Nghiên cứu sử dụng biomass cho động cơ đánh lửa cưỡng bức tĩnh tại cỡ nhỏ

Thời gian thực hiện 01 05 2016 đến 20 07 2017 Địa điểm nghiên cứu Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Mục tiêu của đề tài là nhằm hướng tới việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí Biomass thay thế nhiên liệu hóa thạch cho động cơ đánh lửa cưỡng bức tĩnh tại cỡ nhỏ Thiết kế chế tạo hệ thống khí hóa Biomass lắp đặt thử nghiệm cho động cơ xăng tĩnh tại kéo máy phát điện từ 2kW đến 5kW Sử dụng nguồn phế phẩm nông lâm nghiệp để phát triển nguồn nhiên liệu Biomass thay thế một phần nhỏ cho nhiên liệu hóa thạch là phù hợp với điều kiện Việt Nam hiện nay Đồng thời góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính bảo vệ môi trường ngăn ngừa biến đổi khí hậu và tăng thu nhập cho người nông dân khi bán các loại phế phẩm này vì vậy đề tài sẽ tỏ rõ tính thực tiễn và ý nghĩa khoa học Như mục đích nghiên cứu đã chỉ rõ với đề tài Nghiên cứu sử dụng Biomass cho động cơ đánh lửa cưỡng bức tĩnh tại cỡ nhỏ thì đối tượng nghiên cứu của luận văn là máy phát điện sử dụng xăng cỡ nhỏ và hệ thống tạo khí Biomass từ nhiên liệu gỗ vụn viên nén mùn cưa Phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi Thiết kế chế tạo hệ thống cấp khí Biomass sử dụng nguồn nhiên liệu để sản xuất khí hóa là gỗ vụn khô hoặc viên nén năng lượng gỗ Động cơ được sử dụng nghiên cứu là máy phát điện CELEMAX có công suất 2 kW Để đạt được mục đích nêu trên luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp Tìm kiếm tài liệu thu thập thông tin dựa trên các công trình đã công bố về hệ thống tạo khí Biomass và sử dụng khí Biomass cho động cơ đốt trong Thiết kế chế tạo hệ thống tạo khí Biomass lắp đặt thử nghiệm trên động cơ sử dụng xăng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRƯƠNG QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BIOMASS CHO ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC TĨNH TẠI CỠ NHỎ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng, năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRƯƠNG QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BIOMASS CHO ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC TĨNH TẠI CỠ NHỎ Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 60.52.01.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG Đà Nẵng, năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Đà Nẵng, ngày 27 tháng năm 2017 Tác giả Trương Quang Trung ii TÓM TẮT Tên đề tài: “Nghiên cứu sử dụng Biomass cho động đánh lửa cưỡng tĩnh cỡ nhỏ” Thời gian thực hiện: 01/05/2016 đến 20/07/2017 Địa điểm nghiên cứu: Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Mục tiêu đề tài nhằm hướng tới việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí Biomass thay nhiên liệu hóa thạch cho động đánh lửa cưỡng tĩnh cỡ nhỏ Thiết kế chế tạo hệ thống khí hóa Biomass, lắp đặt thử nghiệm cho động xăng tĩnh kéo máy phát điện từ 2kW đến 5kW Sử dụng nguồn phế phẩm nông lâm nghiệp để phát triển nguồn nhiên liệu Biomass thay phần nhỏ cho nhiên liệu hóa thạch phù hợp với điều kiện Việt Nam Đồng thời góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính, bảo vệ mơi trường, ngăn ngừa biến đổi khí hậu tăng thu nhập cho người