thiết kế lò hơi bão hòa d 20 thnhiên liệu vỏ cà phê áp suất hơi bão hòa 15 bar nhiệt độ nước cấp 20℃

Lò hơi tầng sôi có thể được thiết kế để đốt được nhiều loại nhiên liệu khác nhau nhưthan đá, nhiên liệu sinh khối, rác thải công nghiệp, rác thải sinh hoạt đã phân loại…Do đó, lò hơi tần

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

—o0o—

THIẾT KẾ LÒ HƠI BÃO HÒA , D=20 T/H:NHIÊN LIỆU VỎ CÀ PHÊ

ÁP SUẤT HƠI BÃO HÒA: 15 BAR, NHIỆT ĐỘ NƯỚC CẤP 20℃

GVHD: Ths Nguyễn Văn Tuấn SVTH: Ngô Trung Cường 21113571

Lữ Ngọc Huy 21123511 Nguyễn Khắc Duy 21124621

Lê Công Chức 21116731

Lớp: DHNL17D

Thành phố Hồ Chí Minh, ….tháng năm 2024

PHẦN MỞ ĐẦU

A Đặt vấn đề

Trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện nay thì vấn đề về năng lượng là điều vô cùng quantrọng và cần thiết Năng lượng giúp ích rất nhiều trong các lĩnh vực sản xuất hóa chất,điện năng, thực phẩm, cung cấp cho đời sống của con người Trong đó, lò hơi là mộtthiết bị quan trọng giúp cung cấp năng lượng Điều quan trọng là thiết bị lò hơi này cóthể giúp nhà máy tận dụng triệt để vỏ cà phê giải quyết đầu ra của chất thải, giảm thiểugây ô nhiễm cho môi trường xung quanh

Vì vậy chúng em quyết định nghiên cứu, tính toán thiết kế cho lò hơi công nghiệp đốtnhiên liệu võ cà phê với năng suất 20 tấn/h, để phục vụ cho việc tìm hiểu về lò hơi đốtnhiên liệu sinh khối

B Mục tiêu đề tài

C Phương pháp nghiên cứu

Nhóm đã sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết để tính toán thiết kế Trong đóbao gồm: phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết, phương pháp kế thừa, phươngpháp tổng quan

D Ý nghĩa đề tài

Ý nghĩa khoa học:

Ý nghĩa thực tiễn: Thân thiện môi trường phù hợp

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LÒ HƠI TẦNG SÔI

1 Tổng quan về lò hơi tầng sôi

Khái niệm

Lò tầng sôi hay còn gọi là nồi hơi tầng sôi là lò hơi sử dụng buồng đốt kiểu tầng sôi(được tạo thành từ hàng triệu hạt cát, xỉ hoặc một số loại vật liệu đặc biệt) để đốt cháynhiên liệu Buồng đốt tầng sôi tạo ra điều kiện hòa trộn rất tốt trên toàn bộ diện tíchcủa buồng đốt nên nhiên liệu sẽ cháy kiệt trong khi nhiệt độ buồng đốt lại không quácao, làm giảm lượng phát thải các loại khí có hại

Lò hơi tầng sôi có thể được thiết kế để đốt được nhiều loại nhiên liệu khác nhau nhưthan đá, nhiên liệu sinh khối, rác thải công nghiệp, rác thải sinh hoạt đã phân loại…

Do đó, lò hơi tầng sôi là kiểu lò hiệu quả nhất cả trên phương diện kinh tế lẫn phươngdiện bảo vệ môi trường, tức là hiệu suất cao nhưng phát thải thấp

1.1.1.Lò hơi tầng sôi dạng bọt

Hình 2.Lò hơi tầng sôi dạng bọtĐây là loại lò hơi có bề dầy của lớp sôi bong bóng khoảng từ 1000 mm đến 1650

mm Thành phần của lớp vật liệu gồm cát, tro, đá vôi, vật liệu khác và một lượng nhỏnhiên liệu

Lò tầng sôi dạng bọt có thể được phân chia thành mo dun hay thành nhiều phần đểgiảm tải hay thay đổi tải một cách dễ dàng Với thiết kế đặc biệt, lò hơi có thể sử dụnghay ngưng sử dụng một vùng khi cần thiết Các vùng được phân chia bởi các váchngăn vách được làm nguội bằng nước hay các vách ngăn có khả năng chịu nhiệt Đểkiểm soát tải, lò hơi tầng sôi khi phải ngưng nhiều vùng một cách liên tục trong thờigian dài, cần phải sử dụng thêm khá nhiều nhiên liệu phụ để có thể đảm bảo duy trìnhiệt độ của lớp vật liệu

