Thiết kế hệ thống hóa khí viên nén rdf công suất 50kw

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT Ô TÔ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF CƠNG SUẤT 50kW GVHD: LÊ MINH NHỰT SVTH : NGUYỄN NGỌC HƯỚNG NGUYỄN VĂN TRƯỜNG SKL 08295 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC _ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF CƠNG SUẤT 50kW GVHD: TS LÊ MINH NHỰT Sinh viên thực Mã số sinh viên Nguyễn Ngọc Hướng 17147147 Nguyễn Văn Trường 17147195 Thành phố Hồ Chí Minh tháng 08 năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC _ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành : Công nghệ kỹ thuật nhiệt Tên đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF CƠNG SUẤT 50kW GVHD: TS LÊ MINH NHỰT Sinh viên thực Mã số sinh viên Nguyễn Ngọc Hướng 17147147 Nguyễn Văn Trường 17147195 Thành phố Hồ Chí Minh tháng 08 năm 2021 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Hướng MSSV: 17147147 (E-mail: 17147147@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0772553325) Nguyễn Văn Trường MSSV: 17147195 (E-mail: 17147195@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0776391699) Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật nhiệt Khóa: 2017 Lớp: 171470B Tên đề tài Thiết kế hệ thống hóa khí viên nén RDF cơng suất 50kW Nhiệm vụ đề tài - Tính tốn thiết kế hệ thống hóa khí cơng suất 50kW - Dựng mơ hình 3D solidwork Sản phẩm đề tài - Kết tính toán thiết kế - Các vẽ kỹ thuật hệ thơng hóa khí Ngày giao nhiệm vụ đề tài: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Ngày hoàn thành nhiệm vụ: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Nhiệt Điện Lạnh PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Hướng MSSV:17147147 Hội đồng:.… Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Trường MSSV:17147195 Hội đồng:.… Tên đề tài: Thiết kế hệ thống hóa khí viên nén RDF cơng suất 50kw Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật nhiệt Họ tên GV hướng dẫn: TS Lê Minh Nhựt Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN(khơng đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: ii 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 08 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Nhiệt Điện Lạnh PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Hướng MSSV: 17147147 Hội đồng…… Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Trường MSSV: 17147195 Hội đồng…… Tên đề tài: Thiết kế hệ thống hóa khí viên nén RDF công suất 50kw Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật Nhiệt Họ tên GV phản biện: PGS.TS Hoàng An Quốc Mã giáo viên : 2171 Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: iv Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 08 năm 2021 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) v TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2021 XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Tên đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ HĨA VIÊN NÉN CƠNG SUẤT 50KW” Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Hướng Nguyễn Văn Trường MSSV: 17147147 MSSV: 17147195 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện: LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian học tập trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô môn Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM dạy dỗ, giúp đỡ tận tình để trang bị cho chúng em kiến thức từ đến nâng cao, để vận dụng hoàn thành đồ án tốt nghiệp công việc sau này.Với tất kiến thức lĩnh hội trình đào tạo thầy hành trang quý báu làm vững thêm đường tương lai chúng em Cảm ơn Công Ty TNHH Phúc Trường Hải cung cấp mẫu nguyên liệu bảng phân tích thành phần RDF để phục vụ cho q trình nghiên cứu tính tốn cho hệ thống hóa khí cho đồ án lần với quan tâm giúp đỡ nhiệt tình chúng em cho sản phẩm trình bày đồ án tốt nghiệp lần Tuy chưa hồn thiện mức độ ứng dụng thực tế mong chắt lọc mang lại tảng vững trình chế tạo sau Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới thầy: TS.Lê Minh Nhựt định hướng đề tài, tận tình bảo, hướng dẫn đưa dẫn kịp thời suốt trình làm đồ án để giúp đỡ chúng em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Trong trình thực đồ án này, chắn tránh khỏi thiếu sót Chúng em rút kinh nghệm kĩ sử dụng tài nguyên cần thiết trình mong nhận bảo tận tình thầy để chúng em tích lũy thêm kiến thức bổ ích cho Chúng em xin chân thành cảm ơn! ii Đường kính ống 2,75b 0,58 Dc 58 mm Chiều cao phần hình trụ 7,6b 1,6 Dc 160 mm Chiều cao phần hình nón 9,5b Dc 200 mm Dc/4 25 mm Vận tốc khí vào 10,1 m/s Tổn thất áp 409,2 N/m2 Đường kính bụi Hình 4.7: Hình thơng số cyclone 4.5 Thông số tổng quát quạt Với kết tính tốn mục 3.3.2 thơng số tổng quát quạt kiệt kê bảng thông số lựa chọn theo bảng sau: Bảng 4.3: Thông số quạt Thông số Giá trị Đơn vị 59 Cột áp 300 Pa Lưu lượng 50 m3/h Hình 4.8: Quạt 60 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Qua khoảng thời gian dài tìm hiểu, học hỏi tài liệu, đến chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ thống hóa khí viên nén RDF công suất 50kW Đồ án đưa vấn đề sau: - Nguồn lượng từ rác thải vơ tiềm - Những lợi ích to lớn mà cơng nghệ hóa khí mang lại mặt kinh tế môi trường - Sơ lược q trình hóa khí - Thiết kế hệ thống hóa khí viên nén - Đề tài cịn cho thấy khả ứng dụng chế tạo hệ thống hóa khí khả 5.2 Kiến nghị Mặc dù có nhiều cố gắng trình nghiên cứu đồ án tốt nghiệp cịn có hạn chế cần tiếp tục nghiên cứu cụ thể là: - Nghiên cứu dừng lại lý thuyết tính tốn thiết kế so sánh sơ với đề tài trước, chưa chế tạo mơ hình thực tế từ chưa đánh giá chất lượng khí sản phẩm Với hạn chế này, nhóm nghiên cứu đưa số kiến nghị sau để hoàn thiện đề tài: - Kế thừa kết tính tốn vẽ nhóm nghiên cứu để tiến hành chế tạo mơ hình thực tế để đánh giá chất lượng khí sản phẩm 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ye Min Htut, May Myat Khine, Myo Min Win, Using a Simple Modeling and Simulation Scheme for Complicated Gasification System, Mandalay Technological University [2] Z A Zainal, R Ali, C H Lean, K N Seetharamu, Prediction of performance of a downdraft gasifier using equilibrium modeling of different biomass materials, University Sains Malaysia [3] Sérgio Ferreira, Eliseu Monteiro, Paulo Brito, Cândida Vilarinho, A Holistic Review on Biomass Gasification Modified Equilibrium Models, CT2M—Centre for Mechanical and Materials Technologies [4] Nguyễn Tiến Cường, Nghiên cứu phát triển hệ thống hóa khí sinh khối để cung cấp lượng quy mô nhỏ Việt Nam, Đại học Bách khoa Hà Nội [5] Prabir Basu, Biomass Gasification, Pyrolysis, and Torrefaction: Practical Design and Theory, Elsevier [6] Prabir Basu, Biomass Gasification and Pyrolysis Practical Design and Theory: Practical Design and Theory, Elsevier [7] Prabir Basu, Combustion and Gasification in Fluidized beds, Taylor & Francis Group [8] Patrizia Frontera, Anastasia Macario, Marco Ferraro and PierLuigi Antonucci, Supported Catalysts for CO2 Methanation: A Review, University Mediterranea of Reggio Calabria [9] Yusuke Furusawa, Haruka Taguchi, Siti Norazian Ismail, Sivasakthivel Thangavel, Koichi Matsuoka, Chihiro Fushimi, Estimation of cold gas efficiency and reactor size of lowtemperature gasifier for advanced-integrated coal gasification combined cycle systems, Tokyo University of Agriculture and Technology 62 [10] C Koroneos and S Lykidou, Equilibrium modeling for a dοwndraft Biomass gasifier for cotton stalks RDF biomass in comparison with experimental data, University of Thessaloniki [11] P E Akhator, A I Obanor and E G Sadjere, Design and Development of a SmallScale Biomass Downdraft Gasifier, University of Benin, Nigeria [12] Jan Venselaar, Design Rules for Downdraft Wood Gasifier a short review, Institut Teknologi Bandung, Indonesia [13] Krushna Patil, Prakash Bhoi, Raymond Huhnke, Danielle