BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC TUYẾN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KHÍ HÓA BIOMASS NHẰM NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ KHẢ NĂNG VẬN HÀNH CỦA THIẾT BỊ S K C 0 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 9 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN NGỌC TUYẾN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KHÍ HÓA BIOMASS NHẰM NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ KHẢ NĂNG VẬN HÀNH CỦA THIẾT BỊ NGÀNH: CƠ KHÍ MÁY - 605240 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ NGUYỄN NGỌC TUYẾN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KHÍ HÓA BIOMASS NHẰM NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ KHẢ NĂNG VẬN HÀNH CỦA THIẾT BỊ NGÀNH: CƠ KHÍ MÁY - 605240 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THANH QUANG TS HOÀNG AN QUỐC Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN NGỌC TUYẾN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/02/1985 Nơi sinh: Lâm Đồng Quê quán: Hà Nội Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 12 Nguyễn Văn Bảo, P.4, Q GV, HCM Điện thoại quan: 08 38940390 Đt nhà riêng: 0973128789 Fax: 08 38946268 E-mail: II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Liên thông Thời gian đào tạo từ / 2007 đến / 2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Công Nghiệp Tp HCM Ngành học: Công Nghệ Cơ Khí Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ / 2011 đến / 2013 Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Ngành học: Công Nghệ Chế Tạo Máy III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 2007 - 2009 2009 - Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH Khí Hóa Lỏng Việt Nam Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM i Kỹ sư dự án Giáo viên LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 ii LỜI CẢM ƠN Qua gần hai năm theo học chương trình đào tạo Thạc sĩ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM, em học hỏi nhiều kiến thức, kinh nghiệm từ Thầy Cô, bạn bè học tập sống Điều giúp em hoàn thành luận văn Thạc sĩ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: Thầy Cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM nhiệt tình truyền đạt kiến thức cho em suốt thời gian học tập trường Thầy TS Nguyễn Thanh Quang, Đại học Bách khoa Tp HCM, tận tình, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt để em hoàn thành tốt luận văn Thầy TS Hoàng An Quốc nhiệt tình hướng dẫn, bảo, đóng góp nhiều ý kiến cho em suốt thời gian thực luận văn Công Ty TNHH Kỹ Thuật Cơ Khí Năng Lượng Môi Trường Đại Phát hỗ trợ mặt bằng, máy móc, thiết bị phục vụ chế tạo mô hình thí nghiệm Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ em trình học tập thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 iii TÓM TẮT Đi đôi với trình công nghiệp hóa, đại hóa đất nước vấn đề đảm bảo nguồn lượng nói chung đảm bảo nguồn nhiên liệu đốt nói riêng “Tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường” nhắc tới hiệu tốc độ phát khí thải gây hiệu ứng nhà kính ngày gia tăng Việc sử dụng nguồn lượng tái tạo thân thiện môi trường xu hướng mối