Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất viên nén từ phụ phế phẩm nông lâm nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT VIÊN NÉN TỪ PHỤ PHẾ PHẨM NÔNG LÂM NGHIỆP Mã số: T2021-06-06 Chủ nhiệm đề tài: ThS Phùng Minh Tùng Đà Nẵng, tháng 11 năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT VIÊN NÉN TỪ PHỤ PHẾ PHẨM NÔNG LÂM NGHIỆP Mã số: T2021-06-06 Xác nhận quan chủ trì đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) ccdsfdsf DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA TT Họ tên Phùng Minh Tùng Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu cụ lĩnh vực chuyên môn thể giao Trường Đại học Sư phạm Chủ nhiệm đề tài Kỹ thuật - Biomass, Syngas, ICE Tống Duy Quốc Sinh viên Lớp 18DL1 – Cơ Thành viên học chất lỏng i ccdsfdsf MỤC LỤC Danh sách thành viên tham gia i Mục lục ii Danh sách bảng, hình vẽ iv Danh sách chữ viết tắt .vii Thông tin kết nghiên cứu viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .2 1.1 Thực trạng rác thải 1.1.1 Trình trạng .2 1.1.2 Chủ trương Nhà nước việc xử lý rác thải .5 1.2 Giải pháp xử lý rác 1.2.1 Chôn lấp 1.2.2 Sản xuất phân Compost 1.2.3 Thu hồi lượng từ rác thải .10 1.2.4 Công nghệ Syngas 13 CHƯƠNG TÍNH TỐN MÁY ÉP RÁC SINH HOẠT 25 2.1 Các phương pháp sản xuất RDF 25 2.1.1 Máy ép xilanh thủy lực 25 2.1.2 Máy ép đùn kiểu trục vít .26 2.1.3 Máy ép rulo 26 2.2 Tính tốn máy ép rác 28 2.2.1 Tính tốn lực ép 28 2.2.2 Tính toán hệ thống xilanh thủy lực 31 CHƯƠNG THIẾT KẾ, KIỂM NGHIỆM VÀ THỰC NGHIỆM 53 ii ccdsfdsf 3.1 Thiết kế 53 3.2 Kiểm nghiệm 54 3.2.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks simulation .54 3.2.2 Kết kiểm nghiệm 59 3.3 Thực nghiệm 65 3.3.1 Gia công mơ hình 65 3.3.2 Ép thử nghiệm .65 3.3.3 Đánh giá chất lượng viên nén .68 iii ccdsfdsf DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 2.1 Thống kê kết tính tốn 29 Bảng 2.2 Thông số xilanh thủy lực ZX0201B .33 Bảng 2.3 Thông số động cụm bơm thủy lực SM-7R8527 40 Bảng 3.1 Chú thích bảng vẽ 53 Bảng 3.2 Thông số sản xuất viên nén 68 Hình 1.1 Hình ảnh rác thải số thành phố Việt Nam Hình 1.2 Tình trạng rác thải báo động Bắc Ninh Hình 1.3 Rác thải lộ thiên Nghệ An Hình 1.4 Rác thải số vùng nông thôn Việt Nam Hình 1.5 Rác thải số vùng nông thôn Việt Nam Hình 1.6 Thủ tướng thăm nhà máy điện rác Việt Nam Hình 1.7 Thủ tướng thăm nhà máy điện rác Việt Nam Hình 1.8 Sản xuất phân Compost 10 Hình 1.9 Thu hồi lượng từ Biogas 11 Hình 1.10 Mơ hình nhà máy đốt rác trực tiếp 12 Hình 1.11 Viên nén RDF sản xuất 13 Hình 1.12 Ứng dụng syngas 14 Hình 1.13 Sản xuất syngas Đức 20 Hình 1.14 Nhà máy sản xuất syngas Ấn Độ Trung Quốc 21 Hình 1.15 Nhà máy sản xuất syngas Việt Nam 23 Hình 2.1 Máy ép xilanh thủy lực 25 Hình 2.2 Máy ép trục vít 26 Hình 2.3 Máy ép rulo 27 Hình 2.4 Sơ đồ lực tác dụng lên nguyên liệu RDF 28 Hình 2.5 Ảnh hưởng đường kính phễu Dk đến biến thiên áp suất nén pN theo góc .30 Hình 2.6 Ảnh hưởng hệ số ma sát nguyên liệu thành côn đến tương quan pT pf (đường kính khn Dk =104mm) .31 Hình 2.7 Kích thước xilanh 32 iv ccdsfdsf Hình 2.8 