NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN SẢN PHẨM KHÍ VÀ THAN TRONG THIẾT BỊ HÓA KHÍ TRẤU TẠI VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM NGUYỄN VĂN LÀNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁC THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ ĐẾN SẢN PHẨM KHÍ VÀ THAN TRONG THIẾT BỊ HĨA KHÍ TRẤU TẠI VIỆT NAM Chun ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã ngành 52 01 03 : LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP Hồ Chí Minh – Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM NGUYỄN VĂN LÀNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN SẢN PHẨM KHÍ VÀ THAN TRONG THIẾT BỊ HĨA KHÍ TRẤU TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã ngành : 52 01 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN HUY BÍCH TS BÙI NGỌC HÙNG TP Hồ Chí Minh – Năm 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Văn Lành xin cam đoan cơng trình “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến sản phẩm khí than thiết bị hóa khí trấu Việt Nam” trình bày luận án thân tơi thực Các số liệu kết nêu luận án hoàn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp HCM, năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Lành ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin chân thành cảm ơn tồn thể quý Thầy Cô Cán viên chức Trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho làm nghiên cứu sinh chuyên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí khóa 2015 Xin gửi lời cảm ơn đến tập thể Thầy Cơ khoa Cơ Khí Cơng Nghệ, Phòng Đào tạo Sau Đại học Phòng Quản trị - Vật tư giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình nghiên cứu Xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy hướng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Huy Bích TS Bùi Ngọc Hùng, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên suốt trình thực luận án Xin gửi lời cảm ơn đến GS Keng Tung-Wu cộng Biomass Energy Research Lab, National Chung Hsing University, Taiwan hỗ trợ, phối hợp thực số phân tích liên quan đến trấu Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS TS Nguyễn Hay, PGS.TS Lê Anh Đức, TS Nguyễn Thanh Nghị TS Nguyễn Đức Khuyến tận tình giúp đỡ, góp ý xây dựng cho nội dung luận án hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn đến GS TS Dương Nguyên Khang, TS Huỳnh Văn Biết, TS Phạm Đức Toàn giúp đỡ tạo điều kiện cho thực số nghiên cứu luận án Cảm ơn đồng nghiệp Phạm Duy Lam, Trần Minh Hải Nguyễn Nam Quyền hỗ trợ nhiệt tình suốt thời gian thực nghiên cứu Cuối lời cảm ơn đến gia đình động viên, tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian làm nghiên cứu sinh Xin chân thành cảm ơn! Tp HCM, năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Lành iii TÓM TẮT Luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến sản phẩm khí than thiết bị hóa khí trấu Việt Nam Nghiên cứu sinh: Nguyễn Văn Lành Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 52 01 03 Hiện nay, giới đối mặt với biến đổi hậu cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch Ngun nhân tượng lượng khí thải có hại CO2 tăng người sử dụng q nhiều nhiên liệu hóa thạch diện tích rừng ngày giảm Một giải pháp làm giảm tình trạng việc tăng cường khai thác sử dụng nguồn lượng thay nguồn lượng hóa thạch Trong đó, sinh khối nguồn lượng có triển vọng thay nguồn lượng hóa thạch Sinh khối có nguồn cung cấp dồi chủ yếu thể rắn, điều dẫn đến hạn chế lớn việc khai thác sử dụng Do đó, để tiện lợi sử dụng sinh khối có hiệu địi hỏi phải đầu tư