Khí hóa sinh khối để sản xuất điện

Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật “ Khí hóa sinh khối sản xuất điện” công trình thực dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ Các kết trình bày luận văn hoàn toàn xác, đáng tin cậy chƣa công bố công trình khoa học Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Văn Vĩnh HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS Văn Đình Sơn Thọ trực tiếp hƣớng dẫn, bảo nhƣ định hƣớng mặt chuyên môn tạo điều kiện tốt giúp đỡ em suốt thời gian tham gia nghiên cứu khoa học Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo công tác Viện Kỹ Thuật Hóa Học, thầy cô giáo môn Công Nghệ Hữu Cơ-Hóa Dầu cán xƣởng chế tạo thiết bị áp lực- Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt cho em suốt trình thực luận văn Sau cùng, em xin tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, bạn sinh viên hóa dầu K55 đồng hành, hỗ trợ trình thực đề tài nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Văn Vĩnh HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU .10 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ SINH KHỐI VÀ CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA SINH KHỐI 11 I.1 Tổng quan nguyên liệu sinh khối 11 I.1.1 Khái niệm 11 I.1.2 Đánh giá tiềm nguồn nguyên liệu sinh khối Việt Nam .11 I.1.3 Hiện trang sử dụng sinh khối Việt Nam 15 I.2 Tổng quan công nghệ khí hóa sinh khối 15 I.2.1 Qúa trình khí hóa sinh khối 15 I.2.2 Ƣu nhƣợc điểm công nghệ khí hóa sinh khối 17 I.2.3 Cơ sở lý thuyết trình khí hóa sinh khối 18 I.2.4 Công nghệ khí hóa sinh khối lớp cố định .25 I.3 Đặc điểm công nghệ khí hóa sinh khối sản xuất điện 28 I.3.1 Đặc điểm công nghệ khí hóa sinh khối sản xuất điện công suất nhỏ 28 I.3.2 Xu hƣớng nghiên cứu phát triển công nghệ khí hóa sinh khối để sản xuất điện 31 I.4 Các phƣơng pháp phân tích 32 I.4.1 Phƣơng pháp phân tích thành phần kỹ thuật hóa học nhiên liệu .32 I.4.2 Các phƣơng pháp TGA, BET, SEM .33 CHƢƠNG II HỆ THỐNG KHÍ HÓA CÔNG SUẤT 150KG/H 36 II.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống khí hóa 36 II.1.1 Sơ đồ hệ thống .36 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ II.1.2 Nguyên lý làm việc hệ thống 38 II.2 Quy trình vận hành phƣơng pháp xử lý số liệu cho hệ thống khí hóa 39 II.2.1 Trình tự thực thí nghiệm 39 II.2.2 Hệ thống thiết bị đo lƣờng phân tích 40 II.2.3 Phƣơng pháp tính toán xử lý số liệu trình 42 II.3 Xây dựng nâng cấp hệ thống khí hóa .47 II.3.1 Cơ sở nâng cấp hệ thống khí hóa sinh khối 150kg/h 47 II.3.2 Sơ đồ hệ thống .47 CHƢƠNG III NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH NHIÊN LIỆU GỖ KEO VÀ MỘT VÀI LOẠI NHIÊN LIỆU Ở VIỆT NAM .50 III.1 Đặc tính nguyên liệu gỗ keo loại nguyên liệu khác .50 III.1.1 Thành phần kỹ thuật gỗ keo loại nguyên liệu khác 50 III.1.2 Thành phần hóa học, nhiệt trị gỗ keo nguyên liệu khác 51 III.1.3 Thành phần hóa học tro nguyên liệu gỗ keo nguyên liệu khác 53 III.2 Nghiên cứu động học trình nhiệt phân môi trƣờng nitơ .54 III.2.1 Phân tích nhiệt TG DTG môi trƣờng nitơ nguyên liệu gỗ keo .54 III.2.2 Phân tích giản đồ TGA loại nguyên liệu khác môi trƣờng nitơ 58 III.3 Nghiên cứu động học trình cháy môi trƣờng không khí 60 III.3.1 Phân tích nhiệt TGA DTG môi trƣờng không khí nguyên liệu gỗ keo 60 III.3.2 Phân tích giản đồ TGA với loại nguyên liệu khác môi trƣờng không khí .63 III.4 Phƣơng pháp tính lƣợng hoạt hóa .65 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ III.4.1 Phƣơng pháp tính lƣợng hoạt hóa môi trƣờng nitơ cho nguyên liệu gỗ keo .65 III.4.2 Phƣơng pháp tính lƣợng hoạt hóa môi trƣờng không khí cho nguyên liệu gỗ keo .71 CHƢƠNG IV KẾT QUẢ THẢO LUẬN THÍ NGHIỆM KHÍ HÓA SINH KHỐI VÀ CHẠY PHÁT ĐIỆN 75 IV.1 Thảo luận kết với nguyên liệu gỗ keo 75 IV.1.1 Nhiệt độ thiết bị khí hóa 75 IV.1.2 Thành phần hắc ín (Tar) .76 IV.1.3 Thành phần khí 78 IV.1.4 So sánh thành phần khí dọc lò 80 IV.1.5 Nhiệt trị sản phẩm khí 82 IV.1.6 Hiệu suất khí hóa 82 IV.1.7 Đánh giá mẫu char sau khí hóa (SEM, BET) .83 IV.2 Kết chạy phát điện với nguyên liệu gỗ keo, viên nén trấu 84 IV.2.1 Kết thảo luận động –máy phát vận hành chế độ dual fuel với nguyên liệu cấp vào hệ thống khí hóa gỗ keo .85 IV.2.2 Kết chạy thí nghiệm động khí động xăng với nguyên liệu viên nén trấu 87 KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sản lƣợng sinh khối số tỉnh phía Bắc 13 Hình 1.2 Sản lƣợng sinh khối tỉnh miền Trung miền Nam 13 Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khí hóa sinh khối hộ sử dụng 16 Hình 1.4 Lƣu trình trình khí hóa .18 Hình 1.5 Biểu đồ C-H-O trình khí hóa 19 Hình 1.6 Mô hình trình khí hóa sinh khối diễn lò kiểu downdraft 20 Hình 1.7 Khí hóa