Thiết kế nồi hơi công suất 200kg h sử dụng biogas làm nhiên liệu cho nhà máy chế biến thực phẩm vissan

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Giới thiệu khái quát về nhà máy chế biến thực phẩm VISSAN

 Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy

Công ty VISSAN, trước đây là lò sát sinh Tân Tiến, được khởi công xây dựng vào ngày 20/11/1970 trên khu đất rộng gần 22ha, từng là một đầm lầy Nơi đây đã trở thành một ốc đảo nhỏ yên tĩnh, tách biệt giữa lòng TP HCM.

Vốn đầu tư ban đầu cho dự án xây dựng là 13,5 triệu VND, được tài trợ bởi chính phủ Đức Giai đoạn một của dự án đã được khánh thành và chính thức đưa vào hoạt động vào ngày 18/5/1974.

Theo quyết định 143/TCQĐ ngày 16/3/1976 của ủy ban nhân dân TP HCM, lò giết mổ Tân Tiến đã được chuyển đổi thành công ty thực phẩm 1 Công ty có nhiệm vụ thu mua heo, trâu bò, tổ chức giết mổ và chế biến, đồng thời thực hiện việc mua bán và cải tạo ngành hàng theo hướng quốc doanh hóa Trong giai đoạn này, việc phân phối thịt heo được thực hiện chủ yếu cho cán bộ công nhân viên và lực lượng vũ trang.

Từ năm 1984 đến 1986, công ty đã phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực nông nghiệp, đặc biệt là với đàn heo thành phố, đồng thời tổ chức chế biến và tăng cường xuất khẩu Ngày 28 tháng 8 năm 1987, theo văn bản 3486/UB, công ty đã tiếp nhận và thành lập 12 cửa hàng thực phẩm tại các quận như Q1, Q3, Q5, Q6, Q8, Q10, Q11, Gò Vấp, Tân Bình và Phú Nhuận, tạo nên một mạng lưới bán lẻ rộng khắp trong thành phố và các tỉnh lân cận.

Vào ngày 28/7/1989, theo quyết định 580/QĐUB, Công ty Thực phẩm 1 chính thức được cấp phép kinh doanh xuất nhập khẩu trực tiếp Quyết định này nhằm phát huy khả năng làm việc của công ty và tăng thu nhập cho doanh nghiệp.

Vào ngày 7 tháng 10 năm 1989, công ty thực phẩm 1 đã được đổi tên thành "Công ty Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản" (VISSAN) dựa trên quy mô quản lý và doanh thu hàng năm Tên đối ngoại của công ty là Vissan Import Corporation.

Từ năm 1889 đến 1991, công ty đã chuyển đổi từ cơ chế bao cấp sang cơ chế thị trường, thay đổi phương hướng hoạt động và củng cố vai trò chủ đạo trong nền kinh tế quốc dân Để ổn định nguyên liệu và giảm giá thành sản phẩm, công ty đã hình thành mạng lưới thu mua từ các tỉnh miền Trung đến đồng bằng sông Cửu Long Đồng thời, công ty liên kết đầu tư và chăn nuôi với các đơn vị khác, phát triển phương hướng chăn nuôi theo hộ gia đình Ngoài các sản phẩm truyền thống như heo, trâu bò và nạc heo xuất khẩu, công ty còn nghiên cứu và phát triển nhiều sản phẩm mới.

Công ty đã tăng cường hoạt động tiếp thị để khai thác lợi thế từ việc xuất nhập khẩu trực tiếp, đạt được hợp đồng giá trị cao tại các quốc gia SNG Đồng thời, công ty cũng đẩy mạnh xuất khẩu sang Hồng Kông, Singapore và Malaysia Nhờ những nỗ lực này, doanh thu hàng năm trong giai đoạn này đã tăng 60,79%, trong khi kim ngạch xuất khẩu tăng 229,49%.

Từ năm 1992 cho đến nay công ty mất thị trường SNG nên gặp nhiều khó khăn

Vào tháng 8 năm 1994, công ty đã nhập khẩu dây chuyền sản xuất thịt nguội từ Pháp, bao gồm jambon, xúc xích, pate và thịt xông khói Công ty không ngừng củng cố và mở rộng mạng lưới đại lý bán lẻ tại thành phố, đồng thời tích cực tìm kiếm thị trường quốc tế và thiết lập các văn phòng đại diện để thực hiện liên kết kinh doanh.

