đề tài nghiên cứu xác định một số thông số hợp lý của máy ép vỏ đậu phộng làm chất đốt full

1 ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam nước nông nghiệp hàng năm tạo lượng lớn đến hàng chục triệu phế thải (sinh khối) từ nơng nghiệp (vỏ trấu, bã mía, rơm rạ, vỏ đậu phộng…), phế thải sản xuất chế biến gỗ (mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn, cành …) Sử dụng nguồn sinh khối cách thích hợp để sản xuất nhiệt điện đem lại hội cho nông nghiệp, cải thiện an ninh lượng mang lại lợi ích cho mơi trường xã hội Lợi ích việc sử dụng viên (thanh) nhiên liệu từ Biomass tận dụng phế thải từ nơng nghiệp, giảm chi phí vận chuyển lưu trữ, sử dụng làm chất đốt cho nhiều loại lị cơng suất vừa nhỏ, vừa cắt giảm lượng hóa thạch, tiếp kiệm chi phí sản xuất, tăng chất lượng q trình cháy giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính… góp phần bảo vệ mơi trường Riêng tỉnh Miền Đông Nam Bộ hàng năm tạo chục triệu phế thải từ nông nghiệp vỏ đậu, vỏ trấu, bã mía, rơm rạ, vv… Hiện có số nhà máy, sở sản xuất nhiên liệu từ vỏ đậu địa bàn Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu, Tp HCM Tây Ninh… Tuy nhiên lĩnh vực nên máy móc vừa sản xuất vừa nghiên cứu cải tiến Ở nước ta, việc nghiên cứu sử dụng phế thải từ nông nghiệp để sản xuất nhiệt phục vụ công nghiệp đời sống sinh hoạt số trường Đại học (Đại học Bách Khoa TpHCM, Đại học SPKT thành phố Hồ Chí Minh…) nghiên cứu số sở vùng Miền Đông Nam Bộ sản xuất thử Các nghiên cứu tập trung vào hướng sinh hóa để biến Biomass thành nhiên liệu lỏng phục vụ công nghiệp Thực tế có số sở tư nhân thuộc Miền Đông Nam Bộ sản xuất thành công nhiên liệu từ vỏ hạt để làm củi đốt phục vụ sinh hoạt Tuy nhiên, máy móc, thiết bị sản xuất sở thiết kế chế tạo chủ yếu dựa theo kinh nghiệm, chưa có nghiên cứu tối ưu thông số máy, từ hiệu sử dụng máy cịn hạn chế, ngun nhân kìm hãm phát triển sử dụng nguồn lượng phục vụ công nghiệp sống sinh hoạt Với lý trên, chọn thực đề tài “ Nghiên cứu xác định số thông số hợp lý máy ép vỏ đậu phộng làm chất đốt” Hiệu khoa học thực tiễn a) Hiệu lĩnh vực khoa học công nghệ: - Xác định thông số hợp lý máy ép làm sở cho thiết kế cải tiến, hoàn thiện mẫu máy theo hướng tối ưu để nhanh chóng áp dụng sản xuất cách đại trà phục vụ sản xuất nhiên liệu từ vỏ đậu b) Hiệu kinh tế - xã hội - Việt Nam nước nông nghiệp hàng năm thải lượng lớn phế thải vỏ đậu, vỏ trấu, bã mía, rơm rạ, vỏ hạt, mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn, cành … Sử dụng nguồn sinh khối cách thích hợp để sản xuất nhiệt điện đem lại hội cho nông nghiệp, cải thiện an ninh lượng mang lại lợi ích cho môi trường xã hội - Việc áp dụng máy ép để sản xuất khối nhiên liệu từ vỏ đậu cách đại trà đạt hiệu cao sản xuất mở hướng sử dụng lượng khả