nông dân bán loại phế phẩm này, đề tài tỏ rõ tính thực tiễn ý nghĩa khoa học Như mục đích nghiên cứu rõ, với đề tài “Nghiên cứu sử dụng Biomass cho động đánh lửa cưỡng tĩnh cỡ nhỏ” đối tượng nghiên cứu luận văn máy phát điện sử dụng xăng cỡ nhỏ hệ thống tạo khí Biomass từ nhiên liệu gỗ vụn/viên nén mùn cưa Phạm vi nghiên cứu đề tài giới hạn phạm vi: Thiết kế chế tạo hệ thống cấp khí Biomass sử dụng nguồn nhiên liệu để sản xuất khí hóa gỗ vụn khơ viên nén lượng gỗ; Động sử dụng nghiên cứu máy phát điện CELEMAX có cơng suất: kW Để đạt mục đích nêu trên, luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp; Tìm kiếm tài liệu, thu thập thông tin, dựa cơng trình cơng bố hệ thống tạo khí Biomass sử dụng khí Biomass cho động đốt Thiết kế, chế tạo hệ thống tạo khí Biomass, lắp đặt thử nghiệm động sử dụng xăng iii SUMMARY Project title: "Research on application of Biomass for small size static ignition engines" Time: 01/05/2016 to 20/07/2017 Study location: Da Nang University of Technology The objective of the research is to study the use of Biomass substituting for fossil fuels for small municipal ignition engines, design the manufacture of Biomass gasification system, install test for static gasoline engines at pulling generators from 2kW to 5kW Using agro-forestry by-products to develop alternative Biomass fuels for a small amount of fossil fuels is appropriate for current conditions in Vietnam At the same time, it contributes to reduce greenhouse gas emissions, protect the environment, prevent climate change and increase income for farmers when selling these kinds of waste Therefore, the topic shows the practical and scientific significance As pointed out in the reasearch, with the topic "Research on application of Biomass for small size static ignition engines", the subject of the thesis is the generator using small petrol and Biomass gasification system from sawdust / sawdust pellets The research scope of the topic is limited to the following areas: Designing the manufacture of Biomass gasification system using fuels to produce gasification is dry shavings or wood pellets; The engine used for research is the CELEMAX generator with a capacity of kW To achieve the purpose mentioned above, the thesis uses the method of integrated research; Document searching, information gathering, based on published work on Biomass gas generation systems and Biomass applications for internal combustion engines Designing, manufacturing Biomass gas generation system, installating a test on gasoline engine iv MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .3 1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng khí hóa Biomass .3 1.1.1 Năng lượng dạng lượng 1.1.2 Lịch sử phát triển Biomass .4 1.1.3 Sử dụng Biomass a) Sản xuất nhiệt truyền thống c) Sản xuất điện từ lượng Biomass d) Khí hóa Biomass .7 1.1.4 Sử dụng khí Biomass cho động đốt 1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ khí hóa Biomass sản xuất lượng quy mô nhỏ .8 1.2.1 Các cơng trình cơng bố có liên quan trực tiếp đến đề tài nước 1.2.2 Các nghiên cứu ứng dụng Việt Nam 1.2.3 Các cơng trình cơng bố có liên quan trực tiếp đến đề tài giới 11 1.2.4 Nghiên cứu ứng dụng số quốc gia