Tuy nhiên lò hơi tầng sôi dạng bọt cũng có một hạn chế đó là hiệu suất cháy thấp, tỉ

lệ Calxi và Sulfur cao, trừ khi có phân vùng đáy buồng đốt còn nếu không thì mức độthay đổi tải lò hơi còn nhiều hạn chế Phải dùng hệ thống nạp liệu từ bên dưới tầng sôi

để hạn chế than có cỡ hạt nhỏ bị sót, cháy không hết khiến cho lò có kết cấu rất phứctạp

Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

 Các chi tiết của lò hơi tầng sôi ít chuyển động hơn so với các lò hơi sửdụng nguyên lý cũ như là lò ghi xích

 Lò hơi tầng sôi đáp ứng được những tiêu chuẩn khí thải mà không dùngđến các thiết bị đắt tiền

 Nhiên liệu sử dụng đa dạng: vỏ caffe, củi viên, viên nén rác, rác ngànhgiấy, trấu viên,…

 Tải tối thiểu của lò tầng sôi bọt bị hạn chế

1.1.2.Lò hơi tầng sôi tuần hoàn

Hình 3 Lò hơi tầng sôi tuần hoànLoại lò hơi tầng sôi sử dụng với công nghệ thu hồi nhiệt và tái tuần hoàn Dạng lòhơi này được coi như một bước cải tiến của lò hơi tầng sôi dạng bọt Với nguyên lýlàm việc được thêm vào quy trình cháy tầng sôi một bộ phận phân ly có nhiệm vụ tách

rời các hạt đã cháy hoàn toàn với các hạt chưa cháy triệt để khi các hạt này thoát rakhỏi lớp sôi trong buồng đốt Khi đó, nhiên liệu sẽ được trộn đều với vật liệu của tầngsôi một cách nhanh chóng nhờ sự chuyển động rối.

Ưu nhược điểm

ra nhiều vấn đề, cần có các giải pháp giảm thiểu

 Gió cấp 1 với áp suất cao sử dụng nhiều năng lượng

2 Hệ thống buồng đót tầng sôi bảo hòa

2.1 Khái niệm về tầng sôi

Tầng sôi đơn giản đó là một vùng không gian được tạo bởi các hạt rắn (tro,cát,đá

Hình 4 Buồng đốt tầng sôi

không khí Vì vậy lớp nhiên liệu trong buồng đốt sẽ giãn nở ra , sự tiếp súc giữakhông khí và nhiên liệu tăng lên nhiều

2.2 Khái niệm về hệ thông buồng đốt tầng sôi

Hệ thống buồng đốt tầng sôi sinh hơi bão hòa là lò hơi sử dụng buồng đốt kiểu tầngsôi được cấu thành từ các vật liệu đặc biệt và cát nằm ở dưới buồng đốt để đốt cácnhiên liệu Buồng đốt tầng sôi hòa trộn tốt trên toàn bộ diện tích của buồng vì thế nênnhiên liệu sẽ cháy hết khi đó nhiệt độ buồng đốt lại không cao, làm giảm lượng khíthải có hại từ lò đốt tầng sôi ra ngoài môi trường

Lò đốt tầng sôi được thiết kế

vỏ cây,… Nhờ đó lò hơi tầng sôi là giải pháp hiệu quả nhất hiện nay vừa bảo vệ môitrường vừa phù hợp với kinh tế.

2.3 Vai trò

Lò đốt tầng sôi có vai trò quan trọng trong các nhà máy đốt sử dụng nhiệt trong quátrình đốt rác thải và đốt các phế phẩm của nông nghiệp như trấu vỏ cà phê, mùn cưa,…Giúp bảo vệ môi trường tận dụng được nguồn năng lượng của phế phẩm nông nghiệp

và giảm thiểu được việc ô nhiễm môi trường từ các lò đốt rác loại khác nếu thay thếbằng lò đốt tầng sôi

