Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lò đốt hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp cấp nhiệt cho lò sấy gỗ kiểu hơi đốt gián tiếp với công suất 10 m 3

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được cơng bố trong bất cứ
cơng trình nào khác. Mọi tài liệu tham khảo trong luận văn đã được trích dẫn cụ thể.

Huế, ngày 20 tháng 8 năm 2017
Tác giả

Phạm Xuân Cát

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ii

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hồn thành luận văn này tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy
giáo TS. Đinh Vương Hùng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong q trình thực
hiện và hồn thành đề tài nghiên cứu.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cơ khoa Cơ khí - Cơng nghệ, Trường
Đại học Nông Lâm Huế, cùng với sự giúp đỡ của một số chuyên gia về lĩnh vực sấy và
lĩnh vực hóa khí, sự giúp đỡ của bạn bè, đồng mơn đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
tơi trong q trình học tập và hoàn thành luận văn.
Tuy nhiên do thời gian ngắn và kinh nghiệm thực tế của bản thân cịn hạn chế
do đó khơng tránh khỏi nhưng sai sót, tơi rất mong được những góp ý của các thầy, cô
giáo, bạn bè và mọi người để đề tài được hoàn thiện hơn.
Tác giả

Phạm Xuân Cát

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iii

TĨM TẮT
Tính cấp thiết của đề tài
Năng lượng đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển kinh tế. Nền kinh tế
càng phát triển thì nhu cầu về năng lượng càng lớn dẫn đến suy giảm nhanh chóng
nguồn nhiên liệu hóa thạch, đẩy giá nhiên liệu (xăng dầu, than, khí…) lên cao và gia
tăng lượng khí CO2 thải vào khí quyển, gây nên hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu tồn
cầu. Do đó, ngồi những nghiên cứu giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
thì nghiên cứu, ứng dụng những công nghệ mới nhằm phát triển, tạo ra nguồn năng
lượng thay thế, bổ sung cho các nguồn năng lượng hoá thạch cần được quan tâm.
Trên thế giới, cơng nghệ hóa khí sử dụng phế thải nông, lâm nghiệp để tạo ra gas
cho đun nấu, hệ thống lò sưởi, chạy máy phát điện, chiết xuất thành nhiên liệu hóa khí
lỏng... đã được ứng dụng rất nhiều.
Ở Việt Nam, cơng nghệ hóa khí cũng đã được một số cơ sở nghiên cứu và ứng dụng
để chế tạo các bếp hóa khí đun nấu cho hộ gia đình hoặc tạo nhiệt cho hệ thống sấy nông
sản. Tuy nhiên, chưa có đề tài nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ hóa khí gas để làm khí đốt
cho lị sấy gỗ, trong khi nguồn nguyên liệu này ở nước ta rất lớn.
Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên, dưới sự hướng dẫn của TS. Đinh Vương
Hùng, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lị đốt hóa khí gas từ phế
thải lâm nghiệp cấp nhiệt cho lị sấy gỗ kiểu hơi đốt gián tiếp với công suất 10
m3/mẻ sấy”.
Mục đích của đề tài là nghiên cứu, thiết kế được một hệ thống lị đốt hóa khí
phục vụ khí đốt cho lị sấy gỗ để thay thế phương pháp đốt truyền thống. Từ đó nâng
cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu đốt; nâng cao chất lượng của gỗ sau khi sấy và giảm
khí thải từ hoạt động đốt lị ra mơi trường. Tạo điều kiện cho việc phát triển rộng rãi

cơng nghệ hóa khí cho các lị sấy, lò nung trên địa bàn Quảng Nam - Đà Nẵng.
Mục đích nghiên cứu
- Tính tốn cân bằng nhiệt của lị sấy gỗ công suất 10 m3/ mẻ sấy.
- Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế lị hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp cấp nhiên
liệu đốt cho lò sấy gỗ với công suất 10 m3/ mẻ.
- Chế tạo được mô hình lị hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp.
- Xác định được một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất hóa khí và chất lượng
khí gas làm cơ sở cho thiết kế các hệ thống hóa khí phù hợp với loại nguyên liệu là phế
thải của ngành chế biến gỗ.
- Hệ thống có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iv
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế hệ thống hóa khí gas từ lị đốt phế thải nơng lâm
nghiệp cấp nhiên liệu đốt cho lị sấy gỗ có cơng suất lị sấy 10m3/ mẻ sấy. Chế tạo mơ
hình lị hóa khí sử dụng cho thí nghiệm, khảo nghiệm.
Đối tượng nghiên cứu
- Lò sấy gỗ kiểu hơi đốt gián tiếp công suất 10 m3/ mẻ sấy
- Vật liệu sấy
- Lị hóa khí gas từ ngun liệu sinh khối
Nội dung nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Phương pháp điều tra, thu thập số liệu
- Phương pháp phỏng vấn chun gia
- Phương pháp tính tốn thiết kế
- Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố

- Phương pháp xử lý số liệu thống kê
Kết quả nghiên cứu
- Tính tốn và thiết kế một lị đốt hóa khí gas từ phế thải nơng lâm nghiệp phục
vụ cho lị sấy gỗ công suất 10m3/ mẻ sấy.
- Sản phẩm ứng dụng: Chế tạo 01 lị đốt hóa khí gas từ mạt cưa, dăm bào phục vụ
cho việc nghiên cứu thực nghiệm.
- Đánh giá ảnh hưởng của 2 yếu tố của nguyên liệu đến năng suất của lị hóa khí.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


v

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ....................................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... viii
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ ......................................................................................... x
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ................................................................. 2
1.1. Tổng quan về cơng nghệ hóa khí các sản phẩm xenlulo .......................................... 2
1.1.1. Khái niệm về hóa khí. ............................................................................................ 2
1.1.2. Vai trị của năng lượng hóa khí. ............................................................................ 2
1.1.3. Thành phần và tính chất hóa học của hóa khí gas. ................................................ 2
1.1.4. Tình hình phát triển và sử dụng cơng nghệ hóa khí trên thế giới .......................... 2
1.1.5. Tình hình phát triển và sử dụng cơng nghệ hóa khí tại Việt Nam ........................ 3
1.2 Tổng quan về kỹ thuật sấy gỗ .................................................................................... 4

1.2.1. Khái niệm về sấy gỗ .............................................................................................. 4
1.2.2. Yêu cầu chất lượng của gỗ sau khi sấy ................................................................. 4
1.2.3. Một số kiểu lò sấy gỗ đang được sử dụng trên thế giới và trong nước ................. 5
1.3. Các loại lò đốt cung cấp nhiệt cho sấy gỗ. ............................................................... 8
1.3.1. Đặc điểm lò đốt sử dụng củi .................................................................................. 9
1.3.2. Đặc điểm lò đốt sử dụng than ................................................................................ 9
1.3.3. Đặc điểm lò đốt sử dụng dầu FO ......................................................................... 10
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......... 11
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 11
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 11
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 12
2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 13

