NGHIÊN cứu GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ hóa GAS từ TRẤU làm NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG cơ DIESEL kéo máy PHÁT điện

Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ HÓA GAS TỪ TRẤU LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN STUDY ON THE CONTINUOUS RICE HUSK GASSIFICATION FOR DIESEL ENGINE TO POWER THE GENERATOR Trần Văn Tuấn1a, Phan Hiếu Hiền2b Trung tâm Năng lượng Máy Nông nghiệp, Đại học Nông Lâm Tp.HCM, Việt Nam a tvtuan2509@yahoo.com; bphhien1948@yahoo.com 1,2, TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu giải pháp công nghệ hóa gas từ trấu làm nhiên liệu cho động diesel kéo máy phát điện” thực Trung tâm Năng lượng Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, với kết đạt sau: Thiết kế chế tạo hệ thống hóa gas liên tục kết hợp với động diesel kéo máy phát điện, công suất phát 3-6 kW Thực thí nghiệm xác định ảnh hưởng yếu tố đầu vào vận tốc gió bề mặt V gian cách tháo tro T Kết tối ưu hóa hệ thống hóa gas liên tục mức vận tốc gió bề mặt V=0,052 m/s, gian cách tháo tro T = 10 phút, đạt tốc độ hóa gas riêng SGR=171,4 kg.h-1.m-2,công suất phát P = 5,21 kW phần trăm thay dầu diesel DR=81,6% So sánh Đầu ra/ Đầu vào Tỷ số lượng ENR = 0,73; với thời giá 2010, Tỷ số giá trị quy tiền VR = 16,4 hay VR k = 3,6 (nếu tính khấu hao thiết bị) Từ khóa: hóa khí, tốc độ hóa gas riêng SGR, trấu, sinh khối, lượng tái tạo ABSTRACT The topics “Study on the continuous rice husk gasification for diesel engine to power the generator” was conducted at the Center for Agricultural Energy and Machinery, Nong Lam University Ho Chi Minh City, with the following results: Design and fabrication of the continuous gasification system coupled to a diesel engine to operate the electric generator, the output power was 3- kW Experiments were done to determine the effects of the two factors, namely superficial air velocity V and ash removal duration T The optimal operation of this continuous gasification system was found at the superficial air velocity V = 0,052 m/s, ash removal interval T = 10 minutes, and resulted in the specific gasification rate SGR = 171.4 kg.h-1.m-2, output power of engine P = 5.21 kW, and diesel replacement percent DR = 81.6 % Computing Output/ Input, then the Energy Ratio = 0.73, and; for 2010 prices, the Value Ratio = 16.4 or VR k = 3.6 (if the depreciation is included) Key words: gasification, specific gasification rate, rice husk, biomass, renewable energy ĐẶT VẤN ĐỀ Năng lượng có nguồn gốc hóa thạch dầu mỏ ngày cạn kiệt giá mặt hàng ngày leo thang làm cho kinh tế giới rơi vào tình trạng suy thoái Thêm vào đó, sử dụng lượng dầu mỏ sản sinh khí thải CO gây ô nhiễm môi trường sống Vì vậy, thách thức có tính khẩn cấp nước giới tìm nguồn lượng thay Các phế phẩm nông nghiệp trấu tận dụng đốt trực tiếp để thu nhiệt cung cấp ngành công nghiệp nông nghiệp chế biến Ngoài ra, trấu sử dụng công nghệ hóa gas, trình nhiệt phân trấu hay nhiên liệu rắn khác xảy môi trường thiếu oxy nhiệt độ cao Gas sản sinh từ biomass trấu phế phẩm nông nghiệp dùng để chạy động