TIỂU LUẬN MÔN HỌC NĂNG LƯỢNG MỚI SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ ĐỀ TÀI NĂNG LƯỢNG BIOGAS

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TIỂU LUẬN MÔN HỌC NĂNG LƯỢNG MỚI SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ ĐỀ TÀI: NĂNG LƯỢNG BIOGAS Ngành học: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ Lớp học: CĐ Ô TÔ 19C GVGD: Th.S LÊ QUANG THỐNG SVTH: PHẠM THÀNH PHÚ LẦU NGỌC QUÝ NGUYỄN TUẤN CƯỜNG TRƯƠNG VĨNH TRỌNG NGUYỄN TRUNG TÍNH Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, ngành giao thông vận tải phát triển mạnh mẽ Ơtơ ngày trở thành phương tiện lại, vận chuyển hàng hóa hành khách phổ biến Sau học xong mơn học Ơ Tơ Sử Dụng Năng Lượng Mới, chúng em vận dụng kiến thức học để làm tiểu luận mơn học – Ơ Tơ Sử Dụng Năng Lượng Mới Trong q trình tính tốn để hồn thành tiểu luận này, bước đầu chúng em gặp khơng khó khăn bỡ ngỡ với nỗ lực em, giúp đỡ bạn nhóm, hướng dẫn tận tình thầy Lê Quang Thống, sau thời gian làm việc hết mình, nghiêm túc chúng em hồn thành xong tiểu luận mơn học – Ơ Tơ Sử Dụng Năng Lượng Mới Tuy nhiên lần chúng em vận dụng lý thuyết học, nên gặp nhiều khó khăn khơng tránh khỏi sai sót Vì chúng em mong xem xét, giúp đỡ bảo thầy để thân chúng em ngày hoàn thiện kiến thức chuyên môn khả tự nghiên cứu Qua tiểu luận người chúng em có ý thức cho nghề nghiệp mình, dần hình thành cho phương pháp học tập nghiên cứu Cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy Lê Quang Thống giúp chúng em hoàn thành tốt tiểu luận Rất mong giúp đỡ nhiều thầy thầy giáo khoa Em xin chân thành cảm ơn! Chương 1.GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu đề tài nghiên cứu 1.1.1 Giới thiệu Biogas từ ghép Bio-fuel Gas nghĩa khí sinh học Khí sinh học biogas tổ hợp metan (CH4), cacbonic (CO2) sản phẩm khác sản xuất từ tŕnh phân huỷ xác động vật chất hữu điều kiện yếm khí Các loại chất thải làm nguồn cung cấp cho tŕnh sản xuất khí sinh học biogas: Chất thải người Chất thải động vật như: lợn, trâu, ḅ, gia cầm.… Rác thải sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp Nguồn chất thải từ người động vật nguồn sinh khí biogas vơ tận, biết tận dụng chúng để làm nguồn nhiên liệu thay cho nhiên liệu truyền thống để sử dụng cho động đốt th́ phương pháp hữu ích 1.1.2 Mục đích ,ư nghĩa đề tài 1.1.2.1 Mục đích đề tài. Nghiên cứu sở lư thuyết t́m hiểu ứng dụng nhiên liệu sinh học biogas cho động đốt 1.1.2.2 Ư nghĩa đề tài Tận dụng nguồn phế phẩm mà lăng phí Biogas nguồn nhiên liệu thay cho xăng, dầu có nguy cạn kiệt Biogas nguồn nhiên liệu cho động đốt trong, góp phần làm giảm nhiễm mơi trường ( đốt cháy khí CH4 ,gây hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần so với khí CO2) 1.2 Tổng quan biogas 1.2.1 Vấn đề lượng Dân số giới ngày tăng khiến cho nhu cầu tiêu thụ lượng tăng theo nên nhu cầu lượng cần thiết, nguồn lượng dự trữ than đá, dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên thủy điện có hạn khiến cho nhân loại có nguy đứng trước việc thiếu lượng Việc t́m kiếm khai thác nguồn lượng lượng hạt nhân, lượng gió, lượng mặt trời … hướng quan trọng kế hoạch phát triển lượng Do