dòng cắt ngang (crossdraft) .26 Hình 1.8 Khí hóa thuận chiều (downdraft) 26 Hình 1.9 Khí hóa ngƣợc chiều (updraft) 26 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống khí hóa sinh khối 150kg/h .36 Hình 2.2 Thiết bị khí hóa sinh khối .37 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống sau cải tiến .48 Hình 2.4 Hệ thống nạp liệu 48 Hình 2.5 Hệ thống vít tải tháo xỉ 49 Hình 3.1 TG – DTG gỗ keo môi trƣờng Nitơ, tốc độ gia nhiệt oC/phút 55 Hình 3.2 TG – DTG gỗ keo môi trƣờng Nitơ ứng với tốc độ gia nhiệt o C/phút 56 Hình 3.3 TG – DTG gỗ keo môi trƣờng Nitơ với tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút .57 Hình 3.4 Đồ thị TGA loại nguyên liệu môi trƣờng Nitơ tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút 58 Hình 3.5 Đồ thị TG – DTG gỗ keo môi trƣờng không khí với tốc độ gia nhiệt oC/phút 61 Hình 3.6 Đồ thị TG – DTG gỗ keo môi trƣờng không khí với tốc độ gia nhiệt oC/ phút .62 Hình 3.7 Đồ thị TG – DTG gỗ keo môi trƣờng không khí với tốc độ gia nhiệt 10 oC/ phút .62 Hình 3.8 Đồ thị TGA loại nguyên liệu môi trƣờng không khí tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút .64 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ Hình 3.9: Năng lƣợng hoạt hóa trình nhiệt phân gỗ keo môi trƣờng Nitơ 3, 5, 10 oC/phút tính theo phƣơng pháp Flynn-Ozawa-Wall (F.O.W) 68 Hình 3.10: Sự biến đổi lƣợng hoạt hóa Ea theo độ chuyển hóa 69 Hình 3.11: Năng lƣợng hoạt hóa trình nhiệt phân gỗ keo môi trƣờng Nitơ 3, 5, 10 oC/phút tính theo phƣơng pháp Kissinger-Akahira-SUNOSE (KAS) .70 Hình 3.12: Sự biến đổi lƣợng hoạt hóa Ea theo độ chuyển hóa theo phƣơng pháp KAS 71 Hình 3.13: Năng lƣợng hoạt hóa trình đốt cháy gỗ keo môi trƣờng không khí 3, 5, 10 oC/phút tính theo phƣơng pháp Flynn-Ozawa-Wall (F.O.W) 72 Hình 3.14: Sự biến đổi lƣợng hoạt hóa Ea trình đốt cháy gỗ keo môi trƣờng không khí theo độ chuyển hóa 73 Hình 3.15 So sánh độ lƣợng họa hoát theo độ chuyển hóa môi trƣờng không khí nitơ 73 Hình 4.1 Đồ thị nhiệt độ ứng với thành phần oxi khác 75 Hình 4.2 Đồ thị so sánh thành phần hắc ín 77 Hình 4.3 Đồ thị so sánh thành phần khí trung bình .78 Hình 4.4 Thành phần khí dọc lò khí hóa .81 Hình 4.5 So sánh nhiệt trị sản phẩm khí 82 Hình 4.6 So sánh hiệu suất khí hóa .83 Hình 4.7 Ảnh SEM mẫu gỗ keo .84 Hình 4.8 Ảnh SEM Char mẫu gỗ keo sau khí hóa 84 Hình 4.9 Đồ thị hiệu suất hệ thống động - máy phát (nhiên liệu gỗ keo) 85 Hình 4.10 Đồ thị công suất động cơ-máy phát (nhiên liệu gỗ keo) 86 Hình 4.11 Tỷ lệ khí sản phẩm thay cho Diesel – với nhiên liệu gỗ keo 87 Hình 4.12 Hệ thống khí hóa kết hợp động máy phát 88 Hình 4.13 Công suất máy phát điện 89 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tiềm sinh khối gỗ 14 Bảng 1.2.Tiềm phụ phẩm nông nghiệp .14 Bảng 1.3 Tiềm năng, khả khai thác lƣợng sinh khối Việt Nam 14 Bảng 1.4 Sử dụng sinh khối theo lƣợng sử dụng cuối 15 Bảng 1.5 Các phản ứng đặc trƣng xảy lò khí hóa sinh khối nhiệt độ 250C 21 Bảng 1.6 Một số ƣu, nhƣợc điểm loại lò KHSK lớp cố định 27 Bảng 3.1 Thành phần kỹ thuật gỗ keo 50 Bảng 3.2 Thành phần kỹ thuật loại nguyên liệu .50 Bảng 3.3 Thành phần hóa học gỗ keo .51 Bảng 3.4 Thành phần hóa học nguyên liệu 52 Bảng 3.5 Thành phần oxit tro gỗ keo 53 Bảng 3.6 Thành phần oxit tro loại nguyên liệu .54 Bảng 3.7 Dải nhiệt độ giai đoạn trình nhiệt phân gỗ keo môi trƣờng Nitơ 57 Bảng 3.8 Độ giảm khối lƣợng giai đoạn loại nguyên liệu .59 Bảng 3.9 Dải nhiệt độ giai đoạn trình đốt cháy môi trƣờng không khí .63 Bảng 3.10 Độ giảm khối lƣợng giai đoạn loại nguyên liệu .65 Bảng 3.11 Năng lƣợng hoạt hóa trình nhiệt phân ứng với độ chuyển hóa từ α=0,25 ÷ 0,85 tính theo phƣơng pháp F.O.W 68 Bảng 3.12 Năng lƣợng hoạt hóa trình nhiệt phân ứng với độ chuyển hóa từ α=0,25 ÷ 0,85 tính theo phƣơng pháp KAS 70 Bảng 3.13: Năng lƣợng hoạt hóa trình đốt cháy gỗ keo môi trƣờng không khí tính theo phƣơng pháp F.O.W 72 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TGA Phân tích nhiệt trọng lƣợng DTA Phân tích nhiệt vi sai SEM Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét BET Hấp phụ đa lớp SV Vận tốc bề mặt ER Tỷ lệ không khí thừa GsT Geospatial Toolkit FC Cacbon cố định GC Máy sắc kí khí Wad Phần trăm lƣợng ẩm nhiên liệu khô Aad Phần trăm khối lƣợng tro nhiên liệu Cad Lƣợng cacbon nguyên liệu khô CN2 Nồng độ thể tích khí nitơ E Năng lƣợng hoạt hóa phản ứng Gg Lƣu lƣợng khí sản phẩm GN2 Lƣu lƣợng khí nitơ Gmax Lƣu lƣợng khí sản phẩm lớn cấp vào động chế độ vận hành xác định G1 Lƣu lƣợng gió cấp vào cửa gió cấp lò khí hóa G2 Lƣu lƣợng gió cấp vào cửa gió cấp lò khí hóa LHV Nhiệt trị thấp nhiên liệu KHSK Khí hóa sinh khối FOW Phƣơng pháp Flynn-Ozawa-Wall KAS Phƣơng pháp