Với việc đầu tư vốn tự có và vay thêm, công ty đã nâng cấp thiết bị máy móc và đổi mới công nghệ Nhà máy chủ động đào tạo và bồi dưỡng đội ngũ cán bộ, công nhân viên có trình độ, tay nghề cao, cùng với kỹ thuật và kỷ luật lao động tốt.

Địa điểm xây dựng nhà máy có địa chỉ tại 420 Nơ Trang Long, phường 13, quận Bình Thạnh, TP HCM, với điện thoại liên hệ (84-8)8433907 – 8432366, fax (84-8)8432372, và email www.vissan.com.vn Giám đốc Võ Văn Em quản lý khu đất rộng gần 22ha, nằm bên bờ sông Sài Gòn, kết nối với đường Nơ Trang Long Phía tây và phía nam của công ty giáp với sông Thủ Tắc, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy.

+ Xa khu dân cƣ, đề phòng độc hại

+ Đảm bảo vệ sinh môi trường, tránh được sự lây truyền dịch bệnh giữa gia súc nhà máy và xung quanh

+ Thuận lợi cho việc chuyên chở đường bộ và đường thủy từ các nguồn thu mua nguyên liệu cũng nhƣ cung cấp phấn phối sản phẩm

 Sơ đồ mặt bằng tổng thể

Nhà máy VISSAN, được khánh thành vào năm 1974, có diện tích 15.095,9 m² Kể từ đó, nhà máy đã mở rộng với một số cơ sở vật chất mới, bao gồm nhà xưởng và kho bãi.

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 3 nhà máy nước đá, hệ thống cấp thoát nước và xử lý nước thải, nâng tổng diện tích xây dựng lên 40105,19 m 2

Thiết kế quy trình sản xuất hoàn chỉnh bao gồm từ khâu lưu trữ nguyên liệu, giết mổ, chế biến sản phẩm, đến bảo quản lạnh và phân phối Bên cạnh đó, nhà máy còn được trang bị khu vui chơi với 2 sân bóng chuyền và 1 sân tennis.

Nhà máy có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm diện tích rộng rãi, vị trí xa khu dân cư mang lại sự yên tĩnh Địa điểm này thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và phân phối sản phẩm qua cả đường bộ và đường thủy Ngoài ra, nhà máy còn được thiết kế để phòng ngừa độc hại, với cấu trúc cao, rộng giúp tránh tình trạng ngập nước.

Nhược điểm o Xí nghiệp chưa tận dụng hết diện tích nhà máy xưởng, còn nhiều khu đất trống

Sông Thủ Tắc trước cửa nhà máy đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, do ý thức kém của người dân và nước thải từ xưởng nhuộm vải cùng nhà máy bánh ở phía bên kia Hơn nữa, cầu bắc qua sông Thủ Tắc nhỏ và yếu, gây khó khăn trong việc vận chuyển hàng hóa bằng xe tải nặng.

Giới thiệu một số nồi hơi công suất nhỏ đốt khí

Nồi hơi công nghiệp là thiết bị quan trọng trong việc sản xuất hơi nước, cung cấp năng lượng cho các máy móc và thiết bị khác Ngoài ra, nồi hơi đơn giản cũng được sử dụng để cung cấp hơi nước trực tiếp phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người.

Phân loại nồi hơi theo công suất:

Các loại nồi hơi theo kết cấu:

Bình hình trụ được đặt bên trong buồng đốt của nồi hơi, nơi khói nóng lưu thông bên ngoài Nhiệt độ cao từ khói làm nóng bề mặt bình, khiến nước bên trong bốc hơi hiệu quả.