Các buồng đốt tầng sôi sinh hơi bão hòa

Nước ta hiện nay, lò hơi tầng sôi được sử dụng rất phổ biến cho nhiều ngành nghềkhác nhau ở rất nhiều các nhà máy sản xuất và chế biến thực phẩm, hóa chất, rượu bia,các loại nước giải khát,… Với chi phí lắp đặt và vận hành hợp lý, nguồn nguyên liệudùng để gia nhiệt an toàn và dồi dào quanh năm, tiện dụng cho công tác chế biến vàsản xuất công nghiệp sẽ giúp doanh nghiệp giảm chi phí, nâng cao năng suất, chấtlượng sản phẩm Hiện nay trên thị trường có rất nhiều đơn vị sản xuất và cung cấpcác loại lò hơi công nghiệp

3 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực này ngoài nước [1]

3.1 Tác giả

Sahabo Abubakar1, Zakaria Umar Jidda1 và các cộng sự - Khoa Cơ khí, Đại họcBách khoa Ramat Maiduguri - Phân tích thiết kế nồi hơi đốt tầng sôi – được đăng trênTạp chí Quốc tế về Thông tin, Kỹ thuật & Công nghệ

3.2 Tóm tắt vấn đề nghiên cứu :

Tóm tắt: Bài báo trình bày các tiêu chí cơ bản cần thiết để thiết kế nồi hơi Lò hơiđược sử dụng để tạo ra hơi nước, sau này sẽ được sử dụng để sưởi ấm, tạo năng lượnghoặc khử trùng các thiết bị y tế trong bệnh viện Các tiêu chí thiết kế được xem xét baogồm; áp suất thiết kế bên trong, ứng suất trong ống và trống, thiết kế trống và ống hơi,

độ dày thành tối thiểu của ống và trống, thay đổi kích thước nồi hơi do áp suất thiết kếbên trong và hiệu suất nồi hơi

Từ khóa: Năng lượng, Nồi hơi, Hơi nước, Áp suất, Nhiệt độ

3.3 Nội dung nghiên cứu

Nồi hơi được phân thành nhiều loại khác nhau dựa trên áp suất và nhiệt độ làm việccủa chúng Nồi hơi đôi khi cũng được mô tả bởi các thành phần chính của chúng,chẳng hạn như như vật liệu trao đổi nhiệt hoặc thiết kế ống Hai phân loại chính củanồi hơi lag nồi hơi ống lửa và ống nước Trong nồi hơi ống lửa, khí đốt nóng chảy quamột một loạt các ống được bao quanh bởi nước Ngoài ra, trong nồi hơi ống nước,nước chảy vào bên trong các ống và khí nóng từ quá trình đốt chảy xung quanh bênngoài ống

Nồi hơi phải đáp ứng các yêu cầu sau:Lò hơi phải an toàn trong các điều kiện vậnhành Các bộ phận khác nhau của lò hơi có thể tiếp cận được để sửa chữa và bảotrì Công suất lò hơi phải có khả năng cung cấp hơi theo yêu cầu Hiệu suất lò chophép vận hành hiệu quả, lò hơi phải có khả năng hấp thụ lượng nhiệt tối đa sinh ra dođốt cháy nhiên liệu trong lò.Cấu trúc đơn giản và chi phí bảo trì thấp Chi phí ban đầucủa nó phải thấp

Nồi hơi là một loại bình hoạt động dưới áp suất; do đó, các lý thuyết thiết kế là nềntảng nguyên tắc được xem xét để đánh giá các thông số, kích thước và hiệu suất khácnhau của nồi hơi dưới áp suất bên trong

Áp suất thiết kế bên trong của nồi hơi : Áp suất thiết kế cao hơn áp suất vận hành từ10% trở lên sẽ thỏa mãn yêu cầu.Áp suất làm việc tối đa cho phép là áp suất tối đa chophép áp suất ở đỉnh nồi hơi ở vị trí vận hành bình thường ở nhiệt độ cụ thể

Áp suất thiết kế bên trong được tính bởi công thức

R i:Bán kính bên trong của trống (m)

f s:Hệ số an toàn (cường độ cuối cùng chia cho ứng suất làm việc cho phép)

Mã nồi hơi quy định rằng hệ số an toàn phải ít nhất là 5 và thép của các tấm và mốinối hàn hoặc đinh tán phải có tối thiểu các ứng suất giới hạn sau

Ứng suất kéo σ ut= 385 MN/m2

Ứng suất nén, G uc = 665 MN/m2

Ứng suất cắt, τ = 308 MN/m

Ứng suất được tạo ra ở các bộ phận khác nhau của nồi hơi đang vận hành bởi nhiệt

độ và áp suất của khí thải nóng, nước cấp và hơi nước tương ứng Độ lớn của nhữngứng suất này phải được biết để lò hơi có thể vận hành trong điều kiện an toàn Do đó,thành nồi hơi chịu áp suất bên trong phải chịu được các loại ứng suất kéo sau

