Máy phát điện sử dụng khí Biogas phần 2

Thông tin tài liệu

Máy phát điện sử dụng khí Biogas

GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 1 - MỤC LỤC Trang Danh mục hình ảnh 3 Lời cảm ơn 6 Lời nói đầu 7 Chương I: TỔNG QUAN MỘT SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG CHUYỂN HÓA THÀNH ĐIỆN NĂNG 1.1 Nguồn năng lượng từ sức nước ( thủy điện ) 10 1.2 Nguồn năng lượng gió 11 1.3 Nguồn năng lượng mặt trời 13 1.4 Năng lượng sóng biển 15 1.5 Nguồn năng lượng sinh học 17 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ KHÍ BIOGAS CHO MÁY PHÁT ĐIỆN 2.1 Giới thiệu tổng quan khí Biogas và mô hình xây dựng hầm chứa 21 2.2 Điều chế sản xuất khí Biogas sạch cho máy phát điện 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN KHÍ BIOGAS VÀO MÁY PHÁT ĐIỆN 3.1 Tìm hiểu nguyên lý và một số đặc điểm máy phát 35 3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống dẫn khí 44 3.3 Thiết kế van điều tiết lượng khí Biogas cho máy phát 46 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG DẪN KHÍ BIOGAS VÀO MÁY PHÁT ĐIỆN 4.1 Thiết kế bộ đo tốc độ cho máy phát điện 50 4.2 Thiết kế board mạch điều khiển 52 4.3 Chương trình điều khiển 61 4.4 Tính toán lợi ích sử dụng 66 CHƯƠNG 5: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THU ĐƯỢC 5.1 Xác định tần số chuẩn của mạch điện 69 GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 2 - 5.2 Tiến hành thực nghiệm thay đổi tải 70 5.3 Hình ảnh thực nghiệm 70 Kết luận 74 Hướng phát triển của đề tài và mặt hạn chế 75 Danh mục từ viết tắt 77 Tài liệu tham khảo 78 GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 3 - DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Chương I : TỔNG QUAN MỘT SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG CHUYỂN HÓA THÀNH ĐIỆN NĂNG Hình 1-1 : Sơ đồ đập thủy điện 10 Hình 1-2 : Sơ đồ hệ thống máy phát điện chạy bằng sức gió 12 Hình 1-3 : Sơ đồ hệ thống năng lượng mặt trời 14 Hình 1-4 : Sơ đồ hệ thống máy phát điện cánh ngầm 16 Hình 1-5 : Quá trình tạo ra nhiện liệu sinh học 18 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ KHÍ BIOGAS CHO MÁY PHÁT ĐIỆN Hình 2-1 : Mô hình xây dựng hầm chứa 23 Hình 2-2 : Hình ảnh túi trữ khí 23 Hình 2-3 : Tháp hấp phụ khí H2S 29 Hình 2-4 : Tháp hấp phụ khí CO2 30 Hình 2-5 : Quy trình hệ thống xử lý khí Biogas 31 Hình 2-6 : Mô hình thiết kế tháp hấp phụ 33 Hình 2-7 : Mô hình thực tế tháp hấp phụ 33 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN KHÍ BIOGAS VÀO MÁY PHÁT ĐIỆN Hình 3-1 : Máy phát dùng trong thí nghiệm 34 Hình 3-2 : Mặt cắt bộ chế hòa khí 37 Hình 3-3 : Dạng kim phun xăng bằng điện tử EFI 38 Hình 3-4 : Bộ chế hòa khí máy phát 40 Hình 3-5 : Bộ chế hòa khí cố định thân máy thông qua 2 thanh ốc 41 Hình 3-6 : Chi tiết gia công kích thước phần dẫn khí Biogas 41 Hình 3-7 : Hình dạng chi tiết cung cấp khí sau khi hoàn tất 43 Hình 3-8 : Bộ chế hòa khí hoàn chỉnh 43 Hình 3-9 : Sơ đồ bố trí khí vào máy phát 45 GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 4 - Hình 3-10 : Hình ảnh mặt cắt động cơ 4 thì 45 Hình 3-11 : Hình ảnh bố trí các van điều tiết khí 47 Hình 3-12 : Van logic mở khí 47 Hình 3-13 : Hình ảnh van tuyến tính 48 Hình 3-14 : Mặt cắt van tuyến tính 48 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG DẪN KHÍ BIOGAS VÀO MÁY PHÁT ĐIỆN Hình 4-1 : Cấu tạo bên trong của Encoder 50 Hình 4-2 : Bộ đo tốc độ 51 Hình 4-3 : Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 52 Hình 4-4 : Khối nguồn nuôi mạch điều khiển 53 Hình 4-5 : Sơ đồ chân 78XX 53 Hình 4-6 : Transistor công suất 53 Hình 4-7 : Kết nối MAX 232 54 Hình 4-8 : Hình ảnh MAX 232 54 Hình 4-9 : Sơ đồ cổng COM 9 