đó, việc nghiên cứu sử dụng nguồn khí sinh học (biogas) đă triển khai đạt số thành tựu đáng kể nhiều nước nước phát triển Châu Á 1.2.2 Lịch sử phát triển biogas Trên giới Hiện quy mơ tồn cầu, biogas nguồn lượng lớn Tổng sản lượng ứng dụng chiếm 9% đến 10 % tổng lượng giới Theo tính tốn, tận dụng xử lư hết nguồn phế thải toàn cầu th́ hàng năm người ta tạo 200 tỷ m3 khí sinh học, tương đương 150 đến 200 triệu nhiên liệu kèm theo khoảng 20 triệu phân bón hữu chất lượng cao Có thể nói rằng, Ấn Độ Trung Quốc hai quốc gia có phát triển nhanh chóng cơng nghệ xây dựng bể lên men mêtan - Ấn Độ Cơng nghệ khí sinh học bắt đầu Ấn Độ năm 1897 Ban đầu, trạm biogas có quy mơ hộ gia đ́nh Hàng năm có khoảng 200.000 hộ gia đ́nh Ấn Độ chuyển từ sử dụng lượng củi đốt sang sử dụng biogas Năm 1985, Ấn Độ có khoảng triệu bể với chi phí xây dựng khoảng 55 triệu la Tính tới năm 1999 đă có tới 2,9 triệu cơng tŕnh hầm khí sinh học gia đ́nh 2700 cơng tŕnh hầm khí tập thể xử lư phân người xây dựng Ước tính số công tŕnh hàng năm tiết kiệm triệu củi 0,7 triệu Urê Tháng năm 2000, Ấn Độ có triệu cơng tŕnh hầm khí sinh học - Trung Quốc Lịch sử phát triển khí sinh học Trung Quốc cuối kỷ XIX Năm 1978 đă xây dựng 7,5 triệu bể với hàng năm tạo khoảng 2,5 tỷ m3 khí mêtan, tương đương 1,5 triệu dầu mỏ Cho đến năm 1979, lănh thổ Trung Quốc đă có 301 trạm phát điện nhỏ sử dụng khí biogas Riêng tỉnh Sichuan trạm có tổng cơng suất 1.500kW Đến 1985, Trung Quốc đă xây dựng 70 triệu bể khí mêtan Từ năm cuối thập kỷ 80 kỷ trước, người ta đă tính tốn đến việc sử dụng lượng sinh học để thay dạng lượng sử dụng nhiên liệu hoá thạch biogas đă trở thành đối tượng cho chương tŕnh nghiên cứu lượng phục vụ nông thôn Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Năng lượng Công nghệ - Bộ Nông nghiệp Trung Quốc (1994) Cuối năm 2003, Trung Quốc có 9,7 triệu hầm cho hộ gia đ́nh toàn quốc Trên 90% hầm hoạt động tốt, sản xuất khoảng 2.980.000 m3/năm Biogas chủ yếu sử dụng vào mục đích đun nấu, thắp sáng chạy động phát điện Việt Nam Công nghệ khí sinh học đă nghiên cứu ứng dụng Việt Nam từ năm 1960 Lịch sử phát triển cơng nghệ khí sinh học Việt Nam chia thành thời kỳ - Thời kỳ 1960 – 1975: Đă tiến hành thí nghiệm biện pháp sản xuất khí mêtan từ phân động vật cuối không thành công Nguyên nhân nhập cảnh ạt loại khí đốt Butan, Propan phân hóa học - Thời kỳ 1976 – 1980: Chế tạo thiết bị sản xuất khí sinh học loại nắp tôn, bể phân hủy xây gạch cổ bể có gioăng nước để giữ kín khí tích nắp chứa khí Tuy nhiên, việc thử nghiệm bị thất bại kỹ thuật quản lư - Thời kỳ 1981 – 1990: Trong hai kế hoạch năm (1981-1985 1986-1990), cơng nghệ khí sinh học đă trở thành lĩnh vực ưu tiên Năm 1990, TP Hồ Chí Minh có 700 cơng tŕnh, Đồng Nai có 468 cơng tŕnh, Hậu Giang có 240 cơng tŕnh, Hà Bắc có 50, Lai Châu có 40, Quảng Ngăi có 43 cơng tŕnh Nói chung tồn quốc có khoảng 2000 cơng tŕnh Đa số cơng tŕnh hoạt động tốt, với thể tích khoảng 2¸200 m3 - Thời kỳ 1991 tới nay: Những năm 1991 trở lại nhiều nhà khoa học nước đă nghiên cứu, triển khai nhiều công tŕnh xử lư chất thải hệ thống khí sinh học biogas (mô h́ nh h́ nh cầu Viện lượng