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vi
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu ......................................................................... 13
2.2.2. Phương pháp điều tra, thu thập số liệu ................................................................ 13
2.2.3. Phương pháp phỏng vấn chun gia.................................................................... 13
2.2.4. Phương pháp tính tốn thiết kế ............................................................................ 13
2.2.5. Phương pháp thực nghiệm và xử lý số liệu thống kê .......................................... 13
CHƯƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẤY GỖ VÀ Q TRÌNH HĨA KHÍ .............. 15
3.1. Cơ sở lý thuyết lò sấy gỗ ........................................................................................ 15
3.1.1. Các thơng số cơ bản của lị sấy gỗ....................................................................... 15
3.1.2. Tính tốn cân bằng nhiệt của hệ thống sấy ......................................................... 15
3.1.3. Nguyên liệu sấy ................................................................................................... 16
3.1.4. Môi trường sấy .................................................................................................... 18
3.1.5. Động học quá trình sấy ........................................................................................ 20
3.2. Cơ sở lý thuyết q trình hóa khí ........................................................................... 23

3.2.1. Cơ sở tính tốn cơng nghệ hóa khí ...................................................................... 23
3.2.2. Thành phần khí gas .............................................................................................. 24
3.2.3. Hiệu suất hóa khí gas ........................................................................................... 25
3.2.4. Ngun liệu hóa khí gas ...................................................................................... 25
3.2.5. Lị hóa khí gas. .................................................................................................... 30
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 33
4.1. Tính tốn cân bằng nhiệt của hệ thống sấy ............................................................ 33
4.1.1. Lựa chọn chế độ sấy ............................................................................................ 33
4.1.2. Tính tốn các thơng số cơ bản của quá trình sấy................................................. 35
4.1.3. Xây dựng quá trình sấy lý thuyết ........................................................................ 37
4.1.4. Tính tốn tổn thất nhiệt........................................................................................ 39
4.1.5. Xác định lượng khơng khí khơ thực tế ................................................................ 44
4.1.6. Cân bằng nhiệt và hiệu suất nhiệt hệ thống sấy .................................................. 44
4.2. Tính tốn cân bằng nhiệt tại buồng đốt khí gas ...................................................... 45
4.2.1. Hiệu suất truyền nhiệt của dàn trao đổi nhiệt (clorifer) ...................................... 45
4.2.2. Tính cơng suất nhiệt của buồng đốt khí gas ........................................................ 46

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vii
4.3. Tính tốn, thiết kế lị hóa khí .................................................................................. 46
4.3.1. Lựa chọn cơng nghệ ............................................................................................ 46
4.3.2. Q trình hình thành khí gas .............................................................................. 47
4.3.3. Các thơng số kích thước của lị đốt hóa khí tạo gas ............................................ 48
4.4. Tính tốn đầu đốt khí gas cấp cho lị sấy ............................................................... 51
4.5. Tính tốn và chọn quạt cấp khí............................................................................... 54
4.5.1. Năng suất quạt gió ............................................................................................... 54
4.5.2. Cơng suất cần thiết của quạt gió .......................................................................... 54
4.6. Thí nghiệm, khảo nghiệm ....................................................................................... 56

4.6.1. Vật liệu, dụng cụ và bố trí thí nghiệm ................................................................. 56
4.6.2. Tiến hành thí nghiệm, khảo nghiệm .................................................................... 59
4.7. Xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lò đốt hóa khí gas .............................. 64
4.8. Đánh giá hiệu quả kinh tế - xã hội .......................................................................... 64
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................................... 65
Kết luận.......................................................................................................................... 65
Đề nghị .......................................................................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 66

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


viii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
G1

- khối lượng gỗ trước khi sấy; (kg)

G2

- khối lượng gỗ sau khi sấy; (kg)

tk

- nhiệt độ của khơng khí; ( oC)

th

- nhiệt độ của khơng khí; (oC)

Ph

- áp suất khơng khí , (bar)

Pk

- áp suất khơng khí , (bar)



- Độ ẩm tương đối; (%)

d

- lượng hơi nước chứa trong 1 kg khơng khí khơ; (g/kgKK)

I

- entanpi của 1 kg khơng khí khơ của d gram ẩm; (kJ/kg kk )

Kw

- hằng số trạng thái cân bằng nước – gas

ηth

- Hiệu suất nhiệt, (%).



- thời gian sấy; (giờ)

φ0

- nhiệt độ ngoài trời ; (0C).

Cpk

- nhiệt dung riêng của khơng khí khơ; (kJ/kgK).

Cpa

- nhiệt dung riêng của hơi nước; (kJ/kgK).

I0

- Entanpy; (kJ/kg).

r

- nhiệt ẩn hoá hơi: r = 2500; (kJ/kg).

Lo

- lượng khơng khí khơ lý thuyết; (kgkk/kg ẩm)



- hệ số khơng khí thừa của buồng đốt;



bd

bd

- hiệu suất buồng đốt;

Cnl, Cpk

- tương ứng là nhiệt dung riêng của nhiên liệu và khói khơ.

Qbc

-Nhiệt lượng tổn thất qua kết cấu bao che;(kJ/h)

do

- lượng chứa ẩm của khơng khí ứng với nhiệt độ ban đầu.

H

- chiều cao buồng sấy m.

B,R

- hai cạnh buồng sấy. m.

Cv

- nhiệt dung riêng của vật liệu sấy.

tv1, tv2

- tương ứng là nhiệt độ vào, ra của vật liệu sấy.

Cvk

- nhiệt dung riêng của vật liệu khô.

Cn

- nhiệt dung riêng của hơi nước.

Gm

- mức độ tiêu thụ gas tính bằng; kg/h.

L

- lượng khơng khí khơ cần thiết, m3/h



- khối lượng riêng của khơng khí ở điều kiện sấy

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

ix

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các lĩnh vực sử dụng sinh khối hiện nay ....................................................... 4
Bảng 1.2. Tỷ lệ phân bố các loại hạt bụi ở lò đốt than, xử lý khói thải lị hơi ................ 9
Bảng 1.3. Nồng độ các chất trong khí thải lị hơi đốt dầu FO trong điều kiện cháy tốt,
xử lý khói thải lị hơi ..................................................................................................... 10
Bảng 3.1 Các phản ứng quan trọng xảy ra trong lị hóa khí ....................................... 24
Bảng 3.2. Sự tạo xỉ của nguyên liệu là phế thải của nông lâm nghiệp trong lị hóa khí28
Bảng 3.3. Khối lượng thể tích trung bình ...................................................................... 30
Bảng 3.4. Một số ưu, nhược điểm của các loại lò KHSK lớp chặt .............................. 32
Bảng 4.1. Bảng kê số liệu tính tốn tổn thất nhiệt qua vỏ lị sấy .................................. 41
Bảng 4.2. Thành phần hoá học của mạt cưa, dăm bào .................................................. 48
Bảng 4.3. Thành phần hoá học của gas sinh ra từ mạt cưa, dăm bào ............................ 49
Bảng 4.4. Bố trí thí nghiệm theo khối lượng nguyên liệu nạp vào lò ........................... 59
Bảng 4.5. Ký hiệu các loại nguyên liệu nạp vào lò ....................................................... 59

