Nghiên cứu tiềm năng sử dụng công nghệ khí hóa trấu để cung cấp năng lượng

LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn đƣợc giúp đỡ từ nhiều đơn vị, cá nhân Qua xin đƣợc đặc biệt cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Xuân Quang – ngƣời tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ suốt trình làm luận văn Xin đƣợc chân thành cảm ơn quý thầy cô viện KH & CN Nhiệt Lạnh trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Xin đƣợc cảm ơn bạn bè khóa học, đồng nghiệp đặc biệt cảm ơn ngƣời thân quan tâm động viên giúp đỡ hoàn thiện luận văn Quá trình thực luận văn tìm kiếm tham khảo nhiều tài liệu, sách, báo khác nhau, nhiều thiếu sót Tôi mong nhận đƣợc góp ý chân thành từ quý thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện Tác giả luận văn Đỗ Anh Tuấn LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng dƣới hƣớng dẫn TS Nguyễn Xuân Quang Các số liệu, kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận án trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả Đỗ Anh Tuấn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .1 LỜI CAM ĐOAN .2 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU 11 Cơ sở đề tài 11 Mục tiêu nghiên cứu 11 Phƣơng pháp nghiên cứu 12 Bố cục đề tài 12 CHƢƠNG 1: SINH KHỐI VÀ SỬ DỤNG SINH KHỐI 13 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SINH KHỐI 13 1.1.1 Sinh khối gì? 13 1.1.2 Nguồn lƣợng từ sinh khối 13 1.1.3 Vai trò sinh khối 14 1.1.4 Lợi ích từ việc sử dụng lƣợng sinh khối 15 1.2 TIỀM NĂNG CỦA NĂNG LƢỢNG SINH KHỐI Ở NƢỚC TA 16 1.3 HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG SINH KHỐI CỦA VIỆT NAM .18 1.4 NHỮNG DẠNG CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG SINH KHỐI Ở VIỆT NAM ĐỂ CUNG CẤP NĂNG LƢỢNG 19 1.4.1 Công nghệ cháy 20 1.4.2 Công nghệ khí hóa .21 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU TRẤU VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU TRẤU CHO ĐỐT GẠCH Ở VIỆT NAM 22 2.1 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU TRẤU: 22 2.1.1 Thống kê trữ lƣợng trấu qua năm gần 22 2.1.2 Thực trạng trữ lƣợng trấu nƣớc ta 23 2.2 ĐẶC TÍNH NHIÊN LIỆU TRẤU 24 2.2.1 Cấu tạo trấu: 24 2.2.2 Đặc điểm chung lý hóa tính trấu: 24 2.2.3 Tính chất hóa học trấu: .26 2.3 CÁC ỨNG DỤNG CỦA TRẤU 26 2.3.1 Sử dụng trấu làm chất đốt 26 2.3.2 Sử dụng trấu tạo thành củi trấu 28 2.3.3 Sử dụng trấu làm sản phẩm mỹ nghệ .29 2.3.4 sử dụng trấu làm vật liệu cách âm cách nhiệt - aerogel 29 2.3.5 Sử dụng tro trấu làm phụ gia xi măng 30 2.4 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GẠCH Ở NƢỚC TA HIỆN NAY 30 2.5 CÁC LOẠI LÒ GẠCH Ở VIỆT NAM 32 2.5.1 Phân loại lò gạch 32 2.5.2 Lò gạch thủ công kiểu đứng đốt củi .32 2.5.2 Lò gạch thủ công kiểu đứng đốt than 33 2.5.3 Lò gạch thủ công kiểu bầu đốt trấu 34 2.5.3 Lò gạch kiểu tuynel 35 2.5.3 Lò gạch liên tục kiểu đứng (VSBK) 36 2.5.4 Lò gạch hoffman 38 2.5.5 Lò nung gạch đốt trấu kiểu Thái Lan: .39 2.6 CHỌN KIỂU LÒ NUNG GẠCH 40 CHƢƠNG 3: KHÍ HÓA SINH KHỐI VÀ CÁC ỨNG DỤNG 41 3.1 LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ HÓA 41 3.2: Nguyên lý khí hóa 42 3.2.1 Tác nhân kh h a .43 3.2.2 Quá trình khí hóa 45 3.2.2.1 Quá trình sấy 47 3.2.2.2 Quá trình nhiệt phân .47 3.2.2.3 Quá trình phản ứng khí hóa char 48 3.2.2.4 Quá trình phản ứng cháy char 49 3.3 CÁC MÔ HÌNH CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA 50 3.3.1 Lò kh h a ngƣợc chiều .50 3.3.2 Lò khí hóa thuận chiều 52 3.3.3 lò khí hóa kiểu cắt .53 3.3.4 Lò khí hóa tầng sôi 53 3.4 ỨNG DỤNG KHÍ HÓA SINH KHỐI Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI55 3.4.1 Bếp khí hóa 55 3.4.2 Mô hình khí hóa công suất nhỏ sử dụng trực tiếp .57 3.5 SỬ DỤNG KHÍ HÓA CHO PHÁT ĐIỆN 58 3.6 KẾT LUẬN 61 CHƢƠNG THIẾT KẾ LÒ KHÍ HÓA TRẤU LIÊN TỤC CHO LÒ GẠCH VỚI CÔNG SUẤT 12000 VIÊN/ NGÀY 62 4.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ KHÍ HÓA SINH KHỐI 62 4.1.1 Số liệu ban đầu: 62 4.1.2 Tính công suất thiết kế lò sinh khối 63 4.1.3 Tính toán cân nhiệt lƣợng vùng lò khí hóa 66 4.1.4 T nh toán k ch thƣớc lò .70 4.2 TÍNH CHỌN QUẠT CẤP KHÔNG KHÍ CHO LÒ KHÍ HÓA .73 4.3 TÍNH CHỌN VẬN CHUYỂN TRẤU BẰNG VÍT TẢI .74 4.3.1 Các ƣu điểm vít tải: 74 4.3.2 Tính toán vít tải 75 4.4 TÍNH CHỌN LẤY TRO RA BẰNG VÍT TẢI 77 4.4.1 T nh lƣợng tro lò khí hóa 77 4.4.2 Tính chọn vít tải .77 4.5 TÍNH CHỌN CÁCH NHIỆT VÀ TỔN THẤT NHIỆT CHO LÒ KHÍ HÓA 79 4.5.1 Chọn vật liệu cách nhiệt 79 4.5.2 Tính tổn thất nhiệt lò khí hóa 80 BẢN VẼ THIẾT KẾ LÒ KHÍ HÓA 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 KẾT LUẬN 81 KIẾN NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các nguồn sinh khối khai thác Việt Nam 14 Bảng 1.2: Nguồn lƣợng từ NLSK so với nguồn lƣợng tái sinh khác 15 Bảng 1.3: Tiềm năng lƣợng từ sinh khối gỗ 16 Bảng 1.4: Tiềm sinh khối từ phụ phẩm nông nghiệp 17 Bảng 1.5: Đặc tính số loại nhiên liệu 17 Bảng 1.6: Sử dụng sinh khối theo lĩnh vực 18 Bảng 1.7: Đặc tính kỹ thuật đặc t nh cháy điển hình loại công nghệ cháy nhiên liệu sinh khối sử dụng công nghiệp 21 Bảng 2.1: Sản lƣợng thóc, trấu qua năm, đơn vị: triệu 22 Biểu đồ 2.1 Sản lƣợng trấu qua năm (đơn vị: triệu tấn) 23 Bảng 2.2: Thành phần hóa học tro trấu(RHA) 25 Bảng 2.3: Tính chất số nhiên liệu sinh khối 25 Bảng 2.4: Thành phần nguyên tố hóa học số nhiên liệu sinh khối (%) 26 Bảng 2.5: Thành phần hóa học số loại vỏ trấu (%) 26 Bảng 2.6: Biểu đồ tình hình sản xuất gạch Việt Nam 31 Bảng 2.7: Chọn thông số tính toán gạch xây lỗ 40 Bảng 3.1: Nhiệt trị khí sản phẩm dựa theo tác nhân khí hóa 44 Bảng 3.2: Các phản ứng kh h a điển hình 25oC 46 Bảng 3.3: So sánh ảnh hƣởng khuếch tán lỗ rỗng lên tốc độ khí hóa char tốc độ cháy 50 Bảng 4.1: Thành phần % nguyên liệu trấu (%) 62 Bảng 4.2: Thành phần khí sản phẩm lò khí hóa kiểu thuận chiều với nhiên liệu vỏ trấu 63 Bảng 4.3: Thông số thiết kế 01 lò khí hóa 65 Bảng 4.4: Thành phần khí sản phẩm theo kmol 68 Bảng 4.5: Thành phần khí sản phẩm lò 68 Bảng 4.6: Thông số lò khí hóa 79 Bảng 4.7: Thông số vật lý vật liệu xây lò 79 Bảng 4.8: Tiêu chuẩn gạch samot 80 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 – Các dạng công nghệ sử dụng nhiên liệu sinh khối 19 Hình 2.1 - Lò đốt trấu dùng sinh hoạt vùng Tây Nam Bộ 27 Hình 2.2 - Dùng trấu việc nung gạch 28 Hình 2.3 - Củi trấu thành phẩm 28 Hình 2.4 - Bình hoa, tƣợng làm từ trấu 29 Hình 2.5– Vật liệu aerogel cách âm nhiệt …………………………………… 30 Hình 2.6 -Tro trắng thành aerogel dạng bột 29 Hình 2.7- Lò đốt thủ công củi 33 Hình 2.8- Llò đứng đốt than 34 Hình 2.9- Lò bầu đốt trấu 35 Hnh 2.10- Lò gạch kiểu tuynel 36 Hình 2.11- Sơ đồ lò gạch liên kiểu đứng(VSBK) 37 Hình 2.12- Hình ảnh lò Hoffman 38 Hình 2.13- Nguyên lý đốt lò hoffman 38 Hình 3.1- Biểu đồ C-H-O trình kh h a 44 Hình 3.2- Các sản phẩm trình kh h a 45 Hình 3.3- Hoạt t nh chuyển đổi than b n giảm trình kh h a xảy 48 Hình 3.4- Các bƣớc trình kh h a lò kh h a ngƣợc chiều 51 Hình 3.5 - Các phản ứng kh h a lò kh h a thuận chiều 52 Hình 3.6- Cấu tạo lò khí hóa kiểu cắt 53 Hình 3.7 - Sơ đồ lò kh h a tầng sôi bọt 54 Hình 3.8- Bếp khí hóa dùng cho hộ gia đình 52 Hình 3.9- Bản vẽ sơ bếp khí hóa 52 Hình 3.10 – Mô hình khí hóa công suất nhỏ 52 Hình 3.11- Quá trình chuyển đổi kh h a thành điện 58 Hình 3.12 - Mô phát điện sinh khối qua tua bin nƣớc 59 Hình 3.13- Quá trình phát điện qua tua bin khí 60 Hình 3.14- Mô phát điện sinh khối qua động đốt 60 Hình 4.1- Nhiên liệu vỏ trấu 62 Hình 4.2- Cấu tạo trục vít tải 74 Hình 4.3- Cấu tạo vít tải 76 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu theo chữ Latinh Stt Tên đại lƣợng Ký Thứ nguyên hiệu Diện tích bề mặt riêng nhiên liệu Cm2 Cptrấu Nhiệt dung riêng trấu j/kg.k C pH 2O Nhiệt dung riêng nƣớc j/kg.k Co Hệ số lực cản ma sát với vật liệu vận chuyển - D Đƣờng kính phần thân lò M Do Đƣờng kính vùng nạp liệu M Dv Đƣờng kính vít tải M Dra Đƣờng kính ống thoát khí sản phẩm lò khí M A hóa Dv Đƣờng kính vít tải M 10 ER Tỷ lệ không khí tƣơng đƣơng - 11 Fv Phần thể tích rỗng nhiên liệu 12 Gg Lƣu lƣợng khí sản phẩm 13 NLSK m3/s Năng lƣợng sinh khối 14 hp Nhiệt cho trình nhiệt phân kJ/kg 15 hw Nhiệt h a cho nƣớc kJ/kg 16 Wnl Hàm lƣợng ẩm nhiên liệu - 17 Hch Chiều cao vùng cháy M 18 Hđ Chiều cao v ng đáy M 19 Ho Chiều cao vùng nạp nhiên liệu M 20 Hnp Chiều cao vùng nhiệt phân M 21 Hkh Chiều cao vùng khí hóa M 22 HL Chiều cao thành phần lò M 23 Hs Chiều cao vùng sấy M 24 HHVg Nhiệt trị cao khí sản phẩm MJ/m3 25 Kc Hệ số chất đồng tiết diện máng - 26 Kv Hệ số phụ thuộc vào vật liệu - 27 Kn Hệ số phụ thuộc góc nghiêng - 28 nv Số vòng quay vít tải 29 L Chiều dài vận chuyển vít tải 30 LHV Nhiệt trị nhiên liệu 31 LHVg Nhiệt trị thấp khí sản phẩm MJ/m3 32 M Lƣợng trấu thực cần cấp cho lò Kg/h 33 M H2O 34 mf Lƣợng trấu lý thuyết cấp cho lò 35 mo Năng suất khí hóa riêng ghi lò 36 mnp Lƣợng trấu sau tách ẩm 37 mtro Khối lƣợng tro Kg/h 38 ql Mật độ dòng nhiệt tổn thất 1m chiều dài w/m 39 Q Dòng nhiệt tổn thất lò W 40 Qch Lƣợng nhiệt sinh từ phản ứng cháy lò Kj 41 Qnp Lƣợng nhiệt cho vùng nhiệt phân Kj 42 Qlò Lƣợng nhiệt cần cho lò gạch 43 Qs Lƣợng nhiệt cấp cho vùng sấy kJ 44 Qkh Lƣợng nhiệt vùng khí hóa kJ 45 QH O Lƣợng nhiệt cung cấp cho nƣớc vùng sấy kJ 46 Qtổng Tổng nhiệt vùng sấy, nhiệt phân, khí hóa kJ 47 Qtt Lƣợng nhiệt tổn thất lò kJ 48 R Bán kính lò khí hóa M 49 ro Bán k nh đƣờng nạp liệu M 50 rH O 51 tc Vòng/ phút M kJ/g Khối lƣợng nƣớc nhiên liệu sinh khối Hằng số nƣớc Kg Kg/h Kg/m3.h Kg KW kJ/kg Thời gian khí hóa S 52 ts Thời gian nhiệt phân S 53 tm1 Nhiệt độ lò khí hóa o C 54 Tm2 Nhiệt độ lò khí hóa o C 55 Vnl Thể tích hạt nhiên liệu Cm3 56 vg Vận tốc khí sản phẩm ống thoát m/s 57 vf Vận tốc nhiên liệu m/s 58 Vs Thể tích vùng sấy M3 59 vkko Thể tích không khí cần để cháy hết 1kg nhiên m3/kg liệu 60 Vkk 61 P Lƣợng không khí cần cấp cho lò m3/h Công suất vít tải kW Các ký hiệu theo chữ Hy Lạp tb Hiệu suất khí hóa % 63  Hệ số cách nhiệt W/m.độ 64 v Khe hở cánh vít máng vít tải 65  nl Khối lƣợng riêng nhiên liệu 66  Góc nghiêng vít tải o C 67 T Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình o C 62 10 M Kg/m3 D  Ak    0,611  0,882m 3,14 Vậy ta chọn lò có dạng hình tròn với đƣờng kính lò khí hóa 90 cm b: Chiều cao lò khí hóa b.1: chiều cao vùng sấy: Hs  Vs   R2 Trong đ : R: Bán kính lò khí hóa, (m) mf Vs: Thể tích vùng sấy Vs=  nl  nl : khối lƣợng riêng nhiên liệu(trấu): chọn  nl =100(kg/m3)  Vs  Hs  96,12  0,9612(m3 ) 100 Vs 0,9612 1000   680, 25(mm)  R 3,14  0, 452 b.2 chiều cao vùng khác Thời gian nhiệt phân:  6 t p  (hp  w nl  hw )    Vnl A q , (s) Trong đ : hp: Nhiệt cho trình nhiệt phân, hp= 2081(kJ/kg) hw: Nhiệt h a cho nƣớc, hw = 3654(kJ/kg) wnl: Hàm lƣợng ẩm nhiên liệu, Fw = 0,1 71  nl : Khối lƣợng riêng nhiên liệu(trấu):  nl =100(kg/m3) Vnl: Thể tích nhiên liệu(trấu), Vnl = 0,1 (cm3) A: Diện tích bề mặt riêng nhiên liệu(trấu), A = 0,175 (cm2) q: Lƣợng nhiệt trao đổi đơn vị diện tích thiết bị,q=1,5(W/cm2)  t p  (2018  0,1  3654)  0,1  0,1  90,79( s) 1,5  0,175 Thời gian khí hóa: tc=100(s) Vận tốc nhiên liệu vào v ng nhiệt phân:   vf  mf m0  ,(m / s) D  nl  (1  F )v   R  D  nl  (1  Fv ) Trong đ : D: Đƣờng kính lò vùng nhiệt phân, (m) mo : Năng suất khí hóa riêng ghi lò (kg/m2.h) mf: Lƣợng nhiên liệu tiêu hao, (kg/h) R: Bán kính lò vùng nhiệt phân (m)  nl : Khối lƣợng riêng nhiên liệu, (kg/m3) Fv: Phần thể tích rỗng nhiên liệu, với nhiên liệu trấu chọn Fv=0,9 vf  96,12  4,6  103 (m / s)  4,6(mm / s) 3,14  0,9  0,45  100  (1  0,9)  3600 Chiều cao vùng nhiệt phân: H np  v f  t p  4,6  90.79  309,39(mm) Chiều cao vùng khí hóa: H kh  v f  tc  4,6  100  460(mm) Chiều cao vùng cháy: Chiều cao v ng cháy thƣờng đƣợc tính lớn tổng chiều cao vùng khí hóa vùng nhiệt phân, ta chon Hch = 309,39(mm) 72 Chiều cao v ng đệm vùng chứa tro xỉ sau vùng khí hóa ta tự chọn, Để thuận tiện cho việc lấy tro vít tải, ta chọn kiểu đáy lò c dạng hình phễu có chiều cao Hđ = 700(mm) Chiều cao v ng lƣu không(trên đỉnh lò) Hlk=150(mm) Vậy chiều cao thành phần lò (lƣu không,sấy, nhiệt phân, cháy, khí h a, đáy): HL=Hlk + Hs + Hkh + Hch + Hđ HL =150 + 680,25 + 460 + 309,39 + 309,39 + 700 = 2600(mm) c: Tính đƣờng kính ống thoát khí sản phẩm: Áp dụng công thức:   Dra   Rra   Gg 3600  vg   ,(m) Trong đ : Gg: Lƣu lƣợng khí sản phẩm cửa thoát(ở nhiệt độ khoảng 450oC) Gg  256,625  450  273  618,466(m3 / h) 27  273 vg: Vận tốc khí sản phẩm ống thoát, vận tốc dòng khí chọn dải từ 10-25(m/s) ta chọn vg = 22m/s  Dra   618,466  0,099(m) 3600  22  3,14 Vậy ta chọn đƣờng kính ống thoát khí sản phẩm Dra=0,1(m) Để thoát khí sản phẩm dễ dàng bố tr đƣờng thoát góc lò(theo hình vẽ lò) góp chung vào 01 ống góp có bọc cách nhiệt 4.2 CHỌN QUẠT CẤP KHÔNG KHÍ CHO LÒ KHÍ HÓA a) Quạt cấp không khí Với lƣu lƣợng không khí cấp vào lò 138,4m3/h ta chọn sử dụng quạt thổi khí (air blower) có công suất 1,5kW, dải lƣu lƣợng khí từ 100-150m3/h; cột áp 700-900mmH2O 73 b) Quạt hút Trong trình nh m lò, để tạo áp suất âm hệ thống giúp lửa dễ dàng bén với nhiên liệu đồng thời hút không khí từ bên vào rút ngắn thời gian khởi động lò, hệ thống đƣợc bố trí quạt hút có công suất nhỏ 1,05kW áp suất làm việc 350-450mmH2O, lƣu lƣợng từ 500-750m3/h Quạt bật lúc nhóm lò 4.3 TÍNH CHỌN VẬN CHUYỂN TRẤU BẰNG VÍT TẢI 4.3 Các ƣu điểm vít tải: - Vật liệu chuyển động máng kín, nhận dỡ tải vị trí trung gian không tổn thất rơi vãi vật liệu, an toàn làm việc sử dụng, thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu rời, nhỏ, bụi, n ng độc hại - Chúng chiếm chỗ ít, với suất diện tích tiết diện ngang vít tải nhỏ nhiều so với tiết diện ngang máy vận chuyển khác - Bộ phận công tác vít nằm máng kín, nên hạn chế đƣợc bụi làm việc với nguyên liệu sinh nhiều bụi Giá thấp c tuổi thọ cao so với nhiều loại Với ƣu điểm chọn loại vít tải xoắn liên tục liền trục: Thích hợp với vật liệu dạng bột khô, vỏ, hạt c k ch thƣớc nhỏ hay trung bình Hình 4.2 - Cấu tạo trục vít tải 74 4.3.2 Tính toán vít tải 12 - Xác định đƣờng kính vít tải Năng suất vít tải Q ( kg/h) đƣợc xác định theo công thức sau: Qv = 60    Dv  P  n    K c  K n (kg/h) (4.8) Trong đ : Dv: Đƣờng kính vít tải (m)  : Khối lƣợng riêng vật liệu vận chuyển(kg/h) Với vật liệu vỏ trấu có:  = 90  110 (kg/m3) Chọn  = 100(kg/m3) n: Số vòng quay vít tải (vòng/phút) n= KV Dv Với: KV hệ số phụ thuộc vật liệu Với trấu vật liệu nhẹ ta chọn KV=30 KC: Hệ số chất đồng tiết diện máng, phụ thuộc vào vật liệu Với vật liệu nhẹ ta chọ KC= 0,09 Kn: hệ số phụ thuộc góc nghiêng  (độ) vít tải Kn=0,05  =60o Thay vào công thức (5.8) ta có:   Qv Dv=    (37,    KV  KC  K n )  2/5 96,12   =    37,7  100  30  0,09  0,05  2/5 = 0,188(m) Theo dãy số quy chuẩn đƣờng kính số vít tải : 100; 125; 150; 160; 200; 250; 300; 350 Ta chọn Dv=200(mm) 75 Chọn khe hở cánh vít máng vít  =5(mm) - Tính số vòng quay vít tải: Ta có công thức xác định số vòng quay vít tải theo đƣờng kính vít tải nhƣ sau: n= KV Dv  30 0,2  67,08 ( vòng/ Phút ) Chọn nV= 60 ( vòng/ Phút ) - Xác định công suất vít tải: P= CO Qv  L  H 360 Trong đ : Qv: Là suất vít tải Qv=96,12(kg/h) L: Là chiều dài vận chuyển vật liệu theo phƣơng ngang L= 1,5(m) Hv: chiều cao vận chuyển vật liệu theo phƣơng thẳng H=2,7(m) Co: Hệ số lực cản ma sát với vật liệu vận chuyển, vỏ trấu khô có CO= 0,9 Vậy: P= 0,9 96,12  1,5  2,7  0,972 (kw) 360 Ta chọn công suất động để quay vít tải 1,0(kw) Hình 4.3 - cấu tạo vít tải 76 4.4 TÍNH CHỌN LẤY TRO RA BẰNG VÍT TẢI 4.4 Tính lƣợng tro lò khí hóa Lƣợng tro sinh 1h là: mtro = Trong đ : m f  %tro mf: Lƣợng nhiên liệu trấu vào lò, mf = 96,12kg/h % tro: Thành phần % tro nhiên liệu sau đốt, = 15,5% Vậy Mtro = 96,12  0.155  14,898kg 4.4.2 Tính chọn vít tải Xác định đƣờng kính vít tải Năng xuất v t Q(kg/h) đƣợc tính theo công thức sau 12 : Qtro = 60    Dv2  P  n    K c  K n (kg/h) (4.9) Trong đ : Dv: Đƣờng kính vít tải, m  : Khối lƣợng riêng vật liệu vận chuyển(kg/h) Với vật liệu vỏ trấu có:  = 90  110 (kg/m3) Chọn  = 100(kg/m3) n: Số vòng quay vít tải (vòng/phút) n= KV Dv Với: KV hệ số phụ thuộc vật liệu Với tro trấu vật liệu nhẹ ta chọn KV=20 77 KC: Hệ số chất đồng tiết diện máng, phụ thuộc vào vật liệu Với vật liệu nhẹ ta chọ KC= 0,09 Kn: hệ số phụ thuộc góc nghiêng  (độ) vít tải Kn=0,1  =0o Thay vào công thức (4.9) ta có:   Q Dv=    (37,7    KV  KC  K n )  2/5 14,8986   =    37,7  100  20  0,09  0,1 2/5 = 0,1427(m) Theo dãy số quy chuẩn đƣờng kính số vít tải : 100; 125; 150; 160; 200; 250; 300; 350 Ta chọn Dv=150(mm) Chọn khe hở cánh vít máng vít   5(mm) - Tính số vòng quay vít tải: Ta có công thức xác định số vòng quay vít tải theo đƣờng kính vít tải nhƣ sau: n= KV Dv  20 0,15  51,61 ( vòng/ Phút ) Chọn nV= 50 ( vòng/ Phút ) - Xác định công suất vít tải,với vít tải nằm ngang: P= CO Qtro  L 360 Trong đ : Qtro: Là suất vít tải Qtro=19,375(kg/h) L: Là chiều dài vận chuyển vật liệu theo phƣơng ngang 78 L= 1,5(m) Co: Hệ số lực cản ma sát với vật liệu vận chuyển, vỏ trấu khô có CO= 0,5  4 Vậy: P= 0,5 19,375  1,5  0,8(kw) 360 Ta chọn công suất động để quay vít tải 1,0(kw) 4.5 TÍNH CHỌN CÁCH NHIỆT VÀ TỔN THẤT NHIỆT CHO LÒ KHÍ HÓA 4.5.1 Chọn vật liệu cách nhiệt Vì lò khí hóa làm việc nhiệt độ cao nên đƣợc thiết kế gồm 03 lớp: Gạch chịu lửa (gạch samốt), thủy tinh cách nhiệt, lớp thép chịu lực Khi tính cách nhiệt cho lò, thông thƣờng cần tính cách nhiệt cho hai lớp lớp gạch chịu lửa, lớp thủy tinh Còn lớp thép hệ số dẫn nhiệt lớn nên gần nhƣ không cần t nh đến Bảng 4.6: Thông số lò khí hóa Nhiệt độ lò tm1 1000oC Nhiệt độ lò tm2 500 C Đƣờng kính lò d 0,9m Chiều cao lò l 2,8m Bảng 4.7: Thông số vật lý vật liệu xây lò 10 Tên vật liệu  Kg/m3  C C W/m.độ Kj/kg.