diesel kéo máy phát điện 583 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Theo [10] năm 2007 2013 sản lượng lúa nước khoảng 36 44 triệu tấn, lượng trấu chiếm 20% tổng số sản lượng lúa Song việc sử dụng cách có hiệu nguồn lượng từ trấu vấn đề cần quan tâm đến Trong năm qua việc dùng trấu đốt trực tiếp để thu nhiệt, có nghiên cứu sử dụng lò hóa gas để đốt gas cung cấp cho máy sấy nông sản Đặc điểm kiểu hóa gas tạo gas đốt gas thu nhiệt nên hiệu suất thấp đốt trực tiếp không áp dụng thực tế Đến năm 2012, lượng trấu Đồng Sông Cửa Long dư nhiều nên cần tận dụng nguồn lượng tái tạo để hóa gas sử dụng làm nhiên liệu cho động diesel kéo máy phát điện, để bổ sung lượng điện nhà máy chế biến lúa gạo góp phần công nghiệp hóa vùng sâu vùng xa Hóa ga trấu thực từ lâu tổng kết đầy đủ sách [6] Từ đó, khác với vật liệu gỗ, mạt cưa…, kỹ thuật với trấu không tiến nhiều, giải pháp tương tự thí nghiệm xác định lại thông số [1] [5] Đa số nghiên cứu ứng dụng hóa ga trấu cỡ nhỏ theo mẻ công bố lâu ([8] [9]) Hiện cần thiết bị hoạt động liên tục Từ nhu cầu thực tiễn thực đề tài “Nghiên cứu giải pháp công nghệ hóa gas từ trấu làm nhiên liệu cho động diesel kéo máy phát điện” Đề tài giới hạn nghiên cứu phần lò hóa gas theo hướng hoạt động liên tục, có tính toán hệ thống lọc gas, không tiến hành cải tiến kết cấu động (pít tông, xy-lanh ) xử lý nước thải đòi hỏi nhiều trang thiết bị thời gian khả đề tài [11] Tương tự, phần tối ưu hóa giới hạn vài thông số để thiết kế hệ thống làm việc liên tục Mục đích xác định lượng diesel thay trấu theo thông số đầu vào, với kết cấu cung cấp trấu để hoạt động liên tục VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Phương pháp thiết kế chế tạo Mô hình hệ thống hóa gas trấu chọn theo kiểu hóa gas phân tầng, gas xuống [8] Hoạt động liên tục nhờ có phận cấp trấu theo kiểu vít tải, có cảm biến trình cấp trấu tháo tro theo kiểu pít tông đẩy tự động Đây thiết kế hoàn toàn so với mẫu lò có, xem chi tiết Hình Qua kết tính toán, thiết kế, tiến hành chế tạo hệ thống hóa gas theo cụm như: lò hóa gas, cụm đường ống, phận lọc, chọn quạt hút, động diesel máy phát điện theo yêu cầu tính toán chế tạo theo tiêu chuẩn Việt Nam 2.2 Phương tiện thí nghiệm dụng cụ đo Hệ thống hóa gas liên tục từ trấu thiết kế chế tạo nhằm xác định tiêu kinh tế kỹ thuật Hệ thống gồm cụm thiết bị để phục vụ thí nghiệm sau: - Cụm lò hóa gas liên tục kiểu gas xuống có phận cấp trấu tháo tro tự động - Cụm lọc bụi kiểu xy-clon, lọc ướt kiểu rửa nước lọc khô than hoạt tính - Cụm động diesel 18 hp (không đổi kết cấu) kéo máy phát điện xoay chiều pha công suất phát tối đa 12 kW tải tiêu thụ điện trở Dụng cụ đo: cân khối lượng, cân điện tử, đồng hồ đo số vòng quay, máy đo công suất điện, áp kế, nhiệt kế, dụng cụ đo lưu lượng gió khí gas tự chế đĩa lỗ, dụng cụ đo dầu diesel Do thiếu dụng cụ, không đo thành phần khí ga tạo ra, từ không tính hiệu suất khí nguội (cold gas efficiency), mà tính tỷ số lượng (energy ratio, Mục 3.4) 2.3 Phương pháp đo đạc Có hai loại số liệu: đo trực tiếp xác định gián tiếp Các số liệu đo đạc trực tiếp gồm có: thời gian thí nghiệm, khối