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


x

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 . Sơ đồ ngun lý hệ thống sấy bằng khói lị.................................................... 5
Hình 1.2. Cấu tạo lò sấy gỗ bằng hơi đốt gián tiếp ......................................................... 6
Hình 1.3. Cấu tạo lị sấy hơi nước thơng dụng ở Việt Nam ............................................ 7
Hình 1.4. Cấu tạo lị sấy gỗ năng lượng mặt trời kiểu nửa nhà kính............................... 8
Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống sấy gỗ sử dụng hơi đốt gián tiếp .............................. 15
Hình 3.2. Đồ thị quá trình sấy ...................................................................................... 23
Hình 3.3. Một số mẫu mạt cưa, dăm bào....................................................................... 26

Hình 3.4: Các kiểu lị hóa khí tầng sơi cố định ............................................................. 30
Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống sấy sử dụng khói lị làm tác nhân sấy................................... 33
Hình 4.2. Đồ thị I-d của quá trình sấy lý thuyết ............................................................ 37
Hình 4.3. Sơ đồ ngun lý lị đốt hóa khí phế thải sinh khối ........................................ 47
Hình 4.4. Sơ đồ cấu tạo buồng đốt khí gas .................................................................... 51
Hình 4.5. Cấu tạo lị hóa khí .......................................................................................... 55
Hình 4.6. Cấu tạo lị hóa khí .......................................................................................... 55
Hình 4.7. Dụng cụ thí nghiệm ....................................................................................... 56
Hình 4.8. Thí nghiệm kiểm tra năng suất hóa khí của lị hóa khí.................................. 57
Hình 4.9. Một số hoạt động thí nghiệm, khảo nghiệm lị hóa khí ................................. 58
Biểu đồ 4.1. Ảnh hưởng của khối lượng nguyên liệu / mẻ đến năng suất hóa khí của
loại ngun liệu R1 ........................................................................................................ 60
Biểu đồ 4.2. Ảnh hưởng của khối lượng nguyên liệu / mẻ đến năng suất hóa khí của
loại ngun liệu R2 ........................................................................................................ 60
Biểu đồ 4.3. Ảnh hưởng của khối lượng ngun liệu / mẻ đến năng suất hóa khí của
loại nguyên liệu R3 ........................................................................................................ 61
Biểu đồ 4.4. Mối quan hệ giữa khối lượng nguyên liệu/ mẻ và lượng khí gas thu được61
Biểu đồ 4.5. Ảnh hưởng của kích thước ngun liệu đến năng suất hóa khí ................ 63

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Năng lượng đóng vai trị rất quan trọng trong sự phát triển kinh tế. Nền kinh tế
càng phát triển thì nhu cầu về năng lượng càng lớn dẫn đến suy giảm nhanh chóng
nguồn nhiên liệu hóa thạch, đẩy giá nhiên liệu (xăng dầu, than, khí…) lên cao và gia
tăng lượng khí CO2 thải vào khí quyển, gây nên hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu tồn
cầu. Do đó, ngồi những nghiên cứu giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

thì nghiên cứu, ứng dụng những công nghệ mới nhằm phát triển, tạo ra nguồn năng
lượng thay thế, bổ sung cho các nguồn năng lượng hoá thạch cần được quan tâm.
Nguồn năng lượng biomass từ phế thải nông, lâm nghiệp (rơm, trấu, phoi bào, gỗ,
xơ dừa, vỏ cà phê, bã mía, thân và lõi ngơ, lạc…) là một trong những nguồn năng năng
lượng tái tạo cần được quan tâm nghiên cứu khai thác.
Trên thế giới, cơng nghệ gasification (cơng nghệ hóa khí) sử dụng phế thải nông,
lâm nghiệp để tạo ra gas cho đun nấu, hệ thống lò sưởi, chạy máy phát điện, chiết xuất
thành nhiên liệu hóa khí lỏng... đã được ứng dụng rất nhiều.
Ở Việt Nam, cơng nghệ hóa khí cũng đã được một số cơ sở nghiên cứu và ứng dụng
để chế tạo các bếp hóa khí đun nấu cho hộ gia đình hoặc tạo nhiệt cho hệ thống sấy nơng
sản. Tuy nhiên, chưa có đề tài nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ hóa khí gas để làm khí đốt
cho lị sấy gỗ, trong khi nguồn nguyên liệu này ở nước ta rất lớn.
Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên, dưới sự hướng dẫn của TS. Đinh Vương
Hùng, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lò đốt hóa khí gas từ phế
thải lâm nghiệp cấp nhiệt cho lị sấy gỗ kiểu hơi đốt gián tiếp với cơng suất 10
m3/mẻ sấy”.
Mục đích của đề tài là nghiên cứu, thiết kế được một hệ thống lị đốt hóa khí
phục vụ khí đốt cho lị sấy gỗ để thay thế phương pháp đốt truyền thống. Từ đó nâng
cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu đốt, nâng cao chất lượng của gỗ sau khi sấy và giảm
khí thải từ hoạt động đốt lị ra mơi trường. Tạo điều kiện cho việc phát triển rộng rãi
cơng nghệ hóa khí cho các lị sấy, lò nung trên địa bàn Quảng Nam - Đà Nẵng.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


2

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về công nghệ hóa khí các sản phẩm xenlulo

1.1.1. Khái niệm về hóa khí.
Hóa khí sinh khối là hình thức khác của sản xuất khí sinh học. Hóa khí là q
trình đốt cháy nguồn nguyên liệu biomass trong môi trường thiếu ôxi để sản sinh ra
các chất khí dễ cháy bao gồm Carbon monoxide (CO), hydro (H2) và một phần khí
metan (CH4). Hỗn hợp này được gọi là hỗn hợp khí cháy.[10] [13]
1.1.2. Vai trị của năng lượng hóa khí.
Khí gas có nhiều ứng dụng. Khí gas có thể được sử dụng trực tiếp trong việc đốt
cháy để cung cấp cho quá trình nhiệt hoặc có thể được sử dụng trong động cơ đốt
trong nhưng địi hỏi phải sạch và có bộ phận làm mát cho động cơ này. Hệ thống có
hiệu quả khác nhau tùy thuộc vào nhiên liệu, loại lò phản ứng và ứng dụng. khí gas
thường được ứng dụng trong việc giảm chi phí cấp nhiệt. [13]
1.1.3. Thành phần và tính chất hóa học của hóa khí gas.
Hóa khí sinh khối là q trình dùng oxy (hoặc khơng khí, hoặc khơng khí giàu
oxy, hoặc oxy đơn thuần, hơi nước hoặc hydro, nói chung gọi là chất hóa khí) phản
ứng với sinh khối ở nhiệt độ cao chuyển nhiên liệu từ dạng rắn sang dạng nhiên liệu
khí. Nhiên liệu này được gọi chung là khí sinh khối với thành phần cháy được chủ yếu
là CO, H2, CH4… dùng làm nhiên liệu khí dân dụng, trong cơng nghiệp hoặc sử dụng
làm ngun liệu cho tổng hợp NH3, tổng hợp CH3OH... [13]
1.1.4. Tình hình phát triển và sử dụng cơng nghệ hóa khí trên thế giới
Cơng nghệ hố khí nói chung và hóa khí mạt cưa nói riêng là cơng nghệ sản xuất
khí đốt, khi Oxy hoá khối hữu cơ trong mạt cưa khơng hồn tồn. Cơng nghệ hố khí đã
có một lịch sử lâu đời từng trải qua những thời kì phát triển và suy giảm. Hóa khí được
phát triển từ những năm 1800 và được sử dụng để sản xuất khí từ than dùng cho mục
đích thắp sáng và nấu ăn. Khí đốt từ than đã thu được lần đầu tiên ở Merdok nước Anh,
lúc đó khí đốt được xem là sản phẩm đi kèm khi sản xuất "dầu trong" từ than. Vào
những năm 50 của thế kỷ XIX, đã có các nhà máy sản xuất khí từ than trong các thành
phố lớn và vừa ở các nước châu Âu và bắc Mỹ đi vào hoạt động để cung cấp khí đốt cho
dân thành phố dùng cho các mục đích sưởi ấm, sinh hoạt và chiếu sáng. Lúc này, chính
là thời kỳ "thế kỷ vàng" của cơng nghệ hóa khí. Lị khí đốt loại nhỏ cũng đã được sử
dụng cho các phương tiện động cơ đốt trong khi khan hiếm nhiên liệu trong Chiến tranh

