NGUYÊN LIỆU GỖ TRONG SẢN XUẤT BỘT GIẤY

VI. Sàng dăm mảnh
VI.1. Mục đích
Tạo ra kích cỡ dăm mảnh thích hợp và đồng đều cho các quá trình sau. Quá trình sàng không tạo ra dăm mảnh tốt hơn nhưng nó loại bỏ những dăm mảnh không thích hợp cho quá trình sau.
Trong quá trình sàng dăm mảnh thông thường, các dăm vụn (fines) sẽ được loại bỏ. Các dăm mảnh lớn (oversized-chip) sẽ được cắt lại và quay trở lại quá trình sàng. Các nhà máy bột hóa hiện đại thường thiết kế hệ thống sàng theo bề dày (thickness screening) bời vì kích thước này ảnh hưởng rất lớn lên kết quả của quá trình nấu.
VI.2. Thiết bị sử dụng
VI.2.1. Sàng phân loại (Chip classifier)

VI.2.2. Sàng đĩa (Disc Screen)
Phương pháp thông thường nhất để loại những dăm mảnh dày quá mức là loại bằng sàng đĩa với mặt nghiêng phẳng hoặc hình chữa  V. Sàng được cấu tạo bởi hàng loạt những trục song song nhau, trục được cấu tạo từ nhiều đĩa và có các miếng đệm. Các đĩa
trên trục này sẽ gối đầu trên các đĩa của trục kề bên. Nhờ việc gối đầu này tạo ra các khe sàng. Khoảng cách giữa 2 trục sẽ quyết định chiều dài khe sàng.
Khi các đĩa quay sẽ mang những dăm mảnh có bề dày quá mức phía trên sàng đi về phía cuối sàng. Những dăm mảnh hợp cách rơi qua khe sàng và được chuyển đến các công đoạn sản xuất tiếp theo.

VI.2.3. Sàng trục (Roll screen)
Sàng bao gồm các trục có khắc rãnh song song nhau (có thể từ 20-60 trục). Các rãnh được khắc theo hình xoắn ốc trên 2 trục kề nhau sẽ ngược chiều nhau. Khoảng cách giữa 2 trục sẽ quyết định kích cỡ của dăm mảnh lọt qua sàng. Các trục của sàng quay cùng chiều nhau. Những dăm mảnh dày quá mức sẽ sẽ di chuyển từ trục này sang trục khác và đi về phía cuối sàng. Hiệu quả của việc loại các dăm mảnh dày quá mức sẽ tăng khi tăng tốc độ quay của trục sàng.

VI.2.4. Sàng dăm mịn(Fines Screen)
Việc loại bỏ những dăm vụn từ dăm gỗ sẽ cải thiện độ bền của bột và đồng thời làm giảm lượng hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất bột. Phương pháp hiệu quả nhất để loại những dăm vụn ra khỏi hỗn hợp dăm mảnh và đồng thời giữ lại những xơ sợi có thể sử dụng được bằng cách áp dụng loại sàng trục như Hình 30 và Hình 31. Các dăm vụn sẽ rơi vào trong kẽ hở trên trục sàng và sau đó được loại thông qua các khe giữa các trục song song nhau.

VI.3. Bố trí hệ thống sàng

 

VI.4. Xử lý các dăm mảnh không hợp cách
Dăm mảnh kích cỡ lớn (oversize chips): Xử lý lại bằng thiết bị kiểu đĩa Disc type rechipper Hình II.33) hoặc định lại kết cấu của dăm mảnh bằng Chip Optimizer (Hình II.34)
Dăm vụn (fines) – mùn: Sử dụng làm ván ép mùn hoặc được đốt cùng với vỏ cây trong lò hơi tạo năng lượng nhiệt sử dụng trong nhà máy.

