Mô phỏng quá trình hóa khí viên nén rdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT MÔ PHỎNG Q TRÌNH HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF GVHD: LÊ MINH NHỰT SVTH: NGUYỄN TẤN PHÁT VÕ MẠNH KHANG SKL008296 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2021 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MƠ PHỎNG Q TRÌNH HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF GVHD: TS Lê Minh Nhựt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Phát 17147166 Võ Mạnh Khang 17147149 Thành phố Hồ Chí Minh – 8/2021 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF GVHD: TS Lê Minh Nhựt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Phát 17147166 Võ Mạnh Khang 17147149 Thành phố Hồ Chí Minh – 8/2021 Luan van TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ môn Công nghệ Nhiệt- Điện lạnh NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Tấn Phát MSSV: 17147166 (E-mail: ngtanphat99@gmail.com Võ Mạnh Khang Điện thoại: 0963928710 ) MSSV: 17147149 (E-mail:manhkhang.mk@gmail.com Điện thoại: 0859594757) Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt Lớp: 179470A Khóa: 2017 Hệ đào tạo: Chính quy Tên đề tài: “MƠ PHỎNG Q TRÌNH HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF” Nhiệm vụ đề tài - Xây dựng mơ hình tốn học q trình hóa khí - Mơ q trình hóa khí RDF lị hóa khí phần mềm Aspen Plus V11 với tác nhân hóa khí khơng khí khơng khí kết hợp nước - Đánh giá điều kiện vận hành lị hóa khí Sản phẩm đề tài - File thuyết minh đồ án - File số liệu kết mô biểu đồ Ngày giao nhiệm vụ đề tài: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Ngày hoàn thành nhiệm vụ: - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i Luan van TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ môn: Nhiệt- Điện lạnh PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Tên đề tài: “MÔ PHỎNG Q TRÌNH HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF” Họ tên sinh viên: Nguyễn Tấn Phát MSSV: 17147166 Hội đồng: 2 Võ Mạnh Khang MSSV: 17147149 Hội đồng: Chuyên ngành: 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 Ln nổ, chịu khó học hỏi tìm kiếm tài liệu Biết áp dụng kiến thức học vào thực đồ án Biết ứng dụng mềm Aspen plus để thực mơ hóa khí viên nén Nhận xét kết thực ĐATN 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Hợp lý 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) Đồ án tổng quan nghiên cứu trước hóa viên nén Lựa chọn phân tích lị hịa khí Thiết lập cơng thức phản ứng hóa khí 2.3.Kết đạt được: Từ phân tích hóa khí, nhóm tác giả thiết lập mơ hình mơ đánh giá ảnh hưởng thể tích syngas theo hệ số ER, nhiệt trị, hiệu suất chuyển đổi theo hệ số ER Sự thay đổi thành phần CO theo đương lương không khí-hơi nước 2.4 Những tồn (nếu có): Chỉnh sửa lỗi tả ii Luan van Đánh giá: Điểm tối đa TT Mục đánh giá Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung 10 mục 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 15 thực tế 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 90/100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) Lê Minh Nhựt iii Luan van TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ môn Công nghệ Nhiệt- Điện lạnh PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Tên đề tài: “MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF” Họ tên sinh viên: Nguyễn Tấn Phát