Tài liệu Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy mùn cưa năng suất 1 tấn-h trong dây chuyền sản xuất viên nhiên liệu phục vụ xuất khẩu

  • Số trang: 34 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 245 |
  • Lượt tải: 0
nguyetha

Đã đăng 8489 tài liệu

Mô tả:

ViÖn Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y n«ng nghiÖp B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y sÊy mïn c−a n¨ng suÊt 1 tÊn/h trong d©y chuyÒn s¶n xuÊt viªn nhiªn liÖu phôc vô xuÊt khÈu Cn®t: §oµn V¨n Cao 8495 Hµ néi – 2010 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..............................................................................................................................2 CHƯƠNG I TỔNG QUAN ..............................................................................................4 1.1. Sơ lược về công nghệ sản xuất viên nhiên liệu ................................... 5 1.2. công nghệ sấy mùn cưa và các giải pháp kỹ thuật ............................... 7 1.3 Đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 15 1.4 Phương pháp nghiên cứu. ................................................................. 15 Nghiên cứu lý thuyết. ............................................................................ 15 Nghiên cứu thực nghiệm. ....................................................................... 16 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIIẾT BỊ SẤY......................................................................17 2.1. Lượng nước cần bay hơi: ................................................................ 17 2.2. Kích thước cơ bản của trống sấy ...................................................... 17 2.3. Chọn nhiệt độ tác nhân sấy ............................................................. 18 2.4. Tính toán quá trình sấy lý thuyết. .................................................... 18 2.5. lựa trọn quạt sấy ............................................................................. 21 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MÁY SẤY..............23 Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm .............................................................. 23 Kết quả khảo nghiệm ............................................................................. 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................................32 Kết luận................................................................................................ 32 Kiến nghị.............................................................................................. 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................33 1 Mở đầu Trong những năm gần đây sự chú ý tới các công nghệ năng lượng sinh khối hiện đại nói riêng và năng lượng tái tạo nói chung đã tăng mạnh trên toàn cầu để thay thế các loại năng lượng hóa thạch vì hai lý do. Một là do nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt dần (theo thống kê ở Việt Nam đến khoảng năm 2015 thì phải nhập khẩu than để phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện), và hai là nguồn này gây ô nhiễm trầm trọng. Sinh khối ở nước ta có nhiều dưới dạng phế thải nông nghiệp, sản xuất các sản phẩm từ gỗ… Việt Nam là nước có 3/4 diện tích là đồi núi