Ứng suất theo chu vi hoặc vòng

σ t 1=P d × D i

2 t

trong đó,

P d : Áp suất thiết kế bên trong của trống hoặc vỏ (N/m)

σ t 1: Ứng suất theo chu vi hoặc vòng (N/m2)

t :Độ dày của tấm (m)

D i: Đường kính trong của trống (m)

Thiết kế bao hơi của bộ phận này phải đủ chắc chắn để chứa hơi nước hoặc nướcnóng được tạo ra và giữ các ống nồi hơi một cách cơ học khi chúng giãn nở và co lạikhi thay đổi nhiệt độ Do đó, khối lượng của nó có tầm quan trọng và được tính bằngcông thức :

V dru=A dru × L dru

A dru:Diện tích mặt cắt ngang (m2)

L dru:Chiều dài (m)

Thiết kế ống hơi các vật liệu chịu được nhiệt độ cao và có khả năng chống ăn mònnhư vật liệu thép mạ kẽm được lựa chọn để tạo thành ống

V st=A st × L st

A st:Diện tích mặt cắt ngang của ống (m2)

L st: Chiều dài của trống (m)

Độ dày thành yêu cầu tối thiểu của nồi hơi là giá trị mà vượt quá giá trị đó, thànhnồi hơi không thể dễ dàng bị hư hại do áp suất vận hành trong nồi hơi

t w= P d × R i

σ ×n e−0.6 Pd

σ : Ứng suất làm việc cho phép của vật liệu (N/m2)

t w: Độ dày thành tối thiểu (m)

n e:Hiệu suất nối của mối hàn

Do đó, độ dày thành tối thiểu của ống được đưa ra là:

t w tubes= P d × R i

2 ×σ × n e+0.8 P d+C

C : trợ cấp ăn mòn

Vật liệu Gang thép Thép Kẽm và đồng

Ăn mòn (mm) 9 3 4

Thay đổi kích thước nồi hơi do áp suất thiết kế bên trong : Sự tích tụ áp suất bêntrong lò hơi gây ra sự giãn nở nhẹ của vỏ lò hơi, do đó dẫn đến thay đổi kích thước củanồi hơi

Sự tăng đường kính của vỏ do áp suất bên trong được tính như sau :

𝐿 : Chiều dài của vỏ hình trụ

𝐸 : Mô đun Young của vật liệu làm vỏ hình trụ

𝛾 : Tỷ lệ sở hữu

Hiệu suất nồi hơi : Trọng tâm của bất kỳ thiết kế lò hơi nào là hiệu suất tổng thể của

lò hơi Hiệu suất nồi hơi thay đổi theo các loại nhiên liệu khác nhau, điều quan trọng làphải xác định hiệu suất để biết thế nào là dự kiến từ lò hơi

η= m s(h s−h fw)

LCW × 100 %

𝜂 :Hiệu suất của lò hơi

h s: Entanpi của hơi bão hòa ở áp suất vận hành (kJ/kg)

h fw: Entanpy của nước cấp (kJ/kg)

m s Khối lượng hơi hình thành trong một giờ (kg/giờ)

3.4 Kết luận

Nồi hơi là công nghệ chính được sử dụng để tạo hơi nước, có thể được sử dụng đểsưởi ấm hoặc sản xuất năng lượng hoặc để trình diễn thực tế Để có một thiết kế lò hơihiệu quả, các tiêu chí trên cần được tuân thủ nghiêm ngặt Hơi nước tạo ra có thể giảiquyết vấn đề nhu cầu năng lượng của một cộng đồng nhỏ nhằm giảm sự phụ thuộc vàolưới điện quốc gia khi nhu cầu năng lượng đã được tính toán

4 Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực này trong nước:[2]

4.1 Tác giả

Hoàng Ngọc Đồng – Trường Đại học Bách khoa-Đại học Đà Nẵng; Lê Hoài Anh –Trường Cao đẳng Công Nghiệp Huế ; MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNGLƯỢNG TRONG LÒ HƠI CÔNG NGHIỆP ; được đăng trên Tạp chí khoa học vàcông nghệ, đại học Đà Nẵng – số 2(37).2010