Bellmer, Biomass downdraft gasifier with internal cyclonic combustion chamber: Design, construction, and experimental results, Oklahoma State University, USA [14] Robert Kramreiter, Michael Url, Jan Kotik, Hermann Hofbauer, Experimental investigation of a 125 kW twin-fire fixed bed gasification pilot plant and comparison to the results of a MW combined heat and power plant (CHP), Vienna University of Technology, Austria [15] Sunil, Rahul Sinha, Bathina Chaitanya, Birendra Kumar Rajan, Anurag Agarwal, Ajay D Thakur, Rishi Raj, Design, fabrication, and performance evaluation of a novel biomass-gasification-based hot water generation system, Indian Institute of Technology Patna, India [16] Isaac Osei, Francis Kemausuor, Michael Kweku Commey, Joseph Oppong Akowuah, Lovans Owusu-Taky, Design, Fabrication and Evaluation of Non-Continuous Inverted Downdraft Gasifier Stove Utilizing Rice husk as feedstock, Department of Renewable Energy Engineering, Ghana [17] Sunday Ojolo, Sogo Abolarin, Oluwole Adegbenro, Development of Laboratory Scale Updraft RDF Biomass Gasifier, University of Lagos, Nigeria [18] Darshit S Upadhyay, Anil Kumar Sakhiya, Krunal Panchal, Amar H Patel, Rajesh N Patel, Effect of Equivalence Ratio on the Performance of the Downdraft Gasifier – An Experimental and Modelling Approach, Institute of Technology, India 63 [19] Domenico Borello, Antonio M Pantaleo, Michele Caucci, Benedetta De Caprariis, Paolo De Filippis and Nilay Shah, Modeling and Experimental Study of a Small Scale Olive Pomace Gasifier for Cogeneration: Energy and Profitability Analysis, DIMA—Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Sapienza Università di Roma, Italy [20] Avdhesh Kr Sharma, Experimental study on 75 kWth downdraft (RDF biomass) gasifier system, University of Science & Technology, India [21] Nguyễn Tơ Hạc, Nghiên cứu phát triển lị đốt công nghiệp sử dụng nhiên liệu sinh khối (trấu) phục vụ nung gạch, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật [22] R P Overend, T A Milne, L K Mudge, Fundamentals of Thermochemical biomass RDF Conversion, National Research Council of Canada, Canada [23] Alan K Burnham, Estimating the Heat of Formation of Foodstuffs and Biomass, Stanford University, USA [24] Ayhan Demirba, Calculation of higher heating values of Biomass fuels, Technical University of the Black Sea, Turkey [25] Thomas J Buckley, Calculation of higher heating values of Biomass materials and waste components from elemental analyses, National Institute of Standards and Technology Gaithersburg, USA [26] Changdong Sheng, J.L.T Azevedo, Estimating the higher heating value of Biomass fuels from basic analysis data, Instituto Superior Te´cnico, Portugal [27] Martin Gräbner, Industrial Coal Gasification Technologies Covering Baseline and High-Ash Coal, Wiley-VCH [28] Ting Wang, Gary Stiegel, Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) Technologies, Elsevier [29] I.S Antonopoulos, A Karagiannidis, A Gkouletsos, G Perkoulidis, Modelling of a downdraft gasifier fed by agricultural residues, Aristotle University of Thessaloniki, Greece 64 [30] Niladri Sekhar Barman, Sudip Ghosh, Sudipta De, Gasification of Biomass in a fixed bed downdraft gasifier – A realistic model including tar, Jadavpur University, India [31] Andrés Z Mendiburu, João A Carvalho Jr, Christian J.R Coronado, Thermochemical equilibrium modeling of Biomass downdraft gasifier: Stoichiometric models, Campus of Guaratinguetá, Brazil [32] Esa Kurkela, Review of Finnish Biomass gasification technologies, VTT Technical Research Centre of Finland [33] Shweta Sharma, Pratik N Sheth, Air–steam Biomass gasification: Experiments, modeling and simulation, Birla Institute of Technology and Science Pilani, India [34] Marcio L.de Souza-Santos, Solid Fuels Combustion and Gasification Modeling, Simulation, and Equipment Operation, State University