Kissinger-Akahira-SUNOSE NLSK Năng lƣợng sinh khối HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ LỜI MỞ ĐẦU An ninh lƣợng vấn đề cấp thiết với tất nƣớc giới bao gồm nƣớc phát triển nƣớc phát triển nguồn lƣợng hóa thạch ngày cạn kiệt trở lên đắt đỏ Vì việc tìm kiếm nguồn lƣợng sử dụng nguồn lƣợng tái tạo đƣợc đặc biệt trọng Sinh khối nguồn lƣợng tái tạo có khả đáp ứng đƣợc vấn đề thời Thế giới quan tâm tìm cách sử dụng lƣợng sinh khối cách có hiệu quả, công nghệ khí hóa sinh khối công nghệ mang lại hiệu cao Ở Việt Nam công nghệ khí hóa sinh khối mẻ Việc sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối dừng lại lĩnh vực cung cấp nhiệt cho công nghiệp quy mô nhỏ hộ gia đình Trong tiềm nguồn nguyên liệu sinh khối Việt Nam lớn, đa dạng nguyên liệu, chủng loại Nhƣng đa dạng dẫn đến hoạt động vận hành hiệu dây chuyền khí hóa, dây chuyền đƣợc thiết kế cho số dạng nhiên liệu cụ thể Vì luận văn với đề tài “ Khí hóa sinh khối sản xuất điện” đƣợc đƣa với mục đích sau: - Từng bƣớc làm chủ đƣợc công nghệ khí hóa sinh khối Downdraft - Phân tích, đánh giá đặc tính kỹ thuật hóa học nguyên liệu để từ lựa chọn nguyên liệu phù hợp sử dụng cho trình khí hóa - Nghiên cứu động trình cháy nhiệt phân loại sinh khối - Nghiên cứu ảnh hƣởng việc làm giàu oxi thiết bị khí hóa đến hình thành hắc ín chất lƣợng sản phẩm khí - Nghiên cứu khả thay nhiên liệu diesel khí sản phẩm trình khí hóa để chạy hệ thống động máy phát lƣỡng nhiên liệu, đồng thời luận văn tiến hành nghiên cứu khả thay khí sản phẩm để chạy hệ thống động cơ-máy phát (động khí) hệ thống khí hóa sinh khối downdraft kiểu open top đại học Thủy Lợi HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 10 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ 30% hắc ín bị phân hủy lƣợng đáng kể tạo thành khí không ngƣng nhiệt độ tăng từ 780 đến 11000C mà hiệu suất khí hóa nhƣ hiệu suất chuyển hóa Efficiency(%) cacbon tăng lên đáng kể Kết đạt đƣợc giống nghiên cứu trƣớc [19] 70 60 63,5 67,2 54,7 50 40 30 20 10 21%O2 26%O2 30%O2 Hình 4.6 So sánh hiệu suất khí hóa IV.1.7 Đánh giá mẫu char sau khí hóa (SEM, BET) Dựa vào ảnh SEM ta thấy cấu trúc hình học mẫu gỗ keo trƣớc sau khí hóa có thay đổi đáng kể đƣợc quan sát phƣơng pháp hiển vi điện tử quét SEM Hình 4.7 dạng hình học bề mặt mẫu gỗ keo, từ hình ta quan sát đƣợc mẫu gỗ keo có cấu trúc dạng sợi đặc trƣng Trong hình 4.8 cấu trúc hình học mẫu char gỗ keo sau thực trình khí hóa, ta thấy sau thực trình khí hóa cấu trúc dạng sợi mẫu gỗ keo bị phá hủy thành mảnh vụn nhỏ nhiệt độ, thay vào cấu trúc gồ ghề, lồi lõm xốp Tuy nhiên ta thấy diện tích bề mặt BET lớn, cụ thể đo đƣợc diện tích bề mặt mẫu char sau khí hóa tăng lên 185.029m2/g mà CO2 dễ dàng bị khuếch tán vào lỗ trống char góp phần tăng cƣờng phản ứng khí hóa char giúp thu đƣợc sản phẩm khí giàu CO, H2 có chất lƣợng cao HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 83 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ Hình 4.7 Ảnh SEM mẫu gỗ keo S=185.029m2/g Hình 4.8 Ảnh SEM Char mẫu gỗ keo sau khí hóa Ngoài với cấu trúc xốp char char hình thành trình nhiệt phân làm chất xúc tác cho trình cracking phần hắc ín (tar) trình khí hóa, góp phần làm giảm lƣợng hắc ín đáng kể Từ kết thu đƣợc ta thấy khả phản ứng khí hóa nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào cấu trúc char nguyên liệu Với kết SEM BET thu đƣợc củng cố thêm kết từ thay đổi thành phần sản phẩm khí kết luận gỗ keo loại nhiên liệu thích hợp để sử dụng trình khí hóa với khả cho hàm lƣợng hắc ín thấp chất lƣợng khí tốt IV.2 Kết chạy phát điện với nhiên liệu gỗ keo, viên nén trấu Thí nghiệm tiến hành với hệ thống khí hóa sinh khối công suất 150kg/h kết hợp với động cơ-máy phát sử dụng nhiên liệu gỗ keo có thành phần nhƣ phần phục lục 9, thông số máy phát phục lục 3, hệ thống khí hóa sinh khối kết hợp động cơ-máy phát phục lục 1, hệ thống thiết bị đo thông số chạy phát điện phục lục Trong nghiên cứu tiến hành nghiên cứu đánh giá ba HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 84 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ phƣơng diện là: khả thay nhiên liệu diesel khí sản phẩm cho động diesel, hiệu suất hệ thống động - máy phát với lƣợng khí sản phẩm công suất tải điện thay đổi, lƣợng nhiên liệu diesel tiêu hao với lƣợng khí sản phẩm công suất tải điện thay đổi – với nhiên liệu gỗ keo IV.2.1 Kết thảo luận động –máy phát vận hành chế độ dual fuel với nhiên liệu cấp vào hệ thống khí hóa gỗ keo Các kết nghiên cứu thực nghiệm chạy với chế độ khác đƣợc trình bày bảng phục lục từ phục lục 10 đến phục lục 13 a Ảnh hưởng chế độ cấp khí sản phẩm đến hiệu suất công suất động cơ-máy phát Hình 4.9 Đồ thị hiệu