và có trên 38% diện tích rừng che phủ. Nước ta là nước có ngành chế biến gỗ phát triển trên thế giới do vậy các phế phẩm trong sản xuất gỗ là vô cùng lớn như: mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn, cành que,… Tuy nhiên việc sử dụng các phế thải này vẫn theo cách truyền thống không mang lại hiệu quả cao. Hiện nay trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng phát triển công nghệ sản xuất viên nhiên liệu từ mùn cưa và đã tìm được thị trường thương mại rộng lớn. Theo tìm hiểu trong nước hiện nay đã xuất hiện một vài nhà máy sản xuất viên nhiên liệu từ mùn cưa tuy nhiên vẫn chưa đem lại hiệu quả cao. Một phần là do áp dụng các máy của nước ngoài vào môi trường làm việc của nước ta không được thuận lợi, hai là do một số đơn vị lại chỉ chú trọng đến khâu thành phẩm (chỉ nhập khẩu máy chính là ép viên) còn máy sấy thì đặt mua ở các đơn vị trong nước, do không đầu tư nghiên cứu vào 2 nguyên liệu là mùn cưa mà đưa các máy sấy các nguyên liệu khác vào sử dụng do vậy hiệu quả đem lại còn hạn chế. Nguyên liệu mùn cưa trong ngành chế biến gỗ ở nước ta thường có độ ẩm không đều, khoảng từ 30 – 50%. Mà trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu thì yêu cầu nguyên liệu đầu vào phải đạt độ ẩm từ 10 -14%. Do đó trước khi được tạo viên thì mùn cưa phải qua công đoạn sấy để giảm ẩm, đạt được yêu cầu đầu vào của ép viên, thuận lợi cho việc bảo quản đồng thời làm tăng nhiệt trị của sản phẩm. Được sự đồng ý của vụ khoa học – bộ công thương theo quyết định về việc đặt hàng về việc đặt hàng thực hiện các nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2010 số 6228/QĐ-BTC ngày 10/12/2009 của bộ trưởng bộ công thương, viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp đã xây dựng và tổ chức thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sấy mùn cưa năng suất 1 tấn/h trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu phục vụ xuất khẩu ”. Nhằm hoàn thiện và mang lại hiệu quả cao hơn trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu từ mùn cưa. 3 Chương I TỔNG QUAN Việt Nam là quốc gia có ngành công nghiệp chế biến gỗ phát triển trên thế giới và có nguồn gỗ tự nhiên, rừng trồng rất lớn vì vậy mà các phế phẩm trong sản xuất, chế biến gỗ là vô cùng lớn như: mùn cưa, dăm bào, đầu mẩu gỗ vụn, cành cây nhỏ... Tuy vậy việc tận dụng các phế phẩm chưa được quan tâm đúng mức, chủ yếu các phụ phế phẩm như mùn cưa, đầu mẩu gỗ vụn thường được sử dụng một cách lạc hậu hoặc bỏ phí. Vì vậy việc tận dụng chúng để đem vào sản xuất công nghiệp, sản xuất viên nhiên liệu phục vụ xuất khẩu là cần thiết và có tính khả thi cao. Việc sử dụng viên nhiên liệu chủ yếu phổ biến ở các nước phát triển như: Mỹ, Đức, Nhật Bản,… Theo nghiên cứu thì sử dụng viên nhiên liệu làm từ mùn cưa có thể dùng cho được nhiều loại lò, đem lại nhiều lợi nhuận như: - Giá trị năng lượng nhiệt khi đốt bằng lò điện: từ 4,7 – 4,9kwh/kg - Khoảng 2kg viên gỗ thay thế được 1l dầu Diezen (TS PHẠM VĂN LANG) - Giảm được chi phí vận chuyển và lưu trữ (mùn cưa để tự do có tỷ khối khoảng 650kg/m 3 , còn khi ép thành viên gỗ thì tỷ khối khoảng 1300kg/m 3 ) - Hàm lượng tro <0,5% - Thân thiện với môi trường 4 Các phụ phế phẩm trong ngành chế biến gỗ gồm có khác nhau. Các cành que, đầu mẩu thừa có kích thước lớn được đưa