4.2 Tóm tắt về vấn đề nghiên cứu

Lò hơi biến đổi hóa năng của nhiên liệu nhiệt năng của hơi và tiêu thụ một lượngđiện năng đáng kể trong quá trình vận hành Có thể khi trang bị các phụ kiện cho lòvẫn có những chỗ chưa thật hoàn thiện, đồng thời trong quá trình vận hành có thể cónhiều lý do làm cho các tổn thất năng lượng càng tăng dần trong quá trình sử dụng, do

đó chỉ cần vài phần trăm cải thiện về hiệu suất lò cũng mang lại mức tiết kiệm nănglượng đáng kể Việc kiểm tra để tìm nguyên nhân làm tăng tổn thât năng lượng và đưa

ra các giải pháp khắc phục là hết sức cần thiât Bài báo này phân tích năng lượng thiết

bị lò hơi, từ đó đề ra một số giải pháp tiết kiệm năng lượng trong thiết bị lò hơi

4.3 Nội dung nghiên cứu

Kiểm soát hệ số không khí thừa : Mục đích cuối cùng của việc kiểm soát mức độkhông khí thừa là phải xác lập được một quy trình kiểm soát lượng không khí thừa vàxác định hiệu quả của quá trình này Muốn vậy cần phải xác định được nồng độ ôxytrong khói thải nhờ sử dụng bộ phân tích khói hoặc máy phân tích ôxy (có thể đo mộtcách liên tục mà không cần lấy mẫu khói thải)

Kiểm soát nhiệt độ khói thải : Nhiệt độ khói thải có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất

lò hơi Có thể giảm nhiệt độ khói thải đến mức thấp nhất để tăng hiệu suất lò Nhiệt độ

khói thải càng cao thì tổn thất q2 càng lớn Tuy nhiên khi nhiệt độ khói thải quá thấpthì sẽ gây đọng sương hơi nước và hơi axitsunfuric trong khói và gây ra hiện tượng ănmòn ở nhiệt độ thấp ăn mòn rất mạnh bề mặt đốt phần đuôi Vì vậy chúng ta phải tìmnhững biện pháp để giảm nhiệt độ khói thải đến mức hợp lý nhất

Khiểm soát lượng xả ở đáy lò hơi : Trong quá trình sinh hơi, nồng độ các tạp chấttrong nước lò sẽ tăng dần do đó cần duy trì tốt chế độ xả lò để giảm bớt tạp chất trongnước lò và thải cáu cặn ra khỏi lò

Thu hồi nước ngưng : Thu hồi nước ngưng cũng là một biện pháp khả thi để tiếtkiệm năng lượng Việc thu hồi nước ngưng sẽ là cơ hội tối ưu hóa hoạt động của lò hơi

và mang lại những cơ hội tiết kiệm : Giảm lượng nước bổ sung do đó giảm chi phí choviệc xử lý nước cấp cho lò hơi, Giảm nồng độ tạp chất trong nước lò do đó giảm lượngnước xả đáy và giảm năng lượng tiêu hao cho xả đáy, Tận dụng được lượng nướcngưng để nâng cao được nhiệt độ nước cấp mà không tốn thêm năng lượng, đồng thờigiảm được lượng hơi cấp cho bình khử khí

Sản xuất hơi bằng nhiệt thải : Các lò hơi công suất nhỏ được thiết kế trước đâythường có nhiệt độ khói thải rất cao do người ta chưa quan tâm đến vấn đề tiết kiệmnăng lượng Vấn đề đặt ra là xác định được phương cách tận dụng nhiệt trong khói thảimột cách hợp lý, kinh tế Các lò hơi cũ có nhiệt độ khói thải có thể tới 500 đến 600oCthì việc sử dụng bộ sấy không khí là không kinh tế do yêu cầu cao về vật liệu chế tạo,mặt khác việc trang bị bộ sấy không khí vào các thiết bị này sẽ làm thay đổi đặc tínhbức xạ của buồng đốt, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình truyền nhiệt

Gia nhiệt nước cấp cho lò hơi : Gia nhiệt nước cấp cho lò hơi sẽ giảm được lượngoxy trong nước, do đó giảm được sự ăn mòn Có thể sử dụng một trong các phươngpháp sau: Tái sử dụng nước ngưng Đặt bộ hâm nước của lò hơi Sử dụng các quá trìnhtrao đổi nhiệt khác