MSSV: 17147166 Hội đồng: 2 Võ Mạnh Khang MSSV: 17147149 Hội đồng: Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt Họ tên GV phản biện: (Mã GV): PGS.TS Hoàng An Quốc (2171) Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: - Kết cấu phù hợp với ĐATN, hình thức trình bày đẹp Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) - Nội dung ĐATN trình bày 83 trang chai làm chương: - Chương 1: Mở đầu - Chương 2: Tổng quan q trình hóa khí viên nén - Chương 3: Cơ sở lý thuyết mơ - Chương 4: Mơ phịng q trình hóa khí viên nén kiểu RDF - Chương 5: Kết luận kiến nghị Kết đạt được: - Tình hiểu phần mềm mơ - Mơ hệ thống hóa khí viên nén kiểu RDF Những thiếu sót tồn ĐATN: - Chưa giới hạn nhiệt độ làm việc hệ thống Câu hỏi: - Nhiệt độ tối ưu để hệ thống làm việc có hiệu suất cao giải thích iv Luan van Đánh giá: Điểm tối đa Điểm đạt Hình thức kết cấu ĐATN 30 27 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 42 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 TT Mục đánh giá 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 85 13 13 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) (Đã ký) HOÀNG AN QUỐC v Luan van TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HỊA 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 XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: “MƠ PHỎNG Q TRÌNH HĨA KHÍ VIÊN NÉN RDF” Họ tên sinh viên: Nguyễn Tấn Phát MSSV: 17147166 Võ Mạnh Khang MSSV: 17147149 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 vệ 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: TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 vi Luan van LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp, chúng em nhận hỗ trợ, trao đổi hướng dẫn nhiều cá nhân đặc biệt thầy TS Lê Minh Nhựt Qua đồ án này, chúng em xin gửi đến thầy lời cảm ơn thầy tận tâm hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên sâu bổ ích Những nội dung mà thầy hướng dẫn đồ án hành trang vững để chúng em tiếp tục bước đường trở thành người kỹ sư Nhiệt Chúng em xin kính chúc thầy thành công công việc hạnh phúc sống Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Công ty TNHH Phúc Trường Hải Quý doanh nghiệp tạo điều kiện cho chúng em tham quan, học hỏi cung cấp cho chúng em hình ảnh, phân tích thành phần viên nén RDF, liệu quan trọng hữu ích để chúng em hoàn thành đề tài Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô Bộ mơn Nhiệt- Điện lạnh, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Từ bước vào giảng đường đại học, chúng em có hội học tập, trau dồi kiến thức, kỹ dẫn nhiệt tình kinh nghiệm dày dặn quý thầy Ngồi kiến thức từ đại cương đến chun ngành, chúng em tạo điều kiện để tiếp cận với kiến thức thực tế, thông qua chuyến tham quan công ty lớn ngành nhiệt lạnh Daikin, Samsung, SaiGonFood… hay tham gia hội thảo Mitsubishi, Hisense Hitachi, Bitzer Tất bổ ích chúng em Những kiến thức giúp chúng em có nhìn tồn diện, rõ nét ngành nghề mình, từ có điều chỉnh hợp lý kế hoạch cho nghiệp tương lai Chúng em gửi lời cảm ơn đến bạn K17 CNKT Nhiệt, thời gian qua bạn trao đổi, bàn luận giúp đỡ nhiều trình học tập Rất mong thời gian tới tiếp tục học tập, trau dồi thân tận tâm q thầy giúp đỡ tận tình bạn Xin chúc quý thầy cô, quý doanh nghiệp bạn có nhiều sức khỏe, gặt hái nhiều thành cơng nghiệp Nhóm sinh viên thực vii Luan van 30 Thành phần (%) 