Xilanh thủy lực ZX0201B thực tế 34 Hình 2.9 Cụm bơm thủy lực SM-7R8527 thực tế .40 Hình 2.10 Đồng hồ đo áp suất Badotherm Holland 41 Hình 2.11 Sơ đồ hệ thống thủy lực 42 Hình 2.12 Bộ cơng tắc điều khiển máy ép viên nén 43 Hình 2.13 Bộ gia nhiệt VAD005 43 Hình 2.14 Đồng hồ khống chế nhiệt độ REX-C100 44 Hình 2.15 Relay rắn SSR 40DA 45 Hình 2.16 Cảm biến nhiệt độ K Type .46 Hình 2.17 Lõi thép máy biến áp 48 Hình 2.18 Dây quấn máy biến áp 49 Hình 2.19 Các kiểu quấn dây máy biến áp 49 Hình 2.20 Máy biến áp YS-300E sử dụng mơ hình .50 Hình 2.21 Ngun lí làm việc máy biến áp 51 Hình 2.22 Sơ đồ mạch điện gia nhiệt máy ép rác 51 Hình 2.23 Sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực máy ép rác 52 Hình 3.1 Mơ hình thiết kế máy ép viên RDF phần mềm Solidworks 53 Hình 3.2 Phân tích tĩnh học 55 Hình 3.3 Phân tích tần số .56 Hình 3.4 Phân tích kết cấu nhiệt 56 Hình 3.5 Phân tích ổn định 57 Hình 3.6 Phân tích mỏi 58 Hình 3.7 Phân tích phi tuyến tính 59 Hình 3.8 Thiết kế bình áp suất .59 Hình 3.9 Kết ứng suất khung mơ hình 60 Hình 3.10 Kết chuyển vị khung mơ hình .60 Hình 3.11 Kết toán .61 Hình 3.12 Khu vực có mắt lưới thay thay đổi ứng suất nhanh 62 Hình 3.13 Kết tốn .62 Hình 3.14 Kết tốn sau thiết lập .63 Hình 3.15 Kết tốn .63 Hình 3.16 So sánh kết toán 64 v ccdsfdsf Hình 3.17 Giá trị chuyển vị tốn 64 Hình 3.18 Mơ hình sau hồn thiện 65 Hình 3.19 Một số hình ảnh sau trộn lẫn xử lý mẫu .66 Hình 3.20 Cảm biến độ ẩm đọc tín hiệu .66 Hình 3.21 Thành phẩm 67 Hình 3.22 Thành phẩm số 67 Hình 3.23 Một số thành phẩm điều chỉnh 68 Hình 3.24 Quá trình sản phẩm cháy viên nén 69 vi ccdsfdsf DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT RDF: Refuse Derived Fuel ĐCĐT: Động đốt LPG: Liquified Petroleum Gas vii ccdsfdsf ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất viên nén từ phụ phế phẩm nông lâm nghiệp - Mã số: T2021-06-06 - Chủ nhiệm: ThS Phùng Minh Tùng - Thành viên tham gia: Tống Duy Quốc - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: Từ tháng 12 năm 2021 đến tháng 11 năm 2022 Mục tiêu: Tìm hiểu viên nén RDF Syngas Thiết kế, chế tạo thử nghiệm máy ép rác sinh hoạt tạo viên nén RDF Tính sáng tạo: Thử nghiệm sản xuất viên nén RDF từ phụ phế phẩm nông nghiệp, viên nén RDF khí hóa thành Syngas tạo nhiều nguồn nhiên liệu nhiệt điện, nhiên liệu cho IEC, … Tóm tắt kết nghiên cứu: Tận dụng tối đa lượng rác thải, giảm mức độ phát thải nhiễm chất cịn lại phải chôn lấp đến mức thấp Thu hồi lượng rác thải thơng qua khí hóa viên nén RDF giải pháp công nghệ mà nước giới phát triển Việc nghiên cứu làm chủ công nghệ để ứng dụng hiệu xử lý chất thải nước ta cần thiết để giải cách vấn đề chất thải Tên sản phẩm: + 01 báo đăng Tuyển tập Cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 24 Phùng Minh Tùng, Bùi Văn Ga, Trần Thanh Sơn “Thử nghiệm sản xuất viên nén nhiên liệu RDF từ chất thải rắn” VCFM24, 595-604, 2021 + 01 máy ép phế phẩm nông lâm nghiệp Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Làm tài liệu nghiên cứu, tham khảo cho sinh viên Xưởng Cơ khí