KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN CÔNG SUẤT 2 KVA SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIOGAS ĐƢỢC Ủ TỪ PHÂN HEO

Nƣớc ta là nƣớc có nền nông nghiệp lâu đời, ngƣời nông dân chúng ta thƣờng sử dụng phân chuồng bón cho cây trồng, làm thức ăn cho cá…Ngoài ra, khi ủ phân heo và phân bò bằng cách lên men vi sinh vật trong điều kiện yếm khí sẽ cho lƣợng khí metan rất lớn, lƣợng khí metan này có thể tạo ra nguồn năng lƣợng lớn để thay thế nguồn năng lƣợng truyền thống, giảm thiểu chi phí điện năng. Việc tái sử dụng nguồn khí thải sinh học chạy máy phát điện còn góp phần hạn chế tối đa ô nhiễm môi trƣờng do các khí thải từ các động cơ nổ gây ra. Đây là một hƣớng nghiên cứu đầy hứa hẹn nhiều triển vọng ứng dụng rộng rãi, mang lại lợi ích kinh tế, cung cấp nguồn năng lƣợng sạch cho vùng sâu vùng xa mà điện lƣới quốc gia chƣa vƣơn tới. Từ trƣớc đến nay khí sinh học từ các hầm biogas chủ yếu đƣợc sử dụng vào việc đun nấu mà chƣa sử dụng vào nhiều mục đích khác. Trong lúc đó do nhu cầu sử dụng nguồn nhiên liệu từ dầu mỏ, khí đốt ngày càng khan hiếm không đáp ứng đƣợc yêu cầu sản xuất. Vì lẻ đó tận dụng lƣợng gas sinh ra từ hầm ủ yếm khí biogas để chạy máy phát điện đang là vấn đề thời sự. Nhiều khảo sát đã cho thấy rằng máy nổ chạy bằng nhiên liệu gas sinh học có lƣợng khí xả sạch đạt tiêu chuẩn EURO I và sản xuất đƣợc năng lƣợng điện có giá thành rất rẻ. Ở Việt Nam hiện nay đã có một số cơ sở tƣ nhân lắp ráp chế tạo máy phát điện từ các động cơ nổ của xe hơi cũ đang vận hành rất tốt. Tuy nhiên chƣa có một đề tài nào ghi nhận các thông số kỹ thuật về mức sử dụng nhiên liệu, hàm lƣợng khí xả vào môi trƣờng, tiếng ồn tạo ra…từ hoạt động của máy nổ. Xuất phát từ những nguyên nhân đó đƣợc sự đồng ý của Bộ môn Công Nghệ Sinh Học cùng với sự hƣớng dẫn của TS. Dƣơng Nguyên Khang chúng tôi tiến hành đề tài: “Khảo sát hoạt động của máy phát điện công suất 2 kVA sử dụng nhiên liệu biogas đƣợc ủ từ phân heo”

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN CÔNG SUẤT 2 KVA SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIOGAS ĐƢỢC Ủ TỪ PHÂN HEO Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa: 2003 – 2007 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC DŨNG Thành Phố Hồ Chí Minh - 2007 – BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************ KHẢO SÁT HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN CÔNG SUẤT 2 KVA SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIOGAS ĐƢỢC Ủ TỪ PHÂN HEO Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện TS. DƢƠNG NGUYÊN KHANG NGUYỄN QUỐC DŨNG Thành Phố Hồ Chí Minh - 2007 - iii LỜI CẢM ƠN Con xin thành kính ghi ơn ba má, hai ngƣời suốt đời trăn trở, dốc hết công lao cho con đƣợc ngày hôm nay. Em xin ghi khắc ơn sâu của các anh chị, những ngƣời luôn dành mọi điều kiện tốt đẹp cho em ăn học nên ngƣời. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến. Ban giám hiệu trƣờng Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học cùng Quý thầy cô đã tạo điều kiện tốt đẹp cũng nhƣ truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Em xin trân trọng biết ơn thầy Dƣơng Nguyên Khang và Thầy Nguyễn Đình Hùng, đã hết lòng hƣớng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quí báu cho em trong suốt quá trình thực tập tốt nghiệp. Em xin cảm ơn anh Huỳnh Công Bằng ngƣời đã tạo điều kiện cho em tiến hành đề tài trong suốt thời gian thực tập. Xin cảm ơn sự giúp đỡ của bạn An, Bảo, Thái, Kha và các bạn cùng phòng ngƣời đã chia sẽ những khó khăn, vui buồn trong suốt quá trình thực hiện. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhƣng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn này không thể tránh khỏi những thiếu xót. Chúng tôi rất mong sự đóng góp của thầy cô và các bạn. Xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Dũng TÓM TẮT KHÓA LUẬN iv Nguyễn Quốc Dũng, đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2007, thực hiện đề tài: “khảo sát hoạt động của máy phát điện công suất 2 kVA sử dụng nhiên liệu khí biogas đƣợc ủ từ phân heo” dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Dƣơng Nguyên Khang. Đề tài đƣợc tiến hành: Từ ngày 15/ 3/2007 – 21/8/2007, tại trại heo gia đình anh Huỳnh Công Bằng số 23/3 tổ 13, ấp Trung Lân, xã Bà Điểm, huyện Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh và tại trại bò trƣờng Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh Mục tiêu của đề tài là tận dụng gas sinh ra từ phân heo đƣợc lên men yếm khí để chạy máy phát điện loại 2 kVA để sản xuất điện sạch đáp ứng tình hình thiếu điện trầm trọng hiện nay. Thí nghiệm đƣợc tiến hành so sánh động cơ chạy bằng khí biogas hoặc xăng ở ba mức tải nhỏ, vừa và cao đƣợc lặp lại 10 lần mỗi lần cách nhau 7 ngày trong thời gian khảo sát Kết quả thu đƣợc ở 3 mức tải nhƣ sau:  Độ chênh lệch giữa công suất máy chạy bằng biogas hoặc xăng tƣơng đƣơng nhau: ở xăng lần lƣợt từ thấp, trung bình, và cao là 161,6 W; 851,6 W; 1.618 W, còn ở biogas là 162,5 W; 700,2 W; 1163 W.  Khí thải khi chạy bằng biogas ít ô nhiễm môi trƣờng hơn so với khi chạy bằng xăng và đều đạt tiêu chuẩn Euro 1 và Euro 2. Hàm lƣợng CO HC NO x Thấp Tb Cao Thấp Tb Cao Thấp Tb Cao Xăng : 5 6 6 617 274 136 23 21 20 Biogas: 0.06 0.53 0.04 16,9 23,9 23,1 22,6 23,2 23,2 Euro 1: 3,16 3,16 3,16 1130 1130 1130 140 140 140 Euro 2: 2,2 2,2 2,2 500 500 500 190 190 190 v  Hiệu quả kinh tế khi chạy ở chế độ không tải công suất thấp thì 1 lít xăng tƣơng đƣơng 0,6 m 3 gas; khi ở chế độ công suất trung bình thì 1 lít xăng tƣơng đƣơng với 0,58 m 3 ; và ở công suất cao thì 1 lít xăng tƣơng đƣơng với 0,5 m 3 gas.  Kết luận: sử dụng năng lƣợng mới gas sinh học đảm bảo máy phát điện vận hành tốt, công suất máy phát điện của 2 loại nhiên liệu chênh lệch không nhiều, nồng độ khí thải của nhiên liệu gas sinh học thấp và đạt tiêu chuẩn Euro 1 và Euro 2. Hiệu quả kinh tế so với sử dụng xăng là rất cao. vi MỤC LỤC Trang Tựa Trang Lời cảm ơn . iii Tóm tắt . iv Mục lục v Danh sách các bảng . vii Danh sách các hình . viii Danh sách chữ viết tắt ix Chƣơng 1 1. MỞ ĐẦU . 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích và yêu cầu . 2 1.2.1. Mục đích 2 1.2.2. Yêu cầu 2 Chƣơng 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 3 2.1. Sơ lƣợt về thành phần hóa học và tính chất khí sinh học biogas . 3 2.1.1. Định nghĩa . 3 2.1.2. Thành phần 3 2.1.3. Tính chất vật lý, hóa học …… 3 2.1.4. Cơ chế tạo thành khí sinh học trong hệ thống biogas . 6 2.1.5. Một số mô hình tạo khí biogas đang đƣợc ứng dụng hiện nay . 7 2.1.6. Tiềm năng và ý nghĩa của biogas . 9 2.2. Tình hình nghiên cứu biogas trong và ngoài nƣớc 11 2.2.1. Tình hình trong nƣớc . 11 2.2.2. Tình hình ngoài nƣớc 11 2.3. Sơ lƣợt vài nét về động cơ máy 2 kVA . 12 2.3.1. Khái niệm động cơ đốt trong bốn kỳ 12 2.3.2. Cấu tạo động cơ đốt trong 13 vii 2.3.2.1. Bộ phận phát lực 13 2.3.2.2. Bộ phận đánh lửa . 14 2.3.2.3. Bộ phận phân phối khí . 15 2.3.2.4. Bộ phận nhiên liệu . 15 2.3.3. Cấu tạo động cơ đã đƣợc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu biogas . 17 2.3.4. Một số động cơ sử dụng biogas thƣờng gặp 18 2.3.5. Khí thải của động cơ đốt trong 22 2.3.5.1. Oxit cacbon (CO x ) 22 2.3.5.2. NO x , H 2 S và SO 2 . 22 2.3.5.3. Các chất hydrocacbua . 23 2.3.5.4 . Các hợp chất chì . 23 Chƣơng 3 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài . 24 3.2. Vật liệu và thiết bị sử dụng 24 3.3. Phƣơng pháp thí nhiệm 24 Chƣơng 4 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Ảnh hƣởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải, hiệu điện thế và lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ không tải. . 28 4.2. Ảnh hƣởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải, hiệu điện thế và lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ có tải 33 4.3. Hiệu quả kinh tế của máy nổ phát điện sử dụng biogas hoặc xăng. 37 Chƣơng 5 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1. Kết luận 39 5.2. Đề nghị . 39 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO 7. PHỤ LỤC viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 2.1. Thành phần hoá học khí biogas 3 Bảng 2.2. Hàm lƣợng các chất trong khí thải 22 Bảng 4.1. Ảnh hƣởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải, hiệu điện thế và lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ không tải . 28 Bảng 4.2. Bảng tiêu chuẩn khí thải Euro 1 và Euro 2 đối với động cơ xăng . 29 Bảng 4.2. Ảnh hƣởng của tốc độ vận hành máy và nhiên liệu lên nồng độ khí thải, hiệu điện thế và lƣợng nhiên liệu tiêu thụ ở chế độ có tải . 33 Bảng 4.4. Giá điện tạo ra khi chạy máy bằng biogas hoặc xăng 37 Bảng 4.5. Bảng giá thành một số loại hầm biogas . 37 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH TÊN HÌNH TRANG Hình 2.1: Các kỳ động cơ đốt trong 4 kỳ . 13 Hình 2.2: Sơ đồ bộ chế hòa khí 16 Hình 2.3: Động cơ gas sử dụng phƣơng pháp hòa trộn trƣớc 18 Hình 2.4: Động cơ Diesel Gas . 19 Hình 2.5: Động cơ gas sử dụng phƣơng pháp hòa trộn trƣớc có buồng cháy phụ 19 Hình 2.6: Động cơ gas sử dụng phƣơng pháp phun trên đƣờng ống nạp 20 Hình 2.7: Động cơ Gas Diesel . 21 Hình 4.1. Biểu đồ so sánh lƣợng khí HC, NO 2 thải ra của máy sử dụng xăng hoặc biogas ở chế độ không tải . 30 Hình 4.2. Biểu đồ lƣợng khí CO, CO 2 , O 2 và thải ra của máy sử dụng xăng hoặc biogas ở chế độ không tải 31 Hình 4.3. Biểu đồ so sánh lƣợng khí CO, CO 2 , O 2 , thải ra của máy bằng xăng hoặc biogas ở chế độ có tải 35 Hình 4.4. Biểu đồ so sánh lƣợng khí HC, NO x thải ra của máy bằng xăng hoặc biogas ở chế độ có tải. 35 x DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT 1. MCCT: Môi chất công tác 2. ĐCT: Điểm chết trên 3. Điểm chết dƣới 4. CNSH: Công nghệ Sinh Học 5. NL x : Nhiên liệu xăng 6. NL b : Nhiên liệu biogas 7. W tt : Công suất thực tế 8. W lt : Công suất lý thuyết 9. TS: Tiến sĩ . đông đặc -82,3 0 C, nhiệt độ hoá lỏng -60,28 0 C, có thể hoà tan vào nƣớc tạo dung dịch acid H 2 S, độ hoà tan thấp, ở 40 0 C 0,25g H 2 S hoà tan hoàn toàn. gạch có vòm chứa gas đúc liền với bể chứa dịch phân, thể tích bể chiếm 75% dung tích thiết kế, vòm chứa gas chiếm 25% thể tích thiết kế, phần bể điều áp