với thể tích 5m3, 7m3, 8m3, 10m3, 15m3) đă tạo nguồn phân bón đáng kể, khả giải nguồn lượng chỗ giảm thiểu ô nhiễm môi trường Ở miền Trung, Tây Nguyên, hàng loạt mô h́ nh bể biogas áp dụng cho hộ chăn nuôi gia súc, nông trường chăn nuôi địa bàn mô h́ nh Trung tâm Năng lượng (Sở khoa học công nghệ thành phố Đà Nẵng, mô h́ nh bể biogas phá váng tự động Phân Viện bảo hộ lao động Bảo vệ Môi trường miền Trung, Tây nguyên Nhiều tổ chức quốc tế quan tâm phát triển công nghệ Việt Nam: họ tổ chức nhiều hội thảo, tài trợ nhiều dự án phát triển lượng sinh khối nước ta Các dự án lượng sinh khối có hội tận dụng chế phát triển (CDM) để thu hút vốn đầu tư Nhiều cơng nghệ đă hồn thiện, ứng dụng thương mại nên Việt Nam nhập ứng dụng, tránh rủi ro công nghệ Hiện mô h́ nh xử lư phân gia súc, gia cầm hệ thống biogas ngày phổ biến Việt Nam Đối với sở chăn nuôi lớn, hệ thống biogas xây dựng với quy mô lớn, tŕnh độ kỹ thuật cao, điều kiện giám sát chặt chẽ Các hệ thống đem lại tác dụng lớn việc xử lư phân nước thải khổng lồ thải ngày, loại bỏ nguy gây ô nhiễm môi trường, lây lan dịch bệnh cho cộng đồng sản xuất gas cho hệ thống phát điện nội Ngoài ra, xây dựng hệ thống biogas, người ta thường kết hợp với dây chuyền sản xuất phân hưu cơ, đem lại thêm nguồn lợi kinh tế đáng kể Đối với qui mô chăn nuôi hộ gia đ́nh, mô h́ nh xử lư biogas plastic phát triển rộng răi đặc điểm giá rẻ, dễ lắp đặt phù hợp với mô h́ nh nông trại kết hợp Các mô h́ nh nhỏ giúp hộ nông dân xử lư phân chất thải gia súc, tránh ô nhiễm mơi trường, khu vực có hộ chăn nuôi tập trung cao miền Bắc, cung cấp gas làm giảm chi phí hoạt động cho gia đ́nh nước thải sau xử lư đem bón cho trồng tốt Các khu vực tập trung nhân rộng mô h́ nh biogas nay: Miền Bắc tập trung huyện Đan Phượng, Quốc Oai (Hà Nội) theo dự án SGP/VN/98/003, miền Nam tập trung lân cận thành phố Hồ Chí Minh Tây Nam Bộ th́ tập trung Cần Thơ 1.2.3 Kết luận Các nguồn lượng dự trữ than đá, dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên thủy điện có hạn khiến cho nhân loại có nguy đứng trước việc thiếu lượng Việc t́m kiếm khai thác nguồn lượng lượng hạt nhân, lượng gió, lượng mặt trời … hướng quan trọng kế hoạch phát triển lượng Nguồn lượng sinh khối từ nhiên liệu tái tạo chiếm vị trí quan trọng nguồn lượng tổng số tận dụng phần Chính v́ mong nhà nước ta trọng nghiên cứu sâu nguồn lượng để thay kịp thời nguồn nhiên liệu truyền thống có nguy cạn kiệt tăng cao hiệu kinh tế Chương ĐẶC TÍNH KHÍ BIOGAS 2.1 Tính chất vật lư Tính chất vật lư biogas có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn cơng nghệ sử dụng cho việc xử lư đốt cháy biogas Thành phần biogas CH4 và CO2 Các tính chất vật lư liên quan đến chúng liệt kê sau đây: (bảng 2.1) Bảng 2.1 Một số tính chất biogas [2], [6] Các tính chất vật lư Methane (CH4) Carbon Dioxide (CO2) Trọng lượng phân tử 16,04 44,01 Tỷ trọng 0,554 1,52 Điểm sôi (1at) 144 0C 60,8 0C Điểm đông (1at) -164,8 0C -38,83 0C Khối lượng riêng 0,66 kg/m3 1,82 kg/m3 Nhiệt độ nguy hiểm 64,44 0C 48,89 0C Áp suất nguy hiểm 45,8 at 72,97at Nhiệt dung Cp (1at) 6,962.10-4 J/ kg-0C 2,643.10-4 J/ kg-0C Tỷ lệ Cp/Cv 1,307 