25 20 15 10 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER SBR SBR 0.2 SBR 0.4 SBR 0.6 SBR 0.8 SBR Hình 5.5 Sự thay đổi thành phần thể tích khí H2 với đương lượng khơng khí – nước khác Qua hình 5.4 5.5, ta thấy thành phần khí CO giảm thành phần khí H2 tăng có mặt nước q trình hóa khí Tại SBR = (khơng cấp nước), ta thấy rằng, thành phần khí CO cao đạt 25.01% tai ER = 0.25 thấp đạt 11.88% ER = 0.5 Khi cho nước tham gia vào q trình hóa khí SBR = 0.4, thành phần khí CO cao đạt 14.44% tai ER = 0.25 thấp đạt 8.69% ER = 0.5 Tiếp tục tăng lượng nước đầu vào đến SBR = 1, thành phần khí CO cao đạt 7.56% ER = 0.35 thấp đạt 5.14% ER = 0.2 Trong trạng thái không cấp nước, SBR = 0, thành phần khí H2 cao đạt 23.73% ER = 0.2 thấp đạt 4.16% ER = 0.5 Nếu cấp nước đến SBR = 0.6, ta thấy thành phần thể tích khí H2 cao đạt 26.88% ER = 0.2 thấp đạt 5.89% ER = 0.5 Khi tiếp tục tăng hệ số đương lượng nước đến SBR = 0.8 SBR = thành phần khí H2 thay đổi khơng đáng kể so với SBR = 0.6 74 Luan van 18 16 Thành phần (%) 14 12 10 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER SBR SBR 0.2 SBR 0.4 SBR 0.6 SBR 0.8 SBR Hình 5.6 Sự thay đổi thành phần thể tích khí CO2 với đương lượng khơng khí – nước Theo hình 5.6, ta thấy phần phần khí CO2 tăng nước tham gia vào q trình hóa khí Tại SBR = 0, thành phần khí CO2 cao đạt 9.46% ER = 0.5 thấp đạt 5.66% ER = 0.25 Khi SBR = 0.6, thành phần khí CO2 cao đạt 15.03% ER = 0.2 thấp đạt 9.83% ER = 0.4 Tiếp tục tăng SBR = 1, thành phần khí CO2 cao đạt 15.94% ER = 0.2 thấp đạt 10.32% ER = 0.45 Sự tăng lên thành phần khí H2 , CO2 suy giảm khí CO có tham gia nước vào q trình hóa khí phù hợp với lý thuyết Vì phản ứng “Water Gas Shift” CO + H2O -> CO2 + H2 (R3.7) phản ứng thuận nghịch nên tăng nồng độ nước q trình hóa khí thúc đẩy chuyển dịch phản ứng Water Gas Shift theo chiều thuận 75 Luan van 1800 1600 Nhiệt độ (oC) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER SBR SBR 0.2 SBR 0.4 SBR 0.6 SBR 0.8 SBR Hình 5.7 Sự thay đổi nhiệt độ hóa khí với đương lượng khơng khí – nước Hình 5.7 cho ta thấy rằng, nhiệt độ q trình hóa khí giảm có mặt nước q trình hóa khí Khi hóa khí khơng sử dụng nước (SBR = 0), nhiệt độ hóa khí tăng theo hệ số đương lượng ER, cao đạt 1569oC ER = 0.5 thấp đạt 693.94oC ER = 0.2 Khi cấp nước vào với đương lượng SBR = 0.6 nhiệt độ hóa khí cao đạt 1365.56oC ER = 0.5 thấp đạt 604.38oC ER = 0.2 Nếu tiếp tục cấp nước đến SBR = 1, nhiệt độ hóa khí cao đạt 1251.61oC ER = 0.5 thấp đạt 572.56oC ER = 0.2 Nguyên nhân việc có mặt nước, thúc đẩy phản ứng thu nhiệt diễn làm giảm nhiệt độ hóa khí Phản ứng thu nhiệt chủ yếu: C + H2O -> CO + H2 (R3.9) 76 Luan van 100 Hiệu suất chuyển đổi nhiệt (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER SBR SBR 0.2 SBR 0.4 SBR 0.6 SBR 0.8 SBR Hình 5.8 Sự thay đổi hiệu suất chuyển đổi nhiệt với đương lượng khơng khí – nước Nhìn chung, hình 5.8 cho thấy việc hóa khí sử dụng tác nhân khơng khí có phẩn nhỉnh tác phân hóa khí khơng khí kết hợp nước Tại ER = 0.25, không sử dụng nước (SBR=0) hiệu suất chuyển đổi nhiệt đạt 85.55% hiệu suất trường hợp SBR = 0.2, SBR = 0.4, SBR = 0.6, SBR = 0,8 SBR = 84.66% , 83.59%, 82.78%, 82.1% 81.44% Chênh lệch việc không sử dụng nước sử dụng với đương lượng SBR = 4.11% 5.1.3 Kết mô tác nhân hóa khí khơng khí có gia nhiệt sơ Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ không khí đầu vào đến q trình hóa khí thực với nhiệt độ sau 25oC, 100oC, 200oC, 300oC, 400oC, 500oC 77 Luan van 30 Thành phần % 25 20 15 10 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER Tair 25oC Tair 100oC Tair 200oC Tair 300oC Tair 400oC Tair 500oC Hình 5.9 Sự thay đổi thành phần khí CO theo nhiệt độ khơng khí đầu vào hệ số ER Hình 5.9 cho ta thấy rằng, thành phần khí CO có xu hướng tăng ta tăng nhiệt độ khơng khí cấp cho q trình hóa khí Khi khơng có gia nhiệt sơ cho khơng khí, thành phần khí CO đạt lớn 25.01% ER=0.25 Khi nhiệt độ không khí gia nhiệt đến 500oC thành phần khí CO lớn đạt đến 28.45% Đồ thị cho thấy rằng, có gia nhiệt sơ cho khơng khí nhiều thành phần khí CO cải thiện 10 Thành phần % 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER Tair 25oC Tair 100oC Tair 200oC Tair 300oC Tair 400oC Tair 500oC Hình 5.10 Sự thay đổi thành phần khí CO2 theo nhiệt độ khơng khí đầu vào hệ số ER 78 Luan van Theo hình 5.10, nồng độ khí CO2 có xu hướng giảm ta gia nhiệt sơ khơng khí đầu vào Khi khơng gia nhiệt khơng khí sơ bộ, thành phần CO2 chiếm từ 5.66% đến 9.46% thành phần syngas Khi gia nhiệt sơ cho khơng khí đạt 500oC thành phần khí CO2 thấp đạt 4.32% ER=0.2 cao đạt 9.05% ER = 0.5 Đồ thị rằng, việc gia nhiệt sơ cho khơng khí làm giảm thành phần khí CO2 syngas 30 Thành phần % 25 20 15 10 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER Tair 25oC Tair 100oC Tair 200oC Tair 300oC Tair 400oC Tair 500oC Hình 5.11 Sự thay đổi thành phần khí H2 theo nhiệt độ khơng khí đầu vào hệ số ER Theo hình 5.11, thành phần khí H2 khơng có thay đổi đáng kể có gia nhiệt khơng khí sơ Ở hệ số ER thấp ER = 0.2, thành phần khí H2 có gia nhiệt sơ khơng khí đạt cao 24.56% khơng khí có 500oC thấp 23.73% khơng khí có 25oC Khi tăng dần hệ số ER, nồng độ H2 dường biến động lớn 1% Nguyên nhân việc tăng nhiệt độ khơng khí đầu vào làm tăng nồng độ khí CO giảm nồng độ khí CO2 syngas tăng nhiệt độ khơng khí đầu vào làm tăng nhiệt độ q trình hóa khí thúc đẩy phản ứng thu nhiệt C + CO2 -> 2CO (R3.10) diễn mạnh hơn, thể hình 5.13 Điều phù hợp với nghiên cứu Wayne Doherty cộng [34] 79 Luan van Nhiệt độ 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER Tair 25oC Tair 100oC Tair 200oC Tair 300oC Tair 400oC Tair 500oC Hình 5.12 Sự thay đổi nhiệt độ hóa khí theo nhiệt độ khơng khí đầu vào hệ số ER 100 90 80 Hiệu suất 70 60 50 40 30 20 10 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 ER Tair 25oC Tair 100oC Tair 200oC Tair 300oC Tair 400oC Tair 500oC Hình 5.13 Sự thay đổi hiệu suất chuyển đổi nhiệt với nhiệt độ khơng khí đầu vào hệ số ER Ảnh hưởng trình gia nhiệt sơ khơng khí đến hiệu suất chuyển đổi nhiệt q trình hóa khí thể hình 5.13 Nó cho thấy gia nhiệt sơ khơng khí có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chuyển đổi nhiệt q trình hóa khí ER thấp ảnh hưởng khí hệ số ER ngày cao Đối với ER = 0.2, hiệu suất cải thiện từ 78.22% đến 90.19% ER = 0.4, hiệu suất xấp xỉ 61.4% khơng có thay đổi đáng kể tăng nhiệt độ hóa khí Điều phù hợp với nghiên cứu Wayne Doherty cộng sự[34] 80 Luan van 5.2 Bàn luận Thông qua kết mô phỏng, ta thấy hóa khí tác nhân khơng khí hiệu suất chuyển đổi nhiệt giảm cấp q nhiều khơng khí lượng khí đốt thu chủ yếu CO, H2 lượng CH4 Để nâng cao hiệu suất chuyển đổi nhiệt cách tăng nồng độ CO H2, xử dụng phương án thu hồi nhiệt syngas