HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA TỪ TRẤU THẢI ĐỂ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG NHIỆT SẤY NÔNG SẢN VÀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN PHỤC VỤ NHÀ MÁY XAY XÁT QUY MÔ VỪA VÀ NHỎ

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TP-HCM TRUNG TÂM THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  BÁO CÁO PHÂN TÍCH XU HƯỚNG CƠNG NGHỆ Chun đề: HƯỚNG ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA TỪ TRẤU THẢI ĐỂ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG NHIỆT SẤY NÔNG SẢN VÀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN PHỤC VỤ NHÀ MÁY XAY XÁT QUY MÔ VỪA VÀ NHỎ Biên soạn: Trung tâm Thông tin Khoa học Công nghệ TP HCM Với cộng tác của:  TS Bùi Trung Thành Trung Tâm Nghiên cứu Phát triển Công nghệ Máy công nghiệp_Trường đại học Công nghiệp TP.HCM TP Hồ Chí Minh, 10/2015 MỤC LỤC I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA TỪ PHỤ PHẨM NƠNG NGHIỆP (TRỌNG TÂM TỪ TRẤU THẢI) ĐỂ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG NHIỆT, NĂNG LƢỢNG ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM Giới thiệu cơng nghệ khí hố Tình hình nghiên cứu II XU HƢỚNG ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA TỪ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP TRÊN CƠ SỞ SỐ LIỆU SÁNG CHẾ QUỐC TẾ 13 Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế ứng dụng cơng nghệ khí hóa từ phụ phẩm nơng nghiệp theo thời gian 13 Tình hình đăng ký bảo hộ sáng chế ứng dụng cơng nghệ khí hóa từ phụ phẩm nơng nghiệp quốc gia 14 Các hướng nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ khí hóa từ phụ phẩm nơng nghiệp theo IPC: 17 III GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NHÀ NƢỚC KC05.02/2012-2015 CỦA TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM 19 Tên đề tài : 19 Mục tiêu đề tài 20 Các nội dung nghiên cứu giải 20 Các thành phần dây chuyền thiết bị gồm: 21 Phạm vi nghiên cứu 22 Phương pháp nghiên cứu 22 Danh mục kết quả, sản phẩm KHCN đạt 23 Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp 28 Tác động kinh tế, xã hội môi trường 28 10 Địa ứng dụng kết nghiên cứu 29 11 Kết luận 29 12 Kiến nghị 30 13 Một số vấn đề thảo luận 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 HƢỚNG ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA TỪ TRẤU THẢI ĐỂ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG NHIỆT SẤY NÔNG SẢN VÀ NĂNG LƢỢNG ĐIỆN PHỤC VỤ NHÀ MÁY XAY XÁT QUY MÔ VỪA VÀ NHỎ ************************** I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA TỪ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP (TRỌNG TÂM TỪ TRẤU THẢI) ĐỂ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG NHIỆT, NĂNG LƢỢNG ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM Giới thiệu cơng nghệ khí hố Cơng nghệ khí hóa từ nhiên liệu rắn ứng dụng chúng để phục vụ cho đời sống, sản xuất cơng nghiệp có từ kỷ 17 Kỹ thuật hố khí giảm dần ngừng sau Chiến Tranh Thế Giới II, vào thời điểm mà nhiên liệu lỏng từ nguồn dầu mỏ sử dụng phổ biến Tuy nhiên trước khủng hoảng giới dầu mỏ (năm 1970), cơng nghệ khí hóa lại phục hồi phát triển mạnh mẽ, bước thay nhiên liệu hóa thạch, kỹ thuật hóa khí trở nên đại hơn, phục vụ nhiều nhu cầu đời sống dân sinh, phục vụ sản xuất công nghiệp nhiều dạng lượng phức tạp Ưu điểm kỹ thuật cho phép chuyển đổi lượng để sử dụng tiết kiệm bao gồm quy mơ nhỏ Hệ thống thiết bị khí hóa cho phép biến đổi lượng dạng rắn thành nhiên liệu khí Thành phần dây chuyền thiết bị gồm: khí hóa, làm mát khí;bộ lọc, làm khí tải sử dụng nhiên liệu khí Khí tổng hợp hình thành cách cho đốt cháy nhiên liệu rắn buồng đốt dạng cấp oxi khơng đủ (thường cách kiểm sốt dịng khơng khí