1,303 Nhiệt cháy 55,432 J/kg ─── Giới hạn cháy 5-15% Thể tích ─── Tỷ lệ cháy hồn tồn 0,0947 Thể tích ─── khơng khí 0,0581 Khối lượng 2.1.1 Nhiệt trị khối lương riêng - Nhiệt trị nhiên liệu nhiệt lượng giải phóng đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu sản phẩm làm nguội tới điều kiện tiêu chuẩn, đơn vị đo kJ/kg MJ/kg - Nhiệt trị Thấp Q h: nhiệt lượng thu đốt cháy hoàn toàn đơn vị khối lượng (1 kg) hoặc 1 đơn vị thể tích (1 m3) Qh = Qo – 2,512 x (9H - W) MJ/kg Trong đó: Qo – nhiệt trị cao; 2,512 MJ/kg – Nhiệt ẩn hóa kg nước 9H – Lượng nước h́nh thành đốt cháy H kg Hydro có kg nhiên liệu W – Lượng nước chứa kg nhiên liệu. - Nhiệt trị Cao Qo: nhiệt lượng thu đốt cháy hoàn tồn đơn vị khối lượng (1kg) nhiên liệu có kể số nhiệt lượng tỏa ngưng tụ nước chứa sản phẩm cháy ta làm lạnh đến nhiệt độ nhiệt độ trước cháy V́ vậy, Qh thấp Qo trị số = nhiệt ẩn hóa nước chứa sản phẩm cháy Thơng thường biogas có nhiệt trị khoảng 37-50 MJ/kg Nhiệt trị phụ thuộc vào lượng khí mêtan có thành phần khí biogas Lượng khí CH chiếm thể tích lớn th́ nhiệt trị cao (H́nh 2.1) -Khối lượng riêng CH4:0,66 kg/m3 2.1.2 Giới hạn cháy Giới hạn cháy biogas giới hạn giới hạn hàm lượng biogas (% thể tích biogas) hỗn hợp biogas/khơng khí mà hỗn hợp cháy Giới hạn cháy biogas phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng CH4 khí biogas Từ đồ thị (h́nh 2.3) ta thấy hàm lương khí mêtan khí biogas tăng th́ giới hạn cháy giảm, giới hạn cháy thông số quan trong việc thiết kế ḥa trộn biogas/ khơng khí thiết bị - động nhiệt, hệ thống chống báo cháy biogas hệ thống lưu trữ phân phối biogas 2.1.3 Nhiệt độ cháy cao Nhiệt độ cháy cao hỗn hợp biogas/không khí thơng số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất nhiệt, nhiệt độ thiết bị - động nhiệt hàm lượng NO khí thải thiết bị động nhiệt Từ đồ thị (h́nh 2.4) ta thấy % CHtrong biogas lớn th́ nhiệt độ cháy cao Nhiệt độ cháy thông số quan trọng việc thiết kế kết cấu buồng cháy, hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống thải,… thiết bị- động nhiệt 2.1.4 Nhiệt độ tự cháy số octane Nhiệt độ tự cháy nhiệt độ mà vật chất tự cháy mà khơng cần diện tia lửa hay lửa mồi CHlà nhiên liệu khí có nhiệt độ tự cháy cao, nên biogas có nhiệt độ tự cháy cao khoảng 482-632 °C Với nhiệt độ tự cháy cao CH4 được đánh giá nhiên liệu có khả cháy chống kích nổ cao với số octane 120 Bảng 2.2 Nhiệt độ tự cháy nhiên liệu [3] Nhiệt độ tự cháy Nhiên liệu Chỉ số octane Chỉ số cetane (oC) (oF) Methane 580 1076 120 Butane 420 788 109 Propane 480 842 109 Diesel 256 494 45 - 60 Xăng 280 536 83 - 95 2.1.5 Vận tốc cháy Vận tốc cháy hỗn hợp biogas/khơng khí vận tốc lan truyền màng lửa hỗn hợp biogas/khơng khí Thơng số qut định đến kết cấu buồng cháy thiết bị cháy, thời điểm đánh lửa thời điểm phun nhiên liệu mồi Vận tốc lửa phụ thuộc vào % thể tích CHtrong hỗn hợp biogas/ khơng khí % thể tích CO biogas Từ đồ thị (h́nh 2.5) ta thấy hàm lượng COtăng th́ vận tốc lan tràn màng lửa giảm Tuy nhiên, vận tốc lan truyền màng lửa hỗn hợp biogas/ khơng khí khơng biến đổi tuyến tính theo thay đổi hàm lượng CHtrong hỗn hợp, vận tốc lan truyền màng