suất hệ thống động - máy phát (nhiên liệu gỗ keo) Quan sát đồ thị hình 4.9, 4.10 ta thấy nhìn chung thay chế độ phụ tải khác chế độ cấp khí sản phẩm vào động khác hiệu suất đo đƣợc từ động máy phát thay đổi rõ ràng Khi thay nhiên liệu diesel nhiều hiệu suất động máy phát giảm, thay diesel với lƣu lƣợng khí Gmax (23,5m3/h) hiệu suất đạt dƣới 15% ứng với chế độ tải 60% Ứng với chế độ cấp khí sản phẩm Gmax ta thấy chế độ tải đạt đến 60% (ứng với công HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 85 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ suất điện đầu đo đƣợc 5,75kw) công suất máy phát đạt khoảng 15%, với chế độ cấp khí 100% diesel chế độ tải đạt đến 100% (ứng với công suất điện đo đƣợc 8,65kw) hiệu suất máy phát đạt khoảng 24% Điều cho thấy chất lƣợng khí sản phẩm có ảnh hƣởng lớn đến công suất máy phát Do mà việc thay đổi lƣu lƣợng không khí cấp vào động có ảnh hƣởng lớn đến hiệu suất động nhƣ công suất tải điện thực tế Thực tế cho thấy kiểm soát lựa chọn chế độ cấp khí sản phẩm phù hợp hiệu suất công suất tải điện đầu cao Hình 4.10 Đồ thị công suất động cơ-máy phát (nhiên liệu gỗ keo) Quan sát hình hình 4.9 4.10 ta thấy tiềm thay tốt chế độ tải từ 20% đến 60% ứng với chế độ cấp khí sản phẩm khí lớn (Gmax) chế độ cấp khí sản phẩm G-66% đạt công suất từ 2,1 đến 6kw, hiệu suất đạt đƣợc từ 1218% b Tỷ lệ khí sản phẩm thay cho Diesel với lượng khí sản phẩm công suất tải điện thay đổi (với nhiên liệu gỗ keo) Theo đồ thị hình 4.11, nhìn chung dải công suất tải điện từ – kW cấp khí sản phẩm với lƣu lƣợng lớn phần trăm nhiên liệu khí sản phẩm thay cho nhiên liệu diesel lớn, tỷ lệ thay lớn đạt khoảng 75% ứng HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 86 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ với chế độ chạy không tải (công suất 0%) cấp khí sản phẩm lớn theo khả nạp động Khi công suất điện đầu tăng tỷ lệ thay khí sản phẩm giảm xuống với dải công suất từ - kW tỷ lệ thay nhiên liệu Tỷ lệ nhiên liệu khí sản phẩm thay cho Diesel (%) diesel thấp khoảng 20% 90 Lƣợng khí sản phẩm Gmax 80 Lƣợng khí sản phẩm 70% Gmax 70 Lƣợng khí sản phẩm 35% Gmax 60 50 40 30 20 10 0,0 2,0 4,0 6,0 Công suất tải điện đầu thực tế (kW) 8,0 10,0 Hình 4.11 Tỷ lệ khí sản phẩm thay cho Diesel – với nhiên liệu gỗ keo Nhƣ vậy, với điều kiện vận hành nhƣ ta lựa chọn chế độ làm việc hợp lí cho hệ thống là: dải công suất từ – kW với lƣợng khí sản phẩm cấp vào khoảng từ 66% Gmax đến Gmax khả thay nhiên liệu diesel đạt từ 30 – 80% Kết luận: Từ khảo sát cho ta thấy khả thay nhiên liệu diesel khí sản phẩm rõ ràng tỷ lệ thay khoảng từ 15 – 75% tùy thuộc vào chế độ phụ tải chế độ cấp khí sản phẩm, nhƣng nhìn chung tỷ lệ thay nhiên liệu diesel tốt dải công suất tải điện từ – kW lƣu lƣợng cấp khí sản phẩm hợp lí dải từ 66 – 100% Gmax (lƣu lƣợng khí sản phẩm lớn cấp đƣợc vào động cơ) IV.2.2 Kết chạy thí nghiệm động khí động xăng với nhiên liệu viên nén trấu Cùng với việc nghiên cứu khả thay diesel sản phẩm khí hệ thống động máy phát (động diesel) tiến hành nghiên cứu khả sử dụng khí sản phẩm để chạy hệ thống máy phát điện (chạy động khí) HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 87 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ viện thủy điện lƣợng tái tạo trƣờng đại học Thủy Lợi Hệ thống khí hóa sinh khối downdraft kiểu open top kết hợp động máy phát (động khí) đƣợc trình bày phục lục 14, thành phần sản phẩm khí (nguyên liệu viên nén trấu) đƣợc trình bày phục lục 15 Các thông số thiết kế hệ thống khí hóa kiểu open top : lƣu lƣợng khí 20m3/h, nhiệt trị 4600-5200kJ/m3, hiệu suất khí hóa 72%, nhiên liệu tiêu hao 6-10kg/h Hệ thống thiết bị gồm có lò đốt nguyên liệu, thiết bị làm mát không khí, thiết bị làm mát nƣớc để tách hắc ín, lọc khí, hệ thống máy phát điện chạy động khí Hình 4.12 Hệ thống khí hóa kết hợp động máy phát Hệ thống khí hóa downdraft kiểu open top đƣợc vận hành nhƣ sau: trƣớc vận hành ta phải tiến hành vệ sinh toàn hệ thống, gạt ghi, tháo toàn xỉ, tháo toàn nƣớc thiết bị làm mát, tách hắc ín, sau tiến hành bơm nƣớc ngập sinh hàn khoang nƣớc tách tar Tại phía ghi lò, ta đặt lớp than lót (25cm), sau đƣa nhiên liệu vào Khí sản phẩm từ lò đốt đƣợc đƣa qua thiết bị làm mát không khí, khí sản phẩm ống, không khí đƣợc quạt hút vào ống Khí sản phẩm sau đƣợc qua thiết bị làm mát nƣớc, sau đƣợc quạt hút sục vào khoang nƣớc, sản phẩm khí đƣợc qua lớp cản nhằm giữ nƣớc lại, sau HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 88 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ qua khoang lọc than hoạt tính để loại bỏ khí độc, hắc ín, nƣớc Sau khí sản phẩm đƣợc đƣa qua túi khí để ổn định lƣu lƣợng trƣớc vào động