chân 54 Hình 4-10 : Khối hiển thị thông số 55 Hình 4-11 : Khối nhận tín hiệu số vòng quay 55 Hình 4-12 : Khối điều khiển van khí 56 Hình 4-13 : Board mạch thực tế 57 Hình 4-14 : Hình ảnh thực tế IC 89V51 57 Hình 4-15 : Sơ đồ giải thuật 60 CHƯƠNG 5: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THU ĐƯỢC Hình 5-1 : Khối điều khiển đưa khí vào máy phát 70 Hình 5-2 : Tải thực nghiệm là các bóng đèn tròn 71 Hình 5-3 : Mô hình sẵn sàng thực nghiệm 71 Hình 5-4 : Board điều khiển hoạt động 72 Hình 5-5 : Đồng hồ đo áp chỉ mức 220V 72 Hình 5-6 : Điện áp ra thắp sáng các bóng đèn 72 GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 5 - MỞ ĐẦU GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 6 - LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu và các thầy cô Trường Đại Học Lạc Hồng đã chỉ dẫn chúng em trong những năm tháng học tập tại trường. Trong quá trình thực hiện đề tài này chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Vũ Quỳnh, giáo viên trực tiếp hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Cuối cùng là lời cảm ơn chân thành đến gia đình, các thầy cô trong Khoa Cơ Điện và các bạn bè, những người đã động viên giúp đỡ chúng em trong quá trình thực hiện đề tài này. Tuy nhiên, do trình độ còn hạn chế và thời gian có hạn và đây là đề tài đầu tiên thực hiện một cách có hệ thống cho nên chắc chắn trong bài báo cáo này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để đề tài này được hoàn chỉnh hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn. GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 7 - LỜI NÓI ĐẦU Nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh từ lâu đã được các nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là từ sau khi xảy ra cuộc khủng hoảng năng lượng dầu mỏ năm 1973. Cuộc khủng hoảng sau đó được khắc phục, tuy nhiên nguy cơ của nó vẫn luôn rập rình. Những năm gần đây, giá dầu thô liên tục gia tăng, có lúc đã vượt ngưỡng 70USD/thùng trong năm 2006. Mặc dù các nước xuất khẩu dầu mỏ đã sử dụng hết công suất hiện có để sản xuất nhưng cũng rất khó khăn mới có thể làm hạ nhiệt cơn sốt giá dầu thô. Với mức khai thác như hiện nay, trữ lượng dầu thô trong lòng đất sẽ cạn kiệt trong tương lai không xa. Việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển. Sự gia tăng các nồng độ các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển kể từ khi nhân loại bước vào thời kỳ công nghiệp đã đặt ra những vấn đề hết bức xúc về môi trường. Thủ phạm chính gây ra các chất ô nhiễm trong bầu không khí là sản phẩm cháy của nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt .). Trong khí thải có những chất trực tiếp gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người như CO, HC, NOx, SO2, bồ hóng .và những chất gây tác động xấu đến môi trường, đặc biệt là CO2, chất khí gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ trái đất. Nhiều hội nghị cấp cao quốc tế và khu vực đã bàn giải pháp giảm thiểu CO2 trong sản xuất và đời sống và người ta đã đạt được những thỏa thuận quan trọng trong các công ước quốc tế Kyoto, LaHaye và Việt Nam cũng đã cam kết thực hiện. Theo các Công ước này các quốc gia cần áp dụng các giải pháp rút giảm mức độ phát thải CO2 bằng cách nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, sử dụng các nguồn năng lượng sạch, sử dụng năng lượng tái sinh. Năng lượng tái sinh có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng lý tưởng nhất.