vào khí hóa) để chuyển đổi ngun liệu rắn thành trạng thái nhiên liệu khí cháy Kết khí hóa gas tạo có chứa thành phần CO, H2, CH4 vài loại khí trơ khác Theo tiến trình phát triển, giới có ngun lý : Lị có dịng khí từ dƣới lên Đây loại lò cổ điển đơn giản Khơng khí đưa vào buồng hố khí từ đáy lò ngược chiều với dòng nhiên liệu lò Các hạt nguyên liệu cháy chủ yếu phần đáy buồng đốt Lò loại phân định rõ ràng vùng: vùng cháy, vùng khử vùng nhiệt phân Gas đưa vị trí cao Tro hình thành từ q trình cháy nhiên liệu rắn lấy ngồi từ đáy buồng đốt hóa khí Hình Buồng đốt hóa khí có dịng khí từ lên 1- Cửa cấp nhiên liệu; 2- Khí ra; 3- Vùng sấy; 4- Vùng chưng cất; 5- Vùng khử; 6- Đáy lò; 7- Ghi đỡ; 8- Vùng chứa tro; 9- Khơng khí vào; 10- Vùng cháy; 11- Nhiên liệu rắn; Lị có dịng khí từ xuống Đối với loại lị đốt loại nhiên liệu rắn nạp đỉnh buồng đốt, khơng khí đưa từ xuống cịn gas lấy đáy lị Loại lị đốt khí hố có hạn chế với loại nhiên liệu rắn có độ ẩm cao, hàm lượng tro cao Gas lấy từ phía đáy buồng đốt, ngun liệu sinh khí dịng gas hình thành từ q trình cháy khơng hồn tồn di chuyển hướng Hình Buồng đốt hóa khí có dịng khí từ xuống 1- Cửa cấp nhiên liệu; 2- Vùng sấy; 3- Vùng chưng cất; 4- Đáy lị; 5- Khơng khí vào; 6- Vùng khử; 7- Ghi lị; 8- Khí ra; 9- Phần chứa tro; 10- Nhiên liệu rắn; 11- Vùng nhiệt phân; 12- Vùng chứa tro nóng Lị có hai vùng cháy, dịng khí ngang Loại lị gọi (lò dòng chéo) bao gồm hai vùng phản ứng Vùng sấy khơ ngun liệu, vùng carbon hóa nhiệt độ thấp cracking gas xảy vùng cao phản ứng hóa khí vùng thấp Loại buồng đốt có nhiệt độ khí hóa cao (khoảng 15000C cao nữa) Do nhiệt độ vùng oxy hóa cao nên loại lò phải lưu ý đến vấn đề vật liệu chế tạo buồng đốt Hình Buồng đốt hóa khí có dịng khí chéo 1- Cửa cấp nhiên liệu; 2- Vùng sấy; 3- Vùng chưng cất; 4- Vùng khử; 5- Gas ra; 6- Tro cháy; 7- Ghi lò;8- Vùng chứa tro;9- Đáy lị; 10- Khơng khí vào Lị hóa khí tầng sơi (Fluidized bed gasifier) Như đề cập, nguyên lý hoạt động loại buồng đốt có dịng khí từ xuống từ lên chịu ảnh hưởng vấn đề hóa học, đặc tính vật lý nhiên liệu rắn Các vấn đề thường gặp cho hai loại lò đường di chuyển nhiên liệu, đường thoát than xỉ, đặc biệt vấn đề tổn áp lị Buồng đốt hóa khí ngun lý tầng sơi (hình 5) xem phương pháp thiết kế cho phép hạn chế lại nhược điểm hai lị đốt nói Ngun lý làm việc lị bao gồm: Khơng khí thổi qua lớp ngun liệu với vận tốc đủ lớn để làm cho hạt nguyên liệu trạng thái lơ lửng Do tác nhân khí gia nhiệt từ bên ngồi, nên nhiên liệu rắn nhanh chóng đạt nhiệt độ phản ứng sinh khí Các hạt nguyên liệu buồng đốt hóa khí nhanh chóng trộn với nguyên liệu tầng sôi, làm cho chúng nóng lên nhanh chóng để cân với nhiệt độ tầng sôi Kết nguyên liệu bị nhiệt phân nhanh, dẫn đến pha trộn thành phần khí sinh nhanh làm tăng tốc độ khí hóa Hình Buồng đốt hóa khí tầng sơi 1- Gas ; 2- Vịng tuần hồn hạt bụi 3- Nhiên liệu ; 4- Tro 5- Khơng khí, oxy ; 6- Mặt phân phối7- Tầng sơi; 8- Cyclone Đối với loại lị đốt này, khí hóa phản ứng chuyển đổi keo-nhựa xảy pha khí Điểm lưu ý tất thiết bị khí hố ngun lý tầng sơi phải trang bị hệ thống cyclone để tách, lắng thu hồi tro theo dịng khí (nguồn tro, bụi hình thành từ trình cháy nhiên liệu) Nếu dịng khí hố dùng làm nhiên liệu khí cấp cho động nổ u cầu thành phần tro, bụi cịn sót lại phải nằm phạm vi yêu cầu cho phép Dựa tải sử dụng nhiên liệu khí hố, người ta phân thành loại lị hóa khí khác nhau: - Lị hóa khí di động dùng cấp nhiện liệu cho xe hơi, máy kéo, … - Lị hóa khí cố định dùng cấp nhiên liệu cho động nổ (loại lò sử dụng rộng rãi vùng nông thôn nước phát triển cho nhiều mục đích khác như: chạy máy phát điện để cấp điện cho sinh hoạt, bơm nước tưới ruộng đồng, kéo tổ hợp xay xát lúa gạo, ép mía… - Lị