thay nguồn lượng hóa thạch sản xuất, góp phần cắt giảm lượng hóa thạch, tiếp kiệm chi phí sản xuất, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính thúc đẩy phát triển công nghiệp lượng, công nghiệp sản xuất thiết bị chuyển hóa lượng đời sống xã hội v v… Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cây đậu phộng Việt Nam 1.1.1 Nguồn gốc Hình 1.1 Cây đậu phộng hay lạc, đậu phụng Đậu phộng, gọi lạc hay đậu phụng Tên tiếng anh: Peanut Tên khoa học: Arachis hypogaea, loài thực phẩm thuộc họ đậu có nguồn gốc Nam Mỹ Người Tây Ban Nha Bồ Đào Nha phát phân bố rộng rãi đậu phộng Nam Mỹ, đặc biệt vùng đảo Tây Ấn, Mêhicô, vùng biển Đông - Đông bắc Braxin, dải đất ấm áp vịnh Ria Plata Đậu phộng trồng rộng rãi nhiều nước Ấn Độ, Trung Quốc, Mỹ, Braxin Achentina Hiện nước Ghana, Malavi, Mali, Xômali, Sudan, Thái Lan, Việt Nam diện tích trồng đậu phộng tăng lên Đậu phộng thực phẩm, có dầu quan trọng Trong số loại hạt có dầu trồng hàng năm giới, đậu phộng đứng thứ hai sau đậu tương diện tích trồng sản lượng Hiện có trăm nước trồng đậu phộng Châu Á đứng hàng đầu giới diện tích trồng đậu phộng sản lượng, châu Phi, Bắc Mỹ đến Nam Mỹ Hiện châu Á vùng Bắc Mỹ có chiều hướng mở rộng diện tích trồng đậu phộng vùng khác 1.1.2 Tình hình phát triển đậu phộng Việt Nam Trong số 25 nước trồng đậu phộng châu Á, Việt Nam đứng hàng thứ năm, đậu phộng loại xuất thu ngoại tệ nước ta Mặc dầu đậu phộng có vai trị quan trọng nghiên cứu đậu phộng nước ta nhìn chung cịn Tài liệu nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng sách Việt đậu phộng hạn chế Bảng 1.1 Sản lượng đậu phộng Việt Nam số nước giới (nguồn: Food And Agricultural Organization of United Nations: Economic And Social Department: The Statistical Devision) Đậu phộng hầu hết khắp nước, tập trung chủ yếu tỉnh Miền Đông Nam Bộ Từ năm 2001 đậu phộng trồng Chính phủ ưu tiên phát triển để đáp ứng nhu cầu chuyển đổi cấu trồng số địa phương, nhu cầu tiêu thụ dầu thực vật, thức ăn gia súc nước xuất Chính nhờ có chủ trương, sách phát triển nông nghiệp Nhà Nước, đầu tư từ nhiều quan nghiên cứu ứng dụng thành tựu giống mới, chuyển giao tiến kỹ thuật vào sản xuất, suất sản lượng đậu phộng có chuyển biến đáng kể Từ năm 2001 đến năm 2006, diện tích trồng đậu phộng tăng 25.3 nghìn ha, đặc biệt suất đậu phộng tăng từ 1.48 tấn/ha lên 1.73 tấn/ha Năng suất đậu phộng tăng từ hai thập kỷ trở lại với việc mở rộng diện tích trồng đậu phộng đưa sản lượng đậu phộng lên 0.45 triệu vào năm 2004 phát triển Hình 1.2 Thu hoạch đậu phộng 1.1.3 Thành phần hóa học vỏ đậu phộng Hình 1.3 Cấu tạo vỏ đậu phộng (nguồn: http//vi.wikipedia.org/wiki/lạc) 1.1.4 Hiện trạng vỏ đậu nước ta Việc hàng triệu vỏ đậu tạo từ sở tách vỏ đậu chưa có kế hoạch sử dụng, làm cho khu vực phải đối mặt