thế giới lần hai. Sau đó, do nhiên liệu hóa thạch có nhiều ưu thế hơn, và gas không được

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


3
sử dụng rộng rãi, chủ yếu là do chất lượng gas (gas sản xuất ra không đáp ứng được yêu
cầu các động cơ), hóa khí từ gỗ một lần nữa đã mất đi tầm quan trọng.
Khủng hoảng dầu xảy ra năm 1973 đã dẫn đến phải tìm ra nguồn năng lượng
thay thế ở các quốc gia khơng có nguồn năng lượng hóa thạch. Phát triển kiến thức
chun mơn về năng lượng thay thế và quy trình chuyển đổi nhiệt – hóa, cũng như
cơng nghệ ngày càng hiện đại. Ngày càng có nhiều nghiên cứu về lĩnh vực hóa khí
sinh khối.
Hiện nay trên thế giới cũng đã có rất nhiều nhà máy sử dụng năng lượng hóa khí
sinh khối như: Nhà máy hóa khí sinh khối CHP Gusing (Áo) sử dụng nhiên liệu đầu
vào là 2.360kg/h gỗ (gỗ bào) sản phẩm thu được là 2MW điện năng và 4,5 MW nhiệt
năng hiệu suất đạt đến 85%, nhà máy điện hóa khí ERK ở Montevideo (Uruquay) với
công suất 70 t/h. Ngay cả các nước Đông Nam Á như Thái Lan cũng đã có các nhà
máy sử dụng cơng nghệ hóa khí sinh khối như lò đốt trấu ở nhà máy gạo tỉnh
Nakornsawan, hay hệ thống hóa khí trấu 400 kW ở tỉnh Chainat, lị khí dịng xiđộng cơ ở tỉnh Nakornrachasima. [13]
1.1.5. Tình hình phát triển và sử dụng cơng nghệ hóa khí tại Việt Nam
Theo báo cáo từ Viện Năng Lượng (Bộ Cơng Nghiệp), nếu khơng có đột biến lớn
về khả năng khai thác thì đến năm 2020 thiếu hụt nhiên liệu cho sản xuất điện khoảng
35-64 tỉ KWh ở phương án cơ sở và phương án cao. Và vào năm 2030 thiếu hụt nhiên
liệu cho sản xuất điện lên đến 59 -120 tỉ kW/h. Trước tình hình nguồn năng lượng
truyền thống ngày càng cạn kiệt, nhu cầu sử dụng thì ngày càng tăng và các vấn đề
môi trường đang là thách thức lớn đối với toàn cầu và đặc biệt là Việt Nam. Do đó dẫn
đến cần tìm ra nguồn năng lượng thay thế. Ở Việt Nam là một nước sản xuất nông
nghiệp nên lượng năng lượng sinh khối là rất lớn trong đó có mạt cưa, cần nắm bắt để
nghiên cứu và phát triển.[12]

- Trong dân dụng trên ba phần tư sinh khối hiện được sử dụng phục vụ đun
nấu gia đình với các bếp đun cổ truyền hiệu suất thấp. Bếp hóa khí cải tiến tuy đã
được nghiên cứu thành công nhưng chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ có một vài
dự án nhỏ lẻ ở một số địa phương.
- Trong công nghiệp một phần tư sinh khối cịn lại được sử dụng trong sản xuất
cơng nghiệp:
Sản xuất vật liệu xây dựng, gốm sứ hầu hết dùng các lò tự thiết kế theo kinh
nghiệm, đốt bằng củi hoặc trấu, chủ yếu ở phía Nam.
Sản xuất đường, tận dụng bã mía để đồng phát nhiệt và điện ở tất cả 43 nhà máy
đường trong cả nước với trang thiết bị nhập từ nước ngoài.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


4
Sấy lúa và các nông sản: Hiện ở Đồng bằng Cửu long có hàng vạn máy sấy đang
hoạt động. Những máy sấy này do nhiều cơ sở trong nước sản xuất và có thể dùng trấu
làm nhiên liệu. Riêng dự án Sau thu hoạch do Đan Mạch tài trợ triển khai từ 2001 đã
có mục tiêu lắp đặt 7000 máy sấy. Một số dự án phát điện sử dụng trấu đã được đề
xuất, phê duyệt Nhà máy đốt trấu đồng phát Cần Thơ công suất 9MW, Nhà máy điện
đốt trấu Cai Lậy, Tiền Giang công suất 10 MW….[10]
Bảng 1.1. Các lĩnh vực sử dụng sinh khối hiện nay [10]
Tổng tiêu thụ

Tỷ lệ
(%)

Bếp đun

10667

76, 2

Lò nung

903

6, 5

Lò đốt

2053

14, 7

Đồng phát

377

2, 7

14000

100, 0

Năng lượng cuối cùng

Nhiệt

Điện

Tổng

Sử dụng sinh khối ở Việt Nam chủ yếu vẫn chiếm phần lớn trong lĩnh vực gia
đình, chủ yếu cho nhu cầu cung cấp nhiệt. Một số ứng dụng khác trong công nghiệp
phát điện như đốt bã mía chỉ mới ứng dụng đốt kèm, thiết bị nhập khẩu từ Trung Quốc
nên hiệu quả sử dụng vẫn chưa cao. Việt Nam có tiềm năng phát triển năng lượng sinh
khối lớn nhưng thực trạng sử dụng hiện nay vẫn chưa đem lại hiệu quả cao.
1.2 Tổng quan về kỹ thuật sấy gỗ
1.2.1. Khái niệm về sấy gỗ
Sấy là một cơng đoạn trong dây chuyền cơng nghệ nhằm mục đích tách ẩm ra
khỏi vật liệu sấy bằng phương pháp bay hơi. Trong phương pháp sấy bằng hơi nóng thì
nhiệt làm nóng gỗ từ ngồi vào trong và ẩm được dịch chuyển từ trong ra ngoài.[2] [4]
1.2.2. Yêu cầu chất lượng của gỗ sau khi sấy
Chất lượng sấy được xác định theo những tiêu chuẩn sau đây:
a. Các khuyết tật của gỗ sấy:

-Vết nứt
- Độ cong vênh

b. Độ ẩm cuối cùng của gỗ sấy, sự đồng đều của độ ẩm cuối cùng
c. Sự chênh lệch của độ ẩm thực tế từng tấm ván so với độ ẩm trung bình của
chồng gỗ sấy. Tính sự chênh lệch giửa độ ẩm tối đa và độ ẩm tối thiểu của ván trong
chồng gỗ. Lấy 20 mẫu thử ở các điểm trong chồng gỗ để xác định độ ẩm tối đa, độ ẩm
tối thiểu của chồng gỗ.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


5

d. Sự chênh lệch độ ẩm bề mặt ván và độ ẩm ở trung tâm tấm ván. Lấy mẫu
thử, cắt 5 lớp theo bề dày từ ngoài vào trung tâm, xác định đường cong phân bố độ ẩm
theo bề dày.
e. Ứng suất bên trong của tấm ván đã sấy được xác định theo lớp ứng suất.
Nếu cung uốn răng của mẫu ứng suất ở chiều dài 70 - 80 mm khơng lớn hơn 1mm thì
có thể cho rằng khơng có ứng suất bên trong của ván sấy.
Độ chính xác gia cơng chi tiết phụ thuộc vào độ chính xác của công cụ và máy
gia công, đồng thời phụ thuộc cả biến dạng ẩm tức là tiêu chuẩn chất lượng sấy, nhất
là sự phân bố đồng đều của độ ẩm theo bề dày của ván sấy.
1.2.3. Một số kiểu lò sấy gỗ đang được sử dụng trên thế giới và trong nước
Hiện nay trên thế giới và trong nước đang sử dụng nhiều loại lò sấy khác nhau để
sấy gỗ, trong đó thơng dụng nhất là một số kiểu lị sấy như sau: Lò sấy sử dụng hơi
đốt; Lò sấy sử dụng hơi nước quá nhiệt; Lò sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời. [7]
a. Lị sấy sử dụng khói lị trực tiếp

Hình 1.1 . Sơ đồ ngun lý hệ thống sấy bằng khói lị
- Ưu điểm sấy bằng khói lị:
+ Có thể điều chỉnh nhiệt độ mơi chất sấy trong một khoảng rất rộng; có thể sấy
ở nhiệt độ rất cao 900-10000C và ở nhiệt độ thấp 70-900C hoặc thậm chí 40-500C. cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt. [3] [14]
+ Đầu tư vốn ít vì khơng phải dùng calorife.
+ Giảm tiêu hao điện năng, do giảm trở lực hệ thống.
+ Nâng cao được hiệu quả sử dụng nhiệt của thiết bị.
- Nhược điểm:
+ Gây bụi bẩn cho sản phẩm và thiết bị.
+ Có thể gây hoả hoạn hoặc xảy ra các phản ứng hoá học không cần thiết ảnh
hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

6
b. Lò sấy sử dụng hơi đốt gián tiếp
Là loại lò sấy sử dụng hơi đốt từ buồng đốt nhiên liệu để làm nóng buồng sấy
thơng qua dàn trao đổi nhiệt. [2] [3] [14]
- Cấu tạo lò sấy dùng hơi đốt gián tiếp
Hệ thống gồm 1 buồng đốt nhiên liệu được lắp đặt phía sau của lị sấy, có cửa
cấp nguyên liệu đốt và cửa điều chỉnh oxy.
Lò sấy được xây bằng gạch phía ngồi có phủ 1 lớp cách nhiệt, trần lị được đổ
bê tơng và 1 lớp tơn lạnh, phía trên đỉnh lị được bố trí ống thốt ẩm.
Phía trong lị có 1 dàn trao đổi nhiệt, hệ thống quạt, ống phun ẩm.
Bộ điều khiển quạt và thiết bị đo ẩm được bố trí phía trước lị sấy nhằm mục đích
điều chỉnh lượng quạt, chiều quay của quạt.
5
3
1

4
2

Hình 1.2. Cấu tạo lò sấy gỗ bằng hơi đốt gián tiếp
1- Buồng đốt; 2 - Cửa lò; 3- Dàn trao đổi nhiệt; 4- Tường lị; 5 – Cửa thốt ẩm.
- Ngun lý hoạt động
Khí nóng từ buồng đốt được dẫn vào dàn trao đổi nhiệt  Dàn nhiệt trao đổi
nhiệt với môi trường sấy  Nước trên bề mặt gỗ bay hơi  Nước bên trong gỗ
chuyển dịch dần ra phía ngồi và làm cho gỗ khơ.
- Ưu, nhược điểm của lò sấy gỗ dùng hơi đốt gián tiếp
Ưu điểm: Cấu tạo lò sấy đơn giản, dễ sử dụng, chi phí xây dựng rẻ, phù hợp với
cơ sở sản xuất vừa và nhỏ, nhiên liệu đốt đa dạng, chi phí nhiên liệu rẻ.
Nhược điểm: Khó tự động hóa, khó điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy, tốn
nhân công đốt và trực lị sấy, hiệu suất sử dụng ngun liệu khơng cao do đốt trực tiếp

sẽ khơng đốt cháy hồn tồn nhiên liệu, sử dụng hơi đốt trực tiếp có nguy cơ cháy gỗ
cao do trong khói lị có muội than kèm theo, tuổi thọ của dàn trao đổi nhiệt không cao,
khí thải của lị đốt trực tiếp có nhiều thành phần gây ô nhiễm môi trường.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


7
c. Lò sấy gỗ bằng hơi nước quá nhiệt
- Cấu tạo

Hình 1.3. Cấu tạo lị sấy hơi nước thơng dụng ở Việt Nam
- Nguyên lý hoạt động
Hơi quá nhiệt từ nồi hơi được dẫn vào dàn nhiệt  Dàn nhiệt trao đổi nhiệt với
môi trường sấy  Nước trên bề mặt gỗ bay hơi  Nước bên trong gỗ chuyển dịch dần
ra phía ngồi và làm cho gỗ khơ. [2] [4]
- Ưu, nhược điểm của lò sấy hơi nước
Ưu điểm: Công nghệ sấy bằng hơi nước là sản phẩm không tiếp xúc trực tiếp với
chất đốt, buồng sấy tách biệt với lị đốt. Cơng nghệ sấy này cho phép điều chỉnh nhiệt
độ phù hợp với từng loại sản phẩm có hình dạng, tính chất khác nhau do đó sản phẩm
đảm bảo chất lượng.
Nhược điểm: Chi phí xây dựng lớn, chỉ phù hợp cho quy mơ sản xuất lớn, chi
phí nhiên liệu cao, chi phí nhân cơng cho cơng nhân lị hơi cao. Khói bụi từ nồi hơi có
nhiều thành phần gây ơ nhiễm mơi trường.
d. Lị sấy năng lượng mặt trời
Lò sấy năng lượng mặt trời sử dụng năng lượng từ mặt trời để sấy gỗ. Có 04 loại
lị sấy năng lượng mặt trời.
- Lị sấy nhà kính: Tất cả tường và mái của lò sấy đều được làm bằng vật liệu
trong suốt. Bộ phận thu nhận năng lượng mặt trời được lắp ở bên trong lò sấy. Nguyên
lý làm việc chính là sử dụng hiệu ứng nhà kính – bẩy nhiệt để thu nhiệt vào bên trong

và gia nhiệt cho gỗ làm bay hơi nước.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