giới 14 a) Tại Trung Quốc .14 b) Tại Ấn Độ 16 c) Tại Thái Lan 17 2.2.5 Một số sơ đồ hệ thống khí hóa Biomass sản xuất lượng quy mơ nhỏ điển hình .19 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT .23 2.1 Cơng nghệ hóa khí Biomass .23 2.1.1 Nguyên liệu sản xuất khí Biomass 23 2.1.2 Nguyên lý lị hóa khí Biomass 31 v a) Giới thiệu cơng nghệ khí hóa tầng cố định: 31 b) Giới thiệu công nghệ khí hóa tầng sơi: 33 2.1.3 Lựa chọn phương án sản xuất khí Biomass từ Cenlulo 34 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình khí hóa Biomass 35 a) Kích thước nhiên liệu 35 b) Độ ẩm nhiên liệu 35 c) Chủng loại đặc tính nhiên liệu 35 d) Ảnh hưởng hệ số tỷ lệ khơng khí (ER) 35 e) Ảnh hưởng giản đồ nhiệt độ lò 36 2.2 Thiết kế hệ thống tạo khí Biomass .36 2.2.1 Yêu cầu hệ thống tạo khí 36 2.2.2 Tính tốn, thiết kế lị đốt khí hóa Biomass 40 a) Số liệu ban đầu 40 b) Sơ đồ ngun lý cấu tạo lị khí hóa .42 c) Tính tốn cân khối lượng .42 d) Tính tốn cân nhiệt lượng vùng lị khí hóa Biomass 44 e) Tính tốn đường kính lị, đường kính ống cấp khơng khí khí sản phẩm 46 f) Tính tốn chiều cao thiết bị vị trí đặt miệng thổi gió .48 2.2.3 Thiết kế hệ thống lọc khí .51 2.2.4 Các thiết bị phụ trợ khác .55 2.3 Thiết kế hòa trộn cung cấp Biomass cho động chuyển đổi 55 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 57 3.1 Mơ tả hệ thống khí hóa kết hợp máy phát 57 3.1.2 Chế tạo lắp đặt lị khí hóa .58 3.1.3 Chế tạo lắp đặt Cyclone 59 3.1.4 Chế tạo lắp đặt dàn tản nhiệt 60 3.1.5 Chế tạo lắp đặt lọc khí 60 vi 3.2 Đặc điểm động đánh lửa cưỡng sử dụng thử nghiệm 60 3.2.1 Yêu cầu động sử dụng nhiên liệu khí .60 3.2.2 Lựa chọn phương án cung cấp Biomass cho động 60 3.2.3 Chọn động thực nghiệm .60 3.3 Lắp đặt hệ thống chạy thử nghiệm động dùng Biomass 61 3.4 Vận hành hệ thống 62 3.4.1 Nhóm lửa 62 3.4.2 Hiệu chỉnh hệ số dư lượng khơng khí 62 3.4.3 Hiệu chỉnh lưu lượng cung cấp khí Biomass 63 3.4.5 Phương pháp xử lý tro, hắc ín .63 3.4.4 Vận hành máy phát 63 3.5 Kết đo đạc số thông số mơ hình thí nghiệm 63 3.5.1 Cơng suất khí hóa 64 3.5.2 Công suất máy phát 65 Chương PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 66 4.1 Đánh giá tính kỹ thuật hệ thống tạo khí Biomass 66 4.2 Đánh giá tính động thử nghiệm Biomass .66 4.3 Đánh giá tính kinh tế ô nhiễm môi trường 66 KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ 68 Kết luận 68 Hạn chế 68 Hướng phát triển 68 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên đại lượng Thứ nguyên Aad Phần trăm lượng tro nhiên liệu khô % Ash Phần trăm khối lượng tro nhiên liệu % Cad Lượng cacbon nhiên liệu khô % CPnl Nhiệt dung riêng nhiên liệu Biomass kJ/kgK CPkhi Nhiệt dung riêng nhiên liệu khí sản phẩm kJ/kgK D Đường kính phần thân lị (nhiệt phân) m Dra Đường kính ống khí thân lị m Do Đường kính thót lị khí hóa m ĐHBK Đại học Bách khoa ER Tỷ lệ khơng khí tương đương Gg Lưu lượng khí sản phẩm LHVf Nhiệt trị thấp nhiên liệu Biomass Q Công suất nhiệt lị kW Vg Vận tốc khí sản phẩm ống m/s m3/h MJ/kg viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu Tên hình ảnh Trang Hình 1.1 Phân phối lượng từ khí hóa Biomass Trung Quốc 15 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống khí hóa Biomass sản xuất điện Bengal, Ấn