qua công đoạn làm nhỏ thành các hạt mùn cưa có kích thước đồng đều để thuận lợi cho việc ép viên. Các phụ phế phẩm được làm nhỏ thành mùn cưa có kích thước dày 0,1 – 0,8mm, rộng 2 – 5 mm, dài<5mm, độ ẩm khoảng 30 – 50%. Trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu từ mùn cưa thì nguyên liệu đầu vào phải có kích thước nhỏ và độ ẩm khoảng 10 – 14% để thuận lợi cho việc ép viên và bảo quản đồng thời giảm ẩm sẽ làm tăng nhiệt trị của sản phẩm. Vậy nên việc sấy mùn cưa trong dây truyền sản xuất viên nhiên liệu là cần thiết. 1.1. Sơ lược về công nghệ sản xuất viên nhiên liệu Công nghệ sản xuất viên nhiên liệu được giới thiệu trên hình 1. Mảnh vụn gỗ Làm nhỏ Sấy Mùn cưa Ép viên Làm mát Đóng bao Hình 1: Sơ đồ khối công nghệ sản xuất viên nhiên liệu phụ phế phẩm lâm nghiệp Đối với nguyên liệu sản xuất viên nén có yêu cầu về kích thước nhở hơn hoặc bằng 5 mm ví dụ như mùn cưa trong tinh chế, cưa xẻ gỗ, mùn cưa từ tre lứa… và dăm bào có kích thước không quá lớn. Đối với đầu mẩu gỗ, gỗ vụn, cành cây, thân cây thì chúng ta có thể dùng máy nghiền gỗ để nghiền tất cả các nguyên liệu kích 5 thước lớn trên thành mùn cưa có kích thườc nhỏ hơn hoặc bằng 5mm để đạt kích thước đồng đều sẽ tạo ra viên nén đẹp và tỷ trọng cao. Độ ẩm của nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thành phẩm. Độ ẩm nguyên liệu tốt nhất cho sản xuất viên nén là 10~14 %. Đa số các loại mùn cưa trong cưa xẻ gỗ thường được xẻ từ cây còn tươi, mùn cưa trong khi sử dụng máy nghiền gỗ vụn, cành cây tạo ra đều thường có độ ẩm cao độ ẩm thường từ 30 ~ 50 %. Chỉ có mùn cưa trong tinh chế, chế biến gỗ có độ ẩm phù hợp vì các loại gỗ trong tính chế đều đã được sấy khô do đó để tất cả nguyên liệu đều có độ ẩm phù hợp, đồng đều thì ta phải phơi hoặc sấy nguyên liệu nhưng với điều kiện khí hậu nước ta là nóng ẩm, mưa nhiều nếu chúng ta phơi nguyên liệu thì phụ thuộc vào thời tiết rất nhiều không thể ổn định sản xuất vì vậy phương pháp tốt nhất là sử dụng máy sấy để đảm bảo cho sản xuất liên tục không phụ thuộc vào trời mưa hay nắng. Sau khi chúng ta đã có nguồn nguyên liệu có kích thước và độ ẩm thích hợp thì chúng ta bắt đầu thực hiện công đoạn ép viên. Nguyên liệu được đưa vào miệng nạp nguyên liệu của máy ép viên bằng các hệ thống băng tải, vít tải, nhờ hệ thống này để cung cấp nguyên liệu một cách đều đặn vào miệng nạp nguyên liệu của máy nén viên. Nguyên liệu sau khi được đưa vào sẽ được nén lại thành dạng viên nén và được đưa ra ngoài Viên nén sau khi được tạo ra có nhiệt độ khá cao và được đưa vào hệ thống làm mát bằng các băng tải, Cyclone và máy làm mát sẽ 6 làm giảm nhiệt độ của viên nén rồi mang đi đóng gói đem đi tiêu thụ. 1.2. công nghệ sấy mùn cưa và các giải pháp kỹ thuật Hiện tại và trong những năm trước đây, ở một số nước phát triển, công nghệ sấy mùn cưa đã được nghiên cứu và chế tạo đưa vào sử dụng rất phổ biến. ở đây ta phân tích tìm hiểu một vài mô hình đã được ứng dụng ở trong và ngoài nước rồi đưa ra phương pháp tối ưu, để thuận lợi trong môi trường làm việc ở Việt Nam. Trên hình 2 thể hiện thiết bị sấy khí động kiểu đơn giản đã có mặt ở Việt Nam. Nguyên liệu được trộn lẫn với luồng khí nóng qua một đoạn ống trơn để vào vùng sấy, không khí được hâm nóng bởi bộ trao đổi nhiệt và được đưa vào bằng một hệ thống quạt ly