nghiên cứu phát triển công nghệ phù hợp chẳng hạn hóa khí, hóa lỏng từ nguồn sinh khối thể rắn Sinh khối thể rắn chuyển đổi sang dạng khí gọi q trình hóa khí để tạo khí tổng hợp (syngas) Hóa khí sinh khối q trình chuyển đổi hóa nhiệt thực mơi trường yếm khí Q trình chia làm bốn giai đoạn sấy, nhiệt phân, cháy khử Q trình hóa khí q trình phức tạp chất lượng khí, hiệu suất hóa khí, chất lượng than sinh học (biochar) thơng số đánh giá tính kinh tế kỹ thuật hệ thống Để góp phần giải vấn đề nêu trên, luận án tiến hành với mục tiêu nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến thành phần khí tổng hợp than sinh học thiết bị hóa khí trấu kiểu dịng khí xuống Việt Nam gồm nội dung sau: - Thực nghiệm xác định thông số lý hóa trấu để làm sở xác định cơng thức hóa học tổng quát; xác định tác nhân hóa khí; xác định sản phẩm hóa khí - Nghiên cứu lý thuyết lập phương trình tổng qt hóa khí trấu hệ phương trình gồm: phương trình cân khối lượng nguyên tố C, H2 O2; phương trình cân phản ứng tạo khí CH4 phương trình cân phản ứng chuyển H2O; phương trình iv cân lượng Giải hệ phương trình phi tuyến tính để xác định thành phần khí tổng hợp lượng than sinh học ngôn ngữ lập trình Python - Thực nghiệm hệ thống hóa khí trấu kiểu dịng khí xuống - Kiểm chứng mức độ phù hợp mơ hình lý thuyết xây dựng phương trình dự đốn sản phẩm q trình hóa khí trấu thiết bị hóa khí kiểu dịng khí xuống - Thực nghiệm tìm giá trị hợp lý thông số công nghệ để thu sản phẩm khí tổng hợp than sinh học phù hợp - Đánh giá sơ chất lượng than sinh học thông qua thực nghiệm tác động than sinh học đến phát triển trồng Kết đạt luận án tóm tắt sau: Đã xác định thông số lý hóa trấu IR 50404 Dung Ẩm trọng độ (kg/m3) (%) 100,42 9,99 Nhiệt trị (MJ/kg) 15,55 Phân tích nguyên tố (%) C H O N 41,26 4,75 35,46 0,48 Phân tích thành phần (%) S 0,01 Chất Carbon bốc cố định 58,28 13,98 Tro 17,71 Đã lập phương trình tổng qt hóa khí trấu IR 50404: CH1,38 O0,64 + 0,146H2 O(l) + qH2 O(g) + mO2 + 3,76mN2 = n1 C+ n2 H2 + n3 CO + n4 CO2 + n5 H2 O + n6 CH4 + 3,76mN2 Đã xây dựng mơ hình tốn hệ phương trình phi tuyến tính ẩn n1 , n2 , n3 , n4 , n5 , n6 biểu diễn n1 + n3 + n4 + n6 = 2n2 + 2n5 + 4n6 = 1,672 + 2q n3 + 2n4 + n5 = 0,786 + q + 2m n K1 = K2 = (n2 ) n n4 n n5 dHtrau + 0,146dHH2 O(l) + qdHH2O(k) = n1 dHC + n2 dHH2 + n3 dHCO + n4 dHCO2 n5 dHH2O(k) + n6 dHCH4 + 3,76mdHN2 { Tiến hành giải mơ hình tốn ngơn ngữ lập trình Python nhằm dự đốn thành phần khí tổng hợp (syngas) hàm lượng than sinh học (biochar) thay đổi thông số công nghệ hệ số khơng khí cấp ER nhiệt độ vùng khử T v Đã tính tốn, thiết kế chế tạo hệ thống hóa khí trấu kiểu dịng khí xuống để thực nghiệm kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Kết thực nghiệm cho thấy nhiệt độ tăng lên lượng than sinh học thu từ kết thực nghiệm lý thuyết giảm; Bên cạnh đó, mức nhiệt độ vùng khử tăng hệ số khơng khí cấp (ER) từ 0,2 đến 0,4 lượng than sinh học giảm, nhiên hàm lượng khí tổng hợp tăng ER = 0,2 ÷ 0,3 hàm lượng khí tổng hợp giảm ER = 0,3 ÷ 0,4 So sánh kết mơ hình tốn học thực nghiệm cho thấy hàm lượng than sinh học thành phần khí tổng hợp mơ hình toán thấp nghiên cứu thực nghiệm Độ lệch chuẩn RMSE mơ hình tốn thực nghiệm mức nhiệt độ vùng khử T2 = 750oC, 800oC, 850oC 900oC lần lược 1,642; 1,882; 1,445 1,345 Từ kết phân tích xử lý số liệu cho thấy sai khác mơ hình tốn thực nghiệm tất trường hợp ý nghĩa, mơ hình tốn xây dựng phù hợp Căn vào kết kiểm chứng lý thuyết phù hợp với thực nghiệm, luận án xây dựng phương trình dự đốn thể tích khí thành