Xử lí nước cấp cho lò, kiểm soát cáu cặn và bám bẩn : Nếu thực hiện chế độ nướccấp vào lò không tốt, trong nước lò có nhiều tạp chất, điều đó không chỉ sinh ra cáucặn trong lò có thể làm nổ ống mà còn làm cho chất lượng hơi kém đi, gây đóng cáuống dẫn hơi, trong các chi tiết cuả tuốc bin và có thể gây ra những sự cố nghiêm trọng

Vì vậy, trước khi nước được cấp vào lò cần phải căn cứ tiêu chuẩn chất lượng nước

Hình 5 Lò hơi chỉnh sửa để đốt nhiên liệu sinh khối

cho phép để lựa chọn các phương pháp xử lý nước phù hợp và thực hiện nghiêm cácbiện pháp xử lý nước Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp có thể tham khảo theo(TLTK3)

Giảm sự thoát do bám bẩn và đóng cặn : Ở lò hơi đốt than và dầu, muội bám vàoống sẽ đóng vai trò như một lớp cách nhiệt cản trở quá trình trao đổi nhiệt, do đó cầnloại bỏ muội một cách thường xuyên Mặt khác, khi đóng cáu trên các bề mặt đốt cũnglàm tăng nhiệt trở vách Nhiệt độ khói lò tăng có thể là do muội bám nhiều quá hoặc

có thể đóng cặn trên bề mặt tiếp xúc với nước

Thay thế lò hơi : Thay thế bằng lò hơi đốt các loại phụ phẩm phế thải từ nôngnghiệp như nhiên liệu sinh khối, các chất thải như trấu, cỏ cà phê, vỏ hạt điều sẽ gópphần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời góp phần tiết kiệm năng lượng truyềnthống đang ngày càng cạn kiệt

Bảng 2 : So sánh hiệu quả kinh tế khi thay thế lò hơi đốt dầu bằng lò hơi đốt than

T

T

Thông số

Lòhơiđốtdầu

Lòhơiđốtthan

ĐơnvịGiá trị

4 Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong

năm

5 Giá nhiên liệu 7500/lit 1800/kg VNĐ

6 Chi phí nhiên liệu trong 1 năm 24550 13419 106 VNĐ

ở Công ty Cổ phần Dệt may Huế

Bảng 3 Hiệu quả kinh tế khi thu hồi nước ngưng ở HTX Dệt – May Duy Trinh.

ST

3 Lượng nhiên liệu tiết kiệm trong 1 giờ 9,6 kg/h

6 Lượng nhiên liệu tiết kiệm trong một năm 24.567 Kg

8 Số tiền tiết kiệm trong một năm 37,85 Triệu đồng

4.4 Kết luận

Việc nghiên cứu tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lò hơi góp phần tiết kiệm

năng lượng nói chung là một đòi hỏi của thực tế khách quan, vì vậy cần phải được ápdụng rộng rãi trong các công ty, xí nghiệp trên toàn quốc Chúng ta thấy lợi ích thuđược từ những giải pháp tiết kiệm, chúng không những tiết kiệm được chi phí sản xuấtnhằm hạ giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh mà còn giảm bớt chi phí đầu tư chocác công trình cung cấp năng lượng, giảm sự phát sinh chất thải và bảo vệ tài nguyên

và môi trường

5 Nguyên vật liệu đốt – vỏ cà phê:[3]

5.1 Khái niệm về nhiên liệu sinh khối

Nhiên liệu sinh khối (hay còn được gọi là Biomass) là một loại nhiên liệu được sảnxuất từ các nguồn tài nguyên sinh học, chủ yếu là từ các loài thực vật và các loại rácthải hữu cơ Năng lượng trong vật liệu sinh khối được tao ra bởi thực vật thông quaquá trình quang hợp sinh khối có thể được sử dụng trực tiếp như một loại chất đốthoặc chuyển đổi thành nhiên liệu lỏng và khí thông qua các quá trình sản xuất khácnhau

Nhiên liệu sinh khối thường được dùng để làm chất đốt trong các ngành côngnghiệp Các nhiên liệu sinh khối tận dụng từ phế phẩm nông – lâm nghiệp như : trấu,

bã mía, lõi ngô, vỏ cọ dầu,rơm, vụn gỗ, vỏ cà phê,……

Hình 6 Nhiên liệu sinh khối

5.2 Tình hình sản lượng vỏ cà phê ở Việt Nam:[4]

Tây Nguyên có diện tích 54,7km2 với thế mạnh phát triển nông nghiệp và nhiềuloại cây trồng khác nhau Đây là khu vực đất đỏ bazan được đánh giá là thiên đường