quan tâm lớn nhiều quốc gia giới Trong đề tài giới thiệu sở lý thuyết, nguyên lý công nghệ khí hóa biomass Trình bày phương pháp khí hóa nhiên liệu biomass sử dụng, từ nêu lên ưu, nhược điểm tầng loại Đó sở để lựa chọn công nghệ phù hợp điều kiện cụ thể Song song với đề tài trình bày tính toán thiết kết chi tiết hệ thống khí hóa dạng thuận chiều (down-draft), thực chế tạo mô hình thí nghiệm Từ mô hình thực tế tiến hành thí nghiệm, đo đạc số liệu từ tìm mối liên hệ ảnh hưởng số yếu tố tới hiệu suất hệ thống Xây dựng quy trình vận hành, bảo trì thiết bị, nêu lên lỗi thường gặp thiết bị hoạt động biệt pháp để khắc phục trình vận hành iv ABSTRACT Long with the industrialization and modernization of the country is the issue of ensuring energy in general and ensuring the fuel in particular “Save the energy is to protect the environment” is mentioned as a slogan while the harmful emission which causes the greenhouse effect is creasing That use of environmentally friendly and recycled energy source is trend and is a major concern for many countries around the world This topic introduces the theoretical basic, principles of the biomass gasification technology And present the some methods of biomass fuel gasification currently used, from that remark the advantages and disadvantages of every types It is basic to select the appropriate technology for each specific case The topic also present meticulously the engineer design of down-draft system and carry out the experiment in real model From the actual experimental model, measure data to find out the link of some affects of features to the efficiency of system Create standard operating procedure as well as equipment maintenance Give out some risk that can get in operating and offer countermeasure to treat to those risk v MỤC LỤC Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách hình x Danh sách bảng xi Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc giới 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở Việt Nam 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tìm hiểu lƣợng sinh khối 2.2 Lịch sử hình thành học thuyết khí hóa biomass 2.3 Ích lợi từ lƣợng sinh khối 2.3.1 Lợi ích kinh tế 2.3.2 Lợi ích môi trường vi 2.4 Quá trình khí hóa biomass 10 2.5 Các phƣơng trình phản ứng chủ yếu trình khí hóa 10 2.6 Những vùng công nghệ phản ứng hóa học 10 2.6.1 Vùng sấy (drying zone) 12 2.6.2 Vùng nhiệt phân (pyrolysis zone) 12 2.6.3 Vùng cháy (combustion zone) 13 2.6.4 Vùng phản ứng khí hóa (reduction zone) 13 2.7 Phân loại thiết bị khí hóa 15 2.7.1 Thiết bị khí hóa kiểu cố định 16 2.7.2 Kiểu thiết bị khí hóa tầng sôi (fluidized bed gasifiers) 19 2.8 Những đặc tính nhiên liệu khí hóa 20 2.8.1 Năng lượng tích trữ kích thước nhiên liệu 20 2.8.2 Độ ẩm 20 2.8.3 Bụi bẩn 21 2.8.4 Thành phần hắc ín 21 2.8.5 Những đặc tính tro sỉ 22 2.9 Những đặc tính sản phẩm gas 23 2.9.1 Thành phần nồng độ 23 2.9.2 Nhiệt độ sản phẩm gas 23 2.9.3 Một số yếu tố ảnh hưởng đến suất gas 24 2.10 Hệ số không khí thừa 26 2.10.1 Điểm cháy hoàn toàn (C) 27 2.10.2 Điểm khí hóa (G) 27 2.10.3 Điểm nhiệt phân (P) 28 2.10.4 Vùng nhiệt phân khí hóa (vùng FP) 28 2.11 Vận tốc bề mặt dòng khí hệ thống khí hóa 28 Chƣơng TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 30 3.1 Yêu cầu 30 3.2 Tính toán thông số trình khí hóa 30 vii 3.2.1 Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg trấu 30 3.2.2 Thể tích không khí cần thiết để khí hóa 1kg trấu: 31 3.2.3 Khối lượng không khí cần thiết để khí hóa cho 1kg trấu 31 3.2.4 Nhiệt trị thấp trấu: 31 3.2.5 Nhiệt trị cao trấu: 31 3.3 Tính kết cấu hệ thống khí hóa 32 3.3.1 Khối lượng trấu cấp 1h 32 3.3.2 Chiều cao lò phản ứng 32 3.3.3 Đường kính buồng phản ứng 33 3.3.4 Thể tích không khí cần thiết cho trình khí hóa 33 3.3.5 Tốc độ rỗng dòng khí 33 3.3.6 Vận tốc gas khỏi buồng phản ứng 34 3.4 Tính toán chọn thiết bị phụ: 35 3.4.1 Chọn quạt cấp cấp không khí 35 3.4.2 Tính toán chọn quạt hút gas 38 3.4.3 Chọn bơm cấp nước 43 3.4.4 Tính toán chọn vít tải trấu tải tro 44 3.4.5 Tính chọn phiễu cấp trấu 45 3.4.6 Tính toán xyclone 45 3.4.7 Tính toán chọn thiết bị tách hắc ín 46 Chƣơng MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 48 4.1 Mô hình thí nghiệm 48 4.1.1 Giới thiệu 48 4.1.2 Qui trình vận hành 49 4.1.3 Một số lỗi thường gặp, lý cách xử lý 51 4.2 Kết thí nghiệm 53 4.2.1 Các thông số đầu vào khảo sát 53 4.2.2 Ảnh hưởng vận tốc khí buồng đốt 54 4.2.3 Ảnh hưởng độ ẩm trấu 55 viii 4.2.4 Khảo sát phân bố nhiệt độ vùng thiết bị khí hóa 56 4.3 Kết luận 59 4.3.1 Những kết đạt hướng phát triển đề tài 59 4.3.2 Những hạn chế kiếm nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 2.1: Quá trình khí hóa biomass 10 Hình 2.2: Sự chuyển đổi sinh khối thành sản phẩm gas 11 Hình 2.3: Sản phẩm trình nhiệt phân 13 Hình 2.4: Nhiệt phân nhiên liệu chứa nhiều cacbon 14 Hình 2.5: Sự khí hóa than 14 Hình 2.6: Nguyên lý hệ thống up-draft 16 Hình 2.7: Nguyên lý hệ thống down-draft 17 Hình 2.8: Nguyên lý hệ thống cross-draft 18 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý hệ thống khí hóa kiểu tầng sôi 19 Hình 2.10: Ảnh hưởng nhiệt độ nhiệt phân tới suất gas 24 Hình 2.11: Ảnh hưởng kích thước phần tử nhiên liệu tới suất gas 25 Hình 2.12: Ảnh hưởng tốc độ gia nhiệt tới suất gas 25 Hình 2.13: Ảnh hưởng thời gian lưu trú tới suất gas 26 Hình 2.14: Sơ đồ hệ thống không khí thừa 27 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý 48 Hình 4.2: Hình ảnh tổng quan mô hình 49 Hình 4.3: Một số hình ảnh thí nghiệm 51 x DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG Trang Bảng 3.1: Bảng thành phần chất trấu 31 Bảng 4.1: Tổng hợp kết xác định ảnh hưởng vận tốc khí buồng đốt 54 Bảng 4.2: Tổng hợp kết xác định ảnh hưởng độ ẩm 55 Bảng 4.3: Kết thí nghiệm 57 Bảng 4.4: Kết thí nghiệm 58 xi Chương 1: Tổng quan Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu Trong thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa nay, yếu tố có tầm quan trọng đặc biệt đảm bảo nguồn lượng Trong nguồn nguyên liệu hóa thạch ngày cạn kệt, vấn đề ô nhiễm môi trường khí đốt nạn toàn nhân loại Đứng trước tình hình đó, cần phải nhanh chóng đưa giải pháp việc sử dụng lượng nói chung đặc biệt việc sử dụng nhiên liệu đốt nói riêng Thực tế nguồn lượng từ phế thải thiên nhiên phong