[1] GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 8 - Nước ta là nước có nền nông nghiệp rất phát triển. Hầu như tất cả các vùng trong nước đều có các hộ chăn nuôi gia súc và phong trào xây dựng các hầm khí biogas qui mô gia đình đang rất phát triển. Do đó số lượng khí biogas dư thừa là rất lớn. Có nhiều hộ đã sử dụng rất nhiều trong việc nấu ăn mà vẫn không hết khí và còn thải bớt lên trời vì quá nhiều khí trong bình chứa. Để tận dụng nguồn năng lượng sinh học dư thừa này, nhóm chúng em đã chọn đề tài Nghiên cứu thiết kế máy phát điện chạy bằng khí biogas. Từ đó ta có thể dùng điện để chạy các thiết bị điện trong nhà từ nguồn nguyên liệu vô tận tại chỗ, không tốn tiền. Giảm được chi phí điện hàng tháng mà ta phải trả cho ngành điện lực. Những kiến thức năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giá qua đợt báo cáo nghiên cứu khoa học này. Vì vậy chúng em cố gắng tận dụng những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tòi nghiên cứu để có thể hoàn thành tốt bài báo cáo này. Những sản phẩm những kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có gì lớn lao. Nhưng đó là những thành quả của những năm học tập vừa qua, là thành công đầu tiên của chúng em trước khi ra trường. GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 9 - DẪN NHẬP GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng - 10 - Chương I: TỔNG QUAN MỘT SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG CHUYỂN HOÁ THÀNH ĐIỆN NĂNG 1.1./ Nguồn năng lượng từ sức nước ( thủy điện ) [11] Là nguồn năng lượng đang được sử dụng rộng rãi và đang có nhiều tiềm năng phát triển. Nhân loại mới chỉ khai triển được một phần tư tiềm năng kinh tế và một phần sáu tiềm năng kỹ thuật của thủy năng. Tuy nhiên các nước có kinh tế phát triển đã huy động tất cả tiềm năng kinh tế thủy điện của họ rồi và đang khai triển những địa điểm có thể dùng để xây những công trình tích năng. Nhà máy thuỷ điện dùng nguồn năng lượng sơ cấp là sức chảy của sông, suối làm quay một tuabin nước và sinh ra điện năng. Công suất của thuỷ điện phụ thuộc vào lưu lượng nước, chiều cao đầu thượng lưu và dòng chảy nước tại nơi đặt máy. Công suất lớn nhất hiện nay đạt đến 31.512 MW. Một công trình thủy lợi điều tiết lưu lượng nước ở hạ nguồn để có thể cung ứng nước đúng mức đúng lúc cho nông nghiệp, du lịch, giải trí, giao thông vận tải và sản xuất điện. Mỗi chức năng có một giá trị kinh tế. Vì thế mà tiềm năng kinh tế sản xuất thủy điện chỉ có thể tính một cách cá biệt cho mỗi công trình chứ không thể ước tính chung cho một nước hay cho toàn thế giới. [...]... 8 7 6 5,5 4,5 4,3 4 3,5 400 500 21 16 12 10 9 8 7 6,5 6 5 ,2 5 4,5 4 20 16 13 11 10 9 8 7 6,5 6 5,5 5 2. 2./ Điều chế sản xuất khí Biogas sạch cho máy phát điện Khí Biogas là hợp chất khí bao gồm: khí mêtan chiếm khoảng 60-70%, khí CO2 chiếm lớn hơn 30% và một số tạp chất khí khác như: H2S, N, Khí CH4 sản sinh ra sự cháy, CO2 làm giảm khả năng đốt cháy của khí, khí H2S làm gây tắt thở khi hít phải và... loại máy phát Máy phát để sử dụng chạy được khí Biogas thì có rất nhiều loại như máy phát chạy bằng xăng, dầu hay các nhiên liệu hóa lỏng… thì đều được, tùy thuộc vào người thiết kế mong muốn Ở đây máy phát được chọn để làm trong đề tài là loại máy phát chạy thuần túy bằng xăng được bán rộng rãi trên thị trường Máy phát điện sách tay loại công suất nhỏ Máy phát điện công suất cỡ trung bình Máy phát điện. .. sắt đã sử dụng trong 15 phút Tuy nhiên quá trình này tạo ra chất khí ô nhiễm SO2: Fe2S3 + 9/2O2 FeS + 3/2O2 Fe2O3 + 3SO2 FeO + SO2 Phoi sắt có thể được tái sử dụng từ 3-5 lần Phoi sắt sau khi đốt được trộn với vỏ bào cưa với tỉ lệ 1:1 về thể tích, sau đó được cho vào thiết bị lọc.[5] , [8] 2. 