hóa khí cố định cấp nhiên liệu đốt bao gồm cấp trực tiếp cho lò nung gạch, gốm sứ, máy sấy, lò Thiết bị hóa khí cịn phân theo loại mơi chất sử dụng: - Thiết bị khí hóa sử dụng khơng khí làm mơi chất Loại hình thiết bị khí hóa sử dụng khơng khí để cung cấp cho q trình khí hóa Do khơng khí chứa tới 79% Nitơ nên sản phẩm khí tạo thành có nhiệt trị thấp Thường khoảng 4-6 MJ/Nm3 - Thiết bị khí hóa sử dụng ơxy làm mơi chất Với thiết bị khí hóa loại này, không tồn lượng lớn Nitơ sản phẩm khí nên sản phẩm khí có chất lượng cao với nhiệt trị lớn (12-15 MJ/Nm3) - Thiết bị khí hóa sử dụng nước làm mơi chất Thiết bị khí hóa dạng sử dụng nguồn nhiệt bên để cung cấp cho trình khí hóa có vùng cháy riêng biệt với vùng khí hóa Hơi nước làm mơi chất giúp tăng hàm lượng H2 sản phẩm khí cho sản phẩm khí chất lượng cao (1215 MJ/Nm3) Trong thực tế, thiết bị khí hóa sử dụng khơng khí làm mơi chất sử dụng rộng rãi tiện lợi tính đơn giản Để cải thiện chất lượng (tăng nhiệt trị) khí sản phẩm, ta đồng thời phun nước vào Tình hình nghiên cứu 2.1 Nghiên cứu ngồi nƣớc Có thể liệt kê lịch sử phát triển cơng nghệ hóa khí từ nhiên liệu biomass giới theo bảng bên 1669 Thomas Shirley thành cơng việc thực thí nghiệm hố khí từ carbonate hydrogen 1699 Dean Clayton công bố kế thành cơng việc hóa khí gas từ nhiên liệu than đá 1788 Robert Gardner cấp sáng chế liên quan đến hóa khí 1792 Báo cáo chứng thực gas, Murdock dùng gas tạo từ than đá để thắp sáng đèn nhà ơng ta Kể từ đó, gas từ than đá dùng để nấu nướng cho ứng dụng nhiệt 1801 Lampodium chứng minh khả tạo gas từ rác nhờ đặc tính hóa than gỗ 1804 Fourcroy tìm phản ứng gas – nước phản ứng nước với carbon nóng 1812 Phát minh động sử dụng nhiên liệu gas làm nhiên liệu 1840 Chế tạo Lò hóa khí từ nhiên liệu sinh khối quy mơ thương mại Pháp 1861 Siemens giới thiệu kỹ thuật lị hóa khí lị hóa khí nhiều người quan tâm 1878 Bắt đầu sử dụng lị hóa khí kết hợp với động nổ để phát điện 1900 Lị hóa khí cơng suất 600 HP triễn lãmtại Paris.Kế tiếp động công suất 5400 HP bắt đầu thử nghiệm kết nối vào thiết bị 1901 Sau 1901 J.W Parker công bố thành công việc chạy xe từ nhiên liệu khí hố từ lị hóa khí Giai đoạn 1901-1920, nhiều hệ thống động sử dụng nhiên liệu hố khí để phát điện 1930 Nazi Germany thực chuyển đổi động xe có khả chạy nhiên liệu gas dự án an ninh quốc gia độc lập với nhập dầu 1930 Bắt đầu phát triển ô tơ nhỏ di động chạy gas Chính phủ Anh Pháp nhận thấy ô tô chạy gas sinh từ than đá phù hợp cho thuộc địa họ, nơi mà xăng khan gỗ biến thành than củi lại dồi 1939 Khoảng 250 000 xe ô tơ đăng kí Thụy Điển Ngồi số đó, 90% chuyển đổi sang dạng dùng gas Gần tất 20 000 máy kéo dùng gas làm nhiên liệu 40 % nhiên liệu dùng gỗ phần lại than đá Sau 1945 Sau kết thúc Chiến Tranh Thê Giới II, với dồi xăng nhiên liệu diesel với giá rẻ, kỹ thuật hóa khí dần vị trí tầm quan trọng 1950 1970 Trong suốt năm này, kỹ thuật hóa khí bị bỏ qn Nhiều phủ Châu Âu cảm thấy tốc độ tiêu thụ gỗ ngày nhanh dẫn đến nạn phá rừng, tạo vấn đề môi trường Sau 1970 Trong năm 1970 có kỹ thuật việc phát điện quy mơ nhỏ Từ đó, người ta dùng nhiên liệu khác thay cho gỗ than đá 2.2 Nghiên cứu nƣớc Đối với nước, cơng nghệ hóa khí từ nhiên liệu rắn có mặt Việt Nam từ năm trước 1975, đặc biệt 10 năm đất nước vừa giải phóng, nước khan xăng, dầu.Trong thời gian hầu hết tuyến đường giao thông, xe tải chở khách ứng dụng cơng nghệ hóa khí từ than củi (đây loại nhiên liệu đánh giá có nhiều ưu điểm ứng dụng cơng nghệ hóa khí) để làm nhiên liệu cho động xe cải biên từ động xăng Do kỹ thuật hóa khí cịn sơ khai, đặc biệt công nghệ lọc xử lý khí gas cịn thơ sơ, nên cơng nghệ hóa khí sử dụng cho xe xe tải chấm dứt vào năm 1991-1994 Cơng nghệ hố khí từ trấu có số tác giả nghiên cứu đưa số mơ hình buồng đốt, nhiên mơ hình buồng đốt dạng pilot, cơng suất bé, hóa khí dạng mẻ Nổi bật năm 1993 ÷ 1996, có tác giả, Bùi Trung Thành, Trung tâm Nghiên cứu Cơ điện - Bộ Nông nghiệp công bố kết nghiên cứu chuyển giao 10 buồng đốt trấu hố khí với suất nhiệt 160 ÷ 200.000 kcal/giờ ,cung cấp nhiệt trực tiếp cho máy sấy nông sản dạng máy sấy tháp, suất sấy tấn/mẻ cho Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Đồng Tháp Mười, Nông trường Cơ đỏ tỉnh, Nông trường Sông Hậu tỉnh Cần Thơ Do lị hố khí thiết kế theo ngun lý hóa khí dạng mẻ nên gặp hạn chế khâu nạp trấu vào lò thải tro khỏi buồng Để giải vấn đề cấp nhiệt gián đoạn sấy, tác giả phải thiết kế chế tạo hai lị hố khí bố trí song song để đấu nối với tmáy sấy hết mẻ trấu Các buồng đốt trấu hố khí hoạt động liên tục nhiều năm đến năm 2003 ghi lị vật liệu cách nhiệt bị hỏng, nhà máy sấy ngưng bảo dưỡng khơng cịn bảo trì để sử dụng tiếp 10 C10K Làm biến tính thành phần hóa học khí đốt chứa monoxit carbon 4.34 B09B Loại bỏ chất thải rắn 3.36 B01J Các quy trình vật lý hóa học, ví dụ xúc tác, hóa keo; thiết bị liên quan đến chúng 3.27 C01B Các nguyên tố phi kim loại; hợp chất chúng 2.63 C10L Các dạng nhiên liệu khơng thuộc phân lớp khác; khí tự nhiên; khí tự nhiên tổng hợp; khí dầu mỏ hóa lỏng; phụ gia cho nhiên liệu chất đốt 2.35 hướng nghiên cứu có số phân loại xuất nhiều sáng chế  Giới thiệu số SC khí hóa trấu: Số Sáng chế IN166207B Tên Sáng chế Nhà nộp đơn Thiết bị qui Thermax Private trình khí hóa trấu Ltd 18 Ngày cơng bố đơn 31/03/1990 IN242622B Qui trình khí hóa sinh khối từ trấu Ghosh Biswajit Anhui Xinquan Thiết bị khí hóa CN202226830U Rice Industry Co trấu Ltd KR1123388B1 Khí cấu sản hợp hóa trấu với trúc đơn giản Korea Institute of phương pháp Energy Research xuất khí tổng KR1131610B1 Khí hóa trấu bao gồm cấu trúc xả tro để ngăn khơng khí vào bên Korea Energy Research Inst 03/09/2010 23/05/2012 23/03/2012 30/03/2012 III GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NHÀ NƢỚC KC05.02/2012-2015 CỦA TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM Tên đề tài : “ , chế biến gạo sinh hoạt cho cụm dân cư khu vực đồng sơng Cửu Long” - Chương trình : KC05.02/11-15 - Mã số : KC.05.01/06-10 - Thời gian thực : 30 tháng - Từ tháng 01/2012 đến tháng 9/2015 - Cơ quan chủ trì : Trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh; Bộ Cơng Thương - Chủ nhiệm đề tài : TS Bùi Trung Thành - Thư ký Khoa học : KS Trần Ngọc Vũ - Danh sách người tham gia thực hiện: 19 Họ tên, học hàm học vị Đơn vị công tác 01 TS Bùi Trung Thành Khoa Công nghệ Nhiệt lạnh -Trường ĐHCN Tp.HCM 02 PGS.TS Nguyễn Thạch Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 03 KS Trần Ngọc Vũ R&D Tech-Trường ĐHCN Tp.HCM 04 TS Lê Hùng Anh Viện Khoa học Công Nghệ Quản lý Môi Trường-Đại học Công nghiệp Tp.HCM 05 ThS Nguyễn Minh Cường R&D Tech-Trường ĐHCN Tp.HCM 06 ThS Nguyễn Hồng Khơi R&D Tech-Trường ĐHCN Tp.HCM Đại học Công nghiệp Tp.HCM 07 KS Đặng Văn Hiệp R&D Tech-Trường ĐHCN Tp.HCM 08 KS Dương Tiến Đoàn R&D Tech-Trường ĐHCN Tp.HCM 10 ThS Phạm Quang Phú Khoa Công nghệ Nhiệt lạnh -Trường ĐHCN Tp.HCM 11 ThS Lê Đình nhật Hồi Khoa Công nghệ Nhiệt lạnh -Trường ĐHCN Tp.HCM Mục tiêu đề tài Nắm vững kiến thức tính tốn thiết kế, công nghệ chế tạo, lắp đặt, vận hành thử nghiệm hệ thống trấu khí hóa vận hành liên tục để cung cấp lượng cho tổ hợp xay xát thóc có cơng suất 6-10 /giờ; - Chế tạo 01 tổ hợp: hệ thống trấu khí hóa, tổ hợp sản xuất điện, tổ hợp mạng nhiệt cung cấp cho tổ hợp xay xát thóc có công suất 6-10 đảm bảo tiêu chuẩn môi trường - Các nội dung nghiên cứu giải Đề tài nghiên cứu theo giải pháp tốt nhất, nhằm phù hợp với trình độ Khoa học