phú, nhiên người sử dụng dạng thô chủ yếu nên hiệu sử dụng thấp Theo dự báo Tổ chức lượng giới, với tốc độ gia tăng mức khai thác lượng nay, đến cuối kỷ này, nguồn than đá giới trở thành khan hiếm, mỏ dầu khí đốt cạn kiệt vòng từ 40 đến 60 năm tới Việc gia tăng mức độ sử dụng lượng luôn kèm theo nguy gây ô nhiễm môi trường khu vực hoạt động lượng đồng thời làm suy giảm chất lượng môi trường toàn cầu Trong đó, trình cháy nhiên liệu nói riêng hoạt động lượng nói chung nhân tố chủ yếu gây ô nhiễm môi trường Sinh khối (biomass) phế phẩm từ nông nghiệp, lâm nghiệp như: trấu, mùn cưa, bã mía, rơm rạ, cùi bắp, khô… hay giấy, báo, gỗ vụn từ bãi chôn lấp, phân từ trại chăn nuôi gia súc gia cầm… Nhiên liệu sinh khối dạng rắn, lỏng, khí đốt để phóng thích lượng Nhiên liệu sinh khối đốt cháy hoàn toàn cho sản phẩm nói chung chứa N2, nước, CO2 O2 thừa Khí hóa biomass trình đốt yếm khí nhiên liệu Trong khí hóa, trình cháy cấp dư nguyên liệu, hay nói cách khác việc cấp thiếu O2 Đó cháy không hoàn toàn, sản phẩm khí đốt thu hỗn hợp loại khí CO, H2, khí mê tan CH4 khí dễ cháy Trang Chương 1: Tổng quan 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc giới 1.2.1 Trên giới Theo Foley Barnard [17], thời điểm năm 2009 có gần 64 nhà sản xuất thiết bị khí hóa toàn giới Chỉ riêng Mỹ có 27 nhà sản suất khoảng 13 trường đại học – viện nghiên cứu làm việc khía cạnh khác trình khí hóa sinh khối Cơ sở sản xuất thiết bị khí hóa lớn giới tổng công ty sản xuất thiết bị khí hóa GEMCOR Philippin Mỗi năm họ sản xuất khoảng 3.000 thiết bị với công suất từ 10 – 250 kW Ngoài ra, họ bắt đầu sản xuất lò khí hóa cho ứng dụng sử dụng nhiệt trực tiếp Các sản phẩm họ chủ yếu để cung cấp nhiên liệu truyền động cho máy bơm thủy lợi cụm máy phát điện Cho tới năm 2009 có khoảng 1.000 thiết bị khí hóa lắp đặt Philippin dùng nhiên liệu than, gỗ vụn than bánh Brazil nước triển khai chương trình sản xuất thiết bị khí hóa công suất lớn khoảng 650 thiết bị công trình lớn nhỏ khác lắp đặt Brazil Ở Châu Âu có nhiều nhà sản xuất thiết bị khí hóa, đặc biệt Thụy Điển, Pháp, Tây Đức Hà Lan Thị trường chủ yếu nhà sản xuất nước phát triển Theo Gross, khu vực Hoa Kỳ Bắc Mỹ, chương trình hoạt động nghiên cứu khí hóa tập trung Đại học Califonia Đại học Florida Gainesville Nhiều hệ thống công suất khoảng 10 - 100 kW phát triển từ Đại học Califonia Mỹ dẫn đầu giới lĩnh vực ứng dụng khí hóa lấy nhiệt trực tiếp Hầu hết lò khí hóa công suất 100 kW nhà máy sản xuất bán với giá khoảng từ 380 USD/kW cho hệ thống khoảng 150 USD/kW mua riêng lò hóa khí [15] Còn hệ thống quy mô nhỏ tỷ lệ giá cao Trang Chương 1: Tổng quan Ví dụ hệ thống hóa khí công suất 10kW, giá 1kW 840 USD mua hệ thống 350 USD mua riêng lò khí hóa 1.2.2 Ở Việt Nam Ở Việt Nam, công nghệ khí hóa từ nhiên liệu sinh khối có mặt từ năm trước 1975, đặc biệt 10 năm đất nước vừa giải phóng nước khan hiến xăng dầu Trong thời gian hầu hết tuyến đường giao thông, xe tải chở khách ứng dụng công nghệ khí hóa từ than củi (đây loại nhiên liệu đánh giá có nhiều ưu điểm ứng dụng công nghệ khí hóa) để làm nhiên liệu cho động xe cải biên từ động xăng Do kỹ thuật khí hóa sơ sài, đặc