lượng trấu tiêu thụ, áp suất, nhiệt độ, số vòng quay động cơ, 584 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV nhiên liệu dầu diesel công suất phát Tất xác định dụng cụ đo mục Các số liệu kỹ thuật khác: Phần trăm thay dầu diesel động (diesel replacement) DR (%), Tốc độ hóa gas (specific gasification rate) SGR (kg.h-1.m-2) xác định thông qua tính toán nội suy từ số liệu đo đạc trực tiếp 2.3.1 Đo áp suất tính lượng gió gas đĩa lỗ [12] Công thức tính lưu lượng sau: Q = α * A2 * * ρ kk * (P1 - P2 ) (1 - m ) Trong đó: Q = lưu lượng, kg/s; α = hệ số dòng chảy; A = diện tích đĩa lỗ, m2 Hình Sơ đồ bố trí đĩa lỗ (orifice) dụng cụ đo gió ρ kk = khối lượng riêng không khí, kg/m t = nhiệt độ trung bình không khí, oC ∆P = P – P = chênh lệch áp suất trước sau đĩa lỗ, Pa m = A / A tỷ số diện tích đĩa lỗ với diện tích ống đo [7] 2.3.2 Xác định phần trăm thay dầu diesel DR Hệ thống hóa gas liên tục từ trấu làm nhiên liệu để chạy động diesel, tính động diesel nên nhiên liệu gas không tự nổ mà cần nhờ lượng dầu diesel làm kích nổ Vì vậy, lượng dầu sử dụng nhiều hay tùy thuộc vào chất lượng gas sinh Nhiên liệu cung cấp cho động từ hai nguồn gas dầu diesel Gas cung cấp từ lò hóa gas, dầu diesel cung cấp từ ống đo dầu (3), với vạch chia đơn vị ml Hình Sơ đồ đo dầu diesel xác định phần trăm thay dầu diesel gas Cách xác định lượng dầu sử dụng hay Các tải tiêu thụ điện (điện trở) công tắc phần trăm (%) thay dầu diesel: Khi Cụm động máy phát điện động nổ ổn định với gas, tiến hành đọc Ống đo dầu có khắc vạch (ml mức dầu ban đầu ống đo dầu (3); sau thời gian 5, 10, 15 phút (tùy chọn cho loại thí nghiệm) đọc mức dầu lần thứ Tính lượng dầu tiêu thụ khoảng thời gian quy đổi lượng dầu tiêu thụ (ml/h) Song song với việc đo dầu đo công suất động phát (kW) thông qua tải tiêu thụ (1) dụng cụ đo công suất điện (Mục 2.2) Như vậy, tính chí phí nhiên liệu riêng dầu diesel động sử dụng hai nguồn dầu diesel gas G edg = Lượng dầu diesel tiêu thụ / Công suất phát ra, ml/kWh Tương tự tính chi phí nhiên liệu riêng động làm việc sử dụng hoàn toàn dầu diesel G ed (thí nghiệm với động chạy hoàn toàn dầu diesel sau kết thúc chạy gas dầu diesel, điều kiện khác không thay đổi) Phần trăm lượng dầu diesel thay gas là: DR = 100 – [(G edg / G ed )* 100], % 585 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Trong đó: G edg chi phí nhiên liệu riêng động chạy dầu diesel gas, ml/kWh G ed chi phí nhiên liệu riêng động chạy hoàn toàn dầu diesel, ml/kWh 2.3.3 Xác định công suất phát P Công suất phát động chạy diesel kết hợp với gas xác định thông qua thay đổi tải tiêu thụ từ thấp đến cao công tắc (K …K ) Hình Cùng lúc điều chỉnh lượng gió vào lò hóa gas van nhiều cấp, đảm bảo cố định mức vận tốc gió bề mặt chọn Tăng tải tiêu thụ thấy động tải ta giảm lại mức tải trước đó, quan sát thấy động làm việc bình ổn xác định mức tải hợp lý 2.3.4 Xác định tốc độ hóa gas SGR Tốc độ hóa gas SGR lượng nguyên liệu bị hóa gas m2 tiết diện ngang lò Theo [6] [9] tốc độ hóa gas trấu với kiểu gas lên xuống khoảng 100- 200 kg.h-1.m-2 SGR = G t / S Trong đó: SGR = tốc độ hóa gas, kg.h-1.m-2 G t = lượng trấu tiêu thụ giờ, kg/h S = diện tích mặt cắt ngang lò gas, m2 2.