ƠTƠ, Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật-Đại học Đà Nẵng viii Tuyển tập Cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc lần thứ 24 Thử nghiệm sản xuất viên nén nhiên liệu RDF từ chất thải rắn Phùng Minh Tùng1, Bùi Văn Ga2, Trần Thanh Sơn2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật-Đại học Đà Nẵng, 48 Cao Thắng, Đà Nẵng, Việt Nam Trường Đại học Bách khoa-Đại học Đà Nẵng, 54 Nguyễn Lương Bằng, Đà Nẵng, Việt Nam; pmtung@ute.udn.vn Tóm tắt: Thu hồi lượng từ chất thải rắn thông qua sản xuất viên nén nhiên liệu RDF giải pháp công nghệ xử lý triệt để chất thải rắn, giảm tối đa chất thải cần phải chôn lấp hạn chế phát thải chất khí gây nhiễm Chất lượng RDF phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu điều kiện chế tạo Cần xác lập thông số tối ưu cho việc sản xuất RDF từ chất thải có thành phần xác định Trong cơng trình này, chúng tơi nghiên cứu chế tạo thiết bị ép thí nghiệm RDF Máy ép kiểu xi lanh thủy lực với xi lanh 48 mm, áp suất dầu 140 bar, khn nén có góc nhỏ 45 độ phù hợp với điều kiện sản xuất RDF từ chất thải rắn Đà Nẵng Mặt ngồi khn sấy nóng điện trở thay đổi cường độ dòng điện Nhiệt độ cực đại đạt mặt ngồi viên nén trước khỏi khuôn ép Nhiệt độ ảnh hưởng đến cấu trúc bề mặt viên nén RDF Từ khóa: RDF, thu hồi lượng, chất thải rắn Experimental study on RDF production from solid waste Abstract: Energy recovery from solid waste through RDF production is a technological measure for thorough treatment of solid waste, minimizing waste that needs to be buried and limiting pollutant gases emissions RDF quality depends on the fuel compositions and the manufacture conditions Thus, the optimal parameters are needed for RDF production from given wastes Hydraulic type press with 48mm-diameter cylinder, 140-bar oil pressure, compression section with connical angle less than 45 degrees are suitable for RDF pressing test conditions of wastes from Danang City The outside surface of the mold is heated by a controlable heating source The maximum temperature is found in the outside surface of the RDF as leaving the mold The surface structure of RDF is affected by this temperature Keywords: RDF, energy recovery, solid waste Giới thiệu Xử lý chất thải rắn sinh hoạt sản xuất vấn đề mang tính thời nhiều địa phương Các giải pháp chôn lấp rác, đốt rác truyền thống ngày bộc lộ bất cập khiến cho hệ thống xử lý rác lâu tải ô nhiễm môi trường ngày trở nên trầm trọng Ở nhiều địa phương, nhân dân xúc cản trở hoạt động bãi xử lý rác thải Hiện nay, nước ta có 29 % chất thải rắn xử lý đốt sản xuất phân hữu cơ; 71% chôn lấp trực tiếp 6% chôn sau đốt [1] Công nghệ đốt rác phải kèm với việc xử lý sản phẩm cháy sau vận hành gồm chất khí thải gây nhiễm mơi trường, khống chế phát sinh dioxin furan Nhận thấy vấn đề phân loại rác thải sinh hoạt chưa cao nên thành phần rác thải chứa nhiều chất khó phân hủy nylon, nhựa Khi đưa vào sản xuất phân compost làm trơ đất canh tác Do việc tiêu thụ phân compost khó khăn, khơng đạt mong muốn Giải pháp chôn lấp 596 Thiết kế chế tạo máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất RDF khơng cịn giải lựa chọn Vì quỹ đất ngày giảm cộng với việc xử lý nước thải xung quanh khu vực chôn lấp phức tạp Phương pháp thu hồi lượng từ rác thải giải pháp nhiều quốc gia nghiên cứu sản xuất sử dụng [2] Việc chuyển hóa rác thành điện bắt đầu nghiên cứu ứng dụng nước ta Hiện có ba phương pháp sản xuất điện từ rác thải Bao gồm: đốt rác trực tiếp tạo nước làm quay tuabin máy phát điện; ủ rác để lấy khí Biogas chạy máy phát điện, phương pháp truyền thống sử dụng phổ biến; cuối sản xuất viên nén RDF để tạo syngas chạy máy phát điện Đối với hai phương án đầu có nhược điểm tỉ lệ rác thải rắn cần phải xử lý lớn, tốn nhiều chi phí, chưa giải triệt để Phương pháp cuối tạo viên nén sinh khối, khí hóa thành Syngas để chạy máy phát điện phương án có nhiều ưu điểm vượt trội Phương pháp giảm 70% khối lượng 90% thể tích chất rắn, dễ dàng lưu trữ vận chuyển tăng tính đồng nhất; giảm phát thải khí nhà kính; tiết kiệm đất bãi chơn lấp [3] Việc sử dụng nhiên liệu sinh khối thay cho than đá lò clinker xi măng xu cho nhà máy sản xuất xi măng Ở Châu Âu, có đến 70% lượng tiêu thụ cho sản xuất xi măng từ viên nén sinh khối Viên nén nhiên liệu khí hóa thành syngas để làm nhiên liệu cho động đốt Thành phần thể tích syngas từ RDF sử dụng khơng khí làm chất oxy hóa thường 18-20% H2, 18-20% CO, 2% CH4,11-13% CO2, H2O, cịn lại N2 [4] Nhiệt trị thấp syngas thông thường khoảng 4-6 MJ/m3 [5-6], khoảng 10% nhiệt trị khí thiên nhiên, LPG hay xăng dầu Tuy nhiên, lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy đơn vị khối lượng syngas 10% loại nhiên liệu truyền thống nên việc tụt giảm công suất động không tỉ lệ với nhiệt trị nhiên liệu Thực tế cho thấy, chạy syngas công suất động giảm khoảng 15%-20% so với động diesel giảm 30%-40% so với động xăng [7] So với phương pháp đốt cháy khối lượng biomass phương pháp khí hóa có mức độ phát thải CO, S, NOx thấp [8] Việc ứng dụng nhiên liệu khí nói chung syngas nói riêng để chạy động đốt phát triển nước ta từ sớm Những năm đầu thập niên 1980 kỷ trước thiếu nhiên liệu xăng dầu truyền thống nên sử dụng syngas để chạy ô tô kéo máy công tác Bộ môn Động lực - Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng tiến hành nghiên cứu sử dụng nhiên liệu rắn than, gỗ để chạy động tĩnh năm đầu thập niên 1980 Sau đó, Nhóm GATEC, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng nghiên cứu động sử dụng nhiên liệu khí từ năm 1990 [9] Những kết nghiên cứu nhiên liệu LPG ứng dụng xe gắn máy, ô tô [10] Các kết nghiên cứu phát triển để ứng dụng hỗn hợp biogas hydrogen hay HHO [11] Trên sở nguyên lý đó, phát triển công nghệ ứng dụng syngas động kéo máy phát điện Sản xuất rác thải sinh hoạt thành RDF qua số công đoạn học: phân loại, cắt rác, sấy, nghiền, ép đùn Các nghiên cứu gần cho thấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng RDF Các yếu tố bao gồm q trình sản xuất lẫn tính chất vật liệu Các yếu tố liên quan đến trình chế tạo bao gồm nhiệt độ, áp suất nén, thời gian nén, dạng hình học viên nén Nhiều nghiên