để trồng cây công nghiệp, đặc biệt là cây cà phê, cao su, tiêu Trong đó, cà phê đượctrồng với diện tích 630.000ha

Hình 7 Vỏ Cà Phê

Theo tính toán, lượng vỏ cà phê tại Tây Nguyên mỗi năm khoảng gần 1 triệu tấn.Đây là nguồn nguyên liệu khổng lồ có thể chế biến thành nguồn phân hữu cơ phục vusản xuất và làm nguyên liệu, nhiên liệu để đốt cung cấp nhiệt cho lò hơi

5.3 Năng lượng vỏ cà phê tại Việt Nam

Ngày nay, nhu cầu năng lượng của chúng ta tăng theo cấp số nhân tương ứng với sựgia tăng dân số và tiến bộ công nghệ Tiêu thụ năng lượng liên quan đến các nguồn tàinguyên không tái tạo góp phần phát thải khí nhà kính và làm tăng sự cạn kiệt tàinguyên Hầu hết các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng mối quan tâm trên toàn thếgiới về lượng khí thải CO2 và việc giảm sử dụng nhiên liệu than đã làm tăng sự quantâm đến việc sử dụng nhiên liệu sinh khối , bởi vì không có sự gia tăng về lượng khí

thải CO 2 từ sinh khối Chẳng hạn như rơm rạ, bã mía, vỏ cà phê và trấu Hơn nữa, vỏ

cà phê có tiềm năng năng lượng cao có thể được dùng để tạo ra năng lượng trong quátrình đốt nhiên liệu trong lò hơi

Bảng 4 Thành phần hóa học của một số nhiên liệu sinh khối:[1]

2.4 34.58

1Mạt cưa 36.92 4.59 - 0.11 18.2

Áp suất của hơi ở đầu ra: P bh=15¿kJ/kg

Nhiệt độ và áp suất nước cấp : P nc=18 ¯¿ và t nc=20˚ c tra bảng ta được i nc=85,5kJ/kgLoại nhiên liệu đốt : Vỏ cà phê

Xác định sơ bộ dạng lò hơi

Chọn phương pháp đốt và cấu trúc buồng lửa

Dựa vào công suất của lò hơi là 20 T/h và sử dụng nhiên liệu rắn nên sử dụng lò hơibuồng lửa ghi

Độ tro không cao và lượng chất bốc cũng không quá thấp nên chọn phương phápthải xỉ khô Mặt khác giảm được tổn thất nhiệt thải xỉ nên tăng hiệu suất lò hơi Chọn

lò hơi bố trí theo kiểu chữ Π vì đây là loại lò hơi phổ biến nhất hiện nay Ở loại nàycác thiết bị nặng như: quạt khói, quạt gió, bộ khử bụi, ống khói điều đặt ở vị trí thấpnhất

Chọn dạng cấu trúc của các bộ phận khác của lò hơi

1) Dạng cấu trúc của pheston

Kích thước cụ thể của pheston sẽ được xác định sau khi đã xácđịnh cụ thể cấu tạo của buồng lửa và các cụm ống xung quanh nó.Nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa (trước cụm pheston) được chọntheo mục

2) Bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí

Do buồng lửa đốt nhiên liệu sinh khối để cháy nên nhiệt độ không khí nóng khôngcần cao lắm, cho khoảng từ 25250 C Nên ta chọn BHN và BSKK một cấp BHNnhận nhiệt lượng nhiều hơn nước có thể chảy phía trong làm mát các ống nên đặt trướcBSKK hay nói cách khác đặt BHN ở vùng khói có nhiệt độ cao hơn

3) Đáy buồng lửa

Dùng buồng đốt ghi thải xỉ khô nên đáy làm lạnh tro có dạng hình phểu, cạnh bênnghiêng so với mặt phẳng ngang một góc bằng 55°

 Thể tích khói thực

v k=v kkkho+v h20=v k o+(α−1 ) v kk o +v h 20

¿4,2312+(1,5−1)3,212372+0,8981=6,74¿ ¿tc/kg)

 Bảng 6 Entanpi của không khí và sản phẩm cháy:[6]

Nhiệt độ (0C) Entanpi khói

(KJ/KGNL)

Entanpi không khí(KJ/KGNL)