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Việc đánh giá tiêu đầu hệ thống hóa gas tốc độ hóa gas SGR, công suất phát P, phần trăm thay dầu diesel DR phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu hai yếu tố vận tốc gió bề mặt V gian cách tháo tro T Thí nghiệm thực với hai yếu tố đầu vào vận tốc gió bề mặt V, gian cách tháo tro T Vận tốc gió bề mặt điều khiển quạt hút tạo khí gas, gian cách tháo tro điều khiển hộp điều khiển thời gian, nên hai yếu tố độc lập hoàn toàn Bài toán hộp đen thực Hình V = vận tốc gió bề mặt, m/s T = gian cách tháo tro, phút SGR = tốc độ hóa gas, kg.h-1.m-2 P = công suất phát ra, kW DR = phần trăm thay dầu diesel, % Hình Mô hình toán hộp đen Số liệu thực nghiệm xử lý phân tích thống kê phần mềm MS Excel Các kết nghiên cứu thực Trung tâm Năng lượng Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM [11] KẾT QUẢ THẢO LUẬN 3.1 Kết tính toán thiết kế chế tạo Kết tính toán thiết kế chế tạo hệ thống hóa gas liên tục từ trấu chạy động diesel kéo máy phát điện thể Hình 4, với cấu tạo phận thông số kỹ thuật sau: Lò hóa gas: Lò hóa gas nơi đốt cháy trấu thực phản ứng hóa học chuyển đổi nguyên liệu trấu thành gas cung cấp cho động chuyển đổi thành điện Đường kính ∅240 mm, khả chứa 5,6 kg trấu 586 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Bộ phận cấp trấu tự động: gồm thùng chứa trấu vít tải Bộ phận cấp trấu tự động nhờ hệ thống cảm biến quang, giữ ổn định chiều cao lớp trấu chứa lò Thể tích thùng trấu 0,1 m3, suất vít cấp trấu: 26 kg/h Bộ phận tháo tro: gồm thùng chứa tro có khóa đóng mở nhanh làm nhiệm vụ tháo tro đảm bảo cho trình hóa gas liên tục Xy-lanh pít tông đẩy tro dẫn động từ động điện điều khiển cảm biến thời gian cài đặt trước Số lần tháo tro pít tông thay đổi theo gian cách tháo tro Bộ phận lọc bụi rửa gas: gồm xy-clon lắng, ống lọc ướt cuối lọc khô than hoạt tính Hình Sơ đồ hệ thống hóa gas liên tục từ trấu Lò hóa gas Cảm biến quang Thùng cung cấp trấu Đĩa lỗ (orifice) Thùng chứa tro Xy-clon lắng tro Bộ lọc nước Bộ lọc nước Van 10 Quạt hút 11 Xy-clon 12 Béc đốt ga 13 Bộ lọc khô 14 Đĩa lỗ (orifice) 15 Đĩa lỗ (orifice) 16 Động diesel, máy phát 17 Bể nước 18 Cụm tháo tro 19 Hộp điều khiển Hình Hệ thống hóa gas liên tục từ trấu Cụm quạt hút gas: gồm quạt ly tâm đường kính d = 360 mm dẫn động động điện công suất 0,75 kW Cụm động máy phát: gồm động diesel 18 hp, máy phát điện pha xoay chiều công suất tối đa 12 kW hệ thống tải tiêu thụ điện trở Bộ phận phụ khác: gồm dụng cụ đo gió vào hay đo gas kiểu đĩa lỗ, dụng cụ đo lượng dầu tiêu thụ vị trí đo nhiệt độ 3.2 Kết khảo nghiệm Thí nghiệm xác định ảnh hưởng hai yếu tố độc lập vận tốc gió bề mặt V (m/s) gian cách tháo tro T (phút) đến tiêu đầu như: Tốc độ hóa gas SGR (kg.h-1.m-2), công suất phát P (kW), phần trăm thay dầu diesel DR (%) thực hệ thống hóa gas liên tục từ trấu thiết kế chế tạo (Hình 5) Kết thí nghiệm thể Bảng 587 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Bảng Kết thí nghiệm yếu tố V (m/s) T (phút) SGR (kg.h-1.m-2) P (kW) DR (%) Ghi