Kỹ thuật - Công nghệ nước.Cụ thể vấn đề giải quyết: a Năng suất lị phản ứng khí hóa 20 Dây chuyền khí hóa thiết kế sử dụng trấu thải từ nhà máy xay xát suất -10 tấn/giờ nhằm vừa sử dụng dạng lượng điện, cung cấp đủ cơng suất cho tồn phụ tải, vừa sử dụng lượng dạng nhiệt để sấy lúa phục vụ xay xát cho nhà máy xay xát b Q trình khí hóa từ trấu liên tục - Quá trình cấp nguyên liệu liên tục cho lị phản ứng; - Q trình tháo tro liên tục từ lị phản ứng; - Q trình phản ứng liên tục để tạo sản phẩm khí hóa liên tục c Quá trình lọc làm mát nhiên liệu khí hóa - Loại bỏ keo–nhựa (tar); - Lọc, loại bỏ chất rắn; - Làm mát nhiên liệu khí hóa d Sử dụng nhiên liệu khí hóa Cung cấp nhiên liệu khí hóa (Syngas) dạng thơ đốt cung cấp lương nhiệt phục vụ cho trình sấy lúa e Làm nhiên liệu cho động diesel chạy máy phát điện Làm nhiên liệu khí ( syngas) cho động diesel cho động đốt kéo tải phát điện f Xử lý chất thải từ trình khí hóa - Xử lý nước rửa khí hóa nước làm mát; - Thu hồi chất thải rắn (tro, bụi than, chất kết tủa, ) để cung cấp cho sở sản xuất phân bón tận thu chất thải làm chất đốt Các thành phần dây chuyền thiết bị gồm: - Lị phản ứng khí hóa; - Bộ rửa khí làm mát khí; - Bộ lọc làm khí sơ cấp; - Bộ lọc làm khí thứ cấp; - Các tải sử dụng nhiên liệu khí Đề tài KC05.02/11-15 nghiên cứu, thiết kế chế tạo dây chuyền khí hóa trấu liên tục đủ cung cấp điện cho nhà máy xay xát quy mơ bóc trấu có 21 suất – 10 tấn/giờ, ngồi cịn có khả cung cấp nhiệt dùng cho sấy bổ sung theo yêu cầu trình xay xát Tổng điện cung cấp dây chuyền khí hóa 140 - 150 kW tiêu thụ điện cho khâu xay xát 107 kW, tiêu hao điện cho thiết bị điện hệ thống trấu khí hóa theo thiết kế tiêu thụ điện 16 - 20 kW, ngồi cịn tính đến tiêu thụ điện dùng cho thắp sáng khu vực sản xuất khoảng 15% Với giá trị tiêu thụ điện động diesel sử dụng kéo phát điện 180 kW cơng suất dây chuyền khí hóa liên tục thiết kế nằm dải công suất 300 kW Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống dây chuyền công nghệ đồng cung cấp lượng cho tổ hợp xay xát nhà máy cụ thể, bao gồm lượng phát điện 150 kVA nhiệt cho máy sấy mẻ suất tấn/mẻ Hệ thống hoạt động ổn định liên tục theo nhu cầu lượng nhà máy Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Phƣơng pháp kế thừa – Kế thừa cơng trình, kết nghiên cứu tác giả nước lĩnh vực nghiên cứu q trình khí hóa, đặc biệt khí hóa liên tục – Nghiên cứu tài liệu công nghệ khí hóa ngun liệu sinh khối sử dụng lượng cho phụ tải cụ thể, phân tích chọn lọc kết kế thừa sử dụng đề tài – Kế thừa kinh nghiệm vận hành, bảo trì bảo dưỡng xử lý cố xảy thiết bị dây chuyền nước tiên tiến chuyên sâu cơng nghệ khí hóa giới 6.2 Nghiên cứu lý thuyết – Tính tốn thiết kế tồn hệ thống dây chuyền khí hóa từ trấu bao gồm tính toán thiết buồng đốt, thiết bị rửa làm mát, thiết bị lọc thô, lọc tinh lọc an tồn theo phạm vi cơng suất u cầu đề tài phải giải nhằm phù hợp công nghệ chế tạo nước 6.3 Nghiên cứu thực nghiệm – Xác định yếu tố đầu vào buồng đốt ảnh hưởng đến thành phần khí tổng hợp (Syngas) nhiệt trị hỗn hợp 22 – Khảo sát, xác định tính chất nhiên liệu khí hóa sử dụng làm nhiên liệu khí cho động diesel sử dụng dạng nhiên liệu kép dùng chạy máy phát điện – Xác định phần trăm nhiên liệu khí thay dầu DO động chạy máy phát điện – Xác định kết hoạt động động chế độ sử dụng hoàn toàn dầu DO chế độ sử dụng nhiên liệu kép diesel khí tổng hợp – Xác định tiêu thành phần hỗn hợp khí hóa dây chuyền cơng nghệ nước so với tiêu nước – Xác định tiêu môi trường hệ thống xử lý nước thải Danh mục kết quả, sản phẩm KHCN đạt đƣợc Các sản phẩm KHCN đề tài bao gồm: 7.1 Sản phẩm Dạng I Đơn vị đo Dây chuyền kg/kWe 2,2-2,8 Nm3/h/kWe 2,2-2,5 KHTLT-01 1.1 Tiêu hao nguyên liệu trấu riêng 