phần (H2, CO CH4) khối lượng than sinh học (C) ứng với nhiệt độ vùng khử T2 hệ số khơng khí cấp ER + Phương trình biểu diễn mối quan hệ YH2 với T2 ER YH2 = 35,569 – 0,099.T2 + 28,439.ER – 55,721.ER2 với R2 = 0,98 + Phương trình biểu diễn mối quan hệ YCO với T2 ER YCO = 50,124 – 0,153.T2 + 109,009.ER – 152,271.ER2 với R2 = 0,97 + Phương trình biểu diễn mối quan hệ YCH4 với T2 ER YCH4 = 30,952 – 0,083.T2 + 23,750.ER – 66,529.ER2 với R2 = 0,97 + Phương trình biểu diễn mối quan hệ YC với T2 ER YC = 84,174 – 0,061.T2 – 12,684.ER với R2 = 0,98 Kết quy hoạch thực nghiệm để đánh giá khả làm việc phù hợp hệ thống hóa khí trấu kiểu dịng khí xuống thực Kết giải tốn đa mục tiêu xác định thơng số tiêu phù hợp sau: + Thông số phù hợp: T2 = 745 (oC) ER = 0,29 + Chỉ tiêu phù hợp: LHVmax = 5,53 (MJ/Nm3) Cmax = 37,5 (%) Đánh giá tác động than sinh học đến trồng thực Thông qua thực nghiệm chất lượng than sinh học phụ thuộc vào nhiệt độ vùng khử hệ số khơng khí cấp Sự phát triển bắp sau 35 ngày có ảnh hưởng than sinh học rõ ràng vi SUMMARY Doctoral dissertation title: Study the effects of downdraft gasifier technological parameters on the syngas and biochar production for Viet Nam rice husk gasification PhD Student: Nguyen Van Lanh Major: Mechanical Engineering Code: 52 01 03 Currently, the world is facing climate change and the depletion of fossil energy resources The main reasons are the increase in harmful emissions, such as CO2, due to the extensiveuse of fossil fuels and the deforestation One of the solutions to reduce this situation is to increase the exploitation and use of other energy forms alternative to fossil energy Among them, biomass is one of the potential energy sources that can replace fossil energy Biomass is an abundant source from agricultural production, but it is mainly in solid form that limits itsutilization and use Therefore, developing gasification or liquefaction technology from this biomass source is necessary Solid biomass can be converted to gas through a gasification process to produce syngas Biomass gasification is a thermochemical conversion process under limited air supply condition Gasification is a complex process, which includes four main stages: drying, pyrolysis, combustion and reduction In this process, gas quality, gasification efficiency, biochar quality are the main parameters to be evaluated for the technical and economic viability of the system To contribute to solving the mentioned problems, this study was conducted to study the effects of technological parameters on the syngas and biochar production in a downdraft rice husk gasifier in Vietnam, including the following main activities: - To conduct the composition and physico-chemical parameters of IR 50404 rice husk as baseline data for determining its general chemical formula, and the gasified agents and products - To establish general gasification reaction and set of equationsinclude: three balanced equations for C, H2 and O2; two equations of the equilibrium constants for reactions of CH4 and H2O; one equation of the heat balance for the gasification process Python program was used to solve the set of non-linear equations to determine syngas components and biochar quantity vii - To conduct experiments on the rice husk downdraft gasifier - To verify the theoretical model and build equations for predicting the products of rice husk downdraft gasifier - To investigate the technological parameters appropriate for syngas components and biochar products - To carry