chú: 0,052 30 145,9 5,18 78,8 T = gian cách tháo tro, phút 0,052 20 155,5 5,25 74,9 SGR = tốc độ hóa ga, kg.h-1.m-2 0,052 10 171,4 5,17 81,6 P = công suất phát ra, kW 0,043 30 121,0 4,21 67,2 DR = phần trăm thay dầu diesel, % 0,043 20 136,8 4,33 65,0 0,043 10 156,3 4,18 77,0 0,031 30 96,0 3,06 58,7 0,031 20 109,7 3,03 59,2 0,031 10 132,2 3,19 59,7 10 0,043 20 132,1 4,17 73,9 11 0,043 20 136,8 4,28 71,7 12 0,043 20 131,1 4,26 68,9 Stt V = vận tốc gió bề mặt, m/s Giá trị SGR, P DR có sau tiến hành thí nghiệm 3.2.1 Kết phân tích hồi quy tốc độ hóa gas SGR phụ thuộc vào hai yếu tố đầu vào Hình Đồ thị dự đoán hàm tốc độ hóa gas SGR phụ thuộc vào V T Từ đồ thị (Hình 6) dấu mũi tên chiều tăng tốc độ hóa ga SGR vận tốc gió bề mặt V tăng gian cách tháo tro T giảm Thực tế, giá trị V tăng lên cao mức thí nghiệm V tăng vùng cháy lò tăng cao vượt mức độ cho phép lúc lò không hoạt động Giá trị T giảm xuống mức 10 phút gian cách tháo tro ngắn trấu chưa kịp cháy bị đẩy Vậy giá trị V = 0,052 m/s lớn T = 10 phút nhỏ tốc độ hóa ga SGR lớn Phương trình hồi quy biểu diễn quan hệ tốc độ hóa gas SGR vào V T (Hình 6) SGR = 264,4122 + 2248,33* V - 1,6167* T, với Hệ số xác định r2 = 0,9767 588 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV 3.2.2 Kết phân tích hồi quy công suất phát P phụ thuộc vào yếu tố đầu vào Hình Công suất phát P phụ thuộc vào vận tốc gió bề mặt V Hình cho thấy quan hệ công suất phát P (kW) vận tốc gió bề mặt V (m/s) theo quan hệ bậc hai Công suất phát P (kW) lớn tỷ lệ thuận với vận tốc gió bề mặt V (m/s) 3.2.3 Kết phân tích hồi quy phần trăm thay dầu diesel DR phụ thuộc vào yếu tố đầu vào Hình Đồ thị biểu diễn phần trăm thay dầu diesel DR vào vận tốc gió bề mặt V Từ đồ thị (Hình 8) cho thấy quan hệ phần trăm thay dầu diesel DR (%) vận tốc gió bề mặt V (m/s) theo quan hệ bậc tỷ lệ thuận với nhau, nghĩa tăng vận tốc gió bề mặt phần trăm thay dầu diesel tăng 3.3 Kết thí nghiệm kiểm chứng Thí nghiệm kiểm chứng để đánh giá lại thông số hệ thống hóa gas thu từ thí nghiệm hai yếu tố Mặt khác, kết thí nghiệm kiểm chứng để đánh giá khả hoạt động hệ thống hóa gas liên tục nhiều Qua sơ đánh giá độ bền chi tiết, cụm chi tiết hệ thống hóa gas Thí nghiệm kiểm chứng thực với vận tốc gió bề mặt V = 0,052 m/s, gian cách tháo tro T = 10 phút Kết tóm lược Hình 10 Thí nghiệm kiểm chứng tiêu vận tốc gió bề mặt gian cách tháo tro kết tốt từ thí nghiệm hai yếu tố thực với tổng thời gian khoảng Các phận, chi tiết hệ thống hoạt động ổn định Công suất phát trung bình 5,21 kW, phần 589 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV 5.50 85 5.42 82 5.33 79 5.25 76 5.17 73 5.08 70 5.00 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 350 300 Nhiệt độ ga, 0C 88 Công suất phát P, kW Phần trăm thay diesel DR, % trăm thay dầu diesel trung bình 81,6% tương đương với thí nghiệm hai yếu tố quy hoạch thực nghiệm Phần trăm thay dầu diesel nằm khoảng thay dầu diesel tài liệu công bố giới khoảng 69,9- 82,1% diesel [3] Nhiệt độ gas thoát trung bình 290,4 0C, nhiệt độ gas vào động trung bình 36,3 0C 250 200 150 100 50 0.0 9.0 1.0 2.0 5.0 Nhiệt độ ga