Đổi mới phương pháp điều hành sấy gỗ
Phương pháp điều hành sấy biểu thị nghệ thuật điều tiết, phối hợp quan hệ diễn biến giữa trạng thái của môi trường sấy (không khí) và vật liệu sấy, nhằm đảm bảo quá trình sấy khô của gỗ một các tối ưu, đảm bảo chất lượng của vật liệu sấy (gỗ) một cách tốt nhất. Phương pháp điều hành sẽ được phản ảnh trong việc xây dựng chế độ sấy và quy trình sấy. Đối với môi trường sấy là không khí với hai đặc trưng (nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí) thì có 03 cách điều hành quá trình sấy cơ bản là tăng nhiệt độ liên tục đồng thời giảm độ ẩm, cố định nhiệt độ đồng thời giảm liên tục độ ẩm của không khí và tăng dần nhiệt độ nhưng giữ cố định độ ẩm ở mức tối ưu nhất định trong suốt quá trình sấy. Và sự kết hợp các cách điều hành sấy nói trên thành điều hành sấy 02 cấp là ý tưởng độc đáo được đưa ra cho việc đổi mới phương pháp điều hành sấy gỗ.
Quá trình sấy thông thường được khái quát thành 03 giai đoạn là làm nóng nguyên liệu, sấy đẳng tốc và sấy giảm tốc. Tuy nhiên, quá trình sấy theo lý thuyết khi xem xét quá trình biến đổi độ ẩm trong thớ gỗ thì chỉ có 02 giai đoạn tách biệt nhau là giai đoạn điểm trên điểm bão hòa của thớ gỗ (GĐS.I) và giai đoạn dưới điểm bão hòa của thớ gỗ (GĐS.II). Ở giai GĐS.I, khi độ ẩm cao hơn điểm bão hòa của thớ gỗ, quá trình giảm ẩm diễn biến theo quy luật đường thẳng với phương trình W=WTB+e-kzC. Và ở GĐS.II, khi ẩm độ dưới điểm bão hòa thớ gỗ thì quá trình giảm ẩm diễn biến theo quy luật đường cong với phương trình W=WTB+(Wa-WTB).e-kz.
Trên thực tế, quá trình sấy diễn ra qua hai giai đoạn là giai đoạn xử lý ban đầu (XLBĐ) và giai đoạn sấy (GĐS). Trong quá trình sấy, nhiệt độ bên ngoài luôn luôn lớn hơn nhiệt độ bên trong lớp gỗ do vậy hướng dịch chuyển của dòng nhiệt hướng từ ngoài vào trong là động lực thúc đẩy quá trình dịch chuyển của ẩm độ hướng từ trong thớ gỗ ra ngoài, quá trình sấy diễn ra nhanh hơn. Tuy nhiên, khi xem xét các phương pháp sấy khô truyền thống (tăng dần nhiệt từ đầu đến cuối quá trình) cho thấy nhiệt độ bên trong thớ gỗ luôn cao hơn bên ngoài môi trường làm cản trở quá trình chuyển dịch của ẩm độ trong quá trình sấy, làm giảm hiệu quả quá trình sấy dẫn đến nhiều bất cập. Nếu chúng ta giữ nhiệt độ ổn định từ đầu đến cuối quá trình thì nhiệt độ vẫn biểu hiện quy luật diễn biến 02 cấp bởi vì quy luật thoát ẩm của gỗ đặc trưng cho 02 giai đoạn khác nhau của quá trình sấy: Khi độ ẩm của gỗ cao hơn điểm bão hòa thớ gỗ thì quy luật giảm ẩm đẳng tốc diễn ra, do đó nhu cầu nhiệt lượng trong đơn vị thời gian của lò sấy sẽ ổn định và nếu việc cung cấp nhiệt cho lò sấy ổn định thì nhiệt độ trong lò sấy cũng sẽ ổn định. Khi bước sang giai đoạn sấy giảm tốc, do nhiệt lượng vẫn giữ ổn định nhưng nhiệt lượng cần thiết cho quá trình sấy khô trên đơn vị thời gian sấy lại giảm đi một cách rõ rệt, lượng nước bay hơi trên đơn vị thời gian lúc này giảm đi nên nhiệt độ phòng sấy sẽ tăng lên đột ngột thúc đẩy quá trình sấy diễn ra nhanh hơn.
Vì thế, chế độ sấy 02 cấp như trên có rất nhiều ưu điểm như đơn giản việc điều tiết nhiệt, luôn chọn được nhiệt độ tối đa trong quá trình sấy. Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng mặt trời đã đưa nhiệt độ sấy lên tối đa 70 - 800C khi gỗ khô xuống dưới 15% như vậy gọi là giai đoạn sấy tăng tốc. Các điều hành như vậy gọi là điều hành sấy đa cấp (3 cấp).
Cách điều hành sấy đa cấp và đa phương pháp cho phép rút ngắn thời gian sấy một cách ngoạn mục và chất lượng sấy tuyệt hảo. Các giai đoạn giảm ẩm nhanh chống trong các quá trình giảm ẩm bằng hong hơi, bằng năng lượng mặt trời (NLMT) và bằng hơi nước là điểm nhấn của tư duy đổi mới công nghệ theo hướng kết hợp cả ba phương pháp trên ở từng giai đoạn thích hợp. Cách kết hợp này đã làm giảm thời gian và năng lượng sấy một cách ngoạn mục mà chất lượng sấy vẫn hoàn mỹ, không những thế, các vấn đề ô nhiễm môi trường, điều kiện lao động còn được cải thiện tạo môi trường sản xuất sạch hơn trong quá trình sấy.
Đối với nhiệt độ sử dụng trong lò sấy thì phương pháp sấy nhiệt độ thấp được lựa chọn thực hiện vì những lợi thế như đảm bảo chất lượng sấy, tiết kiệm năng lượng và có thể kết hợp giữa sấy ngưng tụ và sấy NLMT giúp giảm ô nhiễm môi trường đáng kể. Các phương pháp được đưa ra ở đây là hong hơi, sấy NLMT, sấy ngưng tụ ẩm, sấy NLMT kết hợp máy hút ẩm, sấy hơi nước kết hợp NLMT, lò sấy CAXE.2015
Đối với 02 đối tượng lò sấy đặc trưng (lò sấy đơn điệu 01 kiểu lò sấy và các lò sấy có nhu cầu đổi mới công nghệ) thì lò sấy đơn điệu 01 kiểu lò sấy có thể áp dụng điều hành sấy 02 cấp và đơn phương pháp, GĐS.I là hong hơi khi độ ẩm giảm xuống còn 25% chuyển qua GĐS.II sấy hơi nước đến khi độ ẩm giảm xuống còn 10%. Đối với các cơ sở có nhu cầu đổi mới công nghệ nên áp dụng điều hành sấy đa cấp và đa phương pháp. GĐS.I hong hơi cho độ ẩm giảm xuống còn 50%, GĐS.II sấy NLMT kết hợp ngưng tụ ẩm để ẩm độ giảm xuống còn 20% chuyển tiếp qua GĐS.III sấy hơi nước cho ẩm độ giảm xuống còn 10%, tại đây tiến hành tăng cường gia nhiệt để rút ngắn thời gian sấy.
Quá trình thử nghiệm thực tế đối với nhiều loại gỗ khác nhau đã cho kết quả sấy gỗ đạt hiệu quả tối ưu. Chế độ sấy cơ bản trong sấy đa cấp được đưa ra
Như vậy, công nghệ sấy đổi mới như đã đưa ra không những sấy nguyên liệu hiệu quả đạt chất lượng hoàn mỹ còn có rất nhiều ưu điểm khác so với các công nghệ cũ là giúp tiết kiệm năng lượng tối đa, giảm thiểu ô nhiễm môi trường đáng kể, thời gian sấy tiết kiệm và đảm bảo hơn, điều kiện lao động được cải thiện, kinh phí đầu tư thấp và thời gian thu hồi vốn được rút ngắn đáng kể. ▲
Ngọc Hiếu
(Nguồn: Tài liệu hội thảo “Giới thiệu công nghệ và giải pháp ứng dụng NLMT”)