Độ 19 Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống khí hóa Biomass sản xuất điện TERI, Ấn Độ 20 Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống khí hóa Biomass kiểu thuận chiều cấp 21 Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống khí hóa Biomass kiểu thuận chiều nhiều cấp 21 Hình 2.1 Mơ tả hệ thống khí hóa ngược chiều – tầng cố định 32 Hình 2.2 Mơ tả hệ thống khí hóa thuận chiều – tầng cố định 33 Hình 2.3 Mơ tả hệ thống khí hóa hỗn hợp – tầng cố định 33 Hình 2.4 Mơ tả hệ thống khí hóa tầng sơi 33 Hình 2.5 Mơ tả kết cấu q trình khí hóa lị Biomass thuận chiều 37 Hình 2.6 Q trình khí hóa 37 Hình 2.7 Hình ảnh nhiên liệu gỗ vụn viên nén gỗ 40 Hình 2.8 Sơ đồ lị khí hóa 42 Hình 2.9 Thơng số chọn lựa chế tạo Cyclone 54 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống khí hóa Biomass kiểu thuận chiều kết hợp máy phát 57 Hình 3.2 Thân lị khí hóa 58 Hình 3.3 Cyclone 59 Hình 3.4 Mơ hình thử nghiệm khí hóa Biomass thuận chiều kết hợp máy phát 62 Hình 3.5 Đồ thị thể vận tốc lưu lượng hỗ hợp khí lị khí hóa 64 Hình 3.5 Kết đo công suất, điện áp, cosphi, tần số 65 61 + Giới hạn tỉ số điện áp: Khi máy phát điện khởi động điều chỉnh điện áp tự động có khuynh hướng tăng dịng kích thích lên cho đủ điện áp đầu tham chiếu theo giá trị đặt điện áp lưới Đồng thời điều chỉnh điện áp tự động phải theo dõi tỷ số để điều chỉnh dịng kích thích cho phù hợp Trong phạm vi đề tài chọn máy phát điện hiêu CELEMAX SH3200EX sử dụng xăng làm thiết bị chuyển đổi sang sử dụng khí Biomass, có thơng số kỹ thuật cụ thể: Model động cơ: GX160 Số pha máy phát điện: Máy phát pha Kiểu động máy phát: Máy phát động Loại đầu phát: Từ trường quay, tự kích từ, cực Kiểu điều chỉnh điện áp: AVR Công suất liên tục: 2.0 kVA Công suất tối đa: 2.5 kVA Điện áp: 220/240 V Hệ thống khởi động máy phát: Máy phát điện Giật nổ Hệ số công suất: 1.0 - Công suất: kW Tốc độ quay: 3.600 rpm - Hệ thống đánh lửa: Transistion Độ ồn tiêu chuẩn máy phát điện: 64 dB Tần số máy phát điện: 50/60 HZ Nhiên liệu dùng cho máy phát: Xăng Dung tích bình nhiên liệu: 17 lít Kích thước (DxRxC) mm máy phát điện: 623 x 43 x 491 3.3 Lắp đặt hệ thống chạy thử nghiệm động dùng Biomass Sau hoàn thiện chế tạo chi tiết, ta lắp đặt cụm thành hệ thống hồn thiện từ lị khí hóa đến Cyclone dùng để lọc bụi than hắc ín cấp-1, kết nối với hệ thống tản nhiệt gió để giảm nhiệt độ hỗn hợp khí, tản nhiệt kết nối với lọc cấp-2 để tiếp tục lọc bụi tro hắc ín cuối kết nối trực tiếp với động máy phát 62 điện điều chỉnh qua van, hình 3.4 So với động máy phát điện nguyên thủy sử dụng xăng chuyển sang sử dụng hỗn hợp khí Biomass tất kết cấu động giữ nguyên Riêng chế hịa khí sử dụng cho nhiên liệu xăng thay hịa trộn hỗn hợp khí Biomass Hình 3.4 Mơ hình thử nghiệm khí hóa Biomass thuận chiều kết hợp máy phát 3.4 Vận hành hệ thống 3.4.1 Nhóm lửa Ta cho nhiên liệu Biomass vào lò lúc cửa tiếp liệu mở song song với van điều chỉnh oxy mở sau mồi lửa, đồng thời khởi động quạt hút mở van kiểm tra khí hóa, đóng van cung cấp đến động máy Sau quan sát thấy lửa cháy ta tiếp tục đỗ nhiên liệu vào lò đóng cửa tiếp liệu, đồng thời điều chỉnh van cấp oxy cho phù hợp, tiếp tục cho lò vận hành chế độ 3.4.2 Hiệu chỉnh hệ số dư