8
- Lị sấy nửa nhà kính: Mái và một vài bức tường được làm bằng vật liệu trong
suốt trong khi đó một số bức tường khác và sàn được làm bằng vật liệu cách nhiệt
nhằm giảm sự thất thoát nhiệt.
- Lị sấy có bộ phận thu năng lượng ở bên ngồi: Có một lị sấy riêng biệt, được
nối với bộ phận thu năng lượng bên ngoài (các bộ phận thu nhiệt – collector) bằng các
đường ống và quạt hút hoặc đẩy khí nóng.
e. Lị sấy tách ẩm năng lượng mặt trời: Lò sấy này được lắp đặt một thiết bị
tách ẩm phù hợp. Thiết bị tách ẩm này làm giảm độ ẩm của khơng khí trong lị. Nó
cung cấp nhiệt thu được từ việc ngưng tụ nước.
- Nguyên hoạt động lý của lò sấy năng lượng mặt trời
Lò sấy năng lượng mặt trời được hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ tấm đen và
hiệu ứng nhà kính. Nhiệt lượng này sẽ được truyền cho môi trường sấy, làm môi trường
khơng khí trong lị sấy nóng lên và sẽ làm cho nước trong gỗ hóa hơi thốt ra ngồi [4].

Hình 1.4. Cấu tạo lò sấy gỗ năng lượng mặt trời kiểu nửa nhà kính
- Ưu, nhược điểm của lị sấy năng lượng mặt trời
Ưu điểm: Lò sấy năng lượng mặt trời là một trong những công nghệ mới, sử dụng
nguồn năng lượng mới, chi phí năng lượng rẻ. Khơng gây ô nhiễm môi trường.
Nhược điểm: Nguồn năng lượng mặt trời không ổn định trong ngày và giữa các mùa.
1.3. Các loại lò đốt cung cấp nhiệt cho sấy gỗ.
Lò đốt là một bộ phận không thể tách rời đối với bất kỳ một hệ thống sấy nào.
Chính bởi sự đa dạng của nguồn nhiên liệu đốt mà lò đốt rất đa dạng về kiểu dáng và
chủng loại. Yêu cầu chung đối với tất cả các loại lò đốt là đảm bảo hiệu suất nhiệt cao
nhất, vận hành dễ dàng, an toàn khi sử dụng, cháy triệt để nguồn nhiên liệu đốt, giảm

thiểu ơ nhiễm mơi trường, kiểm sốt nhiệt và điều khiển nhiệt dễ dàng...

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


9
Lò đốt là nguồn cung cấp nhiệt cho các thiết bị cơng nghệ qua dàn trao đổi nhiệt.
Lị đốt có thể sử dụng nhiều loại nguyên liệu khác nhau, hiện nay người ta thường dùng
ba loại nhiên liệu đốt lò chính là nguyên liệu xenlulo, khí gas, than đá hoặc dầu FO. Đặc
điểm khói thải của các loại lị đốt khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng.
1.3.1. Đặc điểm lị đốt sử dụng củi
Dịng khí thải ra ở ống khói có nhiệt độ vẫn cịn cao khoảng 120 ~ 1500C, phụ
thuộc nhiều vào cấu tạo lò. Thành phần của khói thải bao gồm các sản phẩm cháy của
củi, chủ yếu là các khí CO2, CO, N2, kèm theo một ít các chất bốc trong củi khơng kịp
cháy hết, oxy dư và tro bụi bay theo dịng khí.
Khi đốt củi, thành phần các chất trong khí thải thay đổi tùy theo loại củi, tuy vậy
lượng khí thải sinh ra là tương đối ổn định. Để tính tốn ta có thể dùng trị số VT20 =
4,23 m3/kg , nghĩa là khi đốt 1 kg củi sẽ sinh ra 4,23 m3 khí thải ở nhiệt độ 2000C.
Lượng bụi tro có trong khói thải chính là một phần của lượng khơng cháy hết và
lượng tạp chất khơng cháy có trong củi, lượng tạp chất này thường chiếm tỷ lệ 1%
trọng lượng củi khơ. Bụi trong khói thải lị hơi đốt củi có kích thước hạt từ 500μm tớ
0,1μm, nồng độ dao động trong khoảng từ 200-500 mg/m3. [1] [5] [14]
1.3.2. Đặc điểm lị đốt sử dụng than
Khí thải của lị đốt sử dụng than chủ yếu mang theo bụi, CO2, CO, SO2, SO3 và
NOx do thành phần hố chất có trong than kết hợp với ơxy trong q trình cháy tạo
nên. Hàm lượng lưu huỳnh trong than ≅ 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ
khoảng 1.333 mg/m3. Lượng khí thải phụ thuộc vào mỗi loại than, với than An-tra-xít
Quảng Ninh lượng khí thải khi đốt 1 kg than là V020 ≈ 7,5 m3/kg.
Bụi trong khói thải lị hơi là một tập hợp các hạt rắn có kích thước rất khác nhau,
từ vài micrômét tới vài trăm micrômét. Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy tỷ lệ phân

bố các loại hạt bụi ở các khoảng đường kính trung bình (Dtb) của lò đốt than như trong
bảng 1.2. [1] [5] [6]
Bảng 1.2. Tỷ lệ phân bố các loại hạt bụi ở lị đốt than, xử lý khói thải lị hơi
Dtb
(μm)
%

0÷10 10≈20 20≈30 30≈40 40≈50 50≈60 60≈86 86≈100
3

3

4

3

4

3

7

6

>100
67

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

10
1.3.3. Đặc điểm lị đốt sử dụng dầu FO
Trong khí thải của lò đốt dầu FO người ta thường thấy có các chất sau: CO2,
CO, NOx, SO2, SO3 và hơi nước, ngồi ra cịn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt
tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy khơng hết tồn tại dưới dạng son khí mà ta thường
gọi là mồ hóng.
a. Lượng khí thải
Lượng khí thải khi đốt dầu FO ít thay đổi.
Nhu cầu khơng khí cần cấp cho đốt cháy hết 1 kg dầu FO là V020 = 10,6 m3/kg,
Lượng khí thải sinh ra khi đốt hết 1 kg dầu FO là : Vc20 ≈ 11,5 m3/kg ≈ 13,8 kg
khí thải/ 1kg dầu.
b. Nồng độ các chất ơ nhiễm trong khí thải
Với dầu FO đúng theo tiêu chuẩn chất lượng, khi đốt cháy trong lò hơi sẽ có
nồng độ các chất trong khí thải như trong bảng 1.3 [3] [6]
Bảng 1.3. Nồng độ các chất trong khí thải lị hơi đốt dầu FO trong điều kiện cháy tốt,
xử lý khói thải lị hơi
CHẤT GÂY Ơ NHIỄM