Hình 1.4 Nồi hơi ống lò

Nồi hơi ống lò: 1 đến 2 ống có đường kính 400 – 900 mm Buồng lửa đặt bên trong nên truyền bức xạ mạnh ở ống lò

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 7

Sản lƣợng hơi khoảng 0,8 1,5 t/h đối với nồi hơi có một ống lò và 1,0 3,5 t/h đối với nồi hơi có hai ống lò, tỷ lệ F/G tốt hơn bằng 4 5 m 2 /t, dòng nhiệt q

Hình 1.5 Nồi bình có ống lò a) Một ống lò b) hai ống lò Ưu điểm

 Có thể tích chứa nước lớn nên có khả năng tích lũy nhiệt lớn, đáp ứng yêu cầu về phụ tải thay đổi

 Bảo ôn tường lò đơn giản

Việc tăng bề mặt truyền nhiệt để đáp ứng yêu cầu công suất gặp nhiều khó khăn, vì để đạt được điều này, cần phải tăng số lượng bình trong nồi Tuy nhiên, việc bố trí các bình trở nên phức tạp và suất tiêu hao kim loại trong quá trình chế tạo nồi cũng rất lớn.

 Hơi sinh ra thường chỉ là hơi bão hòa

 Thường có sản lượng bé

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 8

Nồi hơi ống lửa xuất hiện vào khoảng năm 1829 Ống lửa có đường kính 50

80 mm Bề mặt truyền nhiệt tăng lên 3 3,5 lần, áp suất làm việc đến 1,5 2,0 MPa

Nồi hơi ống lửa chuyển đổi khí nóng trong ống thành hơi nước, thường được sử dụng cho công suất hơi thấp đến trung bình Với khả năng sản xuất lên tới 12.000 kg/h và áp suất tối đa 18 kgf/cm², loại nồi hơi này có thể sử dụng dầu, khí hoặc nhiên liệu lỏng Để tối ưu hóa chi phí, nồi hơi ống lửa thường được lắp đặt theo hình thức “trọn gói” bởi nhà sản xuất cho từng loại nhiên liệu.

Hình 1.6 Nồi hơi ống lửa

Hình 1.7 Cấu tạo của nồi hơi ống lửa

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 9 Ưu điểm: Ngoài những ƣu điểm đã nêu trong phần nồi hơi ống lò còn có thêm một số ƣu điểm sau:

 Bề mặt truyền nhiệt lớn hơn nồi hơi ống lò

 Suất tiêu hao kim loại nhỏ hơn so với nồi hơi ống lò

 Có khả năng tận dụng nhiệt tốt

 Hạn chế tăng công suất và chất lƣợng hơi theo yêu cầu

 Khó khử cáu bẩn do tro bám vào bề mặt ống

 Hiệu suất nồi không cao

Nồi hơi ống nước hoạt động bằng cách cấp nước qua các ống vào tang nồi hơi, nơi nước được đun nóng bởi khí cháy và chuyển thành hơi ở khu vực đọng hơi Loại nồi hơi này được ưa chuộng cho các nhà máy phát điện có nhu cầu hơi cao.

Các thiết kế nồi hơi ống nước hiện đại thường có công suất từ 4.500 đến 120.000 kg/h hơi và hoạt động ở áp suất cao Nhiều nồi hơi này được lắp đặt theo dạng "trọn gói" khi sử dụng dầu hoặc gas làm nhiên liệu Tuy nhiên, loại nồi hơi ống nước sử dụng nhiên liệu rắn ít phổ biến hơn trong thiết kế lắp đặt trọn gói.

Hình 1.8 Nồi hơi ống nước nghiêng

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 10 có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm hệ thống thông gió cưỡng bức và cân bằng giúp nâng cao hiệu suất cháy Lượng nước trong nồi hơi được tuần hoàn tốt, cho phép thời gian đốt lò lấy hơi nhanh chóng Thiết bị này phù hợp với công suất nhiệt cao và có khả năng chế tạo các loại nồi hơi với công suất từ nhỏ đến lớn.

Nhược điểm của hệ thống này bao gồm đường kính ống nhỏ, dẫn đến cường độ trao đổi nhiệt cao và yêu cầu chất lượng nước nghiêm ngặt, đồng thời việc bảo trì đường nước cũng trở nên phức tạp hơn Ngoài ra, với lượng nước ít, áp suất hơi sẽ không ổn định khi có những thay đổi đột ngột trong nhu cầu sử dụng.