cứu cho thấy độ ẩm 10%-14% cho viên nén có mật độ chất lượng cao Nước làm gia tăng mặt tiếp xúc hạt lực Van der Waal Tính chất sinh học vật liệu ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt trị viên nén Áp suất nén tối ưu trình chế tạo viên nén phụ thuộc vào điều kiện vật liệu đầu vào độ xốp viên nén có tác động mạnh đến trình sinh khối Nghiên cứu tổng thể ảnh hưởng yếu tố khác đến chất lượng viên nén RDF Do thành phần tính chất rác thải Phùng Minh Tùng, Bùi Văn Ga, Trần Thanh Sơn 597 khác nên để tạo viên nén RDF đảm bảo chất lượng cần tiến hành nhiều thí nghiệm Có cơng nghệ sản xuất viên nén sử dụng phổ biến, máy ép xilanh thủy lực, máy ép trục vít máy ép rulo - Máy ép xilanh thủy lực Máy ép kiểu piston thủy lực có ưu điểm cấu tạo đơn giản, lực ép lớn điều chỉnh (Hình 1a) Máy gồm xi lanh thủy lực, bơm dầu áp lực, van điều khiển đồng hồ áp suất dầu Máy điều khiển cách tự động theo chương trình lập sẵn Máy ép kiểu kiểu piston phù hợp với thí nghiệm thơng số hoạt động kiểm sốt để từ xác định thơng số tối ưu sản xuất RDF ứng với loại nguyên liệu khác Nhược điểm máy ép thủy lực không nạp liệu liên tục nên suất thấp Tuy nhiên, máy ép phù hợp với mục đích thí nghiệm điều chỉnh thơng số vận hành Trong phạm vi nghiên cứu nhóm tác giả nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên nén RDF kiểu piston thủy lực để làm thí nghiệm xác định thông số phù hợp với việc sản xuất viên nén từ rác thải Đà Nẵng - Máy ép đùn kiểu trục vít Hình (a) Hình (b) Hình Máy ép thủy lực (a), máy ép trục vít (b) Phương án áp dụng để sản xuất liên tục RDF sau xác định thơng số quy trình sản xuất Máy có dạng Hình 1b Ngun liệu cấp vào trục vít nén qua phễu hứng Trục vít phận quan trọng máy ép Nó có tác dụng tiếp tục nghiền nhỏ nguyên liệu tạo lực ép để nén nguyên liệu thành viên nén Ngun liệu ép qua khn để tạo hình dáng cho viên nén Khn ép tích hợp điện trở để gia nhiệt Cơng suất nhiệt điều chỉnh phù hợp với loại nguyên liệu khác Nhờ lượng nhiệt với lượng nhiệt tỏa trình ép, vật liệu viên nén gắn kết lại Máy hoạt động nhờ động truyền lực đến trục vít qua truyền đai Tốc độ động điều chỉnh nhờ điều khiển động Phương án có ưu điểm tạo sản phẩm liên tục đồng nhất; Máy chạy êm không rung sốc tải trọng đột ngột Tuy nhiên, hiệu suất máy thấp không điều chỉnh lực ép trình nghiên cứu sản xuất RDF -Máy ép rulo Nguyên liệu sau nghiền đưa vào máy sấy thùng quay, sau đạt độ ẩm phù hợp chuyển đến máy ép viên Nguyên liệu vào bình chứa tác động lăn ép lớp nguyên liệu xuống khn ép, qua khn ép dao cắt tiến hành cắt viên nén Sau chuyển sang máy làm mát để làm giảm nhiệt độ Khi viên nén 598 Thiết kế chế tạo máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất RDF đưa mức nhiệt độ phù hợp vận chuyển tiếp đến máy đóng gói đóng thành bao, túi với khối lượng quy định Hình Máy ép rulo Ưu điểm: Máy hoạt động liên tục, tạo viên nén nhanh đồng chất lượng Dễ dàng vận hành sử dụng, bảo quản sửa chữa dễ dàng Máy hoạt động êm ái, không rung lắc Nhược điểm: Chi phí đầu tư lớn, trình độ cơng nghệ gia công phải cao không