out a pre-assessment on the biochar quality through testing biochar effect on the growth of maize The obtained results are summarized as follows: IR 50404 rice husk ultimate and proximate analysis Density Moisture (kg/m3) (%) 100.42 9.99 Ultimate analysis (%) Heating Proximate analysis (%) value (MJ/kg) 15.55 C H O N S 41.26 4.75 35.46 0.48 0.01 Volatile Fixed matter carbon 58.28 13.98 Ash 17.71 The general equation of gasification reaction can be written as follows: CH1.38 O0.64 + 0.146H2 O(l) + qH2 O(g) + mO2 + 3.76mN2 = n1 C+ n2 H2 + n3 CO + n4 CO2 + n5 H2 O + n6 CH4 + 3.76mN2 In which, there are six unknowns n1, n2, n3, n4, n5 and n6 The set of six equations was formulated as follows: n1 + n3 + n4 + n6 = 2n2 + 2n5 + 4n6 = 1.672 + 2q n3 + 2n4 + n5 = 0.786 + q + 2m n K1 = K2 = (n2 ) n2 n4 n3 n5 dHtrau + 0.146dHH2O(l) + qdHH2O(k) = n1 dHC + n2 dHH2 + n3 dHCO + n4 dHCO2 n5 dHH2O(k) + n6 dHCH4 + 3.76mdHN2 { The set of equations was solved using the Newton-Raphson method The Python program was used to code for predicting the the syngas composition and biochar products, based on the two technological parameters (equivalence ratio ER and temperature T2 at reduction zone) In order to verify the model, a rice husk downdraft gasifier was calculated, designed and manufactured Experimental results showed that the produced amount of biochar decreased when the temperature increased This outcome was in agreement with viii thedeveloped model Besides, at the same temperature at the reduction zone, the amount of biochar decreased if the ER increased from 0.2 to 0.4 Regarding the syngas, its amount increased whenthe ER was from 0.2 to 0.3 but decreased with increasing ER from 0.3 to 0.4 The comparison between the developed model and experiment results showed that the syngas composition and biochar predicted by the model waslower than those of the experiment The root mean square errors (RMSE) of model and experiment at the reduction zone temperature T2 = 750oC, 800oC, 850oC and 900oC were 1.642; 1.882; 1.445 and 1.345, respectively These values indicated that the difference between the mathematical model and the experiment is negligible in all cases; thus the model is considered reasonable Based on the verification results, the equations for prediction of volume of syngas (H2, CO and CH4) and mass of biochar (C) with the reduction zone temperature T2 and the equivalence ratio ER were found as follow: + Equation represents the relationship between YH2 with T2 and ER YH2 = 35.569 – 0.099.T2 + 28.439.ER – 55.721.ER2; R2 = 0.98 + Equation represents the relationship between YCO with T2 and ER YCO = 50.124 – 0.153.T2 + 109.009.ER – 152.271.ER2; R2 = 0.97 + Equation represents the relationship between YCH4 with T2 and ER YCH4 = 30.952 – 0.083.T2 + 23.750.ER – 66.529.ER2; R2 = 0.97 + Equation represents the relationship between YC with T2 and ER YC = 84.174 – 0.061.T2 – 12.684.ER; R2 = 0.98 Experimental planning to evaluate the reasonable working of the rice husk downdraft gasifier Based on the results of solving the multi-objective problem, the parameters and suitable targets were determined as follows: + The reasonable parameters: T2 = 745 (oC) and ER = 0.29 + The suitable targets: LHVmax = 5.53 (MJ/Nm3) and Cmax = 37.5 (%) An assessment of the biochar affecting the crop development was also carried out The results showed that the quality of biochar depends on the reduction temperature and the equivalence ratio The growth of maize in 35 days indicated that