VII. Xử lý vỏ gỗ
Tất cả những chất thải từ gỗ (chủ yếu là vỏ) không được sử dụng như nguồn nguyên liệu cho sản xuất bột sẽ được thu gom và sử dụng như chất đốt tạo năng lượng. Vỏ là lớp ngoài cùng của gỗ (chiếm khoảng 10-15% thể tích toàn bộ cây) và chỉ có khoảng 20% xơ sợi có thể sử dụng để sản xuất bột. Hầu hết lượng vỏ này đều đi vào nhà máy sản xuất bột giấy, chỉ 1 lượng nhỏ bị mất đi trong quá trình chuyên chở gỗ (1-2%).
Để đốt vỏ gỗ trong lò thu hồi (recovery boiler) thì kích thước của vỏ gỗ phải thích hợp cho việc đốt cháy và vỏ phải càng khô càng tốt. Do đó vỏ gỗ thường được xử lý qua thiết bị nghiền dạng vít (screw crusher) để làm giảm kích thước của các tấm vỏ lớn và ép bớt nước trong vỏ để làm tăng độ khô bằng thiết bị ép vỏ (bark press)

 
(Còn tiếp..)

IV. Đánh thành dăm mảnh
IV.1. Mục đích
Làm cho khúc gỗ được tách ra thành các mảnh có kích thước đồng đều về chiều dài, chiều rộng và bề dày. Để khi nấu bột thì nguyên liệu dễ dàng được thẩm thấu nước, hóa chất và nhiệt 1cách đồng đều, tạo ra bột có chất lượng tốt.

IV.2. Thiết bị sử dụng
IV.2.1. Thiết bị kiểu đĩa (disc chipper)
Máy đánh dăm mảnh được sử dụng phổ biến có dạng đĩa, một loạt các lưỡi dao được lắp chặt tỏa tròn trên mặt đĩa và nhô ra cao gần 20mm. Số lượng lưỡi dao có thể từ 6-16, tuỳ thuộc vào công suất thiết bị, chiều dài dăm mảnh và đường kính của thiết bị. Phía sau mỗi lưỡi dao có lỗ mở để dăm mảnh sau khi cắt sẽ đi ra. Đĩa của thiết bị được làm bằng thép có bề dày từ 80-220mm. Các loại thiết bị kiểu đĩa thường sử dụng như hình II.21.

Ngày nay hầu hết nguồn nguyên liệu cung cấp cho công nghiệp bột giấy là gỗ đoạn có đường kính nhỏ. Những máy đánh dăm mảnh kiểu đĩa vì vậy được thiết kế có thể đánh hàng loạt những đoạn gỗ nhỏ cùng 1 lúc thành dăm mảnh để có thể đảm bảo nguồn cấp liệu liên tục và đạt được công suất cao theo yêu cầu (hình II.20). Thông thường thiết bị này có cơ cấu cấp liệu trọng lực (gravity feed) và máng cấp liệu rộng. Đối với gỗ có đường kính lớn hơn 15cm thì có thể được cắt bởi 2 dao cùng lúc.
Sự bố trí hình học của thiết bị đánh dăm mảnh sẽ ảnh hưởng đến sự tương ứng về bề dày của dăm mảnh sinh ra. Ở hình II.21, kí hiệu các góc như sau:

Chiều dài dăm mảnh tính theo công thức : l = u /sin ε
IV.2.2. Thiết bị kiểu tang trống (Drum Chipper)

Thiết bị đánh dăm mảnh kiểu tang trống ngày càng ít được sử dụng trong các nhà máy sản xuất bột giấy ở các nước Bắc Âu. Vài nhà máy sử dụng chúng cho các loại gỗ ngắn. Thông thường chúng được sử dụng để đánh dăm mảnh các loại như đay, tre nứa,
Thiết bị có cơ cấu cấp liệu theo phương ngang với các con lăn cuốn nguyên liệu vào trong tang trống chặt mảnh, các dao cắt bố trí trên tang trống sẽ cắt thành các dăm mảnh. Tốc độ quay của tang trống sẽ ảnh hưởng đến chiều dài của dăm mảnh.
IV.3. Yếu tố ảnh hưởng quá trình
Quá trình đánh dăm mảnh phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản như sau:
–   Tính chất của gỗ: Độ bền, tỉ trọng và độ cứng của gỗ
–   Độ khô của gỗ
–   Đường kính của gỗ
–   Loại thiết bị đánh dăm mảnh
–   Cấu trúc và thông số hình học của thiết bị
–   Cách bảo dưỡng thiết bị: Đặc biệt là thay thế-bảo dưỡng dao cắt. Khi dao cắt bị mòn thì số lượng dăm mảnh nhỏ và lượng bụi sẽ gia tăng, làm giảm công suất cắt mảnh của thiết bị
Ảnh hưởng của quá trình đánh dăm mảnh đến:
+ Chất lượng của bột:
–   Chiều dài dăm mảnh → chiều dài xơ sợi →  đặc tính cơ lí của bột
–   Dao cùn → nhiều dăm mịn và xơ sợi bị tổn hại → tính cơ lí của bột giảm
–   Dăm mảnh dày → quá trình thẩm thấu không đồng đều → thải loại trong quá trình sàng cao và hàm lượng lignin phân bố không đồng đều (chỉ số kappa không đồng đều)
+ Tính kinh tế:
–   Lượng dăm mịn cao → tỉ lệ thất thoát gỗ cao
–   Lượng dăm quá kích cỡ → Xử lý lại sinh ra nhiều dăm mịn hơn → tỉ lệ thất thoát gỗ cao hơn

