Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 1.1- Nồi hơi trong dây chuyền sấy gỗ Gỗ ở trạng thái tự nhiên luôn luôn chứa một lượng nước lớn bên trong; khi không có hoặc chỉ có một lượng nước nhỏ thoát ra khỏi gỗ thì gỗ được gọi là gỗ tươi. Lượng nước tồn tại bên trong ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của gỗ; vì vậy, việc làm cho nước bên trong gỗ thoát ra ngoài là bước đầu tiên và quan trọng nhất trước khi gỗ được đem chế biến. Nước trong gỗ thoát ra ngoài sẽ làm cho gỗ có kích thước ổn định, không bị sâu mọt, dễ dàng bảo quản, quá trình hoàn thiện và gia công sản phẩm cũng vì thế mà sẽ đạt chất lượng cao hơn. Đặc biệt, việc xử lý nước trong gỗ sẽ làm nhằm giảm trọng lượng của nó theo đó làm giảm chi phí vận chuyển.
Hiện nay, Việt Nam là một nước có ngành công nghiệp chế biến gỗ thuộc loại lớn trên thể giới. Cụ thể, trong tháng 9/2011, xuất khẩu gỗ của Việt Nam đã đạt 402 triệu USD, đưa tổng kim ngạch xuất khẩu 9 tháng đầu năm 2011 lên 3 tỷ USD, tăng 17% so với cùng kỳ năm trước, vươn lên đứng đầu khu vực Đông Nam Á và thứ 10 thế giới, mỗi năm nước ta phải nhập khẩu tới 4 triệu m³ gỗ để làm nguyên liệu chế biến. Có nhiều phương pháp làm cho nước trong gỗ thoát ra ngoài, phổ biến như: hong phơi, sấy chân không, sấy cưỡng bức. Tuy nhiên, hong phơi có những nhược điểm là thời gian sấy dài, gỗ không thể sấy khô đến độ ẩm dưới độ ẩm cần thiết 15% , cần một diện tích rộng cho việc xếp đống và hong phơi.
Sấy chân không đã được áp dụng phổ biến ở các nước châu Âu và châu Á; tuy vậy, do giá thành thiết bị cao và vận hành phức tạp nên phương pháp sấy này vẫn chưa được áp dụng phổ biến cho nền công nghiệp chế biến gỗ ở nước ta. Với nhu cầu sản xuất lớn, nhằm đảm bảo độ ẩm của gỗ theo quy định thì việc sấy gỗ cưỡng bức bằng lò sấy gỗ là lựa chọn tối ưu tại nước ta. Không giống với quá trình hong phơi, nhiệt độ, độ ẩm tương đối và sự tuần hoàn không khí trong lò sấy được kiểm soát trong suốt quá trình sấy. Nhiệt độ trong quá trình sấy có thể lên tới 100oC.
Tuy nhiên, việc sấy gỗ với nhiệt độ cao thường không phổ biến bởi vì khó hạn chế các khuyết sinh ra trong quá trình sấy. c 4 Tại các nhà máy chế biến gỗ, mùn cưa, gỗ rác, phoi bào, gỗ vụn được mặc định là phế thải của chế biến gỗ; các phế thải này thường được tập trung thành đống lớn ở khu vực ở nhà máy không có mái che, khi có mưa sẽ tạo ra lượng nước hôi thối, mất vệ sinh thải ra hệ thống nước thải của môi trường; một số nhà máy, phế thải này được đem đi đốt với khối lượng lớn, thải ra môi trường nhiều chất độc hại. Những năm gần đây, các nhà máy đã tận dụng phế thải này để chuyển hóa thành nhiệt lượng để phục vụ cho nhu cầu sấy gỗ. Để thực hiện quá trình sấy gỗ thì nhiệt lượng là tác nhân cần thiết để làm bay hơi nước từ gỗ.
Nhiệt được cung cấp bằng việc đốt than, dầu, ga hoặc các phế thải trong quá trình chế biến gỗ…thông qua nồi hơi. Nồi hơi (boiler) là một thiết bị thu năng lượng (nhiệt năng) do quá trình đốt nhiên liệu (phế thải chế biến gỗ) để chuyển cho quá trình sấy gỗ trong lò sấy thông qua tác nhân trung gian là nước. Nồi hơi thu nhiệt của qua trình đốt để đun nóng nước trong nồi thành hơi, dưới tác động của áp suất hơi sẽ truyền nhiệt sang lò sấy gỗ. Khi nước được chuyển thành hơi, thể tích sẽ tăng lên khoảng 1.600 lần, tạo ra áp suất rất cao, vì vậy lò hơi là thiết bị phải được tuân thủ quy trình kỹ thuật chế tạo và vận hành có độ an toàn cao.
[8] Hệ thống lò hơi bao gồm: một hệ thống nước cấp, hệ thống hơi và hệ thống nhiên liệu. Hệ thống nước cấp nước cho lò hơi và tự động điều chỉnh nhằm đáp ứng nhu cầu hơi. Hệ thống thu gom hơi và kiểm soát hơi do lò hơi sản xuất ra. Một hệ thống đường ống dẫn hơi tới vị trí cần sử dụng; qua hệ thống này, áp suất hơi được điều chỉnh bằng các van và kiểm tra bằng thiết bị đo áp suất hơi.
Hệ thống nhiên liệu bao gồm tất cả các thiết bị được sử dụng để tạo ra nhiệt cần thiết. Các thiết bị cần dùng trong hệ thống nhiên liệu phụ thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng trong hệ thống nhiên liệu. Nước đưa vào lò hơi được chuyển thành hơi được gọi là nước cấp; nước cấp có hai nguồn chính là: Nước ngưng hay hơi ngưng tuần hoàn từ các quy trình và nước đã qua xử lý từ bên ngoài bộ phận lò hơi và các quy trình của nhà máy. Để nâng cao hiệu quả sử dụng lò hơi, một thiết bị trao đổi nhiệt đun nóng sơ bộ nước cấp sử dụng nhiệt thải từ khí lò.
c 5 Hiện nay trong công nghiệp thường sử dụng các loại lò hơi như lò hơi ống lửa, lò hơi ống nước, lò hơi trọn bộ, lò hơi buồng lửa tầng sôi. Trong chế biến gỗ, lò hơi buồng lửa tầng sôi FBC là một lựa chọn khả thi và có rất nhiều ưu điểm so với hệ thống đốt truyền thống khác, nó mang lại rất nhiều lợi ích là: thiết kế lò hơi gọn nhẹ, nhiên liệu linh hoạt, hiệu suất cháy cao hơn và giảm thải các chất gây ô nhiễm độc hại như SO và NO. Nhiên liệu đốt của những lò hơi loại này gồm có than, vỏ trấu, bã mía, và các chất thải nông nghiệp khác. Lò hơi buồng lửa tầng sôi có các mức công suất rất khác nhau từ 0,5 T/h cho tới hơn 100 T/h.
Loại lò hơi này được sử dụng trong sấy lúa, sấy gỗ, nhà máy đường. [8] Theo báo cáo của dự án 027/06VIE “Tăng cường kỹ năng và cải tiến công nghệ cho các xưởng xẻ quy mô nhỏ vùng nông thôn Việt Nam - MS4: Sấy gỗ ở Việt Nam” [2] và các nguồn số liệu tại một số nhà máy chế tạo nồi hơi rải đều trên các vùng trên lãnh thổ Việt Nam; các doanh nghiệp chế biến gỗ và các cơ sở sấy gỗ có quy mô từ nhỏ đến lớn thường sử dụng các loại lò sấy gỗ có áp suất làm việc của nồi hơi từ 6 ÷ 12 kg/cm2, năng suất sinh hơi từ 1400 ÷ 2800 kg/h, thuộc loại buồng lửa tầng sôi FBC. Đây là loại lò hơi có công suất nhỏ, sử dụng nhiên liệu là bã mía, mùn cưa, rơm rạ và các phụ phẩm chế biến gỗ., loại này có thể chế tạo và đăng kiểm trong nước, giá thành lò tổng thể thấp. Tùy thuộc vào quy mô của từng doanh nghiệp mà sử dụng số lò hơi nhiều hay ít, những doanh nghiệp nhỏ có thể sử dụng 01 chiếc, doanh nghiệp lớn có thể sử dụng nhiều lò sấy.
Ví dụ Công ty Hoàng Thanh có trụ sở tại Dĩ An tỉnh Bình Dương sử dụng 12 lò, công ty Toung Tai sử dụng 10 lò đặt tại các vị trí khác nhau trong nhà máy.2 - Các phương pháp gia công nồi hơi, hàn nồi hơi 1.1 - Các phương pháp gia công nồi hơi - Lò hơi gồm nhiều chi tiết, cụm chi tiết và các linh kiện hợp thành. Hiện nay trong nước chỉ chế tạo một số bộ phận của lò hơi và tiến hành lắp ráp với các bộ phận khác nhập ngoại hoặc mua của các doanh nghiệp sản xuất chuyên biệt. Các bộ phận của lò hơi và nguồn gốc chi tiết TT Tên thiết bị Đ.vị Số lg Nơi sản xuất 1 Quạt hút, công suất 5,5KW Cái 01 Cty cơ điện 2 Quạt đẩy, Công suất 1,1kw. Cái 01 Cty cơ điện 3 Bơm điện cấp nước cho lò Cái 01 Taiwan 4 Bộ tự động cấp nước Bộ 01 Korea 5 Tủ điện điều khiển Cái 01 Cty cơ điện 6 Cụm ống thuỷ Cụm 2 China 7 Cụm đồng hồ áp lực Cụm 01 Taiwan 8 Van an toàn Cái 02 Germany 9 Van hơi mặt bích thép cấp hơi Cái 01 Germany Van hơi mặt bích thép xả ống 10 Cái 02 Germany góp Van hơi mặt bích thép xả ba 11 Cái 01 Germany lông 12 Van hơi mặt bích thép cấp nước Cái 01 Germany 13 Van hơi mặt bích thép xả nhanh Cái 01 Germany 14 Van hơi mặt bích thép xả e Cái 01 Germany 15 Dây cáp điện Bộ 01 Vinacab 16* Nồi hơi Cái 01 c 7 - Nồi hơi gồm ba phần chính được liên kết kín với nhau bằng phương pháp hàn.1) 1- Ba lông trên, 2-ống nước, 3- ba lông dưới Hình 1.
Cấu tạo của nồi hơi - Ba lông trên và ba lông dưới có nhiệm vụ khác nhau trong quá trình làm việc nhưng chúng có cùng cấu tạo, kích thước và chịu cùng áp suất, vì vậy khi chế tạo cũng giống nhau về vật liệu và kích thước.2) 1- Thân ba lông; 2- Đáy ba lông Hình 1. Cấu tạo ba lông nồi hơi - Thân của ba lông được chế tạo bằng phương pháp lốc để tạo hình sau đó sử dụng phương pháp hàn để nối kín. Chế tạo thân ba lông bằng máy lốc 3 trục c 8 - Đáy ba lông được chế tạo bằng phương pháp vê chỏm cầu. Chế tạo đáy ba lông bằng máy vê chỏm cầu 1.1- Hàn thân ba lông Hiện nay, tại Việt Nam có rất nhiều phương pháp hàn đang phổ biến có thể hàn được mối hàn ba lông để đảm bảo năng suất, chất lượng và kinh tế như: hàn hồ quang tay SMAW, hàn TIG (GTAW), hàn MAG (GMAW), hàn dưới thuốc (SAW), hàn dây lõi bộ (FCAW).
Phương pháp hàn điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ gọi là MAG (GMAW) có giá thành chế tạo rẻ, thiết bị đa dạng và phổ biến, hiện nay được nhiều doanh nghiệp áp dụng, ưu điểm của phương pháp hàn MAG là: - Dùng cho hàn thép các bon thấp và thép hợp kim thấp với dạng dịch chuyển tia. Dạng dịch chuyển ngắn mạch thích hợp để hàn các tấm mỏng, dạng dịch chuyển giọt lớn có thể hàn được các tấm dày nhưng có hiện tượng bắn toé kim loại. - Hàn được ở mọi tư thế - Chiều dày kim loại hàn từ 0,8mm đến 40 mm - Mật độ dòng hàn cao, vùng ảnh hưởng nhiêt hẹp. - Có thể điều chỉnh thành phần hoá học của mối hàn thông qua thay đổi thành phần dây hàn.