tâm, Cùng đưa vào với vật liệu với nhiệt độ cao qua hệ thống ống có các đoạn ống phình ra để giảm tốc độ và tăng thời gian thoát ẩm cho mùn cưa rồi đưa qua Ciclon lắng và được chuyển đến công đoạn sau nó. Hệ thống sấy này có ưu điểm là chế tạo đơn giản, năng suất sấy có thể lên được rất cao. Tuy nhiên với nguyên liệu là mùn cưa việc sấy với một dòng tác nhân sấy và dòng nguyên liệu chạy một cách đồng đều, không có sự xáo trộn mạng trong quá trình sấy gây nên sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm không đều. Nhất là với điều kiện cung cấp nguyên liệu như ở nước ta hiện nay mùn cưa có thể được thu mua từ việc xẻ gỗ tươi, nghiền các phụ phế phẩm trong chế biến gỗ có thể là tươi, cũng có thể là khô,đồng thời kích thước các hạt mùn cưa chênh lệch nhiều do vậy độ ẩm của nguyên liệu đầu vào là không đồng đều, trong khi đó ở hệ thống sấy này, thời gian sấy của 7 các hạt là như nhau do đó sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm không đều là điều dễ hiểu. Hình 2: Thiết bị sấy mùn cưa kiểu khí động đơn giản Phổ biến nhất ở các nước phát triển hiện nay là dùng phương pháp sấy kiểu trống quay nhưng dùng tác nhân là dòng khí nóng có vận tốc cao để đồng thời truyền nhiệt cho các hạt mùn cưa đồng thời làm công việc vận chuyển chúng. Trên hình 3 thể hiện hai kiểu sấy trống thường gặp để sấy mùn cưa ở một số nước phát triển. Khi tiết liệu trực tiếp vào dòng khí lấy ra từ lò trong khi sấy, dòng khí lấy tiếp tuyến với vỏ bao của trống sấy (hình 3), khi đó sinh ra hiện tượng vật liệu chạy theo đường xoắn được tạo ra trên trục 4. Vật liệu khô cùng với luồng khí thoát khỏi trống sấy vào ciclon 5 và được tách khí bởi quạt 6, một phẩn đẩy qua ống 7 ra môi trường, phần còn lại của khí theo ống 8 quay về lò 9 ở đây hòa trộn với khói lò và được điểu chỉnh khí, tiếp tục chuyển đến trống sấy 1. 8 Hình 3: Thiết bị sấy trống Trên hình 4 là sơ đồ công nghệ thiết bị sấy nông sản chung được dùng phổ biến tại Đức. Nguyên liệu sấy được đưa vào nhờ vít cấp liệu 1 tác nhân sấy là khói lò được lấy từ buồng đốt 2, khói lò cùng với nguyên liệu sấy được quạt 4 vận chuyển qua trống sấy 3. Trong trống sấy 3 có các cánh xoắn và các vách ngăn được phân bố so le làm nhiệm vụ vận chuyển, xáo trộng tăng thời gian sấy và tăng khả năng trao đổi nhiệt ẩm của vật liệu. Sau khi sấy sản phẩm được đưa qua hệ thống ciclon nóng và làm mát. Công nghệ sấy này có ưu điểm là có thể sấy được rất nhiều nguyên liệu khác nhau như củ cải, ngũ cốc, mùn cưa,… Tuy nhiên kết cấu trống sấy là tương đối phức tạp. 9 Hình 4: thiết bị sấy nông sản 1 – Vít cấp liệu 2 – Lò đốt 3- Trống sấy 4 – Quạt 5- Khung đỡ 6 – Ciclon chính 7- ciclon nguội 8- Ciclon vi bụi 9- Thùng chứa sản phẩm Để sấy khô mùn cưa trong sản xuất viên nhiên liệu, ở Nga có đơn vị sản xuất hệ thống sấy mùn cưa (gọi là hệ thống sấy tiến bộ) người ta sử dung trống trụ (quay 5 – 9 vòng/phút), đường kính 2,2m, chiều dài trống sấy 10m, thể tích làm việc 38m 3 . phía trong trống sấy người ta làm các cánh để có thể dịch chuyển dòng liệu khi trống quay đồng thời tăng độ tiếp xúc với tác nhân sấy là không khí nóng (hình 5). Trên hình 5 thể hiện thiết bị sấy trống tiến bộ sản xuất ở điều kiện mùa đông, đạt năng suất gần 3 tấn sản phẩm trên 1 giờ. 10 Hình 5: Thiết bị sấy trống “tiến bộ” Đặc