biệt công nghệ lọc xử lý khí gas thô sơ, nên sau thời gian ngắn động bị hỏng hóc, lái xe thường xuyên phải làm lại máy, làm phát sinh chi phí bảo dưỡng sửa chữa động cơ, cao so với chi phí sử dụng nhiên liệu dầu mỏ Do vậy, công nghệ khí hóa sử dụng cho xe xe tải chấm dứt vào năm 1991 - 1994 Công nghệ khí hóa từ trấu có số tác giả nghiên cứu đưa số mô hình buồng đốt, nhiên mô hình buồng đốt dạng đốt theo mẻ, công suất bé Tháng 3/2010, Công ty Cổ phần Vina Silic công bố kết thử nghiệm loại bếp gas đun viên trấu nén than đá Tuy nhiên bếp sử dụng nhiên liệu trấu nén thành viên đốt dạng mẻ [9] Giữa năm 2010 Công ty TNHH gốm sứ Tân Mai – Sa Đéc (Đồng Tháp) nhập từ Ấn Độ hệ thống khí hóa từ vỏ trấu có công suất từ 80 ÷ 100 kg trấu/giờ Hệ thống hoạt động ổn định Tuy nhiên với giá thành khoảng 1,8 tỉ đồng / hệ thống cao, chưa thể ứng dụng rộng rãi cho lò gạch thủ công [9] 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Nhiệm vụ nghiên cứu Trang Chương 1: Tổng quan - Nghiên cứu tổng quan công nghệ khí hóa biomass, sở lý thuyết đặc điểm kiểu công nghệ - Tìm hiểu công nghệ khí hóa biomass Việt Nam giới - Tính toán thiết kế chế tạo mô hình hệ thống thực nghiệm - Thực nghiệm, đo đạc, đánh giá kết - Quy trình vận hành hệ thống 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu - Thí nghiệm mô hình với nguyên liệu lựa chọn vỏ trấu - Thông qua nhiệt lượng thu đánh giá ảnh hưởng vận tốc khí buồng đốt độ ẩm trấu đến trình hoạt động hệ thống - Khảo sát phân bố nhiệt độ lò phản ứng 1.4 Mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu đưa giải pháp sử dụng hiệu phụ phẩm nông nghiệp biomass (trấu) để sản xuất lượng - Nghiên cứu hệ thống khí hóa biomass nhằm tìm hiểu chất trình khí hóa - Đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến trình khí hóa biomass, từ có hướng tìm giải pháp nâng cao suất khả vận hành thiết bị - Giải vấn đề ô nhiễm môi trường sử dụng trực tiếp nguồn nhiên liệu biomass - Giải vấn đề nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu - Hệ thống khí hóa biomass 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Trang Chương 1: Tổng quan - Nghiên cứu, kế thừa công nghệ khí hóa nhiên liệu biomass giới - Thực nghiệm, đo đạc, đánh giá thông số đo đạc hệ thống, từ bước hoàn thiện, nâng cao hiệu suất hệ thống Trang Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tìm hiểu lƣợng sinh khối Năng lượng sinh khối (biomass) nguồn lượng cổ xưa người sử dụng tìm lửa bắt đầu biết nấu chín thức ăn sưởi ấm Đây nguồn lượng vô tận dễ kiếm (gần nói nơi có người sống nơi có biomass) Củi nguồn lượng đầu kỷ 20 nhiên liệu hóa thạch tìm thấy Hiện quy mô toàn cầu, sinh khối nguồn lượng lớn thứ tư, chiếm tới 14% ÷ 15% tổng lượng tiêu thụ giới Ở nước phát triển, sinh khối thường nguồn lượng lớn nhất, trung bình đóng góp khoảng 35% tổng cung cấp lượng Vì lượng sinh khối giữ vai trò quan trọng đề án lượng soạn thảo nhiều tổ chức quốc tế có khả giữ vai trò sống việc đáp ứng nhu cầu lượng giới tương lai Trong năm gần ý tới công nghệ lượng sinh khối nói riêng lượng tái tạo nói chung tăng mạnh toàn cầu để thay nguồn lượng hóa thạch hai lý Một nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt dần hai nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Khác với công nghệ lượng tái tạo khác, công nghệ lượng sinh khối không thay lượng hóa thạch mà nhiều góp phần xử lý chất thải chúng tận dụng nguồn chất thải để sản xuất lượng Thậy vậy, từ bắt đầu sinh phát triển, biomass bắt đầu hấp thụ CO2 giúp loài người thoát khỏi nạn diệt chủng CO2 để tạo nên kho chứa cacbon (C) thể mình, ngày lớn lên theo thời gian sinh tồn nguồn nhiên liệu (cacbon) để người dùng đun nấu hàng ngày Khi đun nấu, lượng CO2 cacbon hóa (quá trình oxy hóa) thải gần nhiều (nếu biết cách đun nấu khoa học) lượng CO2 mà thực vật thu hút Trang Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết suốt thời gian sinh tồn Có nghĩa nguồn thực vật sinh khối không làm tăng tổng lượng CO2 đất việc sử dụng sinh khối nhiên liệu cho trình gas hóa công nghệ không làm tăng tổng lượng CO2 bầu khí Điều quan trọng giúp cho tâm phát triển lượng sinh khối sử dụng thực vật biomass để làm nguồn nhiên liệu 2.2 Lịch sử hình thành học thuyết khí hóa biomass Ta liệt kê tón tắt lịch sử phát triển công nghệ khí hóa từ nhiên liệu rắn giới qua mốc sau: Năm 1669: Thomas Shirley thành công việc thực thí nghiệm từ hydro carborated Năm 1699: Dean Clayton thu khí than từ thí nghiệm nhiệt ly Năm 1788: Robert Gardner cấp sáng chế liên quan đến việc khí hóa Năm 1792: Xuất báo cáo chứng thực sản phẩm khí hóa, Murdock dùng gas tạo từ than đá để thắp sáng đèn nhà ông ta Kể từ gas từ than đá dùng để nấu nướng sưởi ấm Năm 1801: Lampodium chứng tỏ khả sử dụng khí thải thoát từ việc than hóa gỗ Năm 1804: Fourcroy tìm phản ứng khí – nước phản ứng nước với than nóng Năm 1812: Phát minh động sử dụng nhiên liệu từ khí hóa Năm 1840: Thiết bị khí hóa thương mại sử dụng Pháp Năm 1861: Siemens giới thiệu kỹ thuật lò hóa khí họ nhiều người quan tâm Năm 1878: Bắt đầu sử dụng lò hóa khí kết hợp với động nổ để phát điện Năm 1900: Lò hóa khí công suất 600 Hp triển lãm Paris Kế tiếp động công suất đến 5.400 Hp bắt đầu đưa vào sử dụng thử nghiệm Trang [...]... biomass (trấu) để sản xuất năng lượng - Nghiên cứu hệ thống khí hóa biomass nhằm tìm hiểu bản chất của quá trình khí hóa - Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa biomass, từ đó có hướng tìm giải pháp nâng cao năng suất và khả năng vận hành của thiết bị - Giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường khi sử dụng trực tiếp nguồn nhiên liệu biomass - Giải quyết các vấn đề về nguồn nhiên liệu hóa. .. Nhiệm vụ nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Nhiệm vụ nghiên cứu Trang 3 Chương 1: Tổng quan - Nghiên cứu tổng quan về công nghệ khí hóa biomass, cơ sở lý thuyết và đặc điểm của các kiểu công nghệ - Tìm hiểu về công nghệ khí hóa biomass hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới - Tính toán thiết kế chế tạo mô hình hệ thống thực nghiệm - Thực nghiệm, đo đạc, đánh giá kết quả - Quy trình vận hành hệ thống. .. Đối tượng nghiên cứu - Hệ thống khí hóa biomass 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Trang 4 Chương 1: Tổng quan - Nghiên cứu, kế thừa công nghệ khí hóa nhiên liệu biomass trên thế