III.3. Thiết bị bóc vỏ
III.3.1. Máy bóc vỏ dạng tang trống quay (drum debarking)
Thiết bị bóc vỏ dạng tang trống quay có thể vận hành ở các điều kiện như sau:
–   Vận hành liên tục
–   Trong môi trường ướt, ướt 1 phần hoặc khô
–   Xáo trộn hoặc song song
–   Thiết kế đặc biệt cho các loại gỗ có kích thước nhỏ
III.3.1.1. Bóc vỏ ướt (wet debarking)
Nước được đưa vào phần đầu của trống để giúp cho vỏ dễ bong ra và đồng thời rửa cây. Phần còn lại của trống có các rãnh để vỏ cây rơi ra trong khi gỗ tiếp tục di chuyển đến cuối thùng và ra ngoài. Vỏ ướt thường phải được ép hoặc sấy khô trước khi được làm chất đốt.
III.3.1.2. Bóc vỏ khô (dry debarking)
Trong trống bốc vỏ khô, toàn bộ chiều dài trống đều có các khe tách vỏ và loại này quay nhanh hơn loại trống bóc vỏ ướt. Phần vỏ thải ra từ tang trống có thể đốt trực tiếp.
III.3.1.3. Bóc vỏ trong điều kiện làm ướt 1 phần (semiwet debarking)
Cũng tương tự như bốc vỏ khô nhưng nước được phun vào trong tang trống sẽ đi ra thông qua các rãnh.
III.3.1.3. Bóc vỏ dạng xáo trộn (tumble debarking)
Ở dạng này các đoạn gỗ chuyển động xáo trộn tự do trong tang trống. Vỏ được bóc ra nhờ sự cọ xát của các đoạn gỗ vào nhau. Đường kính tang trống từ 4-6m và chiều dài từ 20-40m. Với tang trống có đường kính 5m thì tốc độ quay của tang trống khoảng 5,7-7,6 vòng/phút
III.3.1.4. Bóc vỏ dạng chuyển động song song (parallel debarking)
Các đoạn gỗ sắp xếp thẳng hàng theo trục của tang trống và cuộn tròn theo mặt trong của tang. Vì vậy, lực bóc vỏ trong trường hợp này yếu hơn trong trường hợp các đoạn gỗ chuyển động hỗn loạn. Đường kính tang trống khoảng 3.2-4m và chiều dài tang trống khoảng 40-70m. Dạng này chỉ sử dụng cho trường hợp bóc vỏ cây nguyên. Bóc vỏ khô thường được áp dụng trong trường hợp này.
Ở các nước Bắc Âu, bóc vỏ theo kiểu chuyển động song song ít phổ biến hơn bóc vỏ kiểu chuyển động xáo trộn. Điểm mạnh của phương pháp này đó là quá trình bóc vỏ diễn ra nhẹ nhàng, tăng khả năng tạo ra dăm mảnh chất lượng tốt cho sản xuất bột.

Còn tiếp…)