trước vào động cơ, oC Công suất phát ra, kW Hình Đồ thị biểu diễn phần trăm thay dầu diesel công suất phát 4.0 6.0 7.0 8.0 9.0 Thời gian, Thời gian, Phần trăm thay dầu diesel DR, % 3.0 Nhiệt độ ga thoát, oC Hình 10 Đồ thị biểu diễn nhiệt độ hệ thống hóa gas liên tục từ trấu Hình 11 Ngọn lửa gas trấu từ lò hóa gas liên tục thiết kế chế tạo Với kết thu cho thấy hệ thống hóa gas làm việc liên tục khoảng thời gian dài Phần trăm thay dầu diesel công suất phát nằm khoảng thí nghiệm trước Vậy, khẳng định hệ thống thông số đầu vào chọn ban đầu để làm thí nghiệm hợp lý 3.4 Phân tích tổng lượng đầu vào đầu hệ thống hóa gas Mục nhằm đánh giá chi phí nhận so với chi phí cung cấp, tính từ số liệu tốt thí nghiệm kiểm chứng Phân tích đơn giản hóa, để ý đến lượng trực tiếp đầu vào đầu hệ thống, không để ý đến lượng "tiềm ẩn" khác, lượng để chế tạo thêm phận hóa khí 3.4.1 Năng lượng đầu - Chi phí nhiên liệu riêng để phát kWh điện G ed = 0,393 lít/kWh động chạy hoàn toàn dầu diesel (số liệu thí nghiệm) Tổng công suất thu trung bình P = 5,21 kW - Chi phí nhiên liệu dầu diesel: G d = 0,393 * 5,21 = 2,05 lít/h - Lượng dầu thay khí gas là: G dg = DR * G d = 81,6% * 2,05 = 1,673 lít/h => Năng lượng đầu (do hóa gas trấu): I r = G dg * L lvd = 1,673 * 47,8 = 79,9 MJ/h Trong đó: Llvd= lượng diesel, Llvd= 47,8 MJ/lít Theo [4], dầu diesel có nhiệt trị 38,7 MJ/lit, phải kể thêm lượng cần để chuyên chở lít dầu đến nơi sử dụng, số trung bình 9,1 MJ/lit (38,7 + 9,1 = 47,8) 590 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV 3.4.2 Năng lượng đầu vào Gồm lượng từ lượng trấu tiêu thụ I tv lượng tiêu thụ từ động I đc (quạt hút, cấp liệu, tháo tro, bơm nước) - Lượng trấu tiêu thụ: G t = 9,6 kg/h (số liệu thí nghiệm) - Năng lượng trấu tiêu thụ: Itv = G t * L lvt = 9,6 * 11,35 = 108,96 MJ/h Trong đó: L lvt = nhiệt trị thấp trấu = 11,35 MJ/kg, theo [2] - Năng lượng điện từ phận: Iđc = P đc * L lvđ = 0,3 * 3,6 = 1,08 MJ/h Trong đó: P bp tổng công suất động P bp = 0,3 kW (số liệu đo thực tế), số 3,6 qui đổi từ kWh/h MJ/h => Năng lượng đầu vào I v = I tv + I đc = 108,96 + 1,08 = 110,0 MJ/h 3.4.3 Tỷ số lượng ENR (Energy ratio) ENR = I r / I v = 79,9 / 110,0 = 0,73 3.4.4 Tỷ số giá trị quy tiền VR (Value ratio) Tỷ số lượng đầu nhỏ so với đầu vào chưa thể đánh giá tính hiệu hệ thống, ″đánh đồng” chất lượng lượng nhiệt giá thấp so với lượng điện Vì cần xem xét thêm cách khác, dựa Tỷ số giá trị qui tiền(tính theo thời điểm định, lấy năm 2009 tiến hành thí nghiệm, với giá diesel 22 300 đ/lít giá trấu 200 đ/kg, giá điện 1200 đ/kWh - Giá thành dầu thay khí gas: C r = G dg * C d = 1,673 l/h * 22300 đồng/l = 37308 đồng/h - Chi phí đầu vào C v gồm: lượng trấu tiêu thụ: c t = 9,6 kg/h * 200 đ/kg = 1920 đồng/h từ động c đc (quạt, cấp liệu, tháo tro ): c đc = 0,3 kWh/h *1200 đ/kWh = 360 đồng/h C v = c t + c đc = 1920 + 360 = 2280 đồng/h => Tỷ số giá trị quy tiền: VR = C r /C v = 37308 / 2280 = 16,4 Với giá trị quy tiền đầu lớn nhiều lần so với giá trị quy tiền đầu vào Tuy nhiên, tính thêm giá trị khấu hao thiết bị đầu vào (khoảng 8000 đ/h, ước lượng từ giá máy đời máy), tỷ số giá trị