1.2 Tỷ lệ khí hóa 1.3 Sản phẩm khí hóa C ≤ 40 Kích thước tạp chất học khí m – Hàm lượng tạp chất học khí mg/Nm3 40 – Hàm lượng keo – nhựa (tar) khí mg/Nm3 50 – Hàm lượng NH3 mg/Nm3 30 - Hydrogen ( H2 ) % 7-10 - Methane ( CH4 ) % Nhiệt độ khí vào động nổ 23 - Carbon Mono Oxide (CO) % 15-18 kcal/Nm3 > 1000 Dùng cho động diesel kWe 150 -300 Công suất phát điện kW 120 - 150 % 50 70 pH 5.5 COD (g/lít) 100 Phenol(mg/lít) 0.5 Chloride(mg/lít) 600 Alkaline( g/lít) 4-8 pH 5.5 COD (g/lít) 100 Phenol(mg/lít) 0.5 Chloride(mg/lít) 600 - Nhiệt trị thấp Cụm diesel máy phát điện – Thay nhiên liệu diesel Hệ thống xử lý nƣớc thải từ hệ thống khí hóa hóa từ trấu Tro Nước làm mát hệ thống khí hóa Alkaline(g/lít) 7.2 Kết sản phẩm mặt công nghệ Các tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống: Tiêu thụ trấu: 250 kg/h Cung cấp nhiên liệu liên tục cho động nổ Diesel công suất phát điện 150 kW Tỉ lệ thay dầu Diesel > 60% Chất lượng sản phẩm khí tạo tương đương với nước tiên tiến giới sử dụng cơng nghệ khí hóa trấu 24 Cung cấp lượng cho máy sấy lúa, suất tấn/mẻ Cung cấp lượng cho máy sấy gạo, suất tấn/mẻ Chỉ tiêu khí thải nơi đặt hệ thống tiêu nước thải từ dây chuyền theo tiêu chuẩn môi trường 7.3 Sản phẩm Dạng II Số TT Yêu cầu khoa học cần đạt Tên sản phẩm Theo kế hoạch Thực tế đạt Chỉ tiêu kỹ thuật Tương đương với dây dây chuyền chuyền khí hóa Ấn khí hóa KHTLT- Độ Thái Lan, 01 Úc, Trung Quốc Tương đương với dây chuyền khí hóa Ấn Độ Thái Lan, Úc, Trung Quốc Hồ sơ thiết kế chế Bản vẽ thiết kế theo Bản vẽ thiết kế theo tạo dây chuyền TCVN TCVN khí hóa KHTLT01 Qui trình gia cơng chế tạo thiết bị dây chuyền khí hóa KHTLT-01 Gia công chế tạo phù hợp với điều kiện công nghệ chế tạo nước Gia công chế tạo phù hợp với điều kiện công nghệ chế tạo nước Qui trình gia cơng chế tạo phụ tải sử dụng khí hóa (các loại máy sấy) Gia cơng chế tạo phù hợp với điều kiện công nghệ chế tạo nước Gia công chế tạo phù hợp với điều kiện công nghệ chế tạo nước Tài liệu hướng Phù hợp với trình độ Phù hợp với trình độ dẫn lắp đặt, sử người sử dụng người sử dụng dụng hiệu chỉnh bảo trì dây chuyền khí hóa KHTLT-01 25 Ghi Tài liệu hướng Phù hợp với trình độ Phù hợp với trình độ dẫn lắp đặt, sử người sử dụng người sử dụng dụng bảo trì thiết bị phụ tải sử dụng nhiên liệu khí hóa (các máy sấy lúa, máy sấy gạo) Báo cáo tổng kết Theo quy định Bộ Theo quy định kết nghiên Khoa Học Công Bộ Khoa Học cứu đề tài Nghệ Công Nghệ 7.4 Sản phẩm Dạng III Yêu cầu khoa học Số cần đạt Tên sản phẩm Số lượng, nơi công bố Theo Thực tế kế hoạch đạt (Tạp chí, nhà xuất bản) Nghiên cứu tính tốn thiết kế buồng đốt trấu khí hóa quy mơ nhỏ sử dụng cho hộ gia đình nơng thơn Việt Nam Bài báo khoa học Tạp chí Cơ Khí Việt Nam Nghiên cứu thực nghiệm xác định số thông số ảnh hưởng đến q trình hoạt động buồng đốt trấu khí hóa kiểu thuận quy mơ nhỏ Bài báo khoa học Tạp chí khoa học cơng nghệ phát triển- Đại học Đà Nẵng “Research and development a rice husk gasifier to supply heat energy and eletrical power generator to Presentation Proceeding of international conference of Industrial power of TT 26 Viet Nam 2012” the rice mills in the Mekong delta of Vietnam” “Research and technology choices of the rice husk gasification to provide power energy for the rice mills in the Mekong Delta” Bài báo khoa học Research and capacity calculationof continuous rice husk gasifier to provide power energy for the rice mills in the Mekong Delta” Bái báo khoa học Khảo sát chế độ làm việc động RV125 sử dụng nhiên liệu kép “diesel-khí” Nghiên cứu, thiết kế rửa làm mát sản phẩm khí hóa dây chuyền trấu khí hóa để cung cấp nhiên liệu khí cho tổ máy phát điện sử dụng nhiên liệu kép công suất 180 