lượng khơng khí Tại thân lị có bố trí 02 van điều chỉnh oxy trực tiếp vào vùng nhiệt phân, 02 van vừa làm nhiệm vụ cung cấp thêm oxy vừa làm nhiệm vụ quan sát vận hành lị Trong q trình khí hóa, sản phẩm nhiệt phân nhiên liệu chuyển thành thành 63 phần khí đốt cháy (H2, CO, CH4) phản ứng tiếp, tỷ lệ khí thừa theo lý thuyết 0< λ < 1, thực tế đo 0,25 (đặt ống đo van điều chỉnh cấp oxy cho lò) 3.4.3 Hiệu chỉnh lưu lượng cung cấp khí Biomass Việc cung cấp khí Biomass khởi động thơng qua quạt hút van điều chỉnh đường nạp động Khi động nổ, khí Biomass cấp vào động nhờ vào giãn nở hỗn hợp khí lực hút q trình nạp động 3.4.5 Phương pháp xử lý tro, hắc ín Hắc ín hỗn hợp phức tạp hydro cacbon có phân tử lượng lớn benzene có khả ngưng tụ điều kiện thường Đối với hệ thống sản xuất cung cấp khí hóa ta xử lý hắc ín thơng qua lọc Cyclone cấp-1, sau hỗ hợp khí làm mát nhằm giảm nhiệt độ hỗn hợp khí, lúc phần hắc ín ngưng tụ tách khỏi hỗn hợp khí, trước hỗn hợp khí cấp đến động cơ, hỗn hợp khí lọc cấp-2, lọc thẩm thấu, bênh cạnh thân ống lọc dịng khí di chuyển theo chiều xoắn ốc va đập với thành thân ống lọc phần hắc ín tiếp tục giữ lại hỗn hợp khí cung cấp đến động Bên cạnh đó, cơng tác vận hành cần tăng thời gian lưu buồng khí hóa, tăng nhiệt độ vùng cháy nhằm giảm tạo thành hắc ín lị khí hóa 3.4.4 Vận hành máy phát Khi động hoạt động ta hiệu chỉnh công suất động thơng qua van cấp khí cửa nạp động gồm có 02 van van điều chỉnh cấp hỗn hợp khí van điều chỉnh cấp oxy cho động 3.5 Kết đo đạc số thơng số mơ hình thí nghiệm Trong hoạt động kiểm tra, đo đạc số thông số hệ thống ta dùng số thiết bị đo mô tả bảng 3.3 Bảng 3.3 Danh mục thiết bị đo TT Tên thiết bị đo Thiết bị kiểm tra chất lượng điện mastech Mã hiệu MS2205 Số lượng 01 Nước sản xuất Trung Quốc 64 Máy đo nhiệt độ, đo lưu Testo 410-2 lượng, tốc độ gió 01 Trung Quốc 3.5.1 Cơng suất khí hóa Để đo đạc lưu lượng hỗn hợp khí, dùng máy đo nhiệt độ, đo lưu lượng, tốc độ gió Testo 410-2, thực phép đo cách điều chỉnh tốc độ gió quạt thơng qua điều chỉnh dimmer Với thiết kế hệ thống ta có 02 đường 01 đường ống nối trức tiếp đến động 01 đường ống kiểm tra, có kích thước đường kính Dkt = 21 mm, tiến hành đo đạc ta có kết đo vận tốc trung bình hỗn hợp khí 03 vị trí dimmer thấp trung bình cao sau: Bảng 3.4 Vận tốc trung bình hỗn hợp khí 03 vị trí dimmer Vị trí Vận tốc hỗn hợp khí (m/s) Lưu lượng hỗn hợp khí (m3/h) Nhỏ Trung bình Cao 6,2 6,8 7,4 30,92 33,92 36,91 50 45 Vận tốc, Lưu lượng 40 35 30 25 Q (m3/h) 20 V (m/s) 15 10 Không tải 50% 100% Vị trí điều chỉnh dimmer Hình 3.5 Đồ thị thể vận tốc lưu lượng hỗ hợp khí lị khí hóa Kết kiểm nghiệm cho thấy lưu lượng khí hóa sinh lớn 36,91 m3/h đảm bảo công suất thiết kế ban đầu dịng khí 35,16 m3/h 65 3.5.2 Công suất máy phát Để đo công suất, chọn phụ tải đo điện trở ướt 680 W (ấm đun nước) với loại phụ tải không ảnh hưởng đến hệ số công suất cophi nguồn điện phụ tải sử dụng Đo đạc động kéo máy điện phát sử dụng nhiên liệu xăng nguyên thủy đo động sử dụng Biomass Thiết bị đo máy kiểm tra chất lượng điện Mastech MS2205, kết đo sau: Bảng 3.5 Kết đo thông số điện máy phát Thông số Công suất tác dụng P Kết đo 680 W Hiệu điện 192,7 V Tần số dòng điện f 50,2 Hz Hình 3.6 Kết đo cơng