Giới thiệu hệ thống biogas của nhà máy chế biến thực phẩm VISSAN

Biogas, hay khí sinh học, là hỗn hợp khí được tạo ra từ sự phân hủy các hợp chất hữu cơ nhờ vi khuẩn trong môi trường yếm khí Nguyên liệu chính để sản xuất khí sinh học bao gồm chất hữu cơ, phân động vật như heo và trâu bò, cùng với nước thải từ các nhà máy Những nguyên liệu này được ủ trong bể hoặc túi kín kỵ khí, từ đó hình thành hỗn hợp khí có khả năng cháy, bao gồm các thành phần như H2, H2S, NH3 và CH4.

Quá trình lên men tạo metan sản xuất chủ yếu là CH4, với hỗn hợp khí được dẫn đến các ứng dụng như đun nấu, thắp sáng, phát điện và làm nhiên liệu cho nồi hơi Nước và cặn bã còn lại trong bể ủ có thể sử dụng làm phân bón hữu ích.

Nhà máy chế biến thực phẩm VISSAN chuyên giết mổ heo, trâu bò và có khu chăn nuôi gia súc sống, do đó việc xử lý chất thải trong chăn nuôi và giết mổ là vấn đề quan trọng cần được giải quyết để ngăn ngừa ô nhiễm và lây lan dịch bệnh Để đối phó với thách thức này, VISSAN đã xây dựng hệ thống hầm biogas nhằm xử lý hiệu quả chất thải.

 Xử lý an toàn chất thải trong chăn nuôi, làm sạch môi trường và phòng ngừa các bệnh truyền nhiễm

 Tạo ra nguồn năng lƣợng tái tạo chính là khí biogas sử dụng làm nhiên liệu cho nồi hơi, cũng nhƣ sinh hoạt trong nhà máy

Chất thải từ nhà máy chế biến VISSAN sẽ được thu gom vào các hầm hoặc bể biogas kín khí, nơi vi khuẩn gây hại trong phân và chất thải chăn nuôi được phân hủy thành khí gas và nước.

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 11

Hình 1.9 Sơ đồ hầm biogas

 Công nghệ biogas của nhà máy

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống sản xuất biogas

1- Bể lắng cát, 2- ống dẫn rác hữu cơ, 3- ống dẫn nước và chất thải, 4- bể đựng chất thải, 5- hệ thống lọc H 2 S và CO 2 , 6- bình chứa khí biogas sạch

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 12

Nguyên liệu đầu vào cho quá trình phân hủy sinh học bao gồm các chất thải hữu cơ dễ phân hủy như phân heo, phân trâu bò và phế thải từ lò giết mổ gia súc, gia cầm Sau khi được nghiền nhỏ, chúng sẽ được đưa vào bể lắng để loại bỏ cát và đá Tiếp theo, chất thải hữu cơ sẽ được dẫn qua ống dẫn đến bể phân hủy, nơi diễn ra quá trình lên men khí sinh học.

Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ cao phân tử thành các axit hữu cơ CO2, H2, và các sản phẩm khoáng hóa khác dưới tác dụng của enzym cellulosase

C x H y O z → các axit hữu cơ CO 2 , H 2

Giai đoạn 2: các axit hữu cơ CO 2 , H 2 tiếp tục bị tác động bởi các vi khuẩn metan:

CO + 3H2 → CH4 + 2H2O 4CO + 2H2 → CH4 + 3H2O 4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 3H2O 4CH 3 OH → 3CH 4 + 2CO 2 + H 2 O

CH 3 COOH → CH 4 + H 2 O Như vậy biogas được hình thành trong môi trường kỵ khí dưới tác dụng của enzym cellulosase và nhóm vi khuẩn metan, trong đó vai trò của enzym cellulosase là phân hủy các chất hữu cơ thành các chất có phân tử thấp hơn, các chất này nhờ nhóm vi khuẩn metan tác dụng với nhau tạo thành khí metan có khả năng đốt cháy sinh năng lƣợng

 Cấu tạo hệ thống biogas của nhà máy

Cấu tạo hệ thống biogas của nhà máy gồm có:

1 Bể nạp nhiên liệu: bể này dùng để dẫn rác thải hữu cơ nhƣ phân heo, trâu bò và các phế phẩm trong sản xuất chế biến nhƣ mỡ heo… từ bể chứa tạp chất qua máy nghiền Bể này có tác dụng gạn lọc các chất rắn nhƣ: cát sạn, đất đá và một số tạp chất khó phân hủy khác