NỒNG ĐỘ (mg/m3)

SO2 và SO3

5217 -7000

CO

50

Tro bụi

280

Hơi dầu

0,4

NOx

428

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


11

CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Lị sấy gỗ.
Lị sấy hơi đốt có hai loại: lị sấy hơi đốt trực tiếp và lò sấy hơi đốt gián tiếp ở
các lò sấy hơi đốt trực tiếp, hơi đốt thu được từ lò đốt được lọc sạch và đưa thẳng vào
lò sấy như vậy hơi đốt vừa là chất tải nhiệt vừa là chất dẫn nhiệt vừa là thành phần của
môi trường sấy. Thiết bị gia nhiệt ở những lò sấy chỉ bao gồm lò đốt, bộ phận lọc khói
(khơng có thiết bị tản nhiệt) ở các lị sấy hơi đốt gián tiếp thiết bị gia nhiệt bao gồm lị
đốt và thiết bị tản nhiệt (calorifer khói - khí) hơi đốt thu được trong lị đốt được đưa
qua calorifer. [2]
Lò đốt: Lò đốt cấp hơi đốt cho những lị sấy hơi đốt gián tiếp thường có cấu tạo
khá đơn giản, chi phí xây dựng thấp và cơng suất nhỏ. Lị đốt loại này có ưu điểm lớn
là tiết kiệm nhiên liệu và phù hợp với các xưởng sấy có quy mơ vừa và nhỏ. Ở các

nước loại lị sấy này được sử dụng khá rộng rãi nhất là trong các xưởng sấy ván của
các cơ sở sản xuất nhỏ.
Ở Việt Nam hiện nay phổ biến loại lò sấy hơi đốt gián tiếp dung tích nhỏ (3
 10 m3 / mẻ). Các lò đốt cấp hơi cho các lò sấy loại này thường chỉ phục vụ cho 1÷2
lị sấy và có kết cấu điển hình.
Các thơng số kỹ thuật chủ yếu của lị đốt là diện tích mặt ghi và thể tích buồng
cháy. Cơng suất nhiệt và hiệu suất của lị đốt phụ thuộc vào hai thơng số kỹ thuật này.
Đối với những lò đốt dùng nhiên liệu là củi có thể lấy: 1m2 mặt ghi tương đương, cơng
suất cháy 150kg/giờ và 1m3 thể tích buồng cháy -120kg/giờ. Để đảm bảo kết cấu, các lị
đốt thường có diện tích mặt ghi 0,5÷ 1,0 m2 và thể tích buồng cháy 0,8÷1 m3.
Vật liệu xây lị đốt: phía trong lị là vật liệu chịu lửa gạch sa mốt (xây bằng bột
sa mốt) phía ngồi xây gạch đỏ, vữa xi măng những lị đốt lớn phải có gơng bằng thép
để tránh hiện tượng bị nứt, vỡ do biến dạng.
Thiết bị tản nhiệt hơi đốt: Là những đường dẫn (ống, máng..) hơi đốt từ lị đốt
ra ống khói. Các đường dẫn này thường bằng kim loại.
Ngun liệu của lị hóa khí.
- Năng lượng sinh khối (hay năng lượng từ vật liệu hữu cơ) có thể sản xuất tại
chỗ, có ở khắp nơi, tương đối rẻ và có khả năng tái tạo. Năng lượng sinh khối khác các
dạng năng lượng tái tạo khác.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


12
Một là: Khơng giống năng lượng gió và sóng, năng lượng sinh khối có thể kiểm
sốt được.
Hai là: Cùng một lúc năng lượng sinh khối vừa cung cấp nhiệt, vừa sản xuất điện năng.
- Sinh khối có hai dạng chính:
Thứ nhất: các loại phế thải nông nghiệp của ngành lương thực như trấu, vỏ hạt
điều, vỏ đậu phộng, rơm rạ, …v.v.

Thứ hai: Sinh khối gỗ có thể sử dụng củi, gỗ hoặc các phế thải từ hoạt động chế
biến gỗ như mạt cưa, dăm bào… để làm nguyên liệu cho lị hóa khí.
Ngồi ra, năng lượng sinh khối có thể đóng góp đáng kể vào mục tiêu chống biến
đổi khí hậu, do ưu điểm sinh khối là một loại chất đốt sạch hơn so với các loại nhiên liệu
hóa thạch do khơng chứa lưu huỳnh, chu trình cố định CO2 ngắn. Ngồi ra, các loại sinh
khối có thể dự trữ, cung cấp loại nhiên liệu khô, đồng nhất và chất lượng ổn định.
Trong phạm vi đề tài này tác giả lựa chọn ngun liệu dùng cho lị đốt hóa khí là
mạt cưa, dăm bào và đầu mẫu, đây là phế thải của hoạt động chế biến gỗ tại các cơ sở
chế biến gỗ.
Mạt cưa, dăm bào và đầu mẩu gỗ là loại nhiên liệu sinh khối, sản phẩm phụ
của quá trình cắt, mài, khoan gỗ, hoặc sản phẩm xay ra từ thân, cành cây trong quá
trình khai thác gỗ. Thành phần chính của nó là cacbon, chiếm khoảng 50% tùy theo
loại gỗ.[9]
Nguyên liệu sấy
Nguyên liệu là đối tượng công nghệ của q trình sấy. Cơng nghiệp chế biến lâm
sản phát triển ngày càng rộng rãi; ngồi ngun liệu gỗ, cịn có tre nứa, song mây, các
loại lâm sản ngồi gỗ có cấu tạo thân thảo (bã mía, cây đay, lau sậy, dừa....) có các
thành phần hố học chủ yếu như celluloze, hemicelluloze, lignin.. tương tự như gỗ.
Trong quá trình gia công chế biến, sử dụng các loại nguyên liệu này cũng có cơng
đoạn sấy theo ngun lý như sấy gỗ; nhưng trong cơng nghệ sấy có một số đặc điểm
riêng cho từng loại nguyên liệu, cần vận dụng nguyên lý chung để nghiên cứu riêng
cho phù hợp từng đối tượng, yêu cầu sử dụng đối tượng. [2]
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế lị đốt hóa khí gas từ phế thải của nhà máy chế
biến gỗ, phục vụ khí gas làm ngun liệu đốt cho lị sấy gỗ kiểu hơi đốt gián tiếp với
công suất 10 m3/mẻ
- Đề tài được thực hiện tại các địa điểm:
+ Nhà máy chế biến gỗ trên địa bàn tỉnh Quảng Nam và Đà Nẵng.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