lửa đạt giá trị lớn % thể tích CHkhoảng 9%-10% thể tích hỗn hợp 2.2 Tính chất hóa học 2.2.1 Cơng thức phân tử: CH4 2.2.2 Công thức cấu tạo: 2.2.3 Thành phần khí biogas Ngồi hai thành phần CH4 và CO2 c ̣n có tạp chất dạng khí có biogas liệt kê đây: Bảng 2.3 Thành phần khí biogas [7] Thành phần % Methane, CH4 50-75 Carbon dioxide, CO2 25-50 H2O 0-1 Hydrogen sulphide, H2S 0-3 2.2.4 Cơ chế h́nh thành khí metan Cơ chế giai đoạn: Giai đoạn 1: Các chất hữu phân hủy thành axit hữu cơ, CO2, H2 và sản phẩm khống hóa khác tác dụng enzym cellulosase: CxHyOz → axit hữu cơ, CO2, H2 Giai đoạn 2: Các axit hữu cơ, CO2, H2 tiếp tục bị tác động vi khuẩn metan: CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O CO + 3H2 → CH4 + H2O 4CO + 2H2 → CH4 + 3CO2 4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 3H2O 4CH3OH → 3CH4 + 2H2O + CO2 CH3COOH → CH4 + H2O 2.2.5 Ảnh hưởng tạp chất hoạt động động Hai tạp chất quan trọng khí biogas H2S CO2 H2S sau cháy tạo SO2, sau chuyển phần thành SO3 Phần lớn lượng khí ngồi khí cháy, phần kết hợp với nước (nếu có) để tạo axit H2SO4 gây ăn ṃn bề mặt chi tiết động làm ô nhiễm môi trường không khí Sự diện khí CO2 trong biogas làm giảm nhiệt trị nhiên liệu , chất chiếm nhiều biogas carbon dioxide, nước có thể có ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp tỷ lệ khơng khí/nhiên liệu biogas Ngồi làm tăng nguy ăn ṃn thiết bị, cần thiết phải giảm lượng nước có biogas Ngồi biogas c ̣n có số tạp chất khác hàm lượng chúng bé, gây ảnh hưởng không đáng kể đến tŕnh cháy, tuổi thọ động V́ để sử dụng khí biogas làm nhiên liệu cho động đốt trong, cần khử hai chất H2S CO2 2.3 Công nghệ sản xuất biogas 2.3.1 Nguồn nguyên liệu ban đầu Các chất hữu (cây cối, rơm rạ, xác sinh vật, chất thải từ tŕnh chế biến thực phẩm ), chất thải từ tŕnh chăn nuôi Bảng 2.4 Khả sinh gas số loại phân Lượng phân Loài gia Lượng gas từ phân gia súc súc (lít/Kg phân) (Kg/ngày) Trâu ḅ 22-40 10-15 Heo 40-60 2,5-3,5 Gia cầm 60-115 0,07-0,09 2.3.2 Xử lư nguyên liệu Nguyên liệu dùng để lên men tạo khí sinh học phong phú, đa dạng trước sử dụng cần phải chọn lọc kỹ xử lư cho phù hợp với yêu cầu chất lượng sau : - Giàu cellulose - Ít Ligin - NH4 ban đầu khoảng 2000mg/l - Tỷ lệ carbon / nitơ : 20/30 - Nguyên liệu phải hoà tan nước, tỉ lệ phân nước tốt từ 1/12 – 1/4 phân hủy hầm ủ tốt, dịch thải tốt có màu đen sậm * Quá tŕnh lên men Nguyên lư làm việc hệ thống: Phân tươi từ chuồng trại đưa vào bể lắng cát (1) để lắng đá, cát qua ống dẫn phân (2) vào bể phân huỷ Ở bể phân huỷ xẩy tŕnh lên men tạo khí sinh học sau: Giai đoạn I: Những chất hữu phức tạp (chất béo, hydrat cacbon, protein) vi khuẩn phân hủy thành chất hữu đơn giản (các chất tan) Giai đoạn II: pha acid ( h́nh thành acid) Nhờ vi khuẩn tổng hợp acetat hydratescarbon → acid phân tử lượng thấp (C2H5 COOH, C3H7 COOH, CH3 COOH…) Các vi khuẩn tham gia pha là: Bacillusereus, Clostridiumcarnefectium, Pseudomonas Giai đoạn III: h́nh thành khí mêtan Sản phẩm pha acid nguyên liệu để phân hủy giai đoạn này, tạo hỗn hợp khí CH4, CO2, H2S, N2 ,H2 và muối khoáng Các vi khuẩn tham gia pha này: Methanobacterium