và Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc là những mặt hàng xuất khẩu chủ
lực của Việt Nam, trong đó Hoa Kỳ là thị trường đạt kim ngạch cao nhất 2,6
tỷ USD, chiếm 38,2% tổng kim ngạch, tăng 18,22%. Đứng thứ hai là thị
trường Nhật Bản, tăng 9,50% đạt trên 1 tỷ USD. Tuy có vị trí thuận lợi trong
việc giao thương hàng hóa nhưng xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ sang Trung
Quốc chỉ đứng thứ ba trong bảng xếp hạng, đạt 982,6 triệu USD, tăng 12,72%
so với năm 2014.
Theo nhận định của Hội Mỹ nghệ và chế biến gỗ TPHCM (HAWA),
xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ vượt trội hơn so với nhiều ngành hàng chủ lực
khác. Dự kiến năm 2016, kim ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ đạt 7,2-7,3
tỉ USD, tốc độ tăng trưởng khoảng 8-10%.


4

1.1.2. Thực trạng chung ngành chế biến gỗ ở Việt Nam
Bước đầu ngành chế biến gỗ Việt nam đã hình thành các cụm chế biến
gỗ ở T.P Hồ Chí Minh, Bình Dương, Tây nguyên, miền Trung và cụm làng

nghề chế biến gỗ tại phía Bắc. Riêng tại Quy Nhơn (miền Trung) có khu
chế biến gỗ với 50 doanh nghiệp sản xuất đồ gỗ xuất khẩu. Vùng làng nghề
và cụm làng nghề sản xuất thủ công mỹ nghệ, đồ mộc cao cấp tại Bắc Ninh,
Hà Tây (cũ), Nam Định, Hà Nội, Bình Dương. . . hàng năm tiêu thụ lượng gỗ
lên đến 100.000 m3/ năm. Sản xuất đồ mộc xuất khẩu của Việt Nam hàng năm
tiêu thụ hơn 2,5 triệu m3 gỗ.
Nhìn chung, các cơ sở chế biến gỗ của Việt Nam là những cơ sở chế
biến vừa và nhỏ, phân bố rải rác trong các vùng trên phạm vi toàn quốc.
Trong số 3900 doanh nghiệp chế biến gỗ có đến 1/3 doanh nghiệp Nhà nước
thuộc Trung ương và địa phương quản lý, Khoảng 4% cơng ty có vốn đầu tư
nước ngồi. Cịn lại là các doanh nghiệp ngồi quốc doanh.
Cũng do tình trạng phân tán, mà khả năng cơ giới hoá và hiện đại hoá
ngành chế biến cũng rất hạn chế. Nhìn chung, có thể thấy rằng tình trạng máy
móc thiết bị chế biến gỗ và lâm sản chưa được đầu tư đổi mới nhiều, nhất là
các cơ sở thuộc các tỉnh phía Bắc và khu IV cũ
Ngành chế biến gỗ trong thời gian qua đã tạo ra được các sản phẩm
phục vụ trong nước và xuất khẩu như gỗ xẻ, gỗ xây dựng, đồ mộc thơng
dụng, đóng tàu thuyền, giao thông vận tải, hàng thủ công mỹ nghệ, dăm
mảnh và các sản phẩm Song, Mây xuất khẩu. Cơ cấu sản phẩm trên cơ sở giá
trị hàng hoá được thể hiện tại bảng 1.1 như sau:


5

Bảng 1.1. Cơ cấu các sản phẩm chế biến lâm sản từ Việt Nam
TT

Sản phẩm

Tỷ lệ%

1

Gỗ xẻ

11

2

Đồ mộc, đóng thuyền, giao thông vận tải

60

3

Hàng thủ công mỹ nghệ

13

4

Dăm mảnh

0,4

5

Song mây, Tre trúc

4,2

6

Loại khác

8,4

Tổng

100

Nguồn: Dự thảo chiến lựơc phát triển Lâm Nghiệp VN 2006-2020 của Cục
Lâm Nghiệp
1.1.3. Đánh giá xu hướng phát triển lĩnh vực chế biến gỗ trong tương lai
Nhu cầu gỗ xẻ: Dự báo nhu cầu tiêu dùng gỗ xẻ sẽ tăng từ 2,2 triệu m3
trong năm 2003 lên trên 7 triệu m3 vào năm 2020. Mức dự đoán về tăng nhu
cầu này có thể q cao, vì đã có ngun liệu thay thế gỗ xẻ như bê tơng, thép,
nhôm (trong xây dựng) và ván nhân tạo (trong sản xuất đồ mộc). Mức tiêu thụ
gỗ xẻ năm 2003 cho 1000 dân ở Việt nam là 27m3, trong khi đó ở Ấn Độ
khoảng 7 m3, Trung Quốc khoảng 12 m3, Malaysia khoảng 109 m3, Thái Lan
khoảng 75 m3, Hàn Quốc khoảng 126 m3, Brazil khoảng 110 m3, Mỹ khoảng
420 m3, Đức khoảng 216 m3.
Nhu cầu ván sợi: Được dự báo sẽ tăng 40.000 m3 (năm 2003) lên
170.000 m3 vào năm 2020 tức là tăng 8000 m3 mỗi năm, chủ yếu ván MDF.
Tiêu dùng về ván sợi năm 2003 cho 1000 dân của Việt Nam khoảng 0,5m3,
trong khi đó ở Ấn Độ khoảng 0,1m3, Trung Quốc khoảng 8 m3, Malaysia


6

khoảng 10m3, Hàn Quốc khoảng 40m3, Brazil 5m3, Mỹ khoảng 31m3, Đức
khoảng 20m3.
Nhu cầu ván dăm: Tiêu dùng hiện tại về ván dăm được ước tính khoảng
80.000m3, tức là khoảng 1m cho 1000 dân, trong khi đó ở Phillipines khoảng
0,4m3, Trung Quốc khoảng 0,4 m3, Hàn Quốc khoảng 33 m3, Brazil khoảng
10m3, Mỹ khoảng 97m3, Đức khoảng 100m3. Nhu cầu này sẽ tăng đến trên
300.000 m3 vào năm 2020, tức là tăng gấp ba lần trong 17 năm.
Nhu cầu gỗ tròn: Hiện nay số liệu thống kê cấp quốc gia rất hạn chế,
theo ước tính khoảng 25 triệu m3 gỗ trịn vào năm 2020.
1.1.4. Ảnh hưởng của q trình chế biến gỗ đến sức khỏe con người
Qua khảo sát các cơ sở chế biến gỗ, từ các máy cưa, máy bào, máy
khoan, máy xẻ và phun bóng mầu sản phẩm bằng sơn véc ny…, tác động đến
các yếu tố môi trường do hoạt động sản xuất gây nên bao gồm:
- Tác động đến chất lượng mơi trường khơng khí.
- Tác động do tiếng ồn từ phân xưởng sản xuất đồ gỗ.
- Tác động do chất thải rắn
- Rủi ro và sự cố mơi trường có thể xẩy ra.
Trong các ảnh hưởng trên của quá trình chế biến gỗ đến sức khỏe con
người, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu xử lý vấn đề bụi và mùn cưa sinh ra khi
xẻ ván bằng hệ thống xẻ tự động cưa vòng đứng thuộc đề tài cấp nhà nước mã
số ĐTĐL.CN.10/16
1.2. Tổng quan về công nghệ và thiết bị xẻ gỗ ở Việt Nam và trên thế giới

1.2.1. Nguyên liệu đầu vào, sản phẩm xẻ, công nghệ và thiết bị xẻ ở Việt Nam
Nguyên liệu đầu vào
Nguyên liệu đầu vào cho công nghiệp chế biến gỗ ở Việt Nam tương
đối đa dạng về lồi cây, xuất xứ và kích thước sản phẩm. Hiện nay khoảng