độ T o Gạch samốt 1800 0,77 0,88 Bông thủy tinh 200 20-30 0,0165 - 79 Bảng 4.8: Tiêu chuẩn gạch samot Kích thƣớc (mm) Kiểu gạch Gạch hình chữ nhật 230 113 45 230 113 55 230 113 65 Với thiết kế lò hình trụ, ta chọn gạch có kích thƣớc 230/113/45 Xây theo hình thẳng với độ dầy 45mm Chọn lớp thủy tinh gấp đôi lớp gạch 90mm 4.5.2 Tính tổn thất nhiệt lò khí hóa, Mật độ dòng nhiệt tổn thấy 1m chiều dài là: 10 ql  tm1  tm2 d d  ln   ln 21 d1 22 d2 (w / m) (4.10) Thay bảng số liệu vào công thức (5.10) ta có ql  1000  50  854,31(w / m) 0,945 1,035  ln   ln    0,77 0,9    0,0165 0,945 Dòng nhiệt tổn thất lò là: Q  ql  l  853,31 2,8  2392,08(w) 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu luận văn đề cập giải đƣợc vấn đề sau: - năm gần nguồn nhiên liệu trấu nƣớc ta c xu hƣớng tăng dần qua năm, vỏ trấu tập trung chủ yếu đồng sông cửu long, chiếm gần 1/3 lƣợng trấu toàn quốc - Với việc sử dụng trấu làm chất đốt thủ công nhƣ gây ô nhiễm môi trƣờng xung quanh lãng phí nguồn tài nguyên - Trung bình năm nƣớc ta sản xuất 25 tỉ viên gạch, đ gạch nung chiếm 80% c đến 33% gạch đƣợc sản xuất dƣới dạng lò đốt thủ công Với việc đốt thủ công gây ô nhiễm môi trƣờng cách báo động - Để giảm bớt việc sử dụng nguồn tài nguyên thô ngày cạn kiệt, nƣớc ta giới nghiên cứu sử dụng công nghệ khí hóa khác với quy mô công nghiệp Giúp tăng hiệu việc sử dụng nguồn nhiên liệu góp phần bảo vệ môi trƣờng - Qua nghiên cứu tài liệu, báo khoa học nƣớc luận văn xây dựng đƣợc phƣơng pháp t nh toán thiết kế hệ thống khí hóa sinh khối có quy mô trung bình sử dụng để đốt gạch Để thay cho lò đốt thủ công gây ô nhiễm môi trƣờng - Để tăng khả sử dụng sản phẩm khí dùng cho lò gạch, lò nhƣ số nƣớc giới - Công nghệ khí hóa với việc sử dụng khí nóng trực tiếp nhƣ cho lò gạch, lò đem lại hiệu qua so với khí lạnh cho phát điện 81 KIẾN NGHỊ Nghiên cứu đạt đƣợc kết góp phần vào việc sử dụng thay nguồn nhiện liệu hóa thạch cạn kiệt nhƣ Để để ứng dụng rộng rãi phát triển tƣơng lai cần tiếp tục thực việc sau: - Cần phải nghiên cứu hoàn thiện hệ thống tự động hóa cho lò khí hóa - Cần phải tham khảo số nƣớc phát triển khu vực để hoàn thiện nghiên cứu, chế tạo vận hành thực nghiệm - Cần phải chế tạo thử nghiệm để thực trình đo kiểm cụ thể - Trong thời gian thực đề tài gặp nhiều kh khăn đinh, thời gian nghiên cứu có hạn, việc chế tạo sản phẩm thực chƣa thực đƣợc Em xin thực tiếp vào nghiên cứu 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Stt Tài liệu tiếng Anh Abtin ataei, Alireza Azimi, Sadand Behboodi Kalhori, Maryam Foroughi Abari and Hadi Radnezhad Performance analysis of a co-gasifier for organic waste in agriculture Anil Kr Jain Design Parameters gor a Rice Husk Throatless Gasifier Reactor.2006 Anil k.Rajvanshi biomass Gasification India 1986 Chandrakant Tuare, ARTES Institute, Glucksburg(germany) Biomass Gasification – Technology and Utilisation.2002 Gbabo Agidi, J.T Liberty and J.C Eluwa Design, Construction and performance evaluation of rice husk gasifying chamber for paddy rice parboiling