suất, điện áp, cosphi, tần số Kết luận: Cơng nghệ khí hóa thuận chiều – tầng cố định cho thấy đáp ứng công suất thiết kế, việc kết hợp với động đốt sử dụng nhiên liệu xăng phù hợp cho sản xuất điện cơng suất nhỏ từ khí hóa Biomass Việt Nam Cơng nghệ có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, vận hành không phức tạp, theo phương pháp thiết kế phát triển nghiên cứu sử dụng đa dạng loại nhiên liệu Biomass để sản xuất khí Biomass 66 Chương PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Chương phân tích kết đo đạc ứng dụng thực tế, cơng suất tạo khí Biomass cơng suất điện máy phát kéo bỡi động dung nhiên liệu xăng động sử dụng nhiên liệu khí hóa Biomass 4.1 Đánh giá tính kỹ thuật hệ thống tạo khí Biomass Hệ thống khí hóa Biomass với cơng suất nhiệt theo tính tốn sở lý thuyết 20 kW, tương đương với lưu lượng khí Biomass sản xuất 35,16 m3/h Qua kết kiểm nghiệm thực tế lưu lượng khí tạo từ hệ thống cao 36,91 m3/h Điều cho thấy phát triển hệ thống khí Biomass quy mơ nhỏ ứng dụng cho lĩnh vực không riêng cho việc phát điện Với kết đó, khơng giúp chủ động thiết kế, chế tạo, sản xuất thiết bị nước góp phần giảm chi phí nhập cơng nghệ, chi phí chuyên gia, chi phí dịch vụ, tạo việc làm, mà cịn động lực thúc đẩy phát triển lượng bền vững Việt Nam Theo phân tích thành phần hóa học, thành phần cơng nghệ đặc tính nhiệt số Biomass Việt Nam cho thấy, việc nghiên cứu sử dụng công nghệ khí hóa Biomass đạt u cầu chất lượng cấp cho động đốt 4.2 Đánh giá tính động thử nghiệm Biomass Trên sở thử tải máy phát điện điện trở ướt, động kéo máy phát điện sử dụng chạy khí Biomass cho thấy, động hoạt động đảm bảo theo mức tải thông số đầu máy phát như: dòng điện, điện áp ổn định 4.3 Đánh giá tính kinh tế nhiễm mơi trường Về hiệu kinh tế, thời gian thực đề tài hạn chế, nên hoạt động thử nghiệm chưa đo đạc đánh giá tiêu hao lượng theo mức tải biến thiên máy phát điện sử dụng động xăng nguyên thủy đo đạc đánh giá tiêu hao lượng theo mức tải biến thiên máy phát điện sử dụng khí Biomass Tuy nhiên, giá thành sử dụng nhiên xăng cao so với giá thành sử dụng nhiên liệu khí Biomass tạo rao đơn vị nhiệt tương ứng, bên cạnh sản xuất khí Biomass quy mô lớn với công nghệ giảm giá thành, đem đến số lợi ích định Xét góc độ nhiễm mơi trường so với phát thải động sử dụng xăng truyền thống [4], xét phát thải CO2, Biomass cịn xem dạng tích trữ 67 lượng Mặt Trời Năng lượng từ Mặt Trời "giữ" lại cối qua trình quang hợp giai đoạn phát triển chúng Năng lượng từ Biomass, có khí Biomass xem lượng tái tạo bổ sung nhanh nhiều so với tốc độ bổ sung lượng hóa thạch vốn địi hỏi hàng triệu năm Ngồi ra, việc sử dụng khí Biomass để tạo lượng có tác động tích cực đến mơi trường Hẳn nhiên việc đốt Biomass giải vấn đề cân vể tỷ lệ CO2 Tuy nhiên, vai trị đóng góp Biomass việc sản xuất lượng đáng kể việc bảo vệ cân mơi trường, sử dụng Biomass khí CO2 sinh tính khơng tính tốn phát thải khí nhà kính chu kỳ tuần hồn kín hấp thụ phát thải CO2 68 KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ Kết luận Luận án đề cập giải vấn đề sau: 1.1 Đánh giá tiềm phát triển công nghệ khí hóa Biomass để sản xuất điện Việt Nam lớn do: Nhu cầu điện tăng nhanh (12 - 15%/năm) [1]; trữ lượng Biomass dồi