Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến gỗ tại Việt Nam, đặc biệt ở các tỉnh Nam Trung bộ như Bình Định, đang phát triển mạnh mẽ với nhu cầu sấy gỗ ngày càng tăng cao. Công ty TNHH Bình Phú, một doanh nghiệp chế biến gỗ tại Bình Định, có nhu cầu sấy gỗ hàng năm khoảng hơn 5.000 m³. Tuy nhiên, hệ thống thiết bị sấy gỗ hiện tại của công ty còn lạc hậu, dẫn đến thời gian sấy kéo dài, năng suất thấp, độ ẩm gỗ sau sấy không đồng đều và hiệu suất sử dụng năng lượng thấp. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế của công ty.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế cải tiến hệ thống thiết bị sấy gỗ nhằm nâng cao năng suất từ 105 m³/mẻ lên 175 m³/mẻ, cải thiện chất lượng gỗ sấy, tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong quá trình sấy tại Công ty TNHH Bình Phú. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 9/2017 đến tháng 4/2018 tại phân xưởng sấy gỗ của công ty. Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất của công ty mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc cơ giới hóa khâu chế biến gỗ tại tỉnh Bình Định, đồng thời tạo cơ sở khoa học cho việc phát triển công nghệ sấy gỗ trong ngành công nghiệp chế biến lâm sản Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về quá trình sấy gỗ, bao gồm:

  • Lý thuyết truyền nhiệt và truyền ẩm: Quá trình sấy gỗ là sự kết hợp của truyền nhiệt từ môi trường sấy vào gỗ và truyền ẩm từ bên trong gỗ ra ngoài. Phương trình dẫn nhiệt và dẫn ẩm được sử dụng để mô tả sự biến đổi nhiệt độ và độ ẩm trong gỗ trong quá trình sấy.

  • Động học quá trình sấy: Đường cong sấy thể hiện sự thay đổi độ ẩm của gỗ theo thời gian, gồm ba giai đoạn chính: giai đoạn đốt nóng, giai đoạn sấy tốc độ không đổi và giai đoạn sấy tốc độ giảm dần. Đường cong tốc độ sấy và đường cong nhiệt độ sấy cũng được phân tích để xác định thời gian và điều kiện sấy tối ưu.

  • Khái niệm về độ ẩm gỗ: Bao gồm độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm bão hòa thớ gỗ và độ ẩm thăng bằng, là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả sấy.

  • Phân loại gỗ theo tính chất cơ lý: Gỗ được phân thành 6 nhóm dựa trên khối lượng thể tích và các chỉ tiêu cơ lý như ứng suất nén, uốn, kéo và cắt, giúp lựa chọn chế độ sấy phù hợp.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu từ tài liệu chuyên ngành, các nghiên cứu trước đây về sấy gỗ, các quy chuẩn kỹ thuật và pháp luật liên quan đến ngành chế biến gỗ. Đồng thời, khảo sát thực tế tại Công ty TNHH Bình Phú, thu thập số liệu về hệ thống thiết bị sấy hiện tại, quy trình vận hành và chất lượng sản phẩm.

  • Phương pháp phỏng vấn chuyên gia: Tiếp cận và phỏng vấn các chuyên gia, kỹ sư có kinh nghiệm trong lĩnh vực sấy gỗ tại Bình Định để thu thập ý kiến, kinh nghiệm thực tiễn và đánh giá các hạn chế của hệ thống hiện tại.

  • Phương pháp tính toán thiết kế máy: Sử dụng các phương trình truyền nhiệt, cân bằng nhiệt và truyền ẩm để tính toán các thông số kỹ thuật của hệ thống sấy cải tiến, bao gồm kích thước buồng sấy, công suất quạt gió, dàn tản nhiệt và hệ thống điều khiển. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ hệ thống thiết bị sấy tại phân xưởng của công ty, với phương pháp chọn mẫu là khảo sát toàn diện nhằm đảm bảo tính đại diện và chính xác.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong 8 tháng, từ tháng 9/2017 đến tháng 4/2018, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, phân tích thực trạng, thiết kế cải tiến và đánh giá hiệu quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng hệ thống sấy gỗ tại Công ty TNHH Bình Phú còn nhiều hạn chế: Hệ thống thiết bị sấy cũ kỹ, công nghệ lạc hậu dẫn đến thời gian sấy kéo dài, năng suất chỉ đạt khoảng 105 m³/mẻ, độ ẩm gỗ sau sấy không đồng đều, gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Hiệu suất sử dụng năng lượng thấp, chi phí vận hành cao.

  2. Tính toán và thiết kế cải tiến hệ thống: Đã xác định các thông số kỹ thuật mới cho hệ thống sấy với năng suất nâng lên 175 m³/mẻ. Thiết kế bổ sung thêm 2 buồng sấy có kích thước tương tự các buồng hiện có, cải tiến hệ thống quạt gió, dàn tản nhiệt và hệ thống điều khiển điện tử. Bổ sung hệ thống phun ẩm giúp kiểm soát độ ẩm trong quá trình sấy, nâng cao chất lượng gỗ.

  3. Cải tiến quy trình sấy và xử lý nguyên liệu: Xây dựng thêm bể xử lý gỗ trước khi đưa vào sấy nhằm loại bỏ tạp chất và điều chỉnh độ ẩm ban đầu, góp phần giảm thời gian sấy và tăng chất lượng sản phẩm cuối cùng.

  4. Tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường: Thiết kế mới giúp giảm tiêu hao năng lượng khoảng 15-20% so với hệ thống cũ, đồng thời giảm phát thải khí độc hại nhờ hệ thống điều khiển và xử lý khí thải hiệu quả hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các hạn chế trong hệ thống sấy hiện tại là do thiết bị đã sử dụng lâu năm, không được bảo trì và nâng cấp kịp thời, cùng với quy trình vận hành chưa tối ưu. Việc bổ sung buồng sấy mới và cải tiến các thiết bị phụ trợ giúp tăng công suất và đồng đều độ ẩm gỗ sau sấy, phù hợp với các loại gỗ có khối lượng thể tích và tính chất cơ lý khác nhau như gỗ keo, thông, bồ đề đang sử dụng tại công ty.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả cải tiến này tương đồng với các mô hình sấy gỗ hiện đại tại các nước phát triển, đồng thời phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam. Việc áp dụng hệ thống phun ẩm và bể xử lý gỗ trước sấy là điểm mới, giúp giảm thiểu hiện tượng nứt nẻ và tăng độ bền sản phẩm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh năng suất và tiêu hao năng lượng trước và sau cải tiến, bảng thống kê độ ẩm gỗ sau sấy và tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng theo từng mẻ sấy. Những biểu đồ này minh họa rõ ràng hiệu quả của phương án cải tiến.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai xây dựng thêm 2 buồng sấy mới: Nâng công suất hệ thống từ 105 m³/mẻ lên 175 m³/mẻ, dự kiến hoàn thành trong vòng 6 tháng. Chủ thể thực hiện là phòng kỹ thuật và ban quản lý công ty.

  2. Cải tiến hệ thống quạt gió và dàn tản nhiệt: Thay thế các thiết bị cũ, lắp đặt hệ thống điều khiển tự động để tối ưu luồng khí và nhiệt độ, giảm tiêu hao năng lượng ít nhất 15% trong 3 tháng đầu vận hành.

  3. Lắp đặt hệ thống phun ẩm tự động: Giúp kiểm soát độ ẩm trong quá trình sấy, giảm tỷ lệ gỗ bị nứt nẻ xuống dưới 5%, hoàn thành trong 4 tháng, do phòng kỹ thuật phối hợp với nhà cung cấp thiết bị thực hiện.

  4. Xây dựng bể xử lý gỗ trước khi sấy: Loại bỏ tạp chất và điều chỉnh độ ẩm ban đầu, giảm thời gian sấy trung bình 10%, dự kiến hoàn thành trong 5 tháng, do phòng sản xuất và kỹ thuật phối hợp thực hiện.

  5. Đào tạo nhân viên vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về quy trình vận hành hệ thống mới, nâng cao kỹ năng và nhận thức về tiết kiệm năng lượng, chất lượng sản phẩm, thực hiện liên tục trong 6 tháng đầu sau cải tiến.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các doanh nghiệp chế biến gỗ: Đặc biệt là các công ty có quy mô vừa và nhỏ tại các tỉnh Nam Trung bộ, nhằm áp dụng các giải pháp cải tiến thiết bị sấy để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

  2. Các kỹ sư và chuyên gia trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí và công nghệ chế biến gỗ: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn về thiết kế, cải tiến hệ thống thiết bị sấy gỗ, hỗ trợ phát triển công nghệ mới.

  3. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách trong ngành lâm nghiệp và chế biến gỗ: Tham khảo để xây dựng các chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ sấy gỗ, nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.

  4. Sinh viên và nghiên cứu sinh chuyên ngành kỹ thuật cơ khí, công nghệ chế biến gỗ: Là tài liệu tham khảo quý giá cho các đề tài nghiên cứu, luận văn và phát triển dự án liên quan đến công nghệ sấy gỗ.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần cải tiến hệ thống thiết bị sấy gỗ tại Công ty TNHH Bình Phú?
    Hệ thống hiện tại lạc hậu, năng suất thấp (khoảng 105 m³/mẻ), thời gian sấy kéo dài, độ ẩm gỗ không đồng đều và tiêu hao năng lượng cao, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế.

  2. Phương pháp cải tiến chính được áp dụng là gì?
    Thiết kế bổ sung thêm buồng sấy, cải tiến quạt gió, dàn tản nhiệt, hệ thống điều khiển và lắp đặt hệ thống phun ẩm tự động, cùng xây dựng bể xử lý gỗ trước khi sấy.

  3. Năng suất hệ thống sấy sau cải tiến tăng lên bao nhiêu?
    Năng suất được nâng từ 105 m³/mẻ lên 175 m³/mẻ, tương đương tăng khoảng 66,7%.

  4. Lợi ích về tiết kiệm năng lượng sau cải tiến là gì?
    Tiêu hao năng lượng giảm khoảng 15-20%, giúp giảm chi phí vận hành và giảm phát thải khí độc hại, góp phần bảo vệ môi trường.

  5. Thời gian nghiên cứu và triển khai cải tiến mất bao lâu?
    Nghiên cứu thực hiện trong 8 tháng, triển khai xây dựng và cải tiến thiết bị dự kiến hoàn thành trong vòng 4-6 tháng tùy từng hạng mục.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã đánh giá thực trạng hệ thống thiết bị sấy gỗ tại Công ty TNHH Bình Phú, xác định các hạn chế về năng suất, chất lượng và hiệu quả năng lượng.
  • Đã thiết kế và đề xuất phương án cải tiến hệ thống với việc bổ sung buồng sấy, cải tiến quạt gió, dàn tản nhiệt, hệ thống phun ẩm và bể xử lý gỗ.
  • Phương án cải tiến giúp nâng năng suất từ 105 m³/mẻ lên 175 m³/mẻ, giảm tiêu hao năng lượng 15-20%, cải thiện chất lượng gỗ sấy và giảm ô nhiễm môi trường.
  • Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn, góp phần cơ giới hóa khâu chế biến gỗ tại Bình Định và tạo cơ sở khoa học cho phát triển công nghệ sấy gỗ tại Việt Nam.
  • Đề nghị công ty triển khai ngay các giải pháp cải tiến, đồng thời đào tạo nhân viên vận hành để đảm bảo hiệu quả và bền vững trong sản xuất.

Hành động tiếp theo là lập kế hoạch chi tiết triển khai cải tiến và theo dõi đánh giá hiệu quả sau khi áp dụng, nhằm tối ưu hóa quy trình sấy gỗ và nâng cao năng lực cạnh tranh của công ty trên thị trường.