Hình 1.11 Bể chứa tạp chất và bể nạp nhiên liệu

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 13

2 Bể phân hủy yếm khí: đây là bộ phận chính của toàn bộ hệ thống biogas và là nơi chứa hỗn hợp nguyên liệu phân hủy Tại đây thực hiện quá trình lên men tạo biogas

Hình 1.12 Bể phân hủy yếm khí

3 Hệ thống ống dẫn khí

Tính thực tiễn của đề tài

Nhà máy chế biến thực phẩm VISSAN chuyên giết mổ heo và bò để sản xuất thực phẩm phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người, với khả năng lưu trữ 10.000 con heo và 4.000 con bò Mỗi ngày, lượng chất thải từ phân heo, bò, nước thải sinh hoạt và phế phẩm từ quá trình giết mổ rất lớn Nhằm thực hiện trách nhiệm bảo vệ môi trường, VISSAN đã thiết kế và xây dựng hệ thống sản xuất khí biogas.

Sử dụng khí biogas làm nhiên liệu cho nồi hơi trong nhà máy chế biến thực phẩm giúp sản xuất hơi bão hòa cho các quy trình như hấp, tiệt trùng xúc xích và làm chín thịt Hệ thống sản xuất khí biogas cho phép tạo ra khí hoàn toàn miễn phí, giúp nhà máy tiết kiệm chi phí mua nhiên liệu như dầu FO Bên cạnh đó, khí biogas còn được sử dụng để chạy máy phát điện, phục vụ nhu cầu sản xuất và sinh hoạt, từ đó giảm đáng kể chi phí điện năng cho nhà máy.

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 14

Giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ chất thải và nước thải của nhà máy là một nhiệm vụ quan trọng Việc này không chỉ giúp bảo vệ hệ sinh thái mà còn giảm thiểu mùi hôi, từ đó không gây ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng dân cư xung quanh.

 Xử lý an toàn chất thải trong chăn nuôi, làm sạch môi trường và phòng ngừa các bệnh truyền nhiễm

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 15

LỰA CHỌN NỒI HƠI VÀ TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT

Chọn lựa nồi hơi cần thiết kế và hệ thống đốt nhiên liệu

 Chọn nồi hơi cần thiết kế

Chúng tôi đang thiết kế nồi hơi công nghiệp cho nhà máy chế biến thực phẩm VISSAN, sử dụng hơi bão hòa khô Nồi hơi này có áp suất tối đa không vượt quá 2.0 MPa và được lựa chọn là nồi hơi ống nước kiểu đứng.

Hình 2.1 Nồi hơi ống nước đứng đốt nhiên liệu khí

Hình 2.2 Kết cấu nồi hơi ống nước kiểu đứng

1) Động cơ điện; 2) biến áp đánh lửa; 3) bướm gió; 4) quạt gió; 5) hộp gió; 6) loa gió; 7) thân nồi; 8) lớp cách nhiệt; 9) ống nước; 10) khoang khí lò; 11) trống nước;

12 trống hơi; 13) hộp ống khói; 14) nắp trên; 15) nắp dưới; 16) buồng lửa; 17) mặt sàng; 18) đáy nồi; 19) thiết bị đốt nồi

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 16

 Chọn hệ thống đốt nhiên liệu

Buồng lửa là hệ thống thiết bị và không gian thiết yếu cho quá trình đốt cháy nhiên liệu, yêu cầu có khả năng đốt cháy nhiều loại nhiên liệu với hệ số không khí thừa thấp và tổn thất nhiệt tối thiểu khi phụ tải thay đổi Thiết kế cần nhỏ gọn, tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời nâng cao cường độ cháy và truyền nhiệt bằng cách tạo hỗn hợp nhiên liệu và oxy hợp lý, tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt bức xạ, và lựa chọn phương pháp chuyển động của môi chất phù hợp Cấu trúc buồng lửa cần đơn giản, chắc chắn và tiết kiệm, đồng thời đảm bảo dễ dàng trong vận hành và bảo dưỡng.