phân tán (khoảng 160 đến 185 triệu tấn/năm), trữ lượng đáp ứng cho việc phát điện cỡ nhỏ khu vực nông thôn 1.2 Đã tính tốn thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống khí hóa Biomass với cơng suất nhiệt khoảng 20 kW với đặc tính vận hành phù hợp cho sản xuất điện, với phương pháp thiết kế làm sở cho việc thiết kế chế tạo mẫu hệ thống hóa khí Biomass có cơng suất lớn sử dụng nhiều chủng loại Biomass phù hợp với điều kiện công nghệ Việt Nam 1.3 Trong kết nghiên cứu tiến hành thử nghiệm đánh giá hoạt động động sử dụng nhiên liệu xăng kéo máy phát điện 2kW sử dụng hỗn hợp khí Biomass, kết công suất động hoạt động tương đương mức tải kiểm nghiệm phụ tải máy phát 680W Kết cấu phương án cung cấp đơn giản không địi hỏi kỹ thuật cao chi phí đầu tư nhỏ Hạn chế Do số điều kiện, kiểm nghiêm chưa đo đạc kiểm tra mức tiêu hao nhiên liệu Biomass tiêu thụ xăng, với lò khí hóa chưa thử nghiệm số loại nhiêu liệu biomass khác chủng loại loại mẩu gỗ có độ ẩm cao Đề tài chưa phân tích, ứng dụng nghiên cứu hồn thiện số điều khiển tự động nhằm cung cấp khí Biomass cho động hiệu Bên cạnh đó, đề tài chưa đề xuất phương án lưu trữ khí hóa Biomass Hướng phát triển Nghiên cứu đạt kết đóng góp định nghiên cứu phát triển cơng nghệ khí hóa Biomass để sản xuất điện Việt Nam, nhiên để ứng dụng rộng rãi phát triển tương lai cần tiếp tục thực việc sau: 69 - Với hệ thống khí hóa: Cần nghiên cứu hoàn thiện hệ thống cấp liệu thải tro xỉ liên tục để vận hành liên tục với đa dạng nguồn Biomass đầu vào; Nghiên cứu điều khiển tự động hóa cho hệ thống; Nghiên cứu thực nghiệm với nhiều loại nhiên liệu khác sẵn có Việt Nam để cải thiện tiềm ứng dụng có điều chỉnh hợp lí chế độ vận hành kết cấu lò - Với hệ thống động – máy phát: Cần nghiên cứu hồn thiện kết cấu hịa trộn cấp hỗn hợp khí tự động điều chỉnh lưu lượng khí vào động cơ; Cần có nghiên cứu đánh giá tác động việc sử dụng khí sản phẩm đến tuổi thọ động cơ, tuổi thọ phù hợp dầu bôi trơn - Với hệ thống phụ trợ: Cần nghiên cứu phương án tích trữ khí để tăng tính ổn định vận hành hệ thống phụ tải biến động đột ngột 70 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] [2] [3] [4] Bộ công thương Chiến lược phát triển điện quốc gia (quy hoạch điện 7) 2012 Đỗ Văn Quân cộng Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ khí hóa Biomass công suất nhỏ để sản xuất lượng KH&CNN -74, 2007 Phạm Hồng Lương đồng nghiệp Bài giảng cơng nghệ lượng tái tạo Đại hoc Bách Khoa Hà Nội 2010 Bùi Văn Ga (chủ biên), Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng: Ô tô ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục, (1999) Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng, Phạm Xn Mai: Tính tốn [5] nồng độ sản vật cháy, Thông tin Môi trường, Sở KHCN Mơi trường QN– ĐN [6] Lan Hương: Giáo trình cơng nghệ môi trường Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2004 Bộ Công thương, International Finance Corporation, WB (2009), Hội thảo [7] lượng trấu biến chất thải thành lượng lợi nhuận, ngày 12 tháng 11 năm 2009 Phạm Hoàng Lương đồng nghiệp Báo cáo tổng hợp nghiên cứu thiết kế, chế tạo [8] vận hành thử nghiệm hệ thống khí hóa Biomass cung cấp lượng quy mô nhỏ phù hợp điều kiện Việt Nam Đề tài nghị định thư