III.3. Thiết bị bóc vỏ
III.3.1. Máy bóc vỏ dạng tang trống quay (drum debarking)
Thiết bị bóc vỏ dạng tang trống quay có thể vận hành ở các điều kiện như sau:
–   Vận hành liên tục
–   Trong môi trường ướt, ướt 1 phần hoặc khô
–   Xáo trộn hoặc song song
–   Thiết kế đặc biệt cho các loại gỗ có kích thước nhỏ
III.3.1.1. Bóc vỏ ướt (wet debarking)
Nước được đưa vào phần đầu của trống để giúp cho vỏ dễ bong ra và đồng thời rửa cây. Phần còn lại của trống có các rãnh để vỏ cây rơi ra trong khi gỗ tiếp tục di chuyển đến cuối thùng và ra ngoài. Vỏ ướt thường phải được ép hoặc sấy khô trước khi được làm chất đốt.
III.3.1.2. Bóc vỏ khô (dry debarking)
Trong trống bốc vỏ khô, toàn bộ chiều dài trống đều có các khe tách vỏ và loại này quay nhanh hơn loại trống bóc vỏ ướt. Phần vỏ thải ra từ tang trống có thể đốt trực tiếp.
III.3.1.3. Bóc vỏ trong điều kiện làm ướt 1 phần (semiwet debarking)
Cũng tương tự như bốc vỏ khô nhưng nước được phun vào trong tang trống sẽ đi ra thông qua các rãnh.
III.3.1.3. Bóc vỏ dạng xáo trộn (tumble debarking)
Ở dạng này các đoạn gỗ chuyển động xáo trộn tự do trong tang trống. Vỏ được bóc ra nhờ sự cọ xát của các đoạn gỗ vào nhau. Đường kính tang trống từ 4-6m và chiều dài từ 20-40m. Với tang trống có đường kính 5m thì tốc độ quay của tang trống khoảng 5,7-7,6 vòng/phút
III.3.1.4. Bóc vỏ dạng chuyển động song song (parallel debarking)
Các đoạn gỗ sắp xếp thẳng hàng theo trục của tang trống và cuộn tròn theo mặt trong của tang. Vì vậy, lực bóc vỏ trong trường hợp này yếu hơn trong trường hợp các đoạn gỗ chuyển động hỗn loạn. Đường kính tang trống khoảng 3.2-4m và chiều dài tang trống khoảng 40-70m. Dạng này chỉ sử dụng cho trường hợp bóc vỏ cây nguyên. Bóc vỏ khô thường được áp dụng trong trường hợp này.
Ở các nước Bắc Âu, bóc vỏ theo kiểu chuyển động song song ít phổ biến hơn bóc vỏ kiểu chuyển động xáo trộn. Điểm mạnh của phương pháp này đó là quá trình bóc vỏ diễn ra nhẹ nhàng, tăng khả năng tạo ra dăm mảnh chất lượng tốt cho sản xuất bột.

Còn tiếp…)

III.3. Thiết bị bóc vỏ

III.3.1. Mục đích của quá trình
Trong hầu hết các trường hợp, việc loại vỏ là thực sự cần thiết vì:
– Làm tăng độ sạch của bột
– Lượng hóa chất tiêu thụ thấp hơn
– Công suất của nhà máy sẽ cao hơn
– Làm giảm tải chết trong hệ thống thu hồi
Mức độ bóc vỏ gỗ càng cao thì độ sạch càng cao nhưng tỉ lệ gỗ thất thoát càng lớn. Mức độ bóc vỏ phụ thuộc vào sản phẩm cuối cùng và loại gỗ. Tỉ lệ thất thoát của gỗ tối thiểu với loại gỗ có đường kính lớn và đồng đều nhau.
III.3.2. Cấp liệu cho thiết bị bóc vỏ
Gỗ đoạn được chuyển đến thiết bị bốc vỏ nhờ hệ thống xích tải (chain conveyor) hoặc băng tải (belt conveyor).

III.3.1. Máy bóc vỏ dạng tang trống quay (drum debarking)

Là thiết bị được sử dụng thông thường nhất. Gỗ khúc được vận chuyển vào tang trống quay nhờ hệ thống băng tải. Vỏ cây được loại bỏ nhờ tác động của lực ma sát và sự va chạm sinh ra từ hoạt động của thùng quay khi gỗ chà xát vào nhau và va đập vào các thanh gân chắn lắp dọc thành thiết bị. Tỉ lệ lấp đầy của tang trống thường dao động từ 25-60%, tỉ lệ này ảnh hưởng đến thời gian lưu giữ và sự chuyển động của các đoạn gỗ trong tang trống. Thời gian lưu giữ của gỗ trong tang trống thông thường là 25- 60 phút. Thông qua các nghiên cứu lí thuyết thì tỉ lệ lấp đầy 50% là tối ưu, năng lượng tiêu thụ tại mức này cũng là thấp nhất.
(Còn tiếp…)