kVA Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng chế độ trấu khí hóa đến công suất tiết kiệm nhiên liệu động diesel sử dụng nhiên liệu kép Bài báo Proceeding of international conference of2nd Vietnam-Thailand Workshop on Biomass Gasification Technology khoa học Tạp chí Cơng nghiệp Nơng thơn Bài báo Tạp chí Cơ khí khoa học Việt Nam Bài báo Tạp chí Cơng nghiệp Nơng thơn khoa học 27 Proceeding of The 3rd international conference on sustainableenergy“rise towards a green future”Ho Chi minh city university of technology Nghiên Bài báo – khoa học Tạp chí Cơng nghiệp Nơng Thơn hóa Ngoài ra, kết nghiên cứu đề tài đóng góp kiến thức liên quan cho việc học tập nghiên cứu, đào tạo Thạc sĩ Công nghệ Nhiệt thực đề tài lĩnh vực khí hóa liên quan đến nội dung nghiên cứu (đã báo cáo) hướng dẫn 01 học viên Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp Chủ nhiệm đề tài tiến hành đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp kiểu lị khí hóa liên tục (có hợp đồng tư vấn với Cơng ty Sở Hữu Trí Tuệ Thảo Thọ Quyến (Invenco) Tác động kinh tế, xã hội môi trƣờng Thiết bị dây chuyển trấu khí hóa nghiên cứu chế tạo nước (nội địa hóa) múc 85 ÷ 90 % - Sản phẩm sấy từ việc sử dụng nhiệt dây chuyền đạt tiêu chuẩn xuất - Năng lượng điện đủ cung cấp điện cho nhà máy xay xát lúa (bóc vỏ) suất - 10 tấn/giờ - Dây chuyền thiết bị trấu khí hóa cung cấp lượng: điện nhiệt cho nhà máy xay xát, chế biến gạo khu vực nông thôn Việt Nam, đặc biệt khu vực đồng sông Cửu Long (Các tỉnh có số lượng nhà máy xay xát chế biến lúa gạo quy mô tập trung gồm: tỉnh Long An, tỉnh Tiền Giang, tỉnh Đồng Tháp, tỉnh Sóc Trăng, tỉnh Bạc Liêu, tỉnh Kiên Giang, thành phố Cần Thơ, tỉnh An Giang) - Như với số lượng lớn nhà máy xay xát đối tượng mà đề tài quan tâm nghiên cứu nhằm đưa mơ hình sản xuất khép kín, hiệu kinh tế thuận lợi sử dụng mở thị trường tiềm lớn ứng dụng dây chuyền cơng nghệ khí hóa liên tục - Tác động thúc đẩy ngành khác nước phát triển ngành khí chế tạo máy - 28 Kết đề tài tác động đến việc tăng nhanh tốc độ cơng nghiệp hóa, đại hóa ngành cơng - nơng nghiệp - Góp phần nâng cao hiệu chế biến lúa gạo, cho nhà máy xay xát khu vực đồng sông Cửu Long - Giảm thiểu ô nhiễm môi trường khu vực nhà máy xay xát khu vực đồng sông Cửu Long cách sử dụng nguồn lượng phế thải nơng nghiệp để tái tạo thành lượng hữu ích - Thúc đẩy nghiên cứu ứng dụng công nghệ sử dụng lượng tái tạo, đặc biệt lượng sinh khối Đề tài góp phần thay đổi tư sử dụng nguồn lượng truyền thống sử dụng nguồn lượng tái tạọ, nhiên liệu có chất lượng tương đương - - Thúc đẩy sản xuất nông nghiệp vùng phát triển bền vững 10 Địa ứng dụng kết nghiên cứu Xí nghiệp Xay xát Chế biến Lương thực số 1, Công ty Lương thực Tiền Giang Đơn vị bỏ kinh phí đối ứng cho đề tài 1.795 triệu đồng quản lý sử dụng sản phẩm tạo đề tài Ngồi có công ty khác ký biên thỏa thuận đặt hàng 11 Kết luận Tác giả cộng giải vấn đề mặt thiết kế thiết bị công nghệ dây chuyền khí hóa theo u cầu đề tài sau: (a) Đã giải mặt công nghệ thiết bị đốt trấu khí hóa liên tục có công suất phù hợp theo thiết kế cụ thể qua hoạt động sau - Quá trình cấp nguyên liệu liên tục cho lò phản ứng suất cấp 200 ÷ 250 kg/giờ - Q trình tháo tro liên tục từ lò phản ứng (b) Đã giải cơng nghệ thiết bị làm mát nhiên liệu khí hóa - Làm mát sản phẩm khí hóa sau buồng đốt - Loại bỏ keo–nhựa (tar) bụi theo sản phẩm khí - Loại bỏ chất rắn theo sản phẩm khí theo yêu cầu 29 (c) Sử dụng sản phẩm nhiên liệu khí hóa - Cung cấp nhiên liệu khí hóa cho động đốt diesel sử dụng nhiên liệu kép để phát điện đạt công suất theo yêu cầu với tỷ lệ thay dầu > 60% - Cung cấp sản phẩm khí hóa làm nhiên liệu đốt hình thức cung cấp nhiệt sấy lúa (d) Xử lý chất thải từ q trình khí hóa - Xử