omelianskii, Methanoplopionicum, Methanosuboxydans * Các hầm biogas Hiện Việt nam đă phát triển nhiều loại hầm biogas Ngoài loại hầm biogas truyền thống xây xi măng (h́nh 2.8) dạng túi (h́ nh 2.9), c ̣n có hầm biogas làm vật liệu composite (h́nh 2.10)… Khi xây hầm biogas phải xây thật kín đáo tránh việc ṛ rỉ ngồi, ngun lư hoạt động hầm biogas đơn giản gồm đường dẫn phân tươi từ trại chăn nuôi vào hầm, phân tươi bị phân hủy tạo khí mêtan (CH4) Khí mêtan bay lên theo ống dẫn đến thiết bị tiêu thụ Phân đă phân hủy đến định mức theo đường dẫn tràn hoạt động lặp lặp lại tuần hoàn * Theo nguồn tài liệu: ”Hướng dẫn sản xuất sử dụng khí đốt sinh vật” dịch thuật từ tài liệu Liên Hợp Quốc nhà xuất Đồng Nai xuất năm 1984 Thông thường m3 khí biogas sử dụng: - Chạy động 2HP 1giờ - Chạy tủ lạnh 300 lít - Có thể phát sinh 1,25 KW điện - Thắp sáng đèn Măng Xơng 60 W - Nấu ăn cho gia đ́nh 4-6 người Phân gia súc trâu, ḅ th́ 1kg phân pha với lít nước ủ 50 ngày phát sinh 36 lít gas điều kiện nhiệt độ hầm 27 oC Phân gia cầm gà, vịt th́ kg phân pha với 1lít nước ủ 30 ngày phát sinh 44 lít gas điều kiện nhiệt độ hầm 27 oC Phân người th́ 200g phân pha với 800ml nước tiểu với 1lít nước ủ 60 ngày phát sinh 24 lít gas điều kiện nhiệt độ hầm 27 oC Nhiệt độ thích hợp cho thử nghiệm luợng gas phát sinh 25 oC nhiệt độ trung b́nh cho công tŕnh xây dựng hầm ủ khí biogas nước châu Á Ở nhiệt độ trung b́nh vào khoảng 22 - 26 oC, mùa đơng nhiệt độ thấp hơn, lượng Gas phát sinh thấp nên vùng khí hậu mà hầm ủ cho ta lượng thể tích khí biogas khác Lượng biogas phát sinh nhiều hay c ̣n phụ thuộc vào bể chứa sinh khí có vận hành sử dụng phương pháp hay không, loại chất thải tỉ lệ nước – phân Lượng phân lấy từ người gia súc gia cầm phụ thuộc vào nguồn thức ăn, sức khoẻ sinh vật yếu tố ảnh hưởng lớn đến lượng gas phát sinh mà ta thu * Giới thiệu hầm biogas làm vật liệu composite - Hầm biogas xây chất liệu nhựa composite có độ bền cao kín tuyệt đối, v́ kiểm tra độ kín sau lắp đặt Khơng găy nứt, khơng bị ṛ khí điều kiện móng yếu, khơng bị axit, bazơ ăn ṃn… - Hiệu suất khơng khí hầm biogas composite cao chịu áp suất lớn kín tuyệt đối, có khả tự động chuyển hố lên men kỵ khí 100% - Lắp đặt hầm biogas composite khơng tốn nhiều thời gian công nhân lắp đặt - Hầm biogas composite có áp lực khí gas cao đến 1,6m cột nước khả tự điều áp khí gas, gas q nhiều hầm tự động xả khí thơng qua hai cột điều áp khơng cần van an tồn - Hầm biogas composite sử dụng lấy phân bă khỏi bể mà phân đă phân huỷ hết c̣n bă tự động đẩy - Hầm biogas composite lắp đặt địa h́nh khác nhau, đặc biệt vùng trũng đào có nước việc lắp đặt đơn giản - Di chuyển dễ dàng cần thiết - Hầm biogas composite lắp đặt thêm nhiều thiết bị phụ để nâng cao tính hiệu suất sinh khí như: khử mùi, máy phát điện chạy gas, b́nh nước nóng chạy gas - Thơng thường hầm biogas composite có loại kích thước: + Đường kính 1.9m + Đường kính 2.25m + Đường kính 2.4m Chương 3:Ứng dụng nhiên liệu động xăng, Diesel 3.1 Khả thay hệ thống truyền thông tự nhiên 3.1.1 Sơ lược loại nhiên liệu thay thế: LPG, CNG, Biogas -LPG: Liquefied Petroleum Gas (khí hóa lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ) khí