THIẾT Kế Và CHẾ Tạo Hệ THỐNG Sản XUẤT Tự ĐỘNG THAN HOẠT ...

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (6 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Cơ khí - Chế tạo máy

THIẾT kế và CHẾ tạo hệ THỐNG sản XUẤT tự ĐỘNG THAN HOẠT TÍNH gáo dừa DẠNG VIÊN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (698.15 KB, 6 trang )

HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCMTHIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNGTHAN HOẠT TÍNH GÁO DỪA DẠNG VIÊNPhạm Quang Trung1 , Lê Quang Trước1, Nguyễn Minh Ngọc2, Lê Thanh Long11Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP HCM2Doanh nghiệp tư nhân Minh NhựtTÓM TẮT:Cuộc sống ngày càng phát triển với các dịch vụ ănuống tiện lợi tại các thành phố lớn ngày một nhanh.Vấn đề nhiên liệu phục vụ cho việc nấu nướng tại cácnhà hàng, quán tiện lợi ven đường, hàng quán,…cũng được quan tâm theo hướng tiện lợi, rẻ, dễ sửdụng. Than là loại nhiên liệu khá tiện lợi và gần gũikhông chỉ đối với chủ hàng quán mà cả các hộ giađình vì tính linh hoạt của nó. Than hoạt tính gáo dừalà loại than mới bắt đầu được sử dụng gần đây vớicác đặc tính thân thiện với môi trường, phù hợp sửdụng cho các nhà hàng nướng, khu vực đông dân cư.Tuy vậy, việc sản xuất than hoạt tính gáo dừa cungcấp cho nhu cầu sử dụng của dân cư vẫn còn nhiềuyếu điểm về công nghệ sản xuất, mức độ tự độnghóa chưa cao, sản phẩm chưa đạt độ ổn định về mặthình dáng.Với định hướng tự động hóa và nâng cao năngsuất chế tạo than hoạt tính gáo dừa, chúng tôi sẽ thựchiện các giải pháp về thiết kế, cải tiến phương phápdập than viên từ bột than (dạng vô định hình) thànhdạng viên trụ lõi rỗng theo hướng tự động hóa sảnxuất từ khâu cấp liệu đến khâu nhận thành phẩm saudập nâng cao chất lượng sản phẩm phù hợp nhu cầusử dụng của con người. Thông qua bài viết, chúng tôimuốn giới thiệu mọi người loại sản phẩm xanh – sạch– an toàn, loại nhiên liệu thân thiện thay thế loại thancủi thông thường, kích thích sản xuất nông nghiệp địaphương tạo nguồn cung cho công nghiệp phát triểntrên nền tảng nông nghiệp xanh.Từ khóa: than hoạt tính gáo dừa, viên trụ lõirỗng, dập thanI. GIỚI THIỆU1. Ứng dụng than hoạt tính gáo dừa trong đời sốngHiện nay trên thị trường có rất nhiều loại than hoạttính với các nguyên liệu khác nhau. Nhưng phổ biếnnhất đó là loại than hoạt tính làm từ gáo dừa do sựhiệu quả và giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các loạithan hoạt tính khác. Vì vậy, sau này khi nói đến thanhoạt tính người ta sẽ ngầm hiểu là than hoạt tính gáodừa vì sự phổ biến của loại nguyên liệu này.Với đặc điểm khởi nguồn là nước nông nghiệp,nước ta có nhiều lợi thế phát triển ngành trồng dừa,đặc biệt là vùng trồng dừa tập trung đồng bằng sôngCửu Long (Bến Tre, Tiền Giang,…). Vừa kích thíchphát triển nông nghiệp vừa tạo ra nguồn nguyên liệucung cấp cho ngành công nghiệp địa phương pháttriển.Hình 1. Các sản phẩm làm từ dừa nguyên liệuCác sản phẩm từ cây dừa hầu như toàn bộ đềucó giá trị kinh tế:+ Thân dừa, gỗ dừa được dùng để sản xuất hàngthủ công mỹ nghệ.+ Cơm dừa thì được dùng chế biến các loại bánhkẹo, đường, dầu,…+ Vỏ dừa: dùng làm đồ mỹ nghệ, than hoạt tính.+ Nước dừa được dùng nước giải khát, chế biếnmón ăn,…Trang 131HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCM+ Quá trình than hóa:Nguyên liệu gáo dừa khôLò đốt gáo dừaThan gáo dừa (chưa hoạt tính)Hình 2. Sản phẩm than hoạt tính làm từ gáo dừaNgoài ra, các bộ phận khác sẽ được dùng vớinhiều công dụng khác nhau phục vụ từng nhu cầucủa đời sống con người.Than hoạt tính gáo dừa hiện nay sau khi sản xuấtcó dạng miếng khởi nguyên ban đầu của gáo dừa,ngoài ra còn có các sản phẩm bột than gáo dừa vàcác mảnh than với nhiều kích thước khác nhau. Điềunày làm cho việc sử dụng với nhiều mục đích khácnhau gặp khó khăn cũng như vận chuyển.Với loại nguyên liệu hoàn toàn từ thiên nhiên, thanhoạt tính gáo dừa được ứng dụng rộng rãi trongnhiều lĩnh vực: y tế, xử lý nước, dân dụng, quân sự,…Vì vậy, hàng năm các quốc gia trên thế giới ngàycàng sử dụng và nhập khẩu loại than này bởi chấtlượng cao và giá thành rẻ.Với lợi thế nông nghiệp ngày càng được chútrọng, bên cạnh vấn đề phát triển công nghiệp và bảovệ môi trường thì phát triển ngành trồng dừa sẽ giảiquyết được các vấn đề kinh tế và môi trường nhưhiện nay.Có thể thấy chỉ riêng than hoạt tính làm từ gáodừa lại được ứng dụng vào các lĩnh vực phục vụ:+ Y tế: khử độc kim loại, lọc nước, chế biến thuốc.+ Công nghiệp, quân sự: mặt nạ phòng độc, lọcnước thải, nhiên liệu cho các ngành công nghiệp, tẩymàu nước, tẩy màu thực phẩm.+ Dân dụng: phục vụ sinh hoạt cho người dân.Nguyên liệu đầu vào: được thu gom từ vùngtrồng dừa hoặc qua các thương lái, công ty trunggian. Kích thước có thể giữ nguyên hoặc tác độnglàm thay đổi kích thước gáo dừa thành các miếngnhỏ  tạo thêm nhiều không gian để cho vào lò đốtthan.Hình 3. Gáo dừa khôLò đốt than: tại đây gáo dừa sẽ được xử lý nhiệtđộ để tạo thành than như các loại than ta thườngdùng. Gáo dừa sau khi được chọn cho vào lò nungtrong điều kiện yếm khí ở nhiệt độ cao khoảng 10001200oC trong thời gian 8 đến 12 ngày để loại bỏ nướcvà các tạp chất hữu cơ.2. GIỚI THIỆU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆCHẾ BIẾN THAN HOẠT TÍNH GÁO DỪAQuy trình sản xuất than hoạt tính làm từ gáodừaQuá trình sản xuất than hoạt tính gáo dừađược chia ra làm 2 công đoạn: công đoạn than hóavà công đoạn hoạt hóa than hoạt tính.Trang 132`Hình 4. Lò hầm than gáo dừaNgày nay với công nghệ tiên tiến, người ta đã thaythế các lò hầm thủ công (than củi) gây khói ô nhiễmmôi trường sống xung quanh bằng các lò hầm côngnghiệp không khối với năng suất nhiệt cao, tránh tạora nhiều khói bụi. Làm cho quá trình sản xuất thanhoạt tính ngày càng trở nên thân thiện với môi trường.Hứa hẹn sẽ là một loại nhiên liệu sạch thay thế cácloại nhiên liệu hóa thạch, than củi,…HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCMThan gáo dừa sau khi than hóa:Hình 5. Than gáo dừa dạng tiền hoạt tínhLúc này than vẫn chưa được gọi là than hoạt tínhvì chỉ mới trải qua giai đoạn than hóa. Nó chỉ có tácdụng như các loại than thông thường.+ Quá trình hoạt hóa than: bằng phương pháphóa lý dùng các chất oxy hóa như hơi nước, CO2 làmtác nhân tác dụng với than nguyên liệu. Than nguyênliệu của quá trình này sẽ được nghiền nhỏ và cho vàolò quay ở nhiệt độ 800-9500C tùy thuộc yêu cầu sửdụng than hoạt tính.Xay than nguyênliệuLò quay hoạt hóaThan hoạt tính thànhphẩmHình 6. Giai đoạn hoạt hóa than gáo dừa thành thanhoạt tínhSau quá trình này, ta đã có than hoạt tính. Thanhoạt tính sẽ được cấp đi sử dụng cho các mục đíchkhác nhau. Tiếp theo, chúng tôi sẽ giới thiệu côngnghệ dập than hoạt tính dạng viên phục vụ cho sinhhoạt, dân dụng thay thế các loại than thông thườngnhằm đảm bảo vấn đề môi trường trong các khu dâncư, khu đô thị.3. Tình hình sử dụng than và sản xuất than hoạttính dùng cho sinh hoạt tại Việt NamNgày nay, tại các nơi đông dân cư người tathường chọn lựa các loại than truyền thống: than đá,than củi, than tổ ong,… nhưng bản thân khi dùngnhững loại than này thường tạo ra khói gây ô nhiễmmôi trường. Đề tài này mong muốn có thể giúp tạo ramột loại than sinh hoạt thân thiện, hầu như không gâykhói trong quá trình sử dụng để cho người dân sửdụng cho các mục đích hằng ngày.Trang 133HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCMHình 7. Than thông thường khi đốt sẽ gây ra khóibụi gây ô nhiễm môi trường xung quanhViệc sử dụng than góp phần thúc đẩy phát triểnnông nghiệp nói chung và ngành trồng dừa nói riêngtại Việt Nam, chưa kể các sản phẩm từ dừa là nguồnnguyên liệu cho các ngành công nghiệp sản xuấtkhác ngoài công nghiệp sản xuất than đã trình bày.Than hoạt tính hiện nay được sản xuất nhưngchất lượng than không ổn định (than lẫn tạp chất, dễbị bể khi vận chuyển,…), năng suất sản xuất của cácmáy cũng tương đối nhưng lại không ổn định về cơcấu hoạt động; gây hư hỏng trong quá trình vận hànhvà chi phí bảo trì cao do phải thường xuyên sửachữa.Với mục đích thiết kế và chế tạo ra một chiếc máysản xuất than ổn định, đạt hiệu quả cũng như tạo raviên than với chất lượng hình dáng tốt. Bài báo cáonày sẽ trình bày chi tiết về các vấn đề của máy móchiện tại, giải quyết chúng trên cơ sở khoa học và làmcơ sở để hướng tới một hệ thống sản xuất than viêntự động hóa khép kín.Hình 8.: Kết cấu máy in thanII. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TẠO VIÊN THANHOẠT TÍNH1. Nguyên lý dập tạo viên than hoạt tínhThan hoạt tính sau khi được sản xuất có dạng bột(dạng vô định hình) loại than này sẽ rất khó vậnchuyển và bảo quản. Nếu không xử lý loại than dạngnày thì than sẽ bị ảnh hưởng từ tự nhiên, tác độngvào môi trường xung quanh gây ảnh hưởng môitrường sống.Để giải quyết vấn đề này, chúng ta chế tạo ra máydập than viên, vừa cải giúp nâng cao giá trị sản phẩmvà tạo ra một loại nhiên liệu thân thiện với cuộc sống.Bột than sẽ được cho vào máy khuôn với các lồngkhuôn hình trụ. Rồi nhờ các cơ cấu dập, tạo lỗ, épnằm trên cánh tay đòn tác động tạo ra các viên thanvới hình dáng định sẵn theo khuôn. Với môi trườngđặc biệt như xưởng than việc dùng các máy thủy lực,khí nén tuy cho công suất lớn nhưng ngược lại nó lạikhông đảm bảo độ tin cậy làm việc vì các hạt thannhỏ li ti sẽ bay vào trong các hệ thống làm việc gâycản trở hoạt động của máy.Trang 134Hình 9. Nguyên lý tạo hình cho viên thanThan bột sẽ cho vào cối chứa, bên trong có cơcấu cánh gạt để than điền đầy các ống trên khuôn.Sau khi cánh gạt đi qua, cơ cấu thanh truyền động sẽkéo bộ phận mang đi xuống, kéo chày ép đi xuốnglàm cho than bị dầm chặt vào khuôn (đảm bảo đủ lựcliên kết giúp than không bị vỡ). Bên dưới cối sẽ cómột bánh cam ăn khớp với mâm xoay phối hợpchuyển động đưa than đã được ép chặt đến vị trí bộnhong tạo lỗ để tạo các lỗ cho viên than. Tiếp đến, cơcam tiếp tục tác động đưa các dạng than được tạo lỗđến vị trí đẩy. Tại đây, mâm xoay làm thông suốt nênthan được đẩy rớt xuống phía dưới. Quá trình nàymất khoảng 20s, các viên than tiếp theo được épHỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCMxuống trong khoảng 3s. Trung bình 1 giờ làm việcmáy có thể dập ra từ 4500-4800 viên than thànhphẩm.Sau nhiều lần thử nghiệm với các cơ cấu tạo lựcnhư thủy lực, khí nén nhằm tăng công suất máynhưng với môi trường làm việc đặc biệt bụi nhưxưởng than, chúng tôi chọn một giải pháp ổn định đólà dùng máy với các cơ cấu cơ khí thuần túy. Vừa hạgiá thành chế tạo, lại vừa đạt hiệu quả cao.III. ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNGHÓA SẢN XUẤTTrên thị trường cũng đã sản xuất thanhoạt tính dạng viên nhưng năng suất vẫn còn rấtkhiêm tốn và mang tính thủ công cao( />Phương pháp này không điều chỉnh được hìnhdạng viên than, kích thước khi có nhu cầu thay đổi.Mặt trụ trên, mặt trụ dưới của viên than còn thô. Mứcđộ liên kết các hạt than cũng còn yếu.Có thể thấy độ ẩm vẫn còn khá cao. Phải qua quátrình sấy khô làm tăng giá thành sản xuất. Không đảmbảo tính cạnh tranh thị trường. Phần lớn phải thựchiện thủ công do vậy sau đây chúng tôi đề xuất mộtphương án mới tăng cao mức độ tự động hóa sảnxuất than hoạt tính.Hình 10. Mô hình 3D máy dập than hoạt tính dạngviên tự động kết hợp cấp phôi bằng băng tảiVới mục đích ứng dụng công nghệ tự động hóavào sản xuất, hiện nay chúng tôi đang nghiên cứuthiết kế buồng sấy lắp đặt vào dây chuyền này nhằmtạo ra một dây chuyền sản xuất công nghiệp đảm bảođộ tin cây cao và chất lượng sản phẩm đầu ra. Khidây chuyền được sản xuất thành công chúng tôi tự tintạo ra được số lượng than hoạt tính lớn mà không loảnh hưởng về thời tiết. Giúp chúng tôi chủ động đượckhả năng cung ứng cho thị trường trong nước vànước ngoài.Chất lượng than sau khi được sản xuất từ máy inthan đã được kiểm nghiệm QUATEST với các thôngsố thành phần.Hình 11. Kiểm nghiệm QUATEST 3 với than hoạt tínhnhiệt lượng tổng 5980 kcal/kgThành phần hóa học của than hoạt tính gáo dừa:Độ ẩm toàn phần :13,5%Hàm lượng tro:8.4%Hàm lượng lưu huỳnh S:0.16%Hàm lượng Cacbon C:66.3%Nhiệt lượng tổng: 5980 kcal/kgVới tính năng hầu như không khói và được ứngdụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực thì nhu cầu sửdụng than hoạt tính đã được mở rộng với nhiều thịtrường trên thế giới như Đức, Nga, Thái lan, SriLanka,… ta có thể tham khảo qua báo cáo từ Hiệphội Dừa Bến Tre về xuất khẩu than hoạt tính gáodừa:Quốc gia nhậpTháng 1- 5/2017khẩuSản lượng (tấn)Giá trị(1000USD)4.493,2166.309,980Tổng sản lượngAustralia252,0002.771,830Hà Lan598,600972,120Nga242,000362,870Nam Phi387,200596,890Sri Lanka806,060677,790Thái Lan220,000330,700Đức140,800151,690………(Thống kê trên dựa trên số liệu từ báo cáo tình trạngxuất khẩu dừa ở Bến Tre tháng 5/2017, Các số liệutính cộng dồn từ đầu năm cho đến tháng 5/2017)Nhu cầu sử dụng than hoạt tính được dự báo sẽtăng cao trong tương lai. Điều này sẽ vừa là cơ hộicho nông nghiệp cũng vừa là thách thức cho côngnghiệp sản xuất than hoạt tính tại Việt Nam. Nếu ápdụng tốt công nghệ khoa học cũng như tận dụngTrang 135HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa - ĐHQG TP HCMđược thế mạnh nhân công, giá nguyên liệu, nền nôngnghiệp trồng dừa tại nước nhà ta sẽ tạo ra sản phẩmchất lượng cao, mang tính cạnh tranh cao so với cácsản phẩm của các nước trên thị trường thế giới.IV. KẾT LUẬNViệc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào sảnxuất than hoạt tính dạng viên sẽ giúp nâng cao năngsuất sản xuất, tăng hiệu quả kinh tế, giảm bớt khốilượng công việc bảo trì máy, góp phần tăng cao tínhcạnh tranh cho sản phẩm.TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Báo Thanh niên 21/07/2017 />2. Trang báo điện tử Báo mới />3. Góc báo chí Betrimex />4. Các báo cáo thông tin sản xuất và xuất khẩu sảnphẩm dừa trên trang thông tin Hiệp hội Dừa BếnTreViệc phát triển hệ thống hướng tới tự động hóahoàn toàn các khâu sẽ giúp doanh nghiệp quản lýđược khối lượng sản phẩm tạo ra, từ đó có kế hoạchcạnh tranh thay thế các sản phẩm than truyền thốnggây ô nhiễm. Ngoài ra, việc phát triển công nghệ sảnxuất than hoạt tính gáo dừa sẽ tạo ra một ngành côngnghiệp mũi nhọn phục vụ cho sản phẩm từ nôngnghiệp (ngành trồng dừa). Góp phần phát triển kinhtế, bảo vệ môi trường và tạo ra sản phẩm có giá trịứng dụng cao phục vụ đời sống.5. PGS.TS Hoàng Tùng, TS Nguyễn Ngọc Thành,Giáo trình công nghệ chế tạo phôi, Nhà xuất bảnGiáo dục Việt Nam.6. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệthống dẫn động cơ khí, tập 1&2, Nhà xuất bảnGiáo dục Việt Nam, 2015.7. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, Nhà xuấtbản Đại học Quốc gia TP HCM, 2013.8. Huỳnh Văn Hoàng, Trần Thị Hồng, Nguyễn HồngÂn, Nguyễn Danh Sơn, Nguyễn Xuân Thiệp,Huỳnh Văn Hoàng (chủ biên), Kỹ thuật nâng vậnchuyển phần 1&2, Nhà xuất bản Đại học Quốc giaTP HCM, 2017.DESIGN AND MANUFACTURING MAKING ACTIVED COCONUT SHELLCHOROAL MACHINEABSTRACTThe speed of urbanization is increasing as well as thedemand for fuel for living also increases. People tend tochoose cheap, convenient fuels but besides that theycause environmental pollution, especially in developingcountries including Vietnam. In order to limit the pollutionof the surrounding environment, we introduce a friendlyfuel that is activated charcoal made from coconut shells.It is also used in many fields such as health care, foodprocessing industry, water treatment, military,... Withhigh reliability and lowest cost compared to other fuels.This article will present the technology of activatedcarbon production, the production of activated carbon inthe form of hollow pillar in the direction of automationclosed to increase the productivity, quality and create astable production line. Serving human life with naturalcharcoal activated charcoal.Keywords: active charcoal, natural charcoal, automation closedTrang 136

Tài liệu liên quan

Tài liệu THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA MẠNG PSTN ppt
- 4
- 1
- 6
Thiết kế và chế tạo hệ thống băng tải phân loại và đếm sản phẩm
- 46
- 2
- 49
Tài liệu Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống đo giám sát nhiệt ẩm cho các kho docx
- 13
- 803
- 3
Tài liệu Thiết kế và thi côn hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 1 pdf
- 6
- 409
- 0
Tài liệu Thiết kế và thi côn hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 2 pdf
- 10
- 452
- 0
Tài liệu Thiết kế và thi công hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 3 pdf
- 16
- 584
- 0
Tài liệu Thiết kế và thi côn hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 4 ppt
- 11
- 519
- 0
Tài liệu Thiết kế và thi côn hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 5 docx
- 9
- 417
- 0
Tài liệu Thiết kế và thi côn hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 6 doc
- 12
- 448
- 0
Tài liệu Thiết kế và thi côn hệ thống báo giờ tự động ứng dụng CPU Z80, chương 7 ppt
- 8
- 409
- 0