Chúng tôi chọn buồng lửa đốt nhiên liệu khí vì đây là lựa chọn đơn giản nhất về thiết bị và vận hành Việc này không yêu cầu trang bị phức tạp hay tốn kém để chuẩn bị nhiên liệu, đồng thời cũng không cần thiết bị thu tro và thải xỉ Yếu tố chính của buồng lửa này là vòi phun khí, với nhiều kiểu khác nhau để pha trộn khí đốt với không khí một cách hiệu quả.

Quá trình cháy nhiên liệu khí bao gồm ba giai đoạn chính: hỗn hợp nhiên liệu với không khí, sấy nóng và giai đoạn cháy Giai đoạn hỗn hợp nhiên liệu với không khí đóng vai trò quan trọng, quyết định tốc độ và độ hoàn thiện của quá trình cháy, cũng như hình dạng và nhiệt độ của ngọn lửa Dựa vào phương pháp hỗn hợp, quá trình cháy có thể được chia thành ba cách đốt khác nhau.

+ Đốt có ngọn lửa sáng còn gọi là đốt khuếch tán

+ Đốt ngọn lửa không sáng

+ Đốt không có ngọn lửa

Ta chọn kiểu đốt có ngọn lửa không sáng

Trong quá trình đốt, nhiên liệu được kết hợp với không khí từ gió cấp 1 (30-60%) trước khi thêm gió cấp 2 để hoàn thiện quá trình cháy Ngọn lửa ngắn, màu xanh tím với lõi hình viên trụ màu xanh lam, đạt nhiệt độ cao Ngọn lửa có thể chia thành ba vùng: Vùng 1 là vùng sấy nóng không màu, Vùng 2 màu xanh lam là vùng cháy nhưng thiếu oxy, dẫn đến sự hình thành CO và H2 chưa cháy hết Vùng 3 màu xanh tím là nơi cháy kiệt các chất khí còn lại nhờ gió cấp 2 Nếu không đủ không khí, ngọn lửa sẽ có màu sẩm tím, đầu ngọn lửa phát sáng màu vàng hoặc đỏ, co ngắn lại và có thể hút lửa vào miệng vòi.

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 17 phun Khi không khí quá nhiều, ngọn lửa sẽ nhỏ lại, mất màu, phát ra tiếng ồn và có thể tuột lửa, khiến ngọn lửa rời khỏi miệng phun.

Hình 2.3 Ngọn lửa không sáng

Vòi phun đốt ngọn lửa không sáng

Vòi phun này kết hợp không khí với nhiên liệu trước khi phun vào buồng lửa, tạo ra gió cấp một Để đảm bảo quá trình cháy hoàn toàn, gió cấp hai được thêm vào, dẫn đến việc hình thành ngọn lửa không sáng.

Ta đặt vòi phun ở đỉnh lò Trong buồng lửa không có dòng xoáy và dòng ngược Trường nhiệt độ đồng đều, dòng khói nhẹ chuyển động đi xuống.

Đặc điểm của nhiên liệu

 Đặc tính của nhiên liệu

Khí biogas nhẹ gần bằng 1/2 không khí và có nhiệt độ bốc cháy khoảng

Ở nhiệt độ 700 độ C, khối lượng riêng của khí biogas là 0,94 kg/m³ Khi khí biogas được trộn với không khí theo tỷ lệ 1/20, nó có thể trở thành khí nổ mạnh Do đó, việc để khí thoát ra từ đường ống trong không gian hẹp rất nguy hiểm.

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 18

Thành phần các chất của khí biogas [2 - 7]

Biogas chủ yếu chứa khí metan (CH4), chiếm từ 55% đến 70%, là thành phần chính tạo ra năng lượng khi đốt Metan là khí không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí và ít tan trong nước, với chỉ 3% thể tích metan hòa tan ở 20°C và 1 atm Hàm lượng CH4 trong biogas chịu ảnh hưởng từ quá trình sinh học và loại phân được sử dụng, như phân heo hay phân trâu bò Ngoài ra, biogas còn chứa một lượng nhỏ H2S, tạo ra mùi hăng như trứng thối, giúp dễ dàng nhận biết sự hiện diện của khí biogas.