2.3./Hấp phụ loại bỏ khí CO2 Là chất khí không cháy, không màu, không mùi Nặng gấp 1.5 lần không khí Nếu khí này... hệ thống má phát điện chạy bằng khí Biogas Sau đây là toàn văn phần trình bày về nghiên cứu máy phát điện chạy bằng khí Biogas - 19 - GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ KHÍ BIOGAS - 20 - GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU CHẾ KHÍ BIOGAS CHO MÁY PHÁT ĐIỆN 2. 1./ Giới thiệu tổng quan khí Biogas và mô... tấn khí cacbonic hàng năm, tương đương với với số lượng 90 triệu xe dùng trong một năm [6] Về thành phần chính: Thành phần chính của Biogas là CH4(50¸60%) và CO2 (»30%) còn lại là các chất khác như N2, O2, H2S, CO…CH4 tạo ra sự cháy khi tiếp xúc với ôxi do đó có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động cơ và chạy máy phát Để sử dụng biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý biogas trước khi sử dụng vì H2S... chủng loại máy phát được chọn Trong đề tài này nhóm chọn loại máy phát dành cho gia đình có công suất cỡ nhỏ 550W và được thể hiện ở hình 3-1 Máy phát hiệu Honda của Nhật Bản, máy ban đầu chạy bằng xăng sau đó mới cải tạo chuyển sang chạy bằng khí Biogas Điện áp ra là 22 0V và tần số là 50Hz, tốc độ làm việc ổn định của máy phát là 1500V/phút Trước tiên ta sẽ tìm hiểu về cơ cấu chế hoà khí của máy phát chạy... hại nhất Khi sử dụng để nấu bếp, H2S gây ăn mòn các ống dẫn, bếp nấu, và làm cho Biogas có mùi hôi khó chịu H2S khi cháy tạo thành SO2 cũng là khí độc hại đối với sức khỏe con người Khi sử dụng cho động cơ, H2S gây ăn mòn các chi tiết của đường ống nạp-thải và buồng cháy, làm giảm tuổi thọ của động cơ.[5] Xây dựng tháp hấp phụ khí tách khí H2S Trong nghiên cứu này sử dụng phoi sắt để tách H2S Chất này... để tích trữ điện Chúng ta cũng có thể tích hợp đưa máy phát điện vào trong lõi của tời quấn cáp và cũng có thể kết nối trục tiếp máy phát với tời mà không cần qua trung gian là dây cót Trên đây chỉ là nguyên lý hoạt động cơ bản của máy phát điện cánh ngầm Khi chế tạo, máy phát điện thực sự cần có những thiết kế, tính toán và thử nghiệm cụ thể Máy phát điện cánh ngầm có thể dùng để cung cấp điện cho các... của máy và được thể hiện trong bảng sau [11]: Với: Công suất điện được tính bằng KW, thời gian hoạt động của máy tính theo giờ (số in nghiêng) - 26 - GVHD : Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh Công suất điện (kW) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 SVTH: Kim Cường – Minh Hoàng Số lượng lợn trong trang trại (con) 20 3 1,5 1 50 8 4 2, 5 2 100 16 8 5 4 3 150 24 12 8 6 5 4 3,5 3 20 0 300 16 10 8 6 5 4,5 4 3,5 3 24 16 12. .. lọc các tạp chất có hại Sử dụng biogas nói riêng và các nguồn năng lượng tái sinh có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời nói chung không làm tăng nồng độ CO2 trong bầu khí quyển 2. 1 .2/ Tình hình phát triển khí Biogas ở nước ta hiện nay Trong những năm gần đây, người dân ở nông thôn nước ta đã bắt đầu quen dần với việc sử dụng Biogas làm chất đốt Phong trào xây dựng các hầm khí Biogas qui mô gia đình và . CHẾ KHÍ BIOGAS CHO MÁY PHÁT ĐIỆN 2. 1 Giới thiệu tổng quan khí Biogas và mô hình xây dựng hầm chứa 21 2. 2 Điều chế sản xuất khí Biogas sạch cho máy phát điện. Hình 2- 1 : Mô hình xây dựng hầm chứa 23 Hình 2- 2 : Hình ảnh túi trữ khí 23 Hình 2- 3 : Tháp hấp phụ khí H2S 29 Hình 2- 4 : Tháp hấp phụ khí CO2 30 Hình 2- 5

Ngày đăng: 16/11/2012, 11:44

Xem thêm: Máy phát điện sử dụng khí Biogas phần 2, Máy phát điện sử dụng khí Biogas phần 2, Nguồn năng lượng từ sức nước thủy điện [11] Nguồn năng lượng gió, Nguồn năng lượng mặt trời[11], Năng lượng sóng biển, Nguồn năng lượng sinh học [12], Điều chế sản xuất khí Biogas sạch cho máy phát điện, 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN KHÍ BIOGAS VÀO MÁY PHÁT ĐIỆN