biochar's effect was pronounced 164 PHỤ LỤC Kết thực nghiệm xử lý số liệu thực nghiệm xác định thông số phù hợp Cursor at Row: Column: Data Editor File: STATC42 Maximum Rows: 13 Number of Cols: Run T2 (oC) ER C (%) LHV (MJ/Nm3) | | 700 0.25 37.9 4.24 | 750 0.3 37.3 5.56 | 750 0.3 37.5 5.12 | 820.711 0.3 33.8 5.99 | 800 0.35 35.2 5.40 | 750 0.3 37.4 5.35 | 679.289 0.3 38.2 4.02 | 700 0.35 37.8 4.41 | 800 0.25 36.1 5.41 10 | 750 0.370711 36.7 4.60 11 | 750 0.229289 37.6 4.73 12 | 750 0.3 37.2 5.77 13 | 750 0.3 37.4 5.36 -Length 13 13 13 13 Typ/Wth N/13 N/13 N/13 N/13 Estimated effects for C (%) Effect Estimate Stnd Error V.I.F average 37.3174 0.102423 A:T2 -2.65563 0.200532 1.0 B:ER -0.568197 0.200532 1.0 AA -1.25651 1.0 0.213209 Standard errors are based on total error with d.f Analysis of Variance for C Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value A:T2 14.1048 14.1048 175.37 0.0000 B:ER 0.645698 0.645698 8.03 0.0196 AA 2.79335 2.79335 34.73 0.0002 Total error 0.723842 0.0804269 Total (corr.) 18.2677 12 165 R-squared = 96.0376 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 94.7168 percent Standard Error of Est = 0.283596 Mean absolute error = 0.19287 Durbin-Watson statistic = 2.14743 (P=0.5897) Lag residual autocorrelation = -0.07864 Regression coeffs for C Coefficient Estimate constant -82.4186 A:T2 0.350398 B:ER -5.68197 AA -0.000251303 The StatAdvisor This pane displays the regression equation which has been fitted to the data The equation of the fitted model is C = -82.4186 + 0.350398*T2 - 5.68197*ER - 0.000251303*T2^2 Where the values of the variables are specified in their original units To have STATGRAPHICS evaluate this function, select Predictions from the list of Tabular Options To plot the function, select Response Plots from the list of Graphical Options Standardized Pareto Chart for C + - A:T AA B:ER Standardized effect 12 15 166 Estimated effects for LHV (MJ/Nm3) Effect Estimate Stnd Error V.I.F average 5.432 0.0834815 A:T 1.2365 0.131996 AA -0.411999 0.141549 1.01731 BB -0.751996 0.141549 1.01731 1.0 Standard errors are based on total error with d.f Analysis of Variance for LHV Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value A:T2 3.05787 3.05787 87.75 0.0000 AA 0.295209 0.295209 8.47 0.0173 BB 0.983488 0.983488 28.22 0.0005 Total error 0.313612 0.0348458 Total (corr.) 4.52931 12 R-squared = 93.0759 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 90.7679 percent Standard Error of Est = 0.18667 Mean absolute error = 0.122794 Durbin-Watson statistic = 2.22398 (P=0.7767) Lag residual autocorrelation = -0.146377 Regression coeffs for LHV Coefficient Estimate constant -63.7276 A:T2 0.135965 B:ER 90.2395 AA -0.0000823998 BB -150.399 167 The StatAdvisor This pane displays the regression equation which has been fitted to the data The equation of the fitted model is LHV = -63.7276 + 0.135965*T2 + 90.2395*ER - 0.0000823998*T^2 150.399*ER^2 Where the values of the variables are specified in their original units To have STATGRAPHICS evaluate this function, select Predictions from the list of Tabular Options To plot the function, select Response Plots from the list of Graphical Options Standardized Pareto Chart for LHV + - A:T BB AA T2 ER Standardized effect 10 T2 680 820 ER 0.23 0.37 745.1044 745.1044 0.289681 Thực tế Giá trị tốt %sai lệch Trọng số đến trọng số C 38.4167 0.023862 0.047725 37.49999 5.89401448 0.091675563 0.091675563 5.353677383 LHV Mục tiêu MAX (LHV) Max (C) 168 169 170 PHỤ LỤC ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ CHẤT LƯỢNG THAN SINH HỌC Tiêu chí đánh giá chất lượng than sinh học Có nhiều tiêu chí để đánh giá than sinh học như: diện tích bề mặt riêng, thành phần carbon, độ pH khả trao đổi cation - Diện tích bề mặt riêng than sinh học phụ thuộc vào nguyên liệu để sản xuất than đặc biệt nhiệt độ hình thành than sinh học Nhiệt độ thấp diện tích bề mặt riêng thấp ngược lại Diện tích bề mặt riêng than sinh học có ý nghĩa lớn việc dùng than sinh học để xử lý môi trường cải tạo đất - Khi nhiệt độ cao, than sinh học sản xuất có thành phần carbon thấp, độ pH tăng cao khả trao đổi cation (CEC - Cation Exchange Capacity) tăng Trong nghiên cứu này, than sinh học đánh giá chất lượng diện tích bề mặt riêng thơng qua khả chứa nước tác động than sinh học đến với trồng Kết đánh giá chất lượng than sinh học tiêu chí diện tích bề mặt riêng Lấy mẫu than sinh học thu thí nghiệm: - Thí nghiệm với hệ số khơng khí cấp ER = 0,2 nhiệt độ vùng khử T2 = 750oC - Thí nghiệm với hệ số khơng khí cấp ER = 0,3 nhiệt độ vùng khử T2 = 825oC - Thí nghiệm với hệ số khơng khí cấp ER = 0,4 nhiệt độ vùng khử T2 = 900oC Cho chứa nước đến không cịn chứa nữa, tính tốn lượng nước chứa được, kết thu sau: - Với than sinh học thu hệ số khơng khí cấp ER = 0,2 nhiệt độ vùng khử T2 = 750oC lượng chứa nước 3,9 ml/gram - Với than sinh học thu hệ số khơng khí cấp ER = 0,3 nhiệt độ vùng khử T2 = 825oC lượng chứa nước 4,5 ml/gram - Với than sinh học thu hệ số không khí cấp ER = 0,4 nhiệt độ vùng khử T2 = 900oC lượng chứa nước 5,6 ml/gram Nhận xét 171 - Kết thực nghiệm cho thấy hệ số khơng khí cấp ER = 0,2 nhiệt độ vùng khử T2 = 750oC lượng than sinh học thu lớn 37,8% Tuy nhiên, thực nghiệm lượng chứa nước đạt nhỏ 3,9 ml/gram Ngược lại, hệ số khơng khí cấp ER = 0,4 nhiệt độ vùng khử T2 = 900oC lượng than sinh học thu nhỏ 27,1% Tuy nhiên, thực nghiệm lượng chứa nước đạt lớn 5,6 ml/gram - Lượng chứa nước than sinh học có khác biệt q trình hình thành than sinh học có tác động lớn nhiệt độ lượng khơng khí cấp Khi nhiệt độ lượng khơng khí cấp thấp q trình hình thành cấu trúc than sinh học với diện tích bề mặt riêng thấp nhiệt độ lượng khơng khí cấp cao Điều làm cho than sinh học thu từ nhiệt độ lượng không khí cấp cao có khả chứa nước nhiều than sinh học thu từ nhiệt độ thấp lượng khơng khí cấp thấp Kết thí nghiệm tác động than sinh học đến với trồng Thí nghiệm thực nhà màng Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học Môi trường, Trường Đại học Nơng Lâm Tp.HCM Thí nghiệm bố trí sau: Tổng cộng có 36 chậu bố trí trồng bắp, chậu chứa khối lượng đất trồng 500 gram, đó: - chậu chứa đất tự nhiên loại đất xám tự nhiên đặc trưng khu vực - chậu chứa đất xám loại trộn với 1% than sinh học: + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 3,9 ml/gram (là than sinh học thu từ thí nghiệm với ER = 0,2 T2 = 750oC) + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 4,5 ml/gram (là than sinh học thu từ thí nghiệm với ER = 0,3 T2 = 825oC) + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 5,6 ml/gram (là than sinh học thu từ thí nghiệm với ER = 0,4 T2 = 900oC) - chậu chứa đất xám loại trộn với 3% than sinh học: + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 3,9 ml/gram + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 4,5 ml/gram + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 5,6 ml/gram - chậu chứa đất xám loại trộn với 5% than sinh học: + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 3,9 ml/gram + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 