giới - Thực nghiệm, đo đạc, đánh giá các thông số đo đạc trên hệ thống, từ đó từng bước hoàn thiện, nâng cao hiệu suất hệ thống Trang 5 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tìm hiểu về năng lƣợng sinh khối Năng lượng... Foley và Barnard [17], tại thời điểm năm 2009 có gần 64 nhà sản xuất thiết bị khí hóa trên toàn thế giới Chỉ riêng tại Mỹ có 27 nhà sản suất và khoảng 13 trường đại học – viện nghiên cứu làm việc trên các khía cạnh khác nhau của quá trình khí hóa sinh khối Cơ sở sản xuất thiết bị khí hóa lớn nhất thế giới là tổng công ty sản xuất thiết bị khí hóa GEMCOR ở Philippin Mỗi năm họ sản xuất khoảng 3.000 thiết. .. không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg trấu 30 3.2.2 Thể tích không khí cần thiết để khí hóa 1kg trấu: 31 3.2.3 Khối lượng không khí cần thiết để khí hóa cho 1kg trấu 31 3.2.4 Nhiệt trị thấp của trấu: 31 3.2.5 Nhiệt trị cao của trấu: 31 3.3 Tính kết cấu của hệ thống khí hóa 32 3.3.1 Khối lượng trấu cấp trong 1h 32 3.3.2 Chiều cao của lò... chương trình sản xuất thiết bị khí hóa công suất lớn khoảng 650 thiết bị và công trình lớn nhỏ khác nhau đã được lắp đặt ở Brazil Ở Châu Âu cũng có nhiều nhà sản xuất thiết bị khí hóa, đặc biệt là Thụy Điển, Pháp, Tây Đức và Hà Lan Thị trường chủ yếu của các nhà sản xuất này là các nước đang phát triển Theo Gross, tại khu vực Hoa Kỳ và Bắc Mỹ, các chương trình hoạt động về nghiên cứu khí hóa tập trung tại... hành hệ thống 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu - Thí nghiệm trên mô hình với nguyên liệu được lựa chọn là vỏ trấu - Thông qua nhiệt lượng thu được đánh giá sự ảnh hưởng của vận tốc khí trong buồng đốt và độ ẩm của trấu đến quá trình hoạt động của hệ thống - Khảo sát sự phân bố nhiệt độ trong lò phản ứng 1.4 Mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu đưa ra giải pháp sử dụng... Hình 2.5: Sự khí hóa than 14 Hình 2.6: Nguyên lý hệ thống up-draft 16 Hình 2.7: Nguyên lý hệ thống down-draft 17 Hình 2.8: Nguyên lý hệ thống cross-draft 18 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý hệ thống khí hóa kiểu tầng sôi 19 Hình 2.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ nhiệt phân tới năng suất gas 24 Hình 2.11: Ảnh hưởng của kích thước phần tử nhiên liệu tới năng suất gas ... Califonia và Đại học Florida ở Gainesville Nhiều hệ thống công suất khoảng 10 - 100 kW đã được phát triển từ Đại học Califonia Mỹ cũng đang dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực ứng dụng khí hóa lấy nhiệt trực tiếp Hầu hết các lò khí hóa công suất trên 100 kW được các nhà máy sản xuất bán với giá khoảng từ 380 USD/kW cho cả hệ thống và khoảng 150 USD/kW nếu chỉ mua riêng lò hóa khí [15] Còn đối với các hệ thống. .. N2, hơi nước, CO2 và O2 thừa Khí hóa biomass là quá trình đốt yếm khí nhiên liệu Trong khí hóa, quá trình cháy là một sự cấp dư nguyên liệu, hay nói cách khác là việc cấp thiếu O2 Đó là sự cháy không hoàn toàn, sản phẩm khí đốt thu được là hỗn hợp của những loại khí như CO, H2, một ít khí mê tan CH4 là các khí dễ cháy Trang 1 Chương 1: Tổng quan 1.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và trên thế giới 1.2.1