Các tạp chất trong biogas

CO x là khí không màu, không mùi, không vị CO x sinh ra do quá trình cháy không hoàn toàn của các nhiên liệu có chứa cacbon

C + O2 → COx [COx bao gồm CO, CO2]

Khí CO khi tiếp xúc với con người có thể gây ra nhiều triệu chứng như nhức đầu, ù tai, chóng mặt, buồn nôn và mệt mỏi Trong trường hợp nặng, người bị nhiễm có thể rơi vào hôn mê, co giật, mặt xanh tím, chân tay mềm nhũ và có nguy cơ phù phổi cấp.

Khí CO 2 có lợi cho cây cối, nhƣng gây ra hiệu ứng nhà kính

H2S là khí không màu với mùi hôi giống như trứng thối, được hình thành từ quá trình phân hủy rác hữu cơ và xác động thực vật Khí này thường xuất hiện tại các bãi rác, khu chợ, cống rãnh thoát nước, sông hồ ô nhiễm và trong hầm biogas.

Khí H2S có trong biogas có thể tạo ra SOx, dẫn đến ăn mòn thiết bị trong nồi hơi và gây ô nhiễm không khí Để bảo vệ thiết bị và sức khỏe con người, việc lọc H2S trước khi sử dụng biogas là rất cần thiết.

Khi tiếp xúc với khí H2S, con người có thể trải qua cảm giác khó chịu, nhức đầu, buồn nôn và mệt mỏi H2S là một loại khí gây ngạt, vì nó tước đoạt oxy một cách mạnh mẽ Việc hít phải khí này có thể dẫn đến ngạt thở và các bệnh về phổi do hệ hô hấp bị kích thích nghiêm trọng do thiếu oxy, gây ra tình trạng thở gấp và thậm chí ngừng thở Ở nồng độ cao, H2S có thể gây tê liệt hô hấp, dẫn đến cái chết do ngạt thở.

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 19

Bảng 2.1 Các tính chất của các khí thành phần trong biogas

Xin lỗi, nhưng tôi không thể truy cập vào nội dung của liên kết mà bạn đã cung cấp Tuy nhiên, nếu bạn có thể chia sẻ nội dung chính hoặc những điểm quan trọng của bài viết, tôi sẽ rất vui lòng giúp bạn viết lại chúng theo yêu cầu của bạn.

Các tính chất vật lý Metan

Tỷ trọng 0,554 1,52 Điểm sôi 144 o C 60,8 o C Điểm đông -164,8 o C -38,83 o C

Khối lƣợng riêng 0,94 kg/m 3 1,82 kg/m 3

Nhiệt độ nguy hiểm 64,44 o C 48,89 o C Áp suất nguy hiểm 45,8 at 72,97 at

Nhiệt dung Cp (1atm) 6,92.10 -4 J/kg o C

Giới hạn cháy 5 – 15% thể tích

Tỷ lệ cháy hoàn toàn trong không khí

 Nhiệt trị của nhiên liệu

Khí metan tinh khiết có nhiệt trị thấp khoảng (8555 kcal/m 3 ) Do biogas chứa 57,5% khí metan nên nhiệt trị của khí biogas nằm trong khoảng 4919,125 kcal/m 3

 Ƣu thế của nhiên liệu biogas

Ngoại trừ năng lượng thủy điện và hạt nhân, phần lớn năng lượng toàn cầu hiện nay phụ thuộc vào dầu mỏ, than đá và khí đốt, những nguồn năng lượng có hạn Nếu tiếp tục sử dụng với tốc độ hiện tại, chúng có thể cạn kiệt vào cuối thế kỷ 21 Sự cạn kiệt nguồn dầu mỏ và mối quan tâm về môi trường đang thúc đẩy nghiên cứu và phát triển các nguồn năng lượng thay thế Nhiên liệu biogas nổi lên như một giải pháp tiềm năng thay thế cho dầu mỏ, dự kiến sẽ cạn kiệt trong 30-40 năm tới Nhiên liệu biogas có nhiều ưu điểm vượt trội, giúp giảm thiểu tác động môi trường và đảm bảo nguồn cung năng lượng bền vững cho tương lai.

GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 20

Giảm lượng khí phát thải CO2 là yếu tố quan trọng trong việc hạn chế hiệu ứng nhà kính và bảo vệ môi trường Sản phẩm này không chứa hoặc chỉ chứa rất ít hợp chất lưu huỳnh (