7

80% nguyên liệu đầu vào được nhập khẩu từ các nước khác và chủ yếu là gỗ
rừng tự nhiên. Khoảng 20% nguyên liệu gỗ được khai thác từ rừng nội địa và
được phân thành hai nhóm:
Nhóm gỗ cứng: Thường là nhóm gỗ của cây lá rộng. Đây là nhóm gỗ có
cơ lý tính rất tốt và thường thuộc nhóm gỗ quý như đinh, lim, sến, táu.... Hiện
nay những loại gỗ này cịn rất ít và chủ yếu được nhập từ Lào, Campuchia...
Nhóm gỗ mềm: Nhóm gỗ này chủ yếu là gỗ lá kim như thông, bồ đề và
một số loại gỗ khác. Nhóm gỗ này bao gồm cả nhập khẩu và trồng nội địa để
cung cấp cho nhu cầu gỗ sản xuất đồ mộc.
Sản phẩm của q trình xẻ
Nhóm gỗ cứng: Thường được xẻ những hộp lớn để phục vụ cho chế
biến đồ gỗ mỹ nghệ như bàn, tủ, sập, phản, ....hoặc làm cột nhà và các phụ
kiện cho nhà gỗ.
Nhóm gỗ mềm: Do gỗ rừng trồng có đường kính nhỏ, tính chất cơ, vật
lý thấp màu sắc khơng đẹp do cấu tạo của gỗ cho nên đa phần chúng được sử
dụng keo lá tràm dưới dạng nguyên liệu, vật liệu thô và thực tế cho thấy sản
phẩm chủ yếu được lựa chọn là làm thanh cơ sở cho ván ghép thanh, cốt pha,
sản phẩm xẻ dùng làm xà gỗ, một số dùng làm cột đỡ, làm dăm công nghệ.
Nhưng do yêu cầu thiết kế phân xưởng để sản xuất ra các loại sản phẩm có
kích thước: Dày x Rộng x Dài = S x B x L = 2,4 x 3,8 x 70 (cm) nên ta lựa
chọn sản xuất ra các thanh làm thanh cơ sở cho sản xuất ván ghép thanh là
chủ yếu.
1.2.2. Công nghệ và thiết bị xẻ ở Việt Nam
Theo kết quả điều tra khảo sát các công ty chế biến gỗ, các nhà máy
chế biến gỗ và các xưởng chế biến gỗ của tư nhân cho thấy thiết bị xẻ gỗ hiện
nay ở Việt Nam có hai thiết bị phổ biến như sau:
Cưa vịng nằm
Cưa vòng nằm là thiết bị xẻ phá được sử dụng rộng rãi hiện nay ở Việt

8

Nam. Loại cưa này thường đứng đầu dây chuyển xẻ và được sử dụng để xẻ gỗ
lớn và có thể sử dụng xẻ gỗ nhỏ. Tuy nhiên loại cưa này phù hợp với đối
tượng là gỗ lớn đường kính gỗ từ 300-1000mm, sản phẩm đầu ra của loại cưa
này là các loại ván (ván dầy hoặc ván mỏng) hoặc là gỗ hộp, gỗ thanh. Ưu
điểm của cưa vòng nằm là vốn đầu tư thấp; lắp đặt, vận hành đơn giản, dễ sử
dụng. Tuy nhiên, nó có những nhược điểm là năng suất thấp (khoảng 0,25-0,5
m3/h); chất lượng sản phẩm thấp (độ mấp mơ, độ lượn sóng cao); độ chính
xác kích thước thấp (độ dư gia công lớn); tỷ lệ thành phẩm thấp; lao động
nặng nhọc. Do vậy, loại cưa vòng nằm được sử dụng nhiều ở những nhà máy,
xí nghiệp xẻ gỗ lớn gỗ nhập khẩu. Hình 1.1 là thiết bị cưa vòng đẩy được sử
dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam.