quy tiền là: VRk= 37308 / (2280 + 8000) = 3,6 Như vậy, hệ thống hóa gas hoạt động có hiệu mặt kinh tế 3.4.5 Tỷ số giá trị quy tiền VR với kịch sau 2012 Đề tài thực năm 2009, tính toán VR áp dụng với giá trấu lúc 200 đ/kg không đổi 2012 Nhưng từ 2013, trấu ép thành viên trấu củi trấu sử dụng cho lò công nghiệp, nên theo khảo sát tác giả, giá thành trấu rời tăng nhanh: 450 đ/kg (2013); 630 đ/kg (đầu 2014); 700 đ/kg (gần cuối 2014); 1000 đ/kg (giữa 2015) Vậy tính toán ENR VR thay đổi nào? Tạm không xét năm 2015 với biến động giá dầu giới mà có lẽ vài năm sau ”giải mã” nguyên nhân xu hướng Lấy gần cuối năm 2014, với giá: diesel 18650 đ/ lít; trấu 700 đ/ kg; điện 1500 đ /kWh Tính toán trên, kết quả: Tỷ số giá trị quy tiền: VR = C r /C v = 4,4; VRk (có khấu hao) = 2,1 Lặp lại tính toán với kịch (?2017?): Giá diesel 13500 đ/ lít (khó giảm hơn!); trấu 1300 đ/ kg (khó tăng nữa); điện 1700 đ /kWh, kết VR = 1,7; VRk = 1,1 591 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Phân tích với kịch để thấy hệ thống hóa gas có hiệu kinh tế, hiệu tương lai giá dầu diesel ngày tăng theo độ cạn kiệt lượng hóa thạch KẾT LUẬN Nhóm tác giả thiết kế chế tạo hệ thống hóa gas liên tục từ trấu làm nhiên liệu cho động diesel kéo máy phát điện, công suất phát khoảng 3- kW Kết nghiên cứu xác định mô hình thực nghiệm biểu diễn phụ thuộc tốc độ hóa gas SGR (kg.h-1.m-2), công suất phát P (kW), phần trăm thay dầu diesel DR (%) vào vận tốc gió bề mặt V (m/s) gian cách tháo tro T (phút) Phương trình hồi qui tốc độ hóa gas SGR (kg.h-1.m-2) theo yếu tố đầu vào: SGR = 264,4122+ 2248,33* V - 1,6167 * T Phương trình hồi qui công suất phát P (kW) theo yếu tố đầu vào: P = 0,8613 + 55,121 * V + 544,53 * V2 Phương trình hồi qui phần trăm thay dầu diesel DR (%) theo yếu tố đầu vào: DR = 28,36489 + 961,67 * V Kết tối ưu hệ thống hóa gas liên tục từ trấu ứng với giá trị yếu tố đầu vào vận tốc gió V = 0,052 m/s, gian cách tháo tro T = 10 phút đạt phần trăm thay dầu diesel DR = 81,6% công suất phát P = 5,21 kW Phân tích lượng đầu /đầu vào cho tỷ số ENR = 0,73 Phân tích tỷ số giá trị qui tiền đầu /đầu vào VR = 16,4 VR k = 3,6 tính giá trị khấu hao, cho thấy giải pháp hóa gas có hiệu kinh tế Phân tích VR theo kịch giá diesel, giá trấu, giá điện khác cho thấy hóa gas hiệu LỜI CÁM ƠN Nhóm tác giả xin chân thành cám ơn đến: - Toàn thể Cán Viên chức Trung tâm Năng lượng Máy Nông nghiệp, phối hợp giúp đỡ công sức trong nghiên cứu - Công ty TNHH Cơ khí Công Nông nghiệp Bùi Văn Ngọ tài trợ phần kinh phí để thực nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Basu P 2010 Biomass gasification and pyrolysis: Practical design and theory Academic Press, USA [2] FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) 1997 Energy and environment basics Bangkok, Thailand [3] FAO (Food and Agriculture Orgasnization of the United Nations), 1991 Rice husk gassification technology in Asia Bangkok, Thailand [4] Fluck R.C., C.B Baird 1980 Agricultural energetics AVI Publ Co., Connecticut, U.S.A [5] Jain, A 2006 Design Parameters for a Rice Husk Throatless Gasifier CIGR Agricultural Engineering