4,5 ml/gram 172 + chậu chứa than sinh học có lượng chứa nước 5,6 ml/gram Thời gian trồng tiến hành 35 ngày: ngày lấy số liệu chiều cao thân bắp lấy số liệu lần, thời gian để kích thích tăng trưởng phát triển bắp, tuần chậu bón lượng phân bón UREA 10 gram Các chậu tưới với lượng nước nhau, ngày lần, lần 500ml nước cho chậu Các chậu thí nghiệm đánh số thứ tự bố trí ngẫu nhiên khu vực thí nghiệm (Hình PL6.1) Hình PL6.1 Bố trí chậu thí nghiệm Khi kết thúc 35 ngày thí nghiệm kiểm tra chiều cao thân kiểm tra chiều dài trọng lượng rễ Kết thí nghiệm cho thấy chiều dài thân rễ bắp tăng tăng tỉ lệ than sinh học đất (Hình PL6.2), điều cho thấy khả giữ nước than sinh học có ảnh hưởng đến phát triển bắp rõ rệt [83] Trong thí nghiệm này, chiều cao bắp sau 35 ngày trồng chậu chứa đất đạt 70 cm, chiều cao thân bắp chậu có tỉ lệ than sinh học 1%, 3% 5% lần lược 80 cm, 93 cm 107 cm Chiều cao thân bắp (cm) 173 120 100 80 60 y = -0.143x2 + 7.82x + 69.5 R² = 0.996 40 20 0 Tỉ lệ biochar đất (%) Hình PL6.2 Chiều cao bắp ứng với tỉ lệ than sinh học đất Bảng PL6.1 Kết thí nghiệm trồng bắp Lượng chứa nước, Tỉ lệ biochar đất, ml/g % 3.9 4.5 5.6 SEM p SEM p Thân, cm 85.7 91 99.1 1.16 0.001 79.5 90.9 105 1.84 0.001 Rễ, cm 37.8 42.4 54.4 2.7 0.28 42.4 43.7 48.6 1.74 0.001 Rễ, g 20.4 22.6 20.7 1.74 0.62 13.7 21.6 28.4 1.74 0.001 Bảng PL6.1 biểu diễn giá trị trung bình chiều cao bắp, chiều dài rễ bắp trọng lượng rễ sau trồng 35 ngày ứng với lượng chứa nước than sinh học tỉ lệ than sinh học thêm vào đất WRC 3.9 WRC 4.5 WRC 5.6 140 Chiều cao thân (cm) 120 100 80 60 40 20 Tỉ lệ biochar đất (%) Hình PL6 Chiều cao bắp ứng với lượng chứa nước tỉ lệ than sinh học 174 Kết luận - Cùng than sinh học có lượng chứa nước nhau, tăng tỉ lệ trộn chiều cao thân bắp lớn Điều tỉ lệ lượng than sinh học trộn vào tăng lên khả giữ nước đất tăng lên, giúp kéo dài thời gian cung cấp nước cho nhu cầu sinh trưởng phát triển bắp, bắp phát triển tốt Bên cạnh đó, việc tăng lượng than sinh học đất giúp cho đất giữ tốt khống chất vốn có đất loại phân bón bổ sung vào đất - Đặc biệt biểu đồ với tỷ lệ trộn than sinh học vào đất với loại than có lượng chứa nước lớn phát triển bắp tốt - Có khác biệt chất lượng than sinh học thay đổi thông số công nghệ hệ thống hóa khí trấu kiểu dịng khí xuống Vì vậy, tùy theo nhu cầu sử dụng than sinh học khí tổng hợp mà lựa chọn thơng số cơng nghệ cho q trình hoạt động hệ thống hóa khí trấu kiểu dịng khí xuống 175 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG Q TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN ÁN Hình PL7.1 Lấy mẫu trấu Đồng Tháp Hình PL7.2 Phân tích thơng số lý hóa trấu Hình PL7.3 Chế tạo thùng chứa 176 Hình PL7.4 Chế tạo buồng phản ứng Hình PL7.5 Khảo nghiệm sơ trữ khí Hình PL7.6 Hệ thống hóa khí chế tạo hồn chỉnh 177 Hình PL7.7 Trấu than sinh học Hình PL7.8 Khí tổng hợp Hình PL7.9 Khu vực thí nghiệm trồng bắp nhà màng 178 Hình PL7.10 Kiểm tra chiều cao bắp Hình PL7.11 Thu thập số liệu thí nghiệm ... 59 3.3 Kết thực nghiệm hệ thống hóa khí trấu 87 3.3 .1 Kết tính tốn, thiết kế chế tạo hệ thống hóa khí trấu 87 3.3 .2 Thực nghiệm ảnh hưởng thông số cơng nghệ đến sản phẩm hóa khí 89 3.4 ... hóa khí 14 1 .3.1 Cấu tạo hệ thống hóa khí 15 1 .3.2 Ẩm độ nhiên liệu 17 1 .3.3 Kích thước nhiên liệu 19 1 .3.4 Nhiệt độ hệ thống 20 1 .3.5 Hệ số khơng... trình hồi quy 104 3.4 .1 Kiểm chứng mơ hình tốn 104 3.4 .2 Xây dựng phương trình hồi quy 110 3.5 Kết thực nghiệm xác định chế độ hóa khí trấu phù hợp 115 3.5 .1 Phát biểu toán