13
+ Khoa Cơ khí - Cơng nghệ, Trường Đại học Nơng Lâm Huế.
+ Chế tạo và khảo nghiệm lị đốt hóa khí tại Trường Trung cấp nghề Thanh niên
Dân tộc - Miền núi Quảng Nam, tỉnh Quảng Nam.
- Thời gian thực hiện từ tháng 01/2017 đến 08/2017.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Nghiên cứu tài liệu nhằm thu thập các thông tin số liệu, các cơ sở lý thuyết liên
quan đến cơng nghệ hóa khí. Các kết quả nghiên cứu của các tác giả đã công bố trên
các sách báo, ấn phẩm.
2.2.2. Phương pháp điều tra, thu thập số liệu
Phương pháp này dùng để thu thập các thơng tin về tình hình sử dụng năng lượng
hóa khí và các kiểu lị sấy gỗ đang sử dụng trên thế giới và Việt Nam.
Thu thập thông tin thứ cấp: Ở thư viện, báo chí, các báo cáo, những nghiên cứu
trước có liên quan đến vấn đề cần nghiên cứu.
2.2.3. Phương pháp phỏng vấn chuyên gia
Tham khảo ý kiến của một số chuyên gia thiết kế lò sấy gỗ ở Quảng Nam. Tham
khảo ý kiến của một số chuyên gia về cơng nghệ hóa khí như PGS.TS Trần Như
Khun – Giảng viên Trường đại học Nông Nghiệp I Hà Nội, TS. Trần Thanh Sơn Giảng viên Trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
2.2.4. Phương pháp tính tốn thiết kế
Tính tốn cân bằng nhiệt của lị sấy, đánh giá, lựa chọn phương án và làm cơ sở
cho việc thiết kế lị hóa khí cấp khía gas cho buồng đốt của lị sấy gỗ.
Sử dụng các phương trình truyền nhiệt, cân bằng nhiệt để thiết lập mối quan hệ giữa
các thông số cơ bản của q trình sấy. Từ đó xác định các thơng số cần thiết cho lị hóa khí.
Tính tốn thiết kế lị hóa khí, quạt gió, buồng đốt khí gas.
2.2.5. Phương pháp thực nghiệm và xử lý số liệu thống kê
Đây là một phương pháp thu thập thông tin được thực hiện bởi những quan sát
trong điều kiện có gây biến đổi đối tượng khảo sát một cách chủ định.

Trong khoa học kỹ thuật thường áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm
bao gồm thực nghiệm đơn yếu tố và thực nghiệm đa yếu tố. Trong đề tài này tôi sử
dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm đơn yếu tố.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


14
Quy hoạch thực nghiệm là cơ sở phương pháp luận của nghiên cứu thực nghiệm
hiện đại trong đó cơng cụ tốn học giữ một vai trị tích cực trong việc phân tích và xử
lý các dữ liệu.
Trong nghiên cứu thực nghiệm, các kết quả đo đạc thường là các đại lượng ngẫu
nhiên. Các sai số trong quá trình đo đạc phụ thuộc độ chính xác của thiết bị đo và
phương pháp đo. Trong kỹ thuật nông nghiệp, xác suất tin cậy của các dụng cụ đo cần
phải đạt trong khoảng 0,95-0,99; do đó các thí nghiệm cần được lặp lại tối thiểu 3 lần.
Các số liệu đo đạc được xử lý theo các quy tắc của lý thuyết xác suất và thống kê toán
học. Sau khi đo n lần lặp lại được các giá trị xi (i = 1, 2,... n) và tính các giá trị trung
bình theo cơng thức:

x
Phương sai là:



1 n
 xi
n i1

1 n
 (x i  x)2

n  1 i1

 biểu thị sự khuếch tán của kết quả đo đạc. Khi so sánh sự khuếch tán của các
đại lượng đo được x và qua phương sai chưa thể hiện đầy đủ thực chất sự biến động,
do đó người ta sử dụng hệ số biến thiên V theo biểu thức:
V


.100%
x

Sai số cho phép thể hiện trong phần sai lệch bình phương trung bình  2 . Lý
thuyết sai số đã xác định được rằng kết quả nhiều lần đo của một đại lượng cần nằm
trong khoảng  3 .
Vì vậy, nếu chưa biết trước đại lượng đo phải xác định trong giới hạn nào để
giảm bớt số lần lặp lại (<5) thường cho sai số  3 . Tức là nếu sai số giữa số liệu nghi
ngờ xi với giá trị trung bình x i lớn hơn 3 thì loại bỏ. [9]
Các thơng tin cần được xử lý để chứng minh hoặc bác bỏ các giả thuyết khoa học.
Có hai phương pháp xử lý thơng tin là: xử lý tốn học đối với các thơng tin định
lượng; xử lý logic đối với các thơng tin định tính.
Trong luận văn này, số liệu thu thập được xử lý theo phương pháp thống kê và
xử lý bằng phần mềm Excel 2007. Phương pháp thống kê đưa ra các bảng số liệu đo
được trong quá trình thực nghiệm. Đây là phần mềm bảng tính rất mạnh giúp xử lý dữ
liệu và vẽ các biểu đồ, đồ thị mô tả quy luật biến thiên của các quá trình.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


15

CHƯƠNG 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẤY GỖ VÀ QUÁ TRÌNH HĨA KHÍ
3.1. Cơ sở lý thuyết lị sấy gỗ
3.1.1. Các thơng số cơ bản của lị sấy gỗ
Lị sấy gỗ kiểu hơi đốt gián tiếp được cấu tạo như (hình 3.1).

Hình 3.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống sấy gỗ sử dụng hơi đốt gián tiếp
1- Buồng cấp nhiệt, 2- Ống dẫn khí nóng, 3- Quạt gió đối lưu,
4- Cửa lị sấy, 5- Ống thốt ẩm, 6- Gỗ sấy.
- Buồng đốt cấp nhiệt: Trong đề tài này, tác giả lựa chọn buồng đốt cấp nhiệt là
buồng đốt khí gas được cấp từ lị hóa khí phế thải của hoạt động chế biến gỗ. Buồng
đốt này thay thế cho lò đốt củi ban đầu.
- Hệ thống ống dẫn hơi nóng sẽ vận chuyển hơi nóng đi nhiều vịng phía trong lị
sấy. Q trình khí nóng đi trong ống dẫn và trao đổi nhiệt với mơi trường khơng khí
xung quanh ống. Khí nóng này sẽ được quạt gió đảo đối lưu cưỡng bức với khơng khí
trong buồng sấy làm cho khơng khí trong tồn bộ buồng sấy tăng lên. [6] Từ đó làm
cho nhiệt độ trong gỗ sấy cũng được dịch chuyển từ ngoài vào trong và làm cho độ ẩm
gỗ sẽ dịch chuyển từ trong ra ngoài để trao đổi với môi trường sấy và cuối cùng lượng
ẩm này sẽ được thốt ra mơi trường bên ngồi thơng qua ống thốt ẩm.
3.1.2. Tính tốn cân bằng nhiệt của hệ thống sấy
Để tính tốn được cân bằng nhiệt của hệ thống sấy, chúng ta sẽ đi nghiên cứu
về quá trình vận chuyển nhiệt và quá trình vận chuyển ẩm trong gỗ với mơi trường
khơng khí trong lị sấy.
Q trình sấy gỗ, nếu xét trên quan điểm lý thuyết nhiệt động học là tổ hợp các
quá trình vận chuyển xẩy ra trong gỗ và các quá trình trao đổi xẩy ra trên bề mặt gỗ.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma