Thiết bị sản xuất than gỗ

I. Nguyên liệu nào phù hợp sản xuất than cơ khí?

Nguồn nguyên liệu làm than cơ khí rất đa dạng. Tất cả vật liệu sinh khối có cấu trúc sợi và khả năng kết dính đều có thể sử dụng. Yêu cầu cốt lõi: độ ẩm phù hợp, có khả năng mềm hóa và liên kết dưới nhiệt độ, áp suất cao.

Nhóm nguyên liệu cứng (tạo than cứng, nhiệt trị cao):

• Tre: mẩu thừa tre, mùn cưa tre; than tre từ các nguyên liệu này có mật độ cực cao, thời gian cháy rất lâu.
• Vỏ hạt trái cây: vỏ dừa, hạt ô liu, vỏ cọ, vỏ óc chó. Đây là nguyên liệu cấp cao, sau than hóa tạo than nhiệt lượng lớn, thường dùng nướng thịt.
• Chất thải gỗ cứng: mùn cưa, mảnh bào gỗ, cành cây nghiền nhỏ.

Nhóm nguyên liệu mềm (than hơi xốp, dễ cháy):

• Thân ngũ cốc: thân ngô, thân bông, thân đậu, vỏ trấu.
• Gỗ mềm: mùn cưa thông, mùn cưa linh sam (nhiều dầu, dễ ép tạo hình).
• Chất thải công nghiệp: bã mía, vỏ lạc, vỏ cà phê, bã trồng nấm.

II. Quy trình sản xuất hoàn chỉnh (4 giai đoạn chính)

Sản xuất than cơ khí gồm 4 bước: nghiền nguyên liệu → sấy khô → ép que → than hóa.

Giai đoạn 1: Nghiền nguyên liệu

Mục đích: Nghiền khối lớn thành hạt nhỏ để dễ sấy và ép nén.

• Cành, khúc gỗ lớn cho vào máy nghiền gỗ; nếu đã là mùn cưa nhỏ thì chuyển thẳng qua lọc sàng.
• Kích thước hạt sau nghiền tiêu chuẩn: 3~8mm. Hạt quá to khó mềm khi ép, gây nứt vỡ que than; hạt quá mịn như bụi làm kém thoáng khí bên trong que than.
• Đặc điểm: Bước này quyết định độ dễ ép que ở công đoạn sau.

Giai đoạn 2: Sấy khô (bước quan trọng nhất)

Mục đích: Loại bỏ nước thừa, là yếu tố quyết định thành công sản xuất than cơ khí.

• Độ ẩm tự nhiên của mùn cưa/rơm thường từ 30%~50%.
• Nguyên liệu ướt sau nghiền vào máy sấy trống qua băng tải; nguồn nhiệt (khí nóng đốt từ chất thải gỗ, than đá, viên sinh khối) vào trống, lăn đảo nguyên liệu để nước bay hơi nhanh.
• Tiêu chuẩn độ ẩm sau sấy: 8%~12%
• Dưới 4%: nguyên liệu quá khô không dẻo khi ép, dễ vụn vỡ.
• Trên 15%: khi ép sinh hơi nước nhiều gây nổ que hay kẹt máy.

Giai đoạn 3: Ép que than (công đoạn cốt lõi)

Mục đích: Ép bột rời thành que nhiên liệu mật độ cao (bán thành phẩm) dưới nhiệt độ và áp suất cao.
Nguyên lý: Lignin trong nguyên liệu mềm hóa và có tính kết dính ở nhiệt độ 260℃~300℃.

• Nguyên liệu khô vào máy ép que vít; trục vít tạo áp suất cực lớn (500~800kg/cm²), ma sát sinh nhiệt cao.
• Nguyên liệu chuyển trạng thái dẻo trong thân máy, đùn liên tục qua khuôn thành que than.
• Que vừa ra máy nhiệt độ khoảng 200~300℃, cần làm nguội để đông cứng, gọi là que bán thành phẩm (que sinh khối). Sản phẩm này có thể đốt trực tiếp cho lò hơi.
• Đặc điểm: Tốn nhiều điện, hao mòn bộ phận trục vít; que thành phẩm thường có lỗ ở giữa để thoáng khí, giảm căng giãn nở.

Giai đoạn 4: Than hóa (bước chuyển đổi thành than đen)

Mục đích: Đốt phân hủy nhiệt que bán thành phẩm (màu nâu) thành than đen ở nhiệt cao, môi trường thiếu oxy.
Hiện có 2 phương pháp chính:

1. Lò đất/lò gạch truyền thống
   Xếp que bán thành phẩm kín trong lò, đốt một phần que sinh nhiệt 400~600℃ để than hóa phần còn lại. Người điều chỉnh lượng gió qua màu khói và nhiệt độ, sau đó đóng kín lò làm nguội.
   Ưu: vốn đầu tư thấp. Nhược: chu trình dài (7~10 ngày), nhiều khói ô nhiễm, chất lượng than không ổn định.
2. Lò than hóa phân hủy nhiệt hiện đại (thân thiện môi trường)
   Đưa que bán thành phẩm vào khoang lò kín (loại đứng hoặc ngang), quy trình chia 4 bước: sấy → tiền than hóa → than hóa → làm nguội.
   Nhiệt bên ngoài hoặc khí dễ cháy thu hồi từ trong lò đốt làm nguồn nhiệt, nâng nhiệt khoang lò khoảng 600℃. Trong môi trường thiếu oxy, chất dễ bay hơi (nhựa gỗ, dấm gỗ, khí đốt) tách ra, thu hồi khí đốt dẫn về buồng đốt tự cung cấp nhiệt cho lò. Sau than hóa làm nguội bằng nước/khí rồi tháo than thành phẩm.
   Ưu: tự động hóa cao, chu trình sản xuất chỉ vài giờ, thu hồi phụ phẩm nhựa/dấm gỗ, đạt tiêu chuẩn môi trường.

III. Đặc điểm tổng kết quy trình

1. Tận dụng phế liệu thành hàng hóa giá trị: chuyển rừng nông nghiệp khó xử lý (mùn cưa, vỏ trấu, rơm) thành nhiên liệu dân dụng và công nghiệp giá cao.
2. Mật độ và nhiệt trị cao: mật độ than cơ khí gấp 2~3 lần than tự nhiên, nhiệt trị đạt 7000~8000 kcal/kg, thời gian cháy dài gấp 3~5 lần than thông thường.
3. Sạch sẽ, thân thiện môi trường: đốt không khói, không mùi, không bắn tia lửa nhờ cấu trúc đồng nhất sau ép cao áp; công nghệ than hóa liên tục hiện đại khắc phục ô nhiễm khói của lò truyền thống.
4. Hình dạng đều đặn: que có dạng lăng trụ vuông/lục giác, thuận tiện đóng gói, vận chuyển và sử dụng.

Nhờ các bước trên, mảnh bào gỗ, rơm thải được chế biến thành khối than quy cách bán ra thị trường dùng nướng thịt và sưởi ấm.