điều chỉnh lực ép q trình nghiên cứu sản xuất RDF Tính tốn lực ép truyền nhiệt 2.1 Tính tốn lực ép Hình Sơ đồ lực tác dụng lên nguyên liệu RDF Sơ đồ lực tác dụng lên nguyên liệu dùng để sản xuất viên nén giới thiệu hình Giả sử lực ma sát nguyên liệu thân khn bỏ qua, ta có phương trình cân lực sau: (1) Phùng Minh Tùng, Bùi Văn Ga, Trần Thanh Sơn Trong đó: thân khn, áp lực piston, 599 tiết diện piston xi lanh thủy lực, tiết diện ngang thân khuôn áp lực áp lực tác dụng lên thành khn diện tích xung quanh phần khn Ta có: (2) (3) (4) (5) Áp lực tác dụng lên thành côn khuôn: (6) Áp lực tác dụng lên nguyên liệu phần côn khuôn: (7) Áp lực trượt tác dụng lên thành côn: (8) Gọi k hệ số ma sát thành côn khuôn nguyên liệu Áp lực ma sát nguyên liệu lên thành côn là: (9) Để ngun liệu trượt thành cơn, ta phải có pT> pf Hệ số ma sát k nằm khoảng 0.37-0.51[12] Hình ảnh hưởng đường kính khn Dk đến biến thiên áp suất nén pN theo góc côn Biểu đồ thể mối tương quan p N, góc đường kính khn Khi góc đường kính khn tăng làm giảm áp lực ngun liệu tác dụng lên thành Diện tích mặt côn giảm làm tăng áp lực nén áp suất dầu không thay đổi PN lực không mong muốn, nên cần giảm pN tăng đường kính khn, góc Khi tăng đường kính Dk thể tích nguyên liệu lần nén tăng làm tăng suất sản xuất RDF Cùng với việc khảo sát thị trường chọn Dk=104 mm phù hợp 600 Thiết kế chế tạo máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất RDF Hình Ảnh hưởng đường kính phễu Dk đến biến thiên áp suất nén pN theo góc Hình ảnh hưởng hệ số ma sát chất thải rắn thành côn đến tương quan pT, pf xác định góc phễu Cùng kết cấu khuôn, hệ số ma sát tăng góc phải giảm Theo tài liệu tham khảo hệ số ma sát chất thải rắn bề mặt kim loại trơn k=0,37-0,51 Để nguyên liệu trượt thành ta phải chọn pT> pf, lớn phải phụ thuộc pT đạt giá trị cực đại Khi đạt giá trị cực đại trình nén hiệu nhất, chọn khu vực khác khơng thỏa mãn điều kiện pT>pf hiệu nén giảm rõ rệt Theo biểu đồ hình 5, pT đạt cực đại giá trị góc 45̊ tương ứng với góc nghiêng α đạt 22.5̊ Hình Ảnh hưởng hệ số ma sát nguyên liệu thành côn đến tương quan p T pf (đường kính khn Dk =104mm) Phùng Minh Tùng, Bùi Văn Ga, Trần Thanh Sơn 601 2.2 Tính tốn truyền nhiệt qua khn ép Để giữ cho vật liệu bên thỏi RDF kết dính lại với ta phải gia nhiệt quanh khn Khi nung nóng, thành phần nhựa ngun liệu nóng chảy kết dính lại, tạo thành lớp vỏ quanh thỏi RDF Sự phân bố nhiệt thỏi RDF tính tốn mơ nhờ phần mềm FLUENT Nhiệt lượng điện trở cung cấp bên ngồi vỏ khn xem nguồn nhiệt có thông lượng nhiệt truyền qua thành W (W/m 2) Trong qua trình ép nguyên liệu phễu tiếp liệu, ma sát nên nhiệt độ vật liệu bắt đầu vào khuôn khoảng 325 K Tốc độ dịch chuyển thỏi RDF qua khuôn phụ thuộc vào tốc độ dịch chuyển piston xi lanh thủy lực Trong tính tốn mô phỏng, thay đổi tốc độ dịch chuyển RDF thông lượng nhiệt truyền qua thành khuôn Hình giới thiệu ảnh hưởng tốc độ dịch chuyển vật liệu qua khuôn đến phân bố nhiệt độ thỏi RDF Ta thấy nhiệt độ cao đạt lớp vỏ thỏi RDF trước khỏi khn Chính vùng nhiệt độ cao chảy chất nhựa