at Campinas São Paolo, Brazil [35] Robert C Brown, Thermochemical Processing of Biomass Conversion into Fuels, Chemicals and Power, Department of Mechanical Engineering, Iowa State University, USA [36] RobertHP, Don WG Perry’s chemical engineers handbook Sixth edition Mc Gawhill 1984 [37] Z.A Zainal , R Ali , C.H Lean Prediction of performance of a downdraft gasifier using equilibrium modeling for different Biomass marterials, 2000 [38] Sunday Ojolo, Sogo Abbolarin, Oluwole Adegbenro, Development of Labotarory scale updraft pellet RDF gasifier, 2012 [39] T.B Reed and A Das Handbook of Biomass downdraft gasifier engine system US Department of energy 3/1988 [40] Krushna Patil , Prakash Bhoi, Raymond Huhnke, Danielle Bellmer Biomass downdraft gasifier with internal cyclonic combustion chamber: Design, construction, and experimental results [41] T_ B Reed and A Das Handbook of pellet RDF Downdraft Gasifier Engine Systems 65 [42] Juan F Pérez et al Effect of operating and design parameters on the Gasification/combustion rocess of waste biomass RDF in fixed bed downdraft reactors: An experimental study Fuel 96 (2012) [43] MIBEC , Cordivari-EC2-Datasheet [44] Hồng Kim Cơ, Tính Tốn Kỹ Thuật Lọc Bụi Và Làm Sạch Khí, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật [45] D R van der Vaart and William D Willets Cyclone Design and Evaluation, 2000 [46] Lior N Sustainable energy development: The present situation and possible paths to the future Energy 2010 [47] International Energy Agency World energy outlook 2009 Executive summary OECD/IEA, 2009 [48] Maria Puig - Arnavat et al Review and analysis of viên nén RDF gasification models Renewable and Sustainable Energy review 14, 2010 [49] Adams P.W.R and Manus M.C Small-scale biomass RDF gasification CHP utilization in industry: Energy and environmental evaluation Sustainable Energy technologies and Asscessments 2014 [50] Ajay Kumar et al Thermochemical Biomass Gasification: A Review of the Current Status of the Technology Energies [51] Vinay Shrivastava Design and development of downdraft gasifier for operating CI engine on dual fuel mode Thesis of Master of Engineering [52] Sérgio Ferreira, Eliseu Monteiro, , Paulo Brito and Candida Vilarinho, A Holistic Review on Biomass Gasification Modified Equilibrium Models [53] L.L.Faulkner, Solid Fuels Combustion and Gasification [54] John Twidell and Tony Weir, Renewable Energy Resources Second edition [55] Coefficient of Friction Equation and Table Chart - Engineers Edge 2020 66 [56] Alan K Burnham, Estimating the Heat of Formation of Foodstuffs and Biomass [57] Trần Quang Huy, Thiết kế hệ thống thiết bị hóa khí sinh khối suất nhỏ phục vụ nhu cầu cung cấp lượng cho nông nghiệp nông thơn [58] Hồng Đình Tín Cơ Sở Truyền Nhiệt_NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, năm 2002 [59] Bùi Trung Thành Giáo Trình Lý Thuyết & Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thống Sấy Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM [60] Lương Thế Huy, Trần Thế Sơn , Nghiên cứu lý thuyết q trình hóa khí than, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [61] Jaya Shankar Tumuluru, Effect of pellet die diameter on density and durability of pellets madefrom high moisture woody and herbaceous biomass, 2018 [62] Nguyễn Hữu Linh ,Nghiên cứu chế hóa khí nhiên liệu sinh khối ứng dụng thiết kế, chế tạo lị đốt hóa khí cơng suất nhỏ,2017 [63] Bảng phân tích thành phần viên nén công ty TNHH Phúc Trường Hải [64] Nguyễn Tấn Phát, Võ Mạnh Khanh, Mơ q trình hóa khí cho viên nén RDF 67 PHỤ LỤC Dưới danh sách phụ lục trình thực đồ án Sơ đồ quy trình cơng nghệ Bản vẽ mặt hình chiều hệ thống Bản vẽ cyclone Sơ đồ bố trí mặt Hình ảnh biểu diễn dạng 3d hệ thống Những phần mềm sử dụng để minh họa trong đồ án Tên phần mềm SolidWork Nhà phát hành Dassault Systèmes SOLIDWORKS Corp Autocad Autodesk Lucidchart Lucidsoftware 68