để nâng nhiệt độ khơng khí cấp vào lị Việc làm có ích syngas tạo với mục đích hóa học sản xuất CH4 qua nhiều khâu phía sau Nếu mục đích sử dụng syngas đốt để tạo nhiệt việc thu hồi nhiệt syngas cần tính tồn kỹ lưỡng để hiệu tốt Để lựa chọn thông số vận hành lị hóa khí thơng số để thiết kế lị hóa khí viên nén RDF với tác nhân khí hóa khơng khí, nhóm đề xuất chọn hệ số ER = 0.3 – 0.4 để đảm bảo hiệu suất chuyển đổi nhiệt bên cạnh cịn đảm bảo hiệu suất chuyển hóa carbon cao Việc cung cấp nước vào q trình khí hóa thúc đẩy phản ứng Water gas shift theo chiều thuận làm tăng nồng độ H2 syngas, qua kết mô cho thấy việc thêm nước vào lị hóa khí chưa cho hiệu mặt chuyển đổi nhiệt q trình hóa khí Tuy nhiên, giàu có H2 syngas điểm mạnh việc tiếp thêm nước vào trình hóa khí hướng tới việc tạo nhiều hydrogen, tương lai mạnh sản xuất nhiên liệu Để thu hiệu việc lấy khí H2, nhóm đề xuất thơng số vận hành q trình hóa khí viên nén RDF với tác nhân hóa khí khơng khí kết hợp nước ER = 0.2 SBR = 0.6 để đảm bảo tính kinh tế hiệu Bảng 5.1 Thành phần thể tích syngas hệ số ER khoảng 0.3 đến 0.4 ER CO (%) 0.3 0.35 0.4 22.24 19.59 17 CO2 (%) H2 (%) H2 O (%) 5.98 16.16 7.01 6.53 11.98 9.46 7.3 8.69 11.27 CH4 (%) N2 (%) 48.61 52.44 55.74 LHV (MJ/Nm3) Nhiệt độ hóa khí (oC) Hiệu suất (%) 4.546 3.761 3.08 994 1183 1342 77.85 69.59 61.28 81 Luan van Bảng 5.2 Thành phần syngas hệ số ER=0.2 SBR = 0.6 ER CO (%) CO2 (%) H2 (%) 0.2 7.05 15.74 26.5 H2 O (%) N2 (%) LHV (MJ/N m3) Nhiệt độ hóa khí (oC) Hiệu suất (%) 28.29 4.41 604 86.61 CH4 (%) 20.56 1.86 82 Luan van CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Cơng nghệ hóa khí cơng nghệ có nhiều tiềm việc tạo khí đốt cho q trình sản xuất nhiệt, điện Bên cạnh đó, sử dụng nhiên liệu viên nén RDF giải pháp góp phần tận dụng tối đa nguồn chất thải rắn để tạo lượng, giúp giải tình trạng rác thải ngày nhiều Phần mềm Aspen Plus cơng cụ hữu ích mơ q trình hóa khí, giúp đánh giá chất lượng syngas, góp phần tối ưu thiết kế lị hóa khí Thơng qua thực đồ án, nhóm chúng em tìm hiểu chế hóa khí mơ hình tốn cho q trình hóa khí đồng thời xây dựng mơ hình hóa khí viên nén RDF với tác nhân hóa khí khơng khí, khơng khí kết hợp nước phần mềm Aspen Plus Các kết mô cho thấy thay đổi thành phần khí syngas, nhiệt trị syngas theo giá trị Hệ số đương lượng khơng khí (ER), Hệ số đượng lượng nước (SBR) nhiệt độ gia nhiệt cho khơng khí cấp khác để điều kiện vận hành tốt cho lị hóa khí Nhóm đưa đánh giá sau: Để thu hiệu việc lấy khí H2, nhóm đề xuất thơng số vận hành q trình hóa khí viên nén RDF với tác nhân hóa khí khơng khí kết hợp nước ER = 0.2 SBR = 0.6 để đảm bảo tính kinh tế hiệu Để lựa chọn thông số vận hành lị hóa khí thơng số để thiết kế lị hóa khí viên nén RDF với tác nhân khí hóa khơng khí, nhóm đề xuất chọn hệ số ER = 0.3 – 0.4 để đảm bảo hiệu suất chuyển đổi nhiệt bên cạnh cịn đảm bảo hiệu suất chuyển hóa carbon cao 6.2 Kiến nghị Sau hồn thành mơ phỏng, nhóm chúng em có số kiến nghị sau: - Xây dựng mô hình thực nghiệm hóa khí viên nén RDF để kiểm nghiệm tính xác mơ hình Gibbs hóa khí - Mơ hình tốn học sử dụng đồ án dựa phương pháp tối ưu hóa lượng Gibbs dựa vào cân pha cân hóa học Kiến nghị áp dụng 83 Luan van mơ hình động học hóa học để đánh giá điểm khác mơ hình tính xác mơ hình - Xây dựng mơ hình CFD hóa khí viên nén để biết q trình diễn bên lị hóa khí 84 