lý nước rửa sản phẩm khí hóa nước thải tro - Thu hồi chất thải rắn (tro, bụi than, chất kết tủa, ) để cung cấp cho sở sản xuất phân bón tận thu chất thải làm chất đốt  Kết đạt đƣợc theo nhiệm vụ đề tài đăng ký  Đối với sản phẩm dạng (a) Đã tính tốn, thiết kế, chế tạo dây chuyền đồng đốt trấu khí hóa hồn chỉnh để cung cấp nhiên liệu khí cho tổ hợp động Diesel sử dụng nhiên liệu kéo kéo tổ máy phát điện công suất 150 kW cung cấp nhiệt cho máy sấy lúa (b) Sản phẩm khí hóa đạt tiêu chuẩn cung cấp nhiên liệu cho động theo đăng ký (c) Hệ thống thiết bi xử lý nước thải hoạt động theo thiết kế, xử lý nước thải đạt yêu cầu  Đối với sản phẩm dạng (a) Đã viết báo liên quan đến đề tài (tăng thêm bài) (b) Đã công bố nghiên cứu đề tài hội thảo quốc tế (không đăng ký thuyết minh đề tài)  Đối với sản phẩm đào tạo sau đại học Đã đào tạo học viên cao học (tăng thêm một) học viên Cao học thực đề tài “Xây dựng phần mềm tính tốn thiết kế buồng khí hóa thiết bị rửa làm mát” 12 Kiến nghị Xét yếu tố công nghệ (các yếu tố đầu vào) phạm vi nghiên cứu cho thấy có số vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu bao gồm: 30 - Cần tiếp tục thực nghiệm đa yếu tố để tìm giá trị tối ưu giá trị vị trí đặt vịi phun nước làm mát, lưu lượng nước cấp vào áp suất nước cấp vào - Giá trị bố trí vòi phun H, lưu lượng nước cấp Q áp suất cấp nước vào vòi phun phụ thuộc vào loại vòi phun đề tài chọn nghiên cứu Thực tế để có thêm nhiều kết luận ba thơng số cần tiếp tục khảo sát có thêm nhiều thực nghiệm số loại vòi phun khác - Tiếp tục theo dõi tuổi thọ động diesel sử dụng nhiên liệu kép - Tiếp tục theo dõi tuổi thọ ghi lò đốt tuổi thọ thiết bị buồng phản ứng 13 Một số vấn đề thảo luận Để thiết kế chế tạo thiết bị rửa – lọc làm mát kết hợp đạt hiệu yêu cầu người thiết kế phải có liệu tính chất bụi bao gồm dải phân bố kích thước hạt bụi, nồng độ bụi thành phần hóa học dải phân bố kích thước hạt hệ số quan trọng ảnh hưởng đến thiết kế Chế độ vận hành thiết bị yếu tố quan trọng cho phép đánh giá hiệu làm việc thiết bị yêu cầu người vận hành phải có kiến thức khí hóa, an toàn lao động, đặc biệt phải định kỳ kiểm tra bảo dưỡng thiết bị lọc khí bao gồm lọc thơ đến lọc tinh Ngồi đầu tư dây chuyền thiết bị bị ảnh hưởng bởi: - Giá trấu phụ thuộc vào mùa vụ thu hoạch, vận chuyển cạnh tranh loại hình sản xuất khác dùng trấu - Phải đảm bảo tính đồng nhất, mật độ ổn định lâu dài nguồn nguyên liệu - Lưu trữ bảo quản khó khăn (đặc biệt nhu cầu đòi hỏi sử dụng thời gian dài) - Chất lượng sản phẩm khí yêu cầu phải ổn định cho hoạt động lâu dài động diesel 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Bùi Trung Thành ; Tình hình nghiên cứu ứng dụng ) để sử dụng lượng nhiệt, lượng điện giới Việt Nam Trung tâm Thông tin Khoa học & Công nghệ; Xu hướng ứng dụng công nghệ khí hóa từ phụ phẩm nơng nghiệp sở số liệu sáng chế quốc tế TS Bùi Trung Thành; K 05/2011- 2015 http://thomsoninnovation.com/ 32 ... THAM KHẢO 32 HƢỚNG ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA TỪ TRẤU THẢI ĐỂ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG NHIỆT SẤY NÔNG SẢN VÀ NĂNG LƢỢNG ĐIỆN PHỤC VỤ NHÀ MÁY XAY XÁT QUY MƠ VỪA VÀ NHỎ **************************... vấn đề giải quy? ??t: a Năng suất lò phản ứng khí hóa 20 Dây chuyền khí hóa thiết kế sử dụng trấu thải từ nhà máy xay xát suất -10 tấn/giờ nhằm vừa sử dụng dạng lượng điện, cung cấp đủ công suất cho... CỨU VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ HĨA TỪ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP (TRỌNG TÂM TỪ TRẤU THẢI) ĐỂ SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG NHIỆT, NĂNG LƢỢNG ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM Giới thiệu cơng nghệ khí hố Cơng nghệ