International Ejournal, Vol VIII May-2006 [6] Kaupp A 1984 Gassification of rice hulls: Theory and Praxis Fried Vieweg & Sohn, Braunschweiig/Wiesbaden, Germany 592 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV [7] Ower E., R.C Pankhurst.1977 The measurement of air flow, 5th edition Pergamon Press, Oxford [8] Stickney R.E., V.N Piamonte, A.T Belonio 1988 DA-IRRI rotary paddy dryer with rice husk gasification: Proceedings of the 11 th ASEAN Technical Seminar on Grain Post Harvest Technology, Kuala Lampur, Malaysia [9] Tiangco V.M 1990 Optimization of Specific Fuel Conversion Rate for a Rice Hull Gasifier Coupled to an Internal Combustion Ph.D.Dissertation Univ California Davis [10] Tổng Cục Thống kê, 2008 (và 2014) Niên giám thống kê 2007 (và 2013) Nxb Thống kê, Hà Nội [11] Trần Văn Tuấn 2009 Nghiên cứu giải pháp công nghệ hóa gas từ trấu làm nhiên liệu cho động diesel kéo máy phát điện Luận văn thạc sỹ KHKT Khoa Cơ khí- Công nghệ, Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh [12] Wessel D.J 2001 Ashrae Handbook 2001 American Society of Heating Refrigerating and Air – Conditioning Engineers THÔNG TIN CỦA TÁC GIẢ Trần Văn Tuấn Trung tâm Năng lượng Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Email: tvtuan2509@yahoo.com Điện thoại: 0908491324 TS Phan Hiếu Hiền Trung tâm Năng lượng Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Email: phhien1948@yahoo.com Điện thoại: 0913127481 593 [...]... Conversion Rate for a Rice Hull Gasifier Coupled to an Internal Combustion Ph.D.Dissertation Univ California Davis [10] Tổng Cục Thống kê, 2008 (và 2014) Niên giám thống kê 2007 (và 2013) Nxb Thống kê, Hà Nội [11] Trần Văn Tuấn 2009 Nghiên cứu giải pháp công nghệ hóa gas từ trấu làm nhiên liệu cho động cơ diesel kéo máy phát điện Luận văn thạc sỹ KHKT Khoa Cơ khí- Công nghệ, Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí...Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV [7] Ower E., R.C Pankhurst.1977 The measurement of air flow, 5th edition Pergamon Press, Oxford [8] Stickney R.E., V.N Piamonte, A.T Belonio 1988 DA-IRRI rotary paddy dryer with rice husk gasification: Proceedings of the 11 th ASEAN Technical Seminar on Grain Post Harvest... Conditioning Engineers THÔNG TIN CỦA TÁC GIẢ 1 Trần Văn Tuấn Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Email: tvtuan2509@yahoo.com Điện thoại: 0908491324 2 TS Phan Hiếu Hiền Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Email: phhien1948@yahoo.com Điện thoại: 0913127481 593 ... hoạt động liên tục Từ nhu cầu thực tiễn thực đề tài Nghiên cứu giải pháp công nghệ hóa gas từ trấu làm nhiên liệu cho động diesel kéo máy phát điện Đề tài giới hạn nghiên cứu phần lò hóa gas. .. Nội [11] Trần Văn Tuấn 2009 Nghiên cứu giải pháp công nghệ hóa gas từ trấu làm nhiên liệu cho động diesel kéo máy phát điện Luận văn thạc sỹ KHKT Khoa Cơ khí- Công nghệ, Đại học Nông Lâm Tp Hồ... phần trăm thay dầu diesel DR Hệ thống hóa gas liên tục từ trấu làm nhiên liệu để chạy động diesel, tính động diesel nên nhiên liệu gas không tự nổ mà cần nhờ lượng dầu diesel làm kích nổ Vì vậy,