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Patra, T K., & Sheth, P N (2015) Biomass gasification models for downdraft Gasifier: A state-of-the-art review Renewable and Sustainable Energy Reviews, 50, 583593 [2] Atikah, M S N., & Harun, R (2019) Simulation and optimization of Chlorella vulgaris gasification using Aspen Plus Process Integration and Optimization for Sustainability, 3(3), 349-357 [3] Pilar González-Vázquez, M., Rubiera, F., Pevida, C., Pio, D T., & Tarelho, L A (2021) Thermodynamic Analysis of Biomass Gasification Using Aspen Plus: Comparison of Stoichiometric and Non-Stoichiometric Models Energies, 14(1), 189 [4] Bùi Trung Thành cộng (2012) Nghiên cứu tính tốn thiết kế buồng đốt trấu hóa khí quy mơ nhỏ sử dụng cho hộ gia đình nơng thơn, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, tập 7, tr 3544 [5] LE, Q M., TRAN, T N., PHAM, V V., NGUYEN, K N., TRAN, V T., LE, P T K., & LE, K A (2017, December) Process Simulation of Rice Husk Gasitication in Updraft Gasifier Using Aspen Plus In The 3rd ASEAN Smart Grid Congress The 5th International Conference on Sustainable Energy (p 36) [6] Chiến, L C., Tâm, N T., & Huy, T Q (2018) Nghiên cứu đánh giá khả khí hóa chất thải rắn sinh hoạt làm nhiên liệu thay Bản B Tạp Chí Khoa học Và Cơng nghệ Việt Nam, 60(6) [7] Jared P.Ciferno & John J.Marano (2002) Benchmarking Biomass Gasification Technologies for Fuels Chemicals and Hydrogen Production [8] Basu, P (2010) Biomass gasification and pyrolysis: practical design and theory Academic press [9] Bộ Tài nguyên Môi trường(2019), Nghị định 09/VBHN-BTNMT ngày 25/10/2019 ban hành Về quản lí chất thải phế liệu [10] Bộ Tài nguyên Môi trường, 2012, Báo cáo môi trường quốc gia năm 2011 - Chất thải rắn [11] Nguyễn Văn Phước (2008), Giáo trình Quản lý xử lý Chất thải rắn, Hà Nội, NXB Xây dựng [12] Bộ Tài Nguyên Môi trường, 2020, Hiện trạng môi trường quốc gia năm 2019, Chuyên đề Quản lý chất thải rắn sinh hoạt [13] Bosmans, A., Vanderreydt, I., Geysen, D., & Helsen, L (2013) The crucial role of Waste-to-Energy technologies in enhanced landfill mining: a technology review Journal of Cleaner Production, 55, 10-23 [14] Lê Đức Trung (2014) Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp chất thải nguy hại, TP Hồ Chí Minh: NXB Đại học Quốc gia TP HCM 85 Luan van [15] Nguyễn Văn Mạnh (2009) Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép viên phụ phế liệu nông nghiệp rác thải thải để làm phân bón, Mã số: 255-08RD/HĐ-KHCN [16] Scheithauer, M., Soliz, P E M., Lee, R P., Keller, F., Meyer, B., Bui, X N., & Huong, T T T (2021) Assessment of Feasible and Effective Technologies for the Chemical Utilization of Domestic Coal for Value-Added Production in Vietnam In Proceedings of the International Conference on Innovations for Sustainable and Responsible Mining (pp 364-384) Springer, Cham [17] http://www.fledged.eu/nhiên liệu-to-dme-process/gasification-2/ [18] Gil, J., Corella, J., Aznar, M P., & Caballero, M A (1999) Biomass gasification in atmospheric and bubbling fluidized bed: effect of the type of gasifying agent on the product distribution Biomass and bioenergy, 17(5), 389-403 [19] Kirsanovs, V., & Žandeckis, A (2015) Investigation of fuel effect on biomass gasification process using equilibrium model Agronomy research, 13(2), 500-510 [20] Duman, G., Uddin, M