vật liệu tạo thành vỏ bao quanh, giữ cho thỏi RDF không vị vỡ vụn Cùng công suất cấp nhiệt, tốc độ dịch chuyển vật liệu khn tăng nhiệt độ truyền cho thỏi RDF giảm Vì vậy, tăng suất sản xuất RDF phải tăng cơng suất cấp nhiệt Tính tốn mơ cho thấy, qua khn phần vật liệu lõi di chuyển nhanh Điều ma sát vật liệu thành khuôn làm giảm tốc độ dịch chuyển lớp vật liệu sát thành khn Hình Ảnh hưởng tốc độ dịch chuyển thỏi RDF đến phân bố nhiệt độ Hình Ảnh hưởng cơng suất nhiệt đến phân bố nhiệt độ thỏi RDF Thiết kế chế tạo máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất RDF 602 Hình giới thiệu ảnh hưởng công suất cấp nhiệt đến phân bố nhiệt độ thỏi RDF Ta thấy tốc độ dịch chuyển vật liệu qua khuôn, tăng công suất cấp nhiệt profil phân bố nhiệt độ thỏi RDF không thay đổi nhiệt độ cực đại tăng Do đó, tùy vào thành phần rác thải điều chỉnh cơng suất cấp nhiệt để đạt chất lượng thỏi RDF mong muốn Chế tạo thiết bị thử nghiệm Bảng Chú thích vẽ Hình Bản vẽ mơ hình Vị trí Tên gọi Số Vị lượng trí Tên gọi Số lượng Chân máy ép 01 Đĩa ép rác 01 Thanh ngang 02 Giá cố định 01 Thanh dọc 02 10 Cụm xilanh thủy lực 01 Thanh ngang 02 11 V cố định 02 Chặn phễu 01 12 Bơm cao áp 01 Phễu ép rác 01 13 Bộ gia nhiệt 01 Khuôn chứa 01 M12 Bu lơng M12 24 Hình Mơ hình sau chế tạo Phùng Minh Tùng, Bùi Văn Ga, Trần Thanh Sơn 603 Hình mơ hình máy ép viên nhiên liệu sau chế tạo lắp đặt theo ngun lý mơ tả hình Lực ép tạo từ xi lanh thủy lực chiều nhờ áp suất dầu bơm áp lực cung cấp lị xo hồi vị Khn xi lanh thủy lực gắn cố định giá đỡ thép Áp suất dầu hiển thị đồng hồ áp suất Nguyên liệu rác sinh hoạt sau phân loại, sấy khô cắt nhỏ bỏ vào phễu cấp liệu piston xi lanh thủy lực ép xuống, khỏi khn để tạo thành viên nén RDF Nhiệt độ nguyên liệu qua khn điều chỉnh nhờ thay đổi dịng điện điện trở cấp nhiệt thơng qua điều khiển 40% bã cà phê+40% vỏ đậu phụng + 20% giấy vụn nhiệt độ 425K 75% mùn cưa+25% thức ăn thừa (bóp nhuyễn) nhiệt độ 375K Hình 10 Một số hình ảnh niên nén ép Kết luận Nghiên cứu cho phép chúng rút kết luận sau đây: - Thu hồi lượng từ chất thải rắn thông qua sản xuất viên nén nhiên liệu RDF giải pháp công nghệ xử lý triệt để chất thải rắn, giảm tối đa chất thải cần phải chôn lấp hạn chế phát thải chất khí gây nhiễm - Thành phần rác thải nước ta phần lớn chứa chất hữu nên việc chế biến rác thải thành viên nén nhiên liệu RDF có nhiều lợi so với phương pháp xử lý rác khác nhiệt trị RDF cao, sử dụng linh hoạt nhiên liệu RDF để sử dụng cho mục đích khác - Máy ép viên nén RDF kiểu xi lanh thủy lực không cấp liệu liên tục đơn giản, điều chỉnh thơng số vận hành, phù hợp với mục đích thí nghiệm sản xuất viên nén nhiên liệu RDF - Máy nén với xi lanh thủy lực 48mm, áp suất dầu 140 bar, khuôn nén có góc nhỏ 45 phù hợp với điều kiện thí nghiệm ép viên nén nhiên liệu RDF với loại rác thải khác - Kết cấu bề mặt viên nén nhiên liệu điều chỉnh nhờ thay đổi nhiệt độ thành khuôn thông qua điều chỉnh công suất cấp nhiệt điện trở - Lời cảm ơn: Cơng trình nhóm nghiên cứu Phùng Minh Tùng tài trợ Tập đoàn Vingroup – Cơng ty CP