thu từ tŕnh biến đổi tự nhiên hóa ḷng, tồn định dạng với áp suất khoảng atm Yếu tố chủ sở hữu propane (C, 1) butane (CH1s) nén theo tỷ lệ% propane % butane -CNG: khí nén tự nhiên (là khí thiên nhiên nén), Khí thiên nhiên chứa đến 85% mêtan (CH.) Và khoảng 10% êtan (C, H,) có chứa lượng nhỏ propan (C , H3), butan (CH1), pentan (CH2) ankan khác Khí thiên nhiên chứa tạp chất nhỏ, bao gồm điơxít cacbon (CO), hydrơ sulfit (H S) nitơ (N :) Các tạp chất làm giảm nhiệt độ đặc tính khí thiên nhiên, thường tách khỏi khí tự nhiên tŕnh lọc khí sử dụng làm sản phẩm phụ với dầu mỏ vỏ Trái Đất, khai thác tinh lọc thành nguyên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung cấp lượng giới [2] -Biogas:Hồn tồn làm nhiên liệu động đốt Bảng 3.2 So sánh tính chất vật lư biogas,LPG,xăng[2] Các tính chất vật lư Nhiệt độ cháy cao Giới hạn cháy Nhiệt độ tự cháy Chỉ số Octan Nhiệt trị Hệ số A/F LPG Biogas CNG Xăng 2385 0C 2148 0C 21350C 25000C 5-10% thể tích 5-15% thể tích 5-15% thể tích 1,2-8% thể tích 487 0C 540 540 280 109 120 120 68-98 46 - 50 MJ/kg 37 - 50 MJ/kg 37,71 MJ/kg 44 - 46 MJ/kg 15,5 17,1 - 17,1 14,7 → Qua bảng so sánh ta thấy tính chất hóa lư biogas gần giống LPG,xăng nên biogas hồn tồn làm nhiên liệu cho động đốt 3.2 Ứng dụng Biogas : 3.2.1 Ứng dụng Biogas hoạt động sản xuất: Biogas dùng để sản xuất nguồn lượng sạch: Điển h́nh tạo lửa để đun nấu thực phẩm, lư có nhiều loại bếp Biogas ra đời (bếp Biogas Fujishi, bếp Biogas Safuna …) Tạo điện để thắp sáng Tạo nhiên liệu sử dụng cho động đốt trong, thay xăng dầu bếp Biogas Safuna bếp Biogas Fujishi Bóng đèn Biogas 3.2.2 Ứng dụng Biogas động đốt trong: Ngày 11/4, tin từ Đại học Đà Nẵng cho hay, GS-TSKH Bùi Văn Ga, Giám đốc Đại học Đà Nẵng cộng Trung tâm Nghiên cứu bảo vệ môi trường (thuộc Đại học Đà Nẵng) vừa nghiên cứu, chế tạo đưa vào ứng dụng thành công phụ kiện chuyến đỗi dành cho động tĩnh cờ nhỏ, từ chạy xăng sang sử dụng khí biogas Điều hỗ trợ đắc lực cho hộ chăn nuôi, nông trại, trang trại nhỏ việc thay nhiên liệu xăng cách tận dụng khí nguồn biogas dồi từ loại chất thải nông nghiệp, gia súc cho động cỡ nhỏ máy bơm nước, máy phát điện, máy lạnh đễ bảo quản sản phẩm nông nghiệp kể vận hành xe nông dụng, chở hàng Hiện Trung tâm Nghiên cứu bảo vệ môi trường (Đại học Đà Nẵng) hợp tác với Đại học Osaka Prefecturre (Nhật) nghiên cứu khả hấp thụ khí methane khí biogas Nhờ nạp khí biogas vào b́ nh chứa gas thơng thường với dung tích tăng gấp hoảng lần so với tại, cho phép sử dụng làm b́ nh cấp gas nhiên liệu để chạy loại động ô tô cỡ nhỏ Van gatec 21 Chương :T́nh h́nh nghiên cứu Việt Nam giới 4.1 Việt Nam Hiện địa bàn nước có khoảng 500.000 hầm phân hủy biogas, có quy mơ 10m3 hộ gia đ́nh nơng dân Riêng chương tŕnh Khí sinh học cho ngành chăn ni Việt Nam, Chính phủ Hà Lan tài trợ, tính đến năm 2011 đă xây 15.678 hầm biogas Ước tính chỉ có chưa đến 100 hầm biogas thương mại, với dung tích khồng 100-200m3 trang trại ni lợn Tuy nhiên tồn quốc có tới 17.000 trang trại lợn, nghĩa đạt 0,3% trang trại có hầm biogas Về cơng nghệ, hầu hết hầm ủ nhỏ loại hầm ṿm cố định xây băng gạch đúc sẵn composite sở chuyên nghiệp… Tuy nhiên, đến chưa có nhà máy sản xuất điện biogas ḥa lưới điện quốc gia Các chuyên gia rằng, nhu cầu tiềm Việt Nam hệ thống biogas tích hợp, bao gồm thu gom rác thải, thiết bị sản xuất khí máy phát điện thiết bị sản xuất phân bón Hầu hết khách hàng tiềm trang trại chăn nuôi lớn, nhà máy chế biến nông sản sắn, đường công ty quản lư rác thải đô thị áp lực bảo vệ môi trường đơn vị cao, khối lượng chất thải đáng kể v́ cung cấp đủ cho hệ thống với quy mô thương mại thuận lợi việc tiếp cận vốn rẻ để đầu tư vào công tŕnh 4.2 Trên giới Theo ước tính Bộ Năng Lượng Hoa Ḱ, sử dụng tất nguồn ngun liệu tạo khí sinh học để dùng vận chuyển th́ lượng làm giảm 500 triệu khí cacbonic hàng năm, tương đương với số lượng 90 triệu xe dùng năm Cộng đồng châu Âu kêu gọi nước khối thực mục tiêu sử dụng 5,75% nhiên liệu sinh học (bao gồm biogas, ethanol, biodiesel) vào năm 2010 Thụy Điển quốc gia châu Âu triển khai dự án thí điểm “thành phố biogas” Hiện, nước có khoảng 4.000 phương tiện cơng cộng chạy biogas Tại đây, 10 trạm bơm nhiên liệu thơng thường có trạm biogas Chính phủ Thuỵ Điển đă đề sách thuế để đảm bảo giá biogas rẻ 30% so với xăng Tại châu Á, Philippines có 653 hệ thống biogas công ty chuyên xây dựng, cung cấp thiết bị biogas Từ biogas, Chính phủ Thái Lan đă sản xuất 3.000MW điện, đến năm 2011 sản xuất 8% lượng điện quốc gia lượng tái sinh Nepal, Ấn Độ, Trung Quốc quốc gia phát triển hệ thống biogas mạnh Chương : Kết luận 5.1 Thuận lợi khó khăn sử dụng nhiên liệu biogas 5.4.1 Thuận lợi - Chủ động nguồn nhiên liệu, trữ lượng nhiên liệu lớn - Không phụ thuộc vào nguồn cung cấp giá thị trường nhiên liệu dầu mỏ - Giảm đáng kể lượng nhiễm khí thải động cơ, giảm tượng hiệu ứng nhà kính, cải thiện môi trường - Cung cấp loại nhiên liệu sử dụng cho động đốt trong. - Khơng tốn chi phí vận chuyển thuế nhập khẩu, khuyến khích đầu tư phát triển nước. - Cơng nghệ chế biến biogas đơn giản, chi phí đầu tư cho thiết bị thấp, sản xuất nhiều nơi 5.4.2 Khó khăn - Biogas đă sử dụng để chạy máy phát điện nông thôn chưa cấp biogas vào đường ống nạp động với lượng xác - Cần xử lư sấy khan Biogas trước đưa vào làm nhiên liệu sử dụng động cơ, khử thành phần H2S để tăng tuổi thọ cho động - Khí Biogas bị x́ ngồi th́ có mùi khó chịu 5.2 Hướng phát triển Mức độ đạt + So sánh đặc tính hóa lư biogas với nhiên liệu truyền thống kết luận biogas hoàn tồn thay cho nhiên liệu hóa thạch + Biogas nhiên liệu cho động đốt + Sử dụng nhiên liệu biogas làm giảm bớt hàm lượng khí xả (HC, CO…) Hướng phát triển đề tài + Chúng ta cần trọng nghiên cứu sâu nhiên liệu biogas nhằm tận dụng hiệu nguồn lượng tái tạo gần vô tận (từ chất thải tŕnh sản xuất) + Hiện nay, Việt Nam hầu hết ứng dụng biogas (sử dụng trộn mixer) nên hiệu chưa cao, thời gian tới cần thiết kế hệ thống phun khí gas điện tử để đáp ứng yêu cầu phun biogas vào đường ống nạp động với lượng xác + Trong tương lai, nhiên liệu khí nguồn nhiên liệu để sử dụng ôtô nên cần phải nghiên cứu sâu vấn đề lọc biogas, lưu trữ biogas …để sử dụng cho ôtô đạt hiệu cao

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	1,06 MB