Hình 1.1. Cưa vịng nằm là thiết bị xẻ gỗ lớn phổ biến hiện nay ở Việt Nam
Cưa vanh cải tiến
Cưa vanh cải tiến được sử dụng khá nhiều hiện nay ở những cơng ty, xí
nghiệp xẻ gỗ nhỏ rừng trồng, loại cưa này được cải tiến từ cưa vanh chuyên
để xẻ lại, xẻ thanh và vanh đường cong, sản phẩm của cưa này là ván, thanh
gỗ có kích thước nhỏ. Ưu điểm của cưa vanh cải tiến là vốn đầu tư thấp; lắp


9

đặt, vận hành đơn giản, dễ sử dụng. Nhưng nó co những nhược điểm như
năng suất thấp (khoảng 0,18-0.25m3/h); chất lượng sản phẩm thấp ( độ mấp
mơ, độ lượn sóng cao, kích thước ngắn); độ chính xác kích thước thấp (độ dư
gia công lớn); tỷ lệ thành phẩm cao hơn cưa vòng; lao động nặng nhọc, hay
xẩy ra tai nạn lao động. Do đó loại cưa này chỉ phù hợp cho xẻ gỗ nhỏ, gỗ tận

thu, không xẻ gỗ lớn, gỗ có chiều dài lớn.
Dây chuyền xẻ gỗ nhỏ rừng trồng
Hiện nay một số công ty chế biến gỗ cao su ở Bình Dương đã sử dụng
dây chuyền xẻ gỗ bán tự động, trong đó khâu cấp liệu bằng băng tải, khâu đẩy
gỗ bằng băng tải, cưa xẻ dùng cưa vanh, hệ thống vam kẹp gỗ bằng thủ công,
dây chuyền xẻ gỗ này cho năng suất cao hơn, giảm mặng nhọc cho người lao
động, tuy nhiên chất lượng sản phẩm không cao, tỷ lệ thành phẩm thấp. Một
số nhà máy chế biến ở Quy Nhơn – Bình Định cịn dùng loại cưa vanh cải tiến
sử dụng xe gòong để đẩy gỗ trong quá trình xẻ. Lượng ăn gỗ được điều khiển
bằng động cơ điện. Tuy nhiên, mức độ thủ công cịn cao và năng suất thấp
(hình 1.2).

Hình 1.2. Hệ thống cưa vanh cải tiến xẻ gỗ nhỏ rừng trồng


10

Tập đoàn Trường Thành là đơn vị sản xuất đồ gỗ xuất khẩu lớn ở Việt
Nam, tập đồn này có 10 nhà máy chế biến gỗ xuất khẩu, hàng năm tập đồn
tiêu thụ hàng trăm ngàn m3 gỗ trịn, xong thiết bị xẻ mà tập đoàn này đang sử
dụng là cưa vòng nằm và cưa vanh.
Dây chuyền thiết bị xẻ nhập khẩu
Năm 1994 Cơng ty bao bì xuất khẩu Bộ Công thương đã nhập dây
chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động của Nhật Bản với giá thành 1,1 triệu USD, dây
chuyền cho năng suất và chất lượng ván xẻ rất cao, sau 10 năm hoạt động đến
năm 2004 phần mềm điều khiển hệ thống bị sự cố không khắc phục được,
trong khi đó mua mới thay thế rất đắt, nên dây chuyền này khơng cịn hoạt
động nữa.
1.2.3. Cơng nghệ và thiết bị xẻ gỗ trên thế giới
Thiết bị xẻ gỗ trên thế giới rất đa dạng, tùy theo trình độ khoa học công