A., & Yanik, J (2014) The effect of char properties on gasification reactivity Fuel processing technology, 118, 75-81 [21] Guo, B., Shen, Y., Li, D., & Zhao, F (1997) Modelling coal gasification with a hybrid neural network Fuel, 76(12), 1159-1164 [22] Baruah, D., & Baruah, D C (2014) Modeling of biomass gasification: A review Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39, 806-815 [23] Moukalled, F., Mangani, L., & Darwish, M (2016) The finite volume method in computational fluid dynamics (Vol 113, pp 10-1007) Berlin, Germany:: Springer [24] Tech, A (2001) Aspen physical property system 11.1 Aspen Technology, Inc., Cambridge, MA, USA [25] Aspen Tech, Getting Started Modeling Processes with Solids , Version Number: V8.4, November 2013 [26] Li, Y., Zou, K., Yang, T., Li, R., & Chi, Y (2013) Combustible solid waste gasification gas characteristics simulation based on Aspen plus Journal of Renewable and Sustainable Energy, 5(5), 053113 [27] Do, T M., & Sharma, D (2011) Vietnam's energy sector: A review of current energy policies and strategies Energy Policy, 39(10), 5770-5777 [28] Bộ Tài nguyên Môi trường, 2017, Báo cáo môi trường quốc gia năm 2017 – Quản lí Chất thải rắn [29] Patil, K., Bhoi, P., Huhnke, R., & Bellmer, D (2011) Biomass downdraft gasifier with internal cyclonic combustion chamber: design, construction, and experimental results Bioresource technology, 102(10), 6286-6290 [30] Rowland, S (2010) Design and testing of a small-scale updraft gasifier for gasification of eastern redcedar Oklahoma State University 86 Luan van [31] Nguyễn Tô Hạc (2015) Nghiên cứu phát triển lị đốt cơng nghiệp sử dụng nhiên liệu sinh khối (trấu) phục vụ nung gạch (Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh) [32] Jayathilake, R., & Rudra, S (2017) Numerical and experimental investigation of Equivalence Ratio (ER) and feedstock particle size on birchwood gasification Energies, 10(8), 1232 [33] Khezri, R., Wan Ab Karim Ghani, W A., Awang Biak, D R., Yunus, R., & Silas, K (2019) Experimental evaluation of napier grass gasification in an autothermal bubbling fluidized bed reactor Energies, 12(8), 1517 [34] Doherty, W., Reynolds, A., & Kennedy, D (2009) The effect of air preheating in a biomass CFB gasifier using ASPEN Plus simulation Biomass and bioenergy, 33(9), 11581167 [35] Li, X., Grace, J R., Watkinson, A P., Lim, C J., & Ergüdenler, A (2001) Equilibrium modeling of gasification: a free energy minimization approach and its application to a circulating fluidized bed coal gasifier Fuel, 80(2), 195-207 [36] Nikoo, M B., & Mahinpey, N (2008) Simulation of biomass gasification in fluidized bed reactor using ASPEN PLUS Biomass and bioenergy, 32(12), 1245-1254 [37] Aspen Plus IGCC Model [Internet] Aspen Technology, Inc 2008 [38] Zhai, R., Yang, Y., Duan, L., & Yan, Q (2009) Modelling and simulating of GTCC system with CO2 removal plant using Aspen Plus International Journal of Modelling, Identification and Control, 7(4), 365-370 [39] Kerdsuwan, S., Meenaroch, P., & Chalermcharoenrat, T (2016) The Novel Design and Manufacturing Technology of Densified RDF from Reclaimed Landfill without a Mixing Binding Agent Using a Hydraulic Hot Pressing Machine In MATEC Web of Conferences (Vol 70, p 11003) EDP Sciences [40] Công ty TNHH Phúc Trường Hải 87 Luan van S K L 0 Luan van