với tình trạng nhiễm mơi trường nghiêm trọng Vỏ đậu phải đối mặt với hai vấn đề: - Công nghệ đốt vỏ đậu lò gạch, lò gốm, lò bánh tráng, lò bún lạc hậu gây nhiễm mơi trường Hình 1.4 Vỏ đậu phộng dùng để đốt lò - Vỏ đậu đổ tràn lan đường, kênh, rạch đốt gây lãng phí nhiễm mơi trường Hình 1.5 Vỏ đậu phộng bị đốt 1.2 Các lợi ích sử dụng từ vỏ đậu phộng 1.2.1 Sử dụng làm chất đốt Từ lâu vỏ đậu phộng loại chất đốt quen thuộc với bà nông dân Chất đốt từ vỏ đậu phộng sử dụng nhiều sinh hoạt (nấu ăn, nấu thức ăn gia súc) sản xuất (nung gạch, sấy lúa) Hình 1.6 Vỏ đậu phộng dùng làm chất đốt sinh hoạt 1.2.2 Sử dụng làm phân bón cho hoa lan Để việc trồng lan nhà thành công cần phải chọn giá thể trồng phù hợp vừa đảm bảo ẩm độ cho lan vừa khơ thống rễ để tránh làm thối rễ, theo kinh nghiệm nhà vườn người ta sử dụng vỏ đậu phộng sau xử lý mầm bệnh để trồng lan phổ biến Chậu lan sử dụng loại chậu nhựa treo có đường kính miệng chậu 1820 cm (nếu trồng vài chậu), hay trồng lan trụ cố định luống đất (trồng với số lượng nhiều), phía chậu đổ lớp vỏ đậu phộng dầy 8-12 cm tạo ẩm độ cho rễ, nên lưu ý khơng để thân lan nằm sâu lớp giá thể mà để bên có khoảng cách 3-5 cm, điều kiện khơng khí với độ ẩm cao cần trì rễ lan ln thống Sau thời gian lớp vỏ đậu phộng phân hủy cần bổ sung tiếp tục thêm Lớp giá thể đậu phộng chức giữ độ ẩm cịn nơi tiếp nhận lượng phân bón để rễ lan hấp thu từ từ Hình 1.7.Vỏ đậu phộng dùng để trồng lan 1.2.3 Sử dụng vỏ đậu phộng làm củi Máy ép củi vỏ đậu phộng có cơng suất trung bình 500kg /h Cứ 1.05 kg vỏ đậu cho kg củi vỏ đậu Chỉ cần cho vỏ đậu vào phiểu chứa liệu cấp cho phận ép máy cho khối củi đậu có đường kính 200x80x80mm Trung bình kg củi đậu nấu cho người ăn Các thơng số kỹ thuật: Kích thướt: 200x80x80mm Màu: Nâu xám Độ dài: 80mm Hình dạng: Hình vng, khối hộp Độ ẩm toàn phần: 9,3% (m/m) Độ tàn tro: 1,7% Nhiệt lượng: 4600kcal/kg Hình 1.8 Củi ép từ vỏ đậu phộng 1.3 Công nghệ sản xuất nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp Dây chuyền công nghệ sản xuất nhiên liệu từ phế thải nông nghiệp tiêu chuẩn hoá xây dựng thành hệ thống hồn chỉnh Hình 1.9 Dây chuyền cơng nghệ sản xuất viên nhiên liệu từ phế thải (nguồn: Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ - Đại học Đà Nẵng ) Khi áp suất trình nén từ 30 Mpa – 150 Mpa, áp suất cao giải phóng lượng linhin (chiếm khoảng 15% khối lượng vật liệu) liên kết thành tế bào Nếu khơng đạt áp suất thêm chất phụ gia, tuỳ loại sinh khối sử dụng làm viên nhiên liệu Phụ gia hợp chất hữu rẻ tiền nước mật, bột, Tuỳ thuộc thành phần vật liệu, kích thước, độ ẩm, vào trình tạo viên nhiên liệu mà áp suất khác Mật độ viên nhiên liệu ảnh hưởng kích thước đầu vào, nguyên vật liệu mịn, mật độ dầy từ 700 kg/m – 1200 kg/m3, Đường kính ngun vật liệu