tính của quá trình sấy: Thời gian lưu lại của mùn cưa trong trống sấy từ 10 – 20 phút, phía phải (đầu ra của mùn cưa) trong quá trình sấy được làm chậm lại để cho nó có nhiều thời gian thoát ẩm, hiện tượng này của quá trình tiếp tục được diễn ra trong thùng chứa sản phẩm khô (trao đổi ẩm giữ các hạt lớn và hạt bé). Khí đốt đi qua dọc chiều dài trong trống sấy khoảng 3 giây, dòng không khí đó được đưa vào ở phía trái (hình 5) của trống sấy với vận tốc khoảng 5 – 6m/s. Tùy thuộc vào hình dạng trong thiết bị làm việc độ ẩm bắt đầu của mùn cưa đưa vào trống có thể từ 2 - 4 tấn ẩm trong một giờ. Quá trình trao đổi nhiệt xảy ra nhanh hơn khi tăng vận tốc khí nóng cho vật liệu ẩm, vì vậy bắt đầu quá trình sấy hiệu quả nhất là làm cho dòng khí nóng bị rối. Tạo ra dòng rối bằng cách thay đổi độ nghiêng của hướng dòng khí với việc dùng các cánh kiểu hình xoắn. Người ta sử dụng thiết bị có bước 1m theo chiều dài trống sau đó 4 lần bước đó thì có một đĩa để khuấy mỗi lần lớn hơn một nửa tiết 11 diện của trống, trong điều kiện này đường cong nhiệt cũng như đường cong sấy vật liệu theo chiều dầy trống thể hiện quá trình sấy nhanh (tăng tốc quá trình). Trong thiết bị sấy trống “tiến bộ”, trống nghiêng theo chiều chuyển động của vật liệu. Khi đó có lợi cho dòng vật liệu sấy nhưng có hại cho thiết bị vì nó sảy ra mài mòn không đều và giảm hệ số điền đầy trong trống của dòng liệu. Khi đó vật liệu được giữ lại trong trống quay thời gian dài hơn (khoảng 10 lần) đối với sấy khí động đơn giản, có thể xảy ra hiện tượng cháy dòng vật liệu, xuất hiện áp suất dọc của trống trong hướng nghiêng và bị bào mòn con lăn và tiêu tốn năng lượng cho việc quay trống đồng thời làm hư hại đến kích thước của vành lăn và trống. Theo thí nghiệm thực tế ta có đồ thị đường cong sấy của mùn cưa (được thể hiện trong hình 6) W (% ) 50 40.29 31.88 A 22.45 15.54 C 9.49 B 5.11 2,69 1,28 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Hình 6: Đồ thị đường cong tốc độ sấy của mùn cưa 12 20 T (phút) Qua đồ thị đường cong tốc độ sấy của mùn cưa ta thấy ban đầu tốc độ bốc hơi nước của mùn cưa là tương đối nhanh, đó là sự bốc hơi của các phần tử nước tự do. Đến một ngưỡng nhất định thì tốc độ bốc hơi nước giảm và tốc độ bốc đều, do vậy cần hướng nghiên cứu thiết bị sấy sao cho ban đầu tốc độ của dòng liệu nhanh sau đó cần giảm tốc độ và tăng sự xáo trộn để nguyên liệu có nhiều thời gian tiếp xúc với tác nhân sấy để cho ẩm được bốc hơi nhanh và liên tục. Để bốc hơi 1kg ẩm thì tiêu tốn khoảng 4200 kJ (1000 Kcal), nhiệt lượng chứa ẩm của 1kg gỗ ẩm khoảng 18400 – 210w kJ/kg (w – độ ẩm). Hay Q = 4400 – 50w Kcal/h Khi độ ẩm tương đối của nguyên liệu gỗ w = 45% thì tương ứng với nhiệt trị thấp khi cháy 9000kJ/lg (2150kcal/kg), khi cháy 1kg nguyên liệu nó bay hơi gần 2kg ẩm. Còn 1m3 khí tự nhiên cháy bay hơi 6 – 8kg ẩm. Như vậy mùa đông để nhận được 1 tấn sản phẩm khô trong một giờ cần đầu tư đốt gần 0,5 tấn/h gỗ ẩm (phụ phế phẩm), diện tích ghi cần trong trường hợp này cần 500/350 = 1,4m2 mặt ghi, còn thể tích của nó khoảng 3m3 (ở đây 500kg là độ cháy trung bình của nhiên liệu trên 1 giờ, 350kg/m2h). Qua phân tích nghiên cứa ứng dụng việc sấy mùn cưa của các nước phát triển, áp dụng một cách chọn lọc vào việc phát triển công nghệ sấy mùn cưa ở việt Nam, nhóm đề tài đưa ra phương pháp sấy mùn cưa kết hợp giữa trống quay và phân ly, có sử dụng trống quay có các vách ngăn để phân loại những vật liệu trong khi sấy để đạt được độ ẩm sản phẩm sau khi sấy là đồng đều, do nguyên liệu sấy là 13 mùn cưa để phục vụ làm viên nhiên liệu nên dùng tác nhân sấy là khói lò (hình 7). 