hỗ trợ Chương trình học bổng Thạc sĩ, Tiến sĩ nước Quỹ Đổi sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện nghiên cứu liệu lớn, mã số VINIF.2021.TS.083 tài trợ kinh phí trường Đại học Sư phạm kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng đề tài với mã số T2021-06-06 604 Thiết kế chế tạo máy ép rác sinh hoạt nhằm sản xuất RDF Tài liệu tham khảo Nguyễn Quỳnh Hương, Trần Thế Loãn, “Quản lý chất thải rắn sinh hoạt”, Báo cáo trạng môi trường quốc gia năm 2019 -NXB Dân Trí, Hà Nội, 2020 [2] Katelijn van den Berg, Dương Cẩm Thúy, “Đánh giá công tác quản lý chất thải rắn sinh hoạt chat thải công nghiệp nguy hại” Public Disclosure Authorized - The World Bank, 2018 [3] U Arena, Process and technological aspects of municipal solid waste gasification Waste Management, vol 32, pp 625- 639, April 2012 [4] Rakopoulos C, Michos N “Development and validation of a multi-zone combustion model for performance and nitric oxide formation in syngas fueled spark ignition engine” Energy Conversion and Management 2008; (49):2924-14 [5] Hagos F, Aziz A, Sulaiman S “Trends of syngas as a fuel in internal combustion engines” Advances in Mechanical Engineering 2014; 1-10 Article id: 401587 [6] Samson Mekbib Atnaw, Shaharin A.Sulaiman, Lakhveer Singh, Zularisam A.Wahid, Che KuMohamad Faizal Bin Che Ku Yahya Modeling and Parametric Study for Maximizing Heating Value of Gasification Syngas, BioResources, Vol 12, No 2, 2017 [7] Keith W Have wood will travel complete plans for the Keith gasifier 1st edn Wayne Keith; 2013 [8] Whitty K, Zhang H, Eddings E “Emissions from syngas combustion” Combustion Science and Technology 2008; (180): 1117-19 [9] Bui Van Ga, “Nghiên cứu kỹ thuật tạo hỗn hợp phân lớp cho động dùng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG” International Conference on Automotive Technology ICAT’99, pp 101-107 Hà Nội, October 21-24, 1999 [10] Bui Van Ga, Tran Van Nam, Tran T H Tung, Ho Tan Quyen, “Một số kết thực nghiệm xe máy sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG” Tạp chí Giao thơng Vận tải số 5, pp 35-37, 2000 [11] Bui Van Ga, Bui Thi Minh Tu, Truong Le Bich Tram, Bui Van Hung, “Technique of BiogasHHO Gas Supply for SI Engine” International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Vol Issue 05, May-2019, pp 669-674 [12] Yesuenyeagbe A.K Fiagbe, and Emmanuel W Ramde (2020) “Friction coefficient of municipal solid waste components” International Journal of Engineering Technologies and Management Research, 7(7), 1-7 [1] ... KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất viên nén từ phụ phế phẩm nông lâm nghiệp - Mã số: T2021-06-06 - Chủ nhiệm: ThS Phùng Minh Tùng - Thành viên tham... THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT VIÊN NÉN TỪ PHỤ PHẾ PHẨM NÔNG LÂM NGHIỆP Mã số: T2021-06-06 Xác nhận quan chủ trì đề tài (ký, họ... triển lớn viên nén có nguồn góc từ phế phẩm nơng nghiệp Vì Việt Nam nước có truyền thống nơng nghiệp lâu đời dẫn đến lượng rác thải, phế phẩm nông nghiệp lớn, lợi cho việc sản xuất viên nén sinh