nghệ và khả năng đầu tư của các cơ sở xẻ mỗi nước. Tuy nhiên, so với Việt
Nam thì cơng nghệ và thiết bị xẻ của các nước phát triển hơn, mức độ cơ giới
hóa cao hơn. Dẫn đến năng suất, chất lượng sản phẩm cao hơn trong khi giảm
được chi phí sản xuất trong chế biến gỗ. Nhìn chung, các hệ thống xẻ sau đã
và đang được áp dụng.
Thiết bị xẻ gỗ tự động bằng cưa sọc
Theo các tài liệu [12]; [13]; [15]; [16], cưa sọc được sử dụng nhiều ở
Liên Xô cũ nay là Liên Bang Nga, Ưu điểm chính của cưa sọc là năng suất
cao, song hạn chế của loại cưa này là tỷ lệ thành phẩm thấp và chất lượng sản
phẩm thấp, hiện nay loại cưa này ít được sử dụng
Thiết bị xẻ gỗ bằng cưa đĩa nhiều lưỡi
Một số nước Châu Âu và Canada đã thiết kế chế tạo ra thiết bị xẻ gỗ
bằng cưa đĩa nhiều lưỡi để xẻ gỗ nhỏ, gỗ tận dụng, loại thiết bị này có thể di
động trong khu rừng để xẻ gỗ tận thu, tuy nhiên tồn tại của thiết bị này là chất


11

lượng sản phẩm thấp, tỷ lệ thành phẩm thấp, chiều dày mạch xẻ lớn, hạn chế
đường kính khúc gỗ đưa vào xẻ. loại thiết bị này chủ yếu sử dụng ở một số
nước chậm phát triển ở Châu Phi.
Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ bán tự động xẻ gỗ nhỏ rừng trồng
Để xẻ gỗ nhỏ rừng trồng một số nước như Trung Quốc, Đài Loan đã thiết
kế chế tạo và đưa vào sử dụng dây chuyền thiết bị xẻ gỗ bán tự động trong đó
khâu đưa gỗ lên bệ xẻ bằng thủ công, khâu kẹp giữ gỗ và xẻ gỗ bằng chương
trình tự động, khâu lấy ván xẻ bằng thủ cơng, dây chuyền khơng có thiết bị qt
tia laser để xoay gỗ tìm vị trí xẻ tối ưu, khơng có hệ thống tính tốn lập bản đồ
xẻ tối ưu. Thiết bị này xẻ theo kích thước đã lập trình sẵn.
Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động hóa
Tập đồn sản xuất các máy chế biến gỗ lớn nhất của cộng hòa Czech là

Pilous đã sản xuất ra nhiều dây chuyền xẻ gỗ tự động cho nhiều đối tượng chủng
loại gỗ khác nhau, Tập đồn này đã liên kết với cơng ty cổ phần Formach Việt
Nam để chế tạo dây chuyền xẻ gỗ bán tự động xuất khẩu sang Malaysia,
Inddonesia, nhược điểm của dây chuyền này là khơng có phần mềm tự động tính
tốn lập bản đồ xẻ tối ưu, khơng có hệ thống qt tia laser, khơng tự động xoay
trở gỗ, hệ thống xẻ là cưa vòng nằm, nên chất lượng ván xẻ khơng cao [14].
Tập đồn Hsows của Canada đã chế tạo ra dây chuyền xẻ gỗ tự động
với thiết bị xẻ là hệ thống cưa đĩa nhiều lưỡi để xẻ gỗ nhỏ rừng trồng, năng
suất dây chuyền 100.000m3 gỗ tròn/năm, vốn đầu tư 1,3 triệu USD, dây
chuyền này áp dụng nhiều ở Canada và Bắc Mỹ, [14].
Ở một số nước phát triển như Cộng Hòa Liên Bang Đức, Italia, Nhật
Bản đang sử dụng dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động cho năng suất và chất
lượng sản phẩm cao. Hệ thống xẻ là cưa vịng đứng có bộ phận định hướng để
hạn chế dao động của lưỡi, có hệ thống quét tia laser xác định kích thước cây
gỗ để phần mềm tự động tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu, hệ thống tự động
xoay khúc gỗ để đạt được vị trí xẻ tối ưu, hệ thống xẻ và lấy ván xẻ hoàn toàn


12

tự động. Đây là dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động hiện đại cho năng suất, chất
lượng sản phẩm và tỷ lệ gỗ thành phẩm cao.
Italia là quốc gia có ngành cơng nghiệp chế tạo hệ thống cưa xẻ tự động
rất phát triển, hiện nay có nhiều dây chuyền xẻ gỗ được chế tạo ở Italia như
hãng cưa Bongioanmi, đây là hãng chế tạo hệ thống dây chuyền thiết bị xẻ gỗ
tự động nổi tiếng hiện nay, dây chuyền thiết bị này chưa có hệ thống quét tia
laser (scans 3D) để tự động xoay trở gỗ theo vị trí tối ưu, dây chuyền này cho
chất lượng và tỷ lệ thành phẩm rất cao, vốn đầu tư dây chuyền khá đắt khoảng
1160 000 USD.
Cộng Hòa Liên Bang Đức là nước chế tạo ra nhiều dây chuyền thiết bị

xẻ gỗ tự động với công nghệ hiện đại, sử dụng tay robot để xoay trở gỗ, sử
dụng tia laser quét hình dạng và kích thước cây gỗ sau đó phầm mềm tự động
tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu điều khiển hệ thống xoay trở gỗ và xẻ theo
chương trình đã được thiết lập, hãng cưa được sử dụng rộng rãi đó là
Moehringer - Canali, đây là hãng cưa đã ứng dụng công nghệ quét tia laser
(scans 3D) vào hệ thống tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu, chất lượng ván xẻ của
dây chuyền thiết bị này rất cao, tuy nhiên hệ thống dây chuyền thiết bị xẻ gỗ
tự động này có vốn đầu tư rất đắt khoảng 1 triệu USD.
Một số công ty của Pháp cũng đã chế tạo và đưa ra thị trường dây chuyền
thiết bị xẻ gỗ tự động, dây chuyền thiết bị được sử dụng nhiều là hãng cưa LBL
Brenta, dây chuyền này khơng có hệ thống rọc rìa và xẻ lại, khơng có hệ thống
qt tia laser (scans 3D) để tự động xoay trở gỗ tìn vị trí xẻ tối ưu.
Liên Bang Nga là quốc gia có khối lượng gỗ khai thác hàng năm khá
lớn, khoảng 110 triệu m3, khối lượng gỗ đưa vào xẻ cũng khá lớn, một số nhà
máy cơ khí của Liên Bang Nga cũng đã thiết kế chế tạo dây chuyền thiết bị xẻ
gỗ tự động như dây chuyền thiết bị xẻ gỗ nhãn hiệu: Viysky, tuy nhiên chất
lượng và năng xuất xẻ của dây chuyền thiết bị do Nga sản xuất thấp hơn dây
chuyền do Đức Hoặc Italia sản xuất.


13

Trên hình 1.3 là dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động nhãn hiệu Bongioanmi
do Italia chế tạo hiện được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và Nam Mỹ.

Hình 1.3. Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo
Quá trình cấp liệu, quá trình đẩy gỗ và phân loại sản phẩm được thực
hiện hoàn tự động. Tuy nhiên q trình xoay trở gỗ đến vị trí tối ưu cần xẻ
vẫn phải thực hiện bằng điều khiển trực tiếp dựa vào quá trình quan sát, kiến
thức và kinh nghiệm của người vận hành. Hệ thống này cho năng suất cao, tỷ

lệ lợi dụng gỗ cao và an toàn cho người vận hành.
1.3. Tổng quan về hệ thống xử lý mùn cưa khi xẻ ở Việt Nam và trên thế giới
Cơng nghiệp chế biến gỗ nói chung và cơng đoạn xẻ gỗ nói riêng tạo ra
bìa bắp, mùn cưa và bụi. Mỗi đối tượng này có phương pháp thu hồi và xử lý
khác nhau, do đó dẫn đến công nghệ khác nhau.
Xử lý mùn cưa theo phương pháp thu gom sau khi xẻ
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam hiện nay vẫn đang áp dụng phương
pháp thu gom mùn cưa sau khi xẻ. Trong quá trình xẻ, mùn cưa tạo ra sẽ được
xả thành đống dưới mặt nền cạnh thiết bị xẻ. Sau khi đống mùn cưa đạt độ