Prabir Basu Biomass gasification and pyrolysis Practical design and Theory Elsevier, UK,2010 T.B Reed and A Das Handbook of biomass downdraft gasifier engine system US Department of energy 3/1988 Kuen Song Lin, H Paul Wang, C J.Lin, ching – I Juch A process development for gasification of rice husk.1998 Guidelines for designing downdraft gasifiers Tài liệu tiếng Việt 10 Hoàng Đình T n, B i Hải Bài tập nhiệt động lực học truyền nhiệt 11 Trần Gia Mỹ, Kỹ thuật cháy Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2005 83 12 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động kh , Tập 1,2 Nhà xuất giáo dục năm 2005 13 Ngô Văn Toàn, Nghiên cứu ảnh hƣởng tro trấu phụ gia siêu dẻo tới tính chất hồ, vữa, bê tông Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng số 3+4/2013 14 PGS.TS Đinh Thị Ngọ, TS Nguyễn Khánh Diệu Hồng Nhiên liệu trình xử lý hóa dầu Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội.2008 15 Trần Văn Đức, Nghiên cứu hấp thụ ion kim loại nặng Cu2+ Zn2+ nƣớc vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu Luận văn thạc sỹ khoa học chuyên ngành hóa hữu cơĐH Đà Nẵng năm 2012 16 Vỏ trấu công dụng vỏ trấu, Sở nông nghiệp phát triển nông thôn Vĩnh Phúc – Ngày đăng 08/3/2011 17 Phạm Xuân Núi, Nguyễn Văn thủy Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính trình xử lý nƣớc thải nhiễm dầu Thăm dò khai thác dầu khí 18 Giới thiệu kiểu lò nung gạch có khả ứng dụng An Giang sokhcn.angiang.gov.vn/wps/wcm/connect/ /2010043.doc?MOD 19 Dự án: xem xét giải pháp công nghiệp tiết kiệm lƣợng ngành công nghiệp với doanh nghiệp nhỏ vừa theo “chuyển đổi bon thấp trƣơng trình hiệu lƣợng” Việt Nam 20 Phê duyệt công bố kết thống kê diện t ch đất đai năm 2013 Laocai.gov.vn/sites/sotnmt/…/Quyết%20định%201467-QĐ-BTNMT.pdf 21 www.tinmoitruong.vn/ 22 http://gachtayninh.com/chi-tiet-tin-tuc/105 84 23 báo cáo ngày 6/12/2010, 8/12/2014 sản lƣợng gạo Việt Nam, theo trang Cục xúc tiến thƣơng mại đăng tin http://www.vietrade.gov.vn/go/1775-san-luong-gao-viet-nam-thang-11-nam2010.html 24 Nguyễn Đức Cƣờng, viện lƣợng, ĐH Bách Khoa HN Giới thiệu tổng quan thị trƣờng biomass, ngày 31/1/2015 25 Tuyển tập “ Báo cáo hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ 6”- Nghiên cứu sản xuất viên nhiên liệu từ biomass Đại học Đà Nẵng 85 ... tâm Để tận dụng nguồn nhiên liệu sẵn c chọn thực đề tài Nghiên cứu tiềm sử dụng công nghệ khí hóa trấu để cung cấp lượng cho công nghiệp phát điện” Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài nghiên cứu. .. Hiện trạng nguồn công nghệ sử dụng sinh khối Việt Nam 11 - Hiện trạng sử dụng trấu công nghệ sản xuất gạch Việt Nam - Nghiên cứu thiết kế 01 hệ thống khí hóa trấu cung nhiệt cho công nghiệp phát... VIỆT NAM ĐỂ CUNG CẤP NĂNG LƢỢNG 19 1.4.1 Công nghệ cháy 20 1.4.2 Công nghệ khí hóa .21 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU TRẤU VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU TRẤU CHO