phát điện Từ kết phân tích thành phần khí sản phẩm từ trình tiến hành tính toán thông số đầu của máy phát điện nhƣ sau: Năng lƣợng sản phẩm khí : 3*25=75MJ/h=20kw/h Công suất máy phát ổn định :4,5kw/h Công suất tối đa: 10kw/h Hiệu suất máy phát: 22,5% Hình 4.13 Công suất máy phát điện Sau tiến hành nghiên cứu vận hành hệ thống khí hóa kết hợp động máy phát (động khí) thấy khả sử dụng khí sản phẩm từ trình khí hóa để chạy động khí phát điện khả thi, ứng dụng quy mô vừa nhỏ Tuy nhiên trình vận hành hệ thống thấy hệ thống có tính ổn định không cao, không kiểm soát đƣợc nhiệt độ vùng cháy thiết bị lò đốt, nhiệt độ lò đạt 500-6000C, hiệu suất khí hóa thấp, chất lƣợng sản phẩm khí không cao, thành phần khí N2 lớn (60%) Vì vậy, hệ thống động máy phát chƣa đạt đƣợc thông số thiết kế Tuy nhiên với hệ thống khí hóa downdraft kiểu open top kết hợp động máy phát có nhiều ƣu điểm so với hệ thống khí hóa 150kg/h thiết bị nhỏ gọn, dễ dàng chuyển từ nơi đến nơi khác HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 89 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ đáp ứng nhu cầu sản xuất Ngoài ra, nghiên cứu tiến hành chạy song song hệ thống khí hóa sinh khối 150kg/h kết hợp động máy phát (động xăng) công sức 10kw với 100% sản phẩm khí thu đƣợc từ trình khí hóa, nhiên với nhiệt trị sản phẩm khí thấp, nhiệt trị trung bình khoảng 5.5MJ/m3, với nhiệt trị nhƣ thay hoàn toàn cho xăng đƣợc chạy 100% khí sản phẩm xăng có nhiệt trị lớn Kết chạy hệ thống khí hóa sinh khối 150kg/h kết hợp động xăng có tính ổn định không cao, thay 100% xăng khí sản phẩm hệ thống ổn định khoảng 5-10 phút dừng Do thấy chạy động xăng cần phải cải tiến lại động cơ, tốc độ vòng quay, nhƣ chế hòa khí vv Từ nghiên cứu đánh giá chúng tôi, đƣa cải tiến cho hệ thống khí hóa sinh khối downdraft kiểu open nhƣ sau: - Cần lắp thêm hệ thống thiết bị đo nhiệt độ dọc thiết bị lò đốt để kiểm soát nhiệt độ tốt - Sử dụng thêm thiết bị lọc silicagen mục đích hấp thụ nƣớc hắc ín lẫn theo khí sản phẩm sau thiết bị rửa khí nƣớc - Cần thêm cửa tháo tro bụi thiết bị lò đốt để dễ dàng vệ sinh thiết bị, tránh tăng trở lực hệ thống vận hành - Các vùng phản ứng lò đốt phân biệt rõ ràng, dẫn đến thời gian lƣu khí động lò ngắn, cần phải thiết kế lại lò đốt để tăng cƣờng phản ứng khí hóa char, giúp nâng cao đƣợc chất lƣợng khí mang nhiệt trị lớn (H2, CO, CH4 ) - Vì hệ thống downdraft kiểu open top (phía lò đốt nắp đậy) mà tổn thất nhiệt lớn thao tác vận hành hệ thống, cần cải tiến lại nắp đậy hệ thống nạp liệu tránh thất thoát nhiệt bên HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 90 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ KẾT LUẬN Mục đích luận văn nghiên cứu trình khí hóa sinh khối để sản xuất điện đạt đƣợc kết nhƣ sau: Trên sở hệ thống khí hóa sinh khối cũ, tiến hành thiết kế nâng cấp hệ thống khí hóa sinh khối công suất 150kg/h vận hành bán liên tục với hệ thống tháo tro xỉ, hệ thống nạp liệu liên tục Pittong-xilanh Tiến hành nghiên cứu, phân tích, đánh giá đặc tính loại nhiên liệu (đặc tính kỹ thuật đặc tính hóa học), việc xác định đặc tính nhƣ thành phần loại nhiên liệu giúp lựa chọn nguyên liệu phù hợp để khí hóa sinh khối sản xuất điện, góp phần nâng cao suất nhƣ hiệu trình khí hóa Kết cho thấy gỗ keo, lõi ngô số nguyên liệu thích hợp cho trình khí hóa sản xuất lƣợng Nghiên cứu động học trình cháy nhiệt phân sinh khối với loại nguyên liệu đồng thời tính toán đƣợc lƣợng hoạt hóa trình cháy nhiệt phân sinh khối, đƣa đƣợc giai đoạn trình cháy nhiệt phân sinh khối Trong đó, với trình cháy (trong môi trƣờng oxi) có ba giai đoạn thoát ẩm, giai đoạn thoát chất bốc (cellulose, hemicellulose, lignin), giai đoạn cháy char, với trình nhiệt phân (trong môi trƣờng nitơ) có ba giai đoạn thoát ẩm, phân hủy hợp chất (hemicellulose, cellulose, lignin), giai đoạn phân hủy hợp chất lignin lại hợp chất cao phân tử Ngoài đƣa phƣơng pháp tính toán thông số động học trình cháy nhiệt phân, tính toán thông số nhiệt động ứng với nguyên liệu gỗ keo, lƣợng hoạt hóa gỗ keo môi trƣờng nitơ oxi lần lƣợt 153,365kJ/mol 104,22kJ/mol Tiến hành khí hóa sinh khối với nguyên liệu gỗ keo, nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ oxi làm giàu không khí cấp vào đến thành phần sản phẩm khí, hiệu suất khí hóa hàm lƣợng hắc ín (tar) thu đƣợc trình Nghiên cứu đƣa đƣợc chế độ vận hành ổn định 700lít/phút với tỷ lệ oxi làm giàu đến 30% thể tích không khí cho kết tốt với hàm lƣợng hắc ín (tar) giảm 30mg/Nm3, thành phần khí có nhiệt trị cao tăng từ 30 đến 40% HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 91 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ Kế thừa từ nghiên cứu trƣớc với nghiên cứu chúng tôi, lựa chọn nguyên liệu gỗ keo- nguyên liệu thích hợp để chạy phát điện với hệ thống khí hóa- động phát điện lƣỡng nhiên liệu Từ khảo sát cho ta thấy khả thay nhiên liệu diesel khí sản phẩm rõ ràng tỷ lệ thay khoảng từ 15 – 75% tùy thuộc vào chế độ phụ tải chế độ cấp khí sản phẩm, nhƣng nhìn chung tỷ lệ thay nhiên liệu diesel tốt dải công suất tải điện từ – kW lƣu lƣợng cấp khí sản phẩm hợp lí dải từ 66 – 100% Gmax (lƣu lƣợng khí sản phẩm lớn cấp đƣợc vào động cơ) Sản phẩm hợp lí dải từ 66 – 100% Gmax (lƣu lƣợng khí sản phẩm lớn cấp đƣợc vào động cơ) Từ kết phân tích vận hành hệ thống khí hóa downdraft kiểu open top trƣờng đại học Thủy Lợi, thấy khả sử dụng sản phẩm khí từ trình khí hóa cho động máy phát điện (động khí) khả thi, nhiên hệ thống nhiều vấn đề gặp phải nhƣ không kiểm soát đƣợc nhiệt độ vùng cháy, sản phẩm khí không ổn định, hiệu suất khí hóa thấp mà hiệu suất động chƣa đạt đến thông số thiết kế, hiệu suất động đạt 23% công suất thiết kế Chúng tƣ vấn cho bên phía đại học Thủy Lợi mặt công nghệ, cải tiến lại sở hệ thống cũ HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 92 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ TÀI LIỆU THAM KHẢO Stt TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Nguyễn Đức Cƣờng Hiện trạng dự án điện sinh khối Việt Nam Kỷ yếu Hội thảo chế khuyến khích phát triển điện sinh khối, lượng từ xử lí rác thải, Hà Nội, tháng 5/2013 Nguyễn Khánh Diệu Hồng Nhiên liệu Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2012 Phạm Hoàng Lƣơng đồng nghiệp Bài giảng công nghệ lƣợng tái tạo Đại hoc Bách Khoa Hà Nội 2010 Phạm Hoàng Lƣơng đồng nghiệp Báo cáo tổng hợp nghiên cứu thiết kế, chế tạo vận hành thử nghiệm hệ thống khí hóa sinh khối cung cấp lƣợng quy mô nhỏ phù hợp điều kiện Việt Nam Đề tài nghị định thƣ Việt Nam - Thái Lan 5/2014 TS Nguyễn Tiến Cƣơng, Nghiên cứu phát triển hệ thống khí hóa sinh khối để cung cấp lƣợng quy mô nhỏ Việt Nam, 2014 TÀI LIỆU TIẾNG ANH Ajay Kumar et al Thermochemical Biomass Gasification: A Review of the Current Status of the Technology Energies, 2, 2009 Ajay Kumar, Lijun Wang, Yuris A Dzenis; Thermogravimetric characterization of corn stover asgasification and pyrolysis feedstock, Volume 32, Issue 5, May 2008, Pages 460–467 Akinwale OA, Thomass JH, Marion C, Edson L, Meyer RS, Knoetze et al, Non-isothermal kinetic analysis of the devolatization of corn cob and sugar cane bagasse in the inert atmosphere, Thermochim Acta 2011, 517 :81-9 Avdhesh Kr Sharma Modeling and simulation of a downdraft biomass gasifier Model development and validation Energy Conversion and Management 52, 2011 10 Avdhesh Kr Sharma Modeling and simulation of a downdraft biomass gasifier Model development and validation Energy Conversion and HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 93 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ Management 52, 2011, pp 1386–1396 11 Bhattacharya, San Shwe Hla, Hoang Luong Pham A Study on a multi-stage biomass gasifier –engine system Thesis of Master of Engineering 8/1999 12 Bhattacharya S.C et al A study on a multi-stage hybrid gasifier-engine system Biomass and Bioenergy 21, 2001, pp455-460 13 Biagini E, Barontini F, Tognotti L Devolatilization of biomass fuels and biomass components studied by TG/FTIR technique Industrial and Engineering Chemistry Research 2006;45:4486–93 14 Bocci E, Sisinni M, Moneti M, Vecchione L, Di Carlo A, Villarini M State of art of small scale biomass gasification power systems: a review of the different typologies Energy Procedia, 45 (2014) 247 – 256 15 D.K Shen, S.Gu, K.H.Luo; Kinetic study on thermal decomposition of woods in oxidative environment, Volume 88, Issue 6, June 2009, Pages 1024–1030 16 Daya Nhuchhen, P Abdul Salam Experimental study on two –stage air supply downdraft gasifier and dual fuel engine system Biomass Conversion and Biorefinery 2, 2012, pp 159-168 17 Francisco Marquez-Montesino, Fermin Corea-Mendez ; Pyrolytic Degradation studies of Acacia Mangium wood, Bioresources 10(1),1825-1844, 1826 18 Francisco V Tinaut et al Effect of biomass particle size and air superficial velocity on the gasification process in a downdraft fixed bed gasifier An experimental and modelling study Fuel processing technology 89, 2008, pp1076 19 Gong Cheng, Pi-Wen He, Bo Xiao, Zhi-quan Hu, Shi-ming Liu, Le-guan Zhang, Lei Cai, Gasification of biomass micron oxygen-enriched air: Thermagravimetric analysis and gasification in a clclone furnace, Energy 43 (2012) 329-333 20 Gopal Gautam Parametric Study of a Commercial-Scale Biomass Downdraft Gasifier: Experiments and Equilibrium Modeling A thesis of Master of Science, 12/ 2010 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 94 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ 21 H.A.M Knoef Handbook biomass gasification Gasnet 2005 22 Hoang-Luong Pham.Wood Energy Basics: A Technical Document, Regional Wood Energy Development Programme of Food and Argriculture Organization (FAO/RWEDP), Bangkok, Thailand, 1999 23 24 http://www.ecn.nl/phyllis2/-10 Huynh CV, Kong S-C Performance characteristics of a pilot-scale biomass gasifier using oxygen-enriched air and steam Fuel 2013;103:987–96 45 25 Izabel Cristina Riegel, Fabiano de Souza Mello; investigation of the pyrolysis of acacia mearnsiide wild under different atmosphere conditions, 20th International Congress of Mechanical Engineering, November 15-20, 2009, Gramado, RS, Brazil 40 26 K Maniatis Progress in biomass gasification: overview Rue de la loi 200, 1049, Brussel, Belgium 2001 27 Katarzyna Slopiecka, Pietro Bartocci, Francesco Fantozzi; Thermogravimetric analysis and Kinetic study of poplar wood pyrolysis, Volume 97, September 2012, Pages 491–497 28 Kaupp A and Gross J R State of The Art for Small (2-50 kW) Gas Producer Engine System Final Report to USDA, 1981 29 Kukas Gasparovic, Zuzana Korenova,; Kinetic study of woodchips decomposition by TGA, Presented at the 36th International Conference of the Slovak Society of Chemical Engineering, Tatranské Matliare, 25–29 May 2009 30 Le Hoai Chau Present Status on Biomass Energy Research and Development in Vietnam Institute of Environmental Technology, VAST 31 Lv PM, Xiong ZH, Chang J, Wu CZ, Chen Y, Zhu JX An experimental study on biomass air–steam gasification in a fluidized bed Bioresource Technol 2004;95:95–101 32 M.Siti Alwani, H.P.S Abdul Khalil; An approach to using agricultural waste fibres in Biocomposites Applycation: Thermogravimetric analysis and HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 95 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH GVHD: Văn Đình Sơn Thọ activation energy, Bioresources, 9(1), 218-230, 218 33 Mackay A.E.Okure, Liang Wang, AdamSebbit, Terese Lovas, Wilson B.Musinguzia, Thermal characterization of Ugana’s Acacia hockii, Combretum molle, Eucalyptus grandisand Terminalia glaucescens for gasification, Biomass and Bioenergy (2012) 1-7 34 Manasray GK, Ghaly AE Thermal degradation of rice husks in nitrogen atmosphere Bioresource Technology 1998;65:13–20 35 Mansaray GK, Ghaly AE Determination of kinetic parameters of rice husks in oxygen using thermogravimetric analysis Biomass and Bioenergy 1999;17:19–31 36 Maria Puig - Arnavat et al Review and analysis of biomass gasification models Renewable and Sustainable Energy review 14, 2010 37 Michiel Geurds Biomass gasification technologies status and applications Clean Technologies for Industries and Transport Hanoi, Vietnam 9/2006 38 P Roque-Diaz, C University, L.C.V Villas, Zh Shemet, V.A Lavrenko, V.A Khristich, Studies on thermal decomposition and combustion mechanism of bagasse under non-isothermal conditions, Thermochimica Acta 93 (1985) 349–352 39 Prabir Basu Biomass gasification and pyrolysis Practical design and Theory Elsevier, UK, 2010 40 Riegel, Izabel; Moura, Angela B D.; Morisso, Fernando Dal Pont And Mello, Fabiano De Souza, Thermogravimetric Analysis Of The Pyrolysis Of Acacia Mearnsii De Wild Harvested In Rio Grande Do Sul, Brazil Rev Árvore (2008) Vol.32, N.3, pp 533-543 41 RWEDP Wood Energy News, vol 11 no.2, June 1996, FAO-Bangkok 42 Sang Jun Yoon, Yung-Il Son, Yong-Ku Kim, Jae-Goo Lee, Gasification and power generation characteristics of rice husk and rice husk pellet using a downdraft fixed-bed gasifier, Renewable Energy 42 (2012) 163-167 43 Shinya Yokoyama The Asian biomass handbook Japan institute of energy, 2008 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 96 Luận Văn Thạc Sĩ KTHH 44 GVHD: Văn Đình Sơn Thọ T.B Reed and A Das Handbook of biomass downdraft gasifier engine system US Department of energy 3/1988 45 Taro Sonobe, Suneerat Pipatmanomai and Nakorn Worasuwannarak, Pyrolysis Characteristics of Thai-agricultural Residues of Rice Straw, Rice Husk, and Corncob by TG-MS Technique and Kinetic Analysis, The 2nd Joint International Conference on “Sustainable Energy and Environment (SEE 2006)” C-044 (P) 21-23 November 2006, Bangkok, Thailand 46 Varhegi G, Antal MJ, Jakab E, Piroska S Kinetic modelling of biomass pyrolysis Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 1997;42:73–87 47 Wang Y and Kinoshita Kinetic model of biomass gasification Solar Energy vol 51, No 1, 1993 48 Z.A Zainal et al Experimental investigation of a downdraft biomass gasifier Biomass and bioenergy 2002, 23 49 Zhiqi Wang, Tao He, Jianguang Qin, Jingli Wu, Jianqing Li; Gasification of biomass with oxygen-enriched air in a pilot scaletwo-stage gasifier, Volume 150, 15 June 2015, Pages 386–393 50 Zhou J, Chen Q, Zhao H, Cao X, Mei Q, Luo Z, et al, Biomass-oxygen gasification in a high temperature entrained-flow gasifier, Biotechnol Adv 2009;27:606-11 HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 97 [...]... liệu sinh khối dạng rắn không thể hoặc khó sử dụng Ví dụ: làm nguyên liệu cho động cơ phục vụ vận tải, phát điện, cấp nhiệt [3, 21] Theo sơ đồ hình 1.3, khí hóa sinh khối sản xuất điện theo 3 con đƣờng:  Khí sản phẩm từ quá trình khí hóa đƣợc dẫn trực tiếp vào hệ thống nồi hơi, đốt và cấp nhiệt để sản xuất hơi nƣớc dùng chạy tuabin hơi sản xuất điện  Khí sạch dùng để chạy tuabin khí sản xuất điện  Khí. .. dùng để chạy động cơ xăng, diesel sản xuất điện Nhƣ vậy với việc sử dụng công nghệ khi hóa sinh khối có thể ứng dụng rất lớn trong sản xuất điện quy mô hộ gia đình cũng nhƣ có thể sản xuất điện trong quy mô công nghiệp Công nghệ khí hóa đã và đang là một công nghệ sản xuất điện rất hứa hẹn và đầy tiềm năng ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khí hóa sinh khối. .. bed), lò khí hóa dòng cuốn (Entrain flow) Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng công nghệ khí hóa sinh khối theo lớp cố định-downdraft Khí hóa lớp cố định Lò khí hóa sinh khối công nghệ khí hóa lớp cố định đƣợc chia làm ba loại theo chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra: - Lò khí hóa ngƣợc chiều (updraft): Chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra ngƣợc với chiều di chuyển của nhiên liệu - Lò khí hóa thuận... hoá sinh khối theo lớp cố định Thông thƣờng, khả năng khí hoá sinh khối theo lớp cố định phụ thuộc vào tính chất của sinh khối nhƣ kích thƣớc, hình dạng sinh khối, khối lƣợng riêng, độ ẩm, hàm lƣợng chất bốc, hàm lƣợng tro, thành phần hóa học của tro và nhiệt trị của sinh khối Khả năng lƣu chuyển của sinh khối bên trong thiết bị khí hóa phụ thuộc vào hình dạng và khối lƣợng riêng chất đống của sinh khối. .. khối trong sản xuất điện năng Hiện nay có 2 xu hƣớng chính trong phát triển công nghệ năng lƣợng sinh khối để sản xuất điện năng :i) quy vừa và nhỏ, ii) quy mô lớn Quy mô công nghệ khí hóa sinh khối kết hợp sản xuất điện năng đƣợc một số tác giả đƣa ra nhƣ sau: + Công suất nhỏ: 1 MWe + Công suất vừa: > 1 MW đến 5 MWe + Công suất lớn: > 5 Mwe [1, 28] Do đặc tính công nghệ nên với sản xuất điện năng quy... dụng công nghệ khí hóa tầng sôi và chu trình kết hợp sản xuất đồng thời nhiệt và điện năng Với sản xuất điện năng quy mô nhỏ thƣờng sử dụng công nghệ khí hóa tầng cố định kết hợp với động cơ đốt trong (động cơ khí hoặc động cơ diesel) [10] Việc lựa chọn động cơ khí hay động cơ diesel phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của hộ sử dụng I.3.1 Đặc điểm công nghệ khí hóa sinh khối trong sản xuất điện năng công... mại hóa nhằm đáp ứng đa dạng nhu cầu về sử dụng đặc biệt là nhu cầu đòi hỏi khí sản phẩm chất lƣợng cao, quy mô lớn, tận dụng đƣợc các nguồn sinh khối sẵn có I.2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình khí hóa sinh khối a Qúa trình khí hóa Quá trình khí hóa điển hình thƣờng diễn ra theo các bƣớc đƣợc liệt kê trên hình 1.4 Xu hƣớng của quá trình và thành phần của sản phẩm khí hóa phụ thuộc vào tác nhân khí hóa. .. mạnh mẽ ở gần ghi của thiết bị khí hóa, còn quá trình sấy diễn ra mạnh mẽ ở gần miệng cấp nhiên liệu sinh khối Nhƣ vậy, ta thấy trong lò khí hóa sinh khối có rất nhiều phản ứng hóa học xảy ra tại các vùng khác nhau Bảng 1.9 trình bày các phản ứng hóa học quan trọng xảy ra trong lò khí hóa sinh khối [21, 39] Bảng 1.5 Các phản ứng đặc trưng xảy ra trong lò khí hóa sinh khối ở nhiệt độ 250C Loại phản... II.1.1 Sơ đồ hệ thống[4,5,48] Hệ thống khí hóa sinh khối bao gồm:  Quạt cấp không khí  Thiết bị đo lƣu lƣợng không khí ratomet  Lò phản ứng là khí hóa sinh khối  Quạt hút không khí  Thiết bị xyclon tách bụi  Thiết bị rửa khí và hệ thống bơm nƣớc làm mát  Hệ thống tách tar  Thiết bị chống cháy ngƣợc[30] Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống khí hóa sinh khối 150kg/h a Lò khí hóa HVTH: Nguyễn Văn Vĩnh 36 ... dụ: hệ thống khí hóa có nhiều cấp, tăng nhiệt độ và chiều cao vùng khí hóa, tăng thời gian lƣu để giảm lƣợng hắc ín [6] I.2.4 Công nghệ khí hóa sinh khối lớp cố định Có nhiều cách phân loại công nghệ khí hóa sinh khối khác nhau, tuy nhiên cách phân loại thƣờng đề cập đến nhiều nhất là phân loại theo trạng thái lớp nguyên liệu trong lò: Lò khí hóa lớp cố định (Fixed bed/ moving bed), lò khí hóa lớp sôi