1 2 3 4 5 6 Hình 7: Sấy mùn cưa kết hợp giữa trống quay và phân ly Trong sơ đồ trên, khói lò được lấy từ buồng đốt 1 được hệ thống quạt đưa vào, nguyên liệu được cấp vào từ cửa cấp liệu 2. Dòng khí nóng hòa trộn với dòng liệu được hút vào buồng sấy 3, trong buồng sấy 3 nguyên liệu ban đầu được đưa qua một ống nhỏ, mục đích làm tăng vận tốc của dòng liệu tới một vách chặn hình nón, dòng nguyên liệu va đập vào nó và quay ngược trởi lại rồi đi vào phần tiết diện lớn của trống sấy có các vách ngăn để tạo được dòng rối giữa mùn cưa và dòng không khí nóng. Dòng vật liệu sấy va đạp vào vách ngăn, những hạt mùn cưa nào khô, nhẹ thì sẽ di chuyển xa tâm hoen và ra ngoài trước những hạt mà to hay có độ ẩm cao hơn, nó nặng nên sẽ ra sau, Khi đó sản phẩm sau khi sấy sẽ đạt được sự đồng đều. Sau khi qua buồng sấy đạt độ ẩm nhất định nó 14 được vận chuyển qua Ciclon 4, xuống van chặn khí 5 và được chuyển đi. 1.3 Đối tượng nghiên cứu Để phù hợp với quy mô sản xuất và vốn đầu tư của các cơ sở sản xuất viên nhiên liệu ở Việt Nam nhóm đề tài chọn máy sấy mùn cưa kết hợp giữa trống quay và phân ly để nghiên cứu. Bước đầu Ø790 Ø Ø tính toán thiết kế và chế tạo 01 máy sấy và các thiết bị phụ trợ Hình 8 Sơ đồ cấu tạo hệ thống máy sấy mùn cưa kiểu kết hợp giữa trống quay và phân ly Các phụ phế phẩm trong chế biến gỗ là các đầu mẩu gỗ vụn và một lượng mùn cưa sau khi đưa về và đem nghiền nhỏ thành mùn cưa có độ ẩm ban đầu là 42% được đưa vào máy sấy để giảm độ ẩm của nguyên liệu xuống còn 13%. Nhiệt độ tác nhân sấy đưa vào từ 300- 500 o C trong khi đó yêu cầu sản phẩm sau khi sấy phải giữ được mầu đặc trưng của mùn cưa, không bị cháy sém. 1.4 Phương pháp nghiên cứu. Nghiên cứu lý thuyết. 15 Tính toán các thông số chính của quá trình sấy từ đó làm cơ sở cho việc thiết kế mẫu máy sấy dùng cho sấy mùn cưa phục vụ cho việc làm viên nhiên liệu xuất khẩu. Nghiên cứu thực nghiệm. Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến năng suất và chi phí năng lượng riêng, qua đó xác định được các giá trị tối ưu của các thông số để làm cơ sở thiết kế, tính toán và lựa chọn kết cấu máy và chế độ làm việc của thiết bị. Phương pháp nghiên cứu đơn yếu tố nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của từng yếu tố vào tới các thông số ra, qua đó tìm được mức biến thiên, khoảng biến thiên và khoảng nghiên cứu thích hợp của từng yếu tố, làm cơ sở cho phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố. Nguyên tắc của phương pháp này là cố định các yếu tố khác, chỉ thay đổi một yếu tố xác định, theo dõi ảnh hưởng của yếu tố đó với thông số ra đó là năng suất và chi phí năng lượng riêng. Có rất nhiều yếu tố làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy như nhiệt độ tác nhân sấy, bề dầy lớp vật liệu sấy, áp suất trong buồng sấy, lưu lượng tác nhân sấy, độ ẩm vật liệu sấy… Khi nghiên cứu không thể lấy tất cả các yếu tố kể trên mà chỉ lựa chọn các yếu tố chính. Để lựa chọn các yếu tố chính, bằng phương pháp thu thập thông tin từ các tài liệu có liên quan, đặc biệt là việc tìm hiểu các mẫu máy trên thực tế sản xuất và kinh nghiệm của các chuyên gia trong ngành. 16 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIIẾT BỊ SẤY Bài toán được đặt ra cho đề tài là chế tạo một thiết bị sấy, đảm bảo có năng suất 1000 kg/h. - Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu w 1 = 42% - Độ ẩm trung bình của sản phẩm w 2 = 13 ±0.5 - Thông số ngoài trời t 0 = 25 0 C; ϕ 0 = 85%. 2.1. Lượng nước cần bay hơi: Ta tính cho năng suất 1000kg SP/h W = G2 W1 - W2 42 − 13 = 1000 = 500kg / h 100 - W1 100 − 42 (3-1) Khi đó khối lượng nguyên liệu cấp vào hệ thống sấy G 1 = 1000 + 500 = 1500kg/h 2.2. Kích thước cơ bản của trống sấy - Xác định thể tích trống sấy Ta có cường độ bốc hơi ẩm ⇒ A= A= W V kg ẩm/m 3 h W m3 V Đối với mùn cưa hoặc gỗ dăm có w 1 = 40%, w 2 = 13%, t 0 = 300 350 0 C, thì ta có A = 30 – 40 kg/m 3 h. (Bảng 10. –Tính toán hệ thống sấy TRẦN VĂN PHÚ), chọn A = 31.5 kg/m 3 h 500 Vậy ta có thể tích trống sấy V = 31,5 = 15,87 m 3 - Xác định đường kính và chiều dài trống sấy Ta chọn đường kính và chiều dài trống sấy L/D = 6 hay L = 6D 17 6ΠD 3 ΠD 2 L V = 4 = 4 = 15,87 ⇒ D = 3 4.15,87 6Π ≈ 1,5m Do đó chiều dài thùng sấy L bằng: L = 6.D = 6.1,5 = 9m 2.3. Chọn nhiệt độ tác nhân sấy Đối với công nghệ thiết bị sấy mùn cưa kiểu kết hợp sấy mùn cưa phục vụ làm viên nhiên liệu xuất, theo kinh nghiệm và thực tế ta chọn tác nhân sấy 300 o C. Nhiệt độ khi thải ra khoảng 60 0 C và độ ẩm khí thải ϕ 2 (60± 5)%. Nhiên liệu sấy là than đá, có các thành phần: C = 36,7%; H = 2,7%; O=11,1%; S = 3,2%; A = 2,5%; và Tr = 2,06%. 2.4. Tính toán quá trình sấy lý thuyết. - Thông số ngoài trời ϕ 0 = 85%; t 0 = 25 0 C - Nhiệt trị cao của nhiên liệu Ta có công thức Q c = 33858C + 125400H – 10868(O – S) (ct 3.2 Tính toán và thiết kế HTS – Trần Văn Phú) Q c = 33858x0,367 + 125400x0,027 – 10868(0,111 – 0,032) ≈ 14953kJ/kg - Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L 0 (theo ct 3.11 Tính toán và thiết kế HTS – Trần Văn Phú) Có L 0 = 11,6C + 34,8H + 4,3(S – O) = 11,6.0,367 + 34,8.0,027 + 4,3(0,032 – 0,111) = 4,857 kgkk/kg nl 18 Trong các lò đốt lấy khói lò của hệ thống sấy có thể lấy hệ số không khí thứa của buồng đốt α bd = 1,2 ÷ 1,3 với α bd = L0 L . Chọn α bd =1,2 thì ta có không khí khô thực tế để cháy hết một kg nhiên liệu L L = 1,2.L 0 = 1,2.4,8571 = 5,828 kgkk/kg nl - khối lượng hơi nước sau buồng đốt G a’ G a’ = (9H + A) + α bd L 0 d 0 ( với ϕ 0 = 85%; t 0 = 25 0 C thì d 0 = 0,017kg/kgkk) G a’ = (9.0,027 + 0,025) + 1,2x4,857x0,017 = 0,592 kg ẩm/kg nl - khối lượng khô sau buồng đốt L k’ L k’ = ( α .L 0 + 1) - { Tr + (9.H + A } = 1,2x4,857 +1 - { 0,026 + (9x0,025 + 0,111 } = 6,129 kgkk/kg nl - Lượng chứa ẩm d ’ của khói lò sau buồng đốt d ''= G L a' k' = 0,952 = 0,0966kgam / kgkk 6,129 - áp suất bão hòa ứng với t = t 0 = 25 0 C ; ϕ 0 = 85% P b0 4026,42 4026,42 = exp(12 235,5 + t ) = exp(12 235,5 + 25 ) = 0,0135 bar - Entanpy I 0 bằng I 0 = 1,004t 0 + d(2500 + 1,842t 0 ) = 1,004x25 + 0,017(2500 +1,842x25) = 68,383 kJ/kg kk - Entanpy của hơi nước ứng với nhiệt độ t 0 = 25 0 C i a0 và t 1 = 300 0 C i a được tính theo công thức i = 2500 + 1,842t kJ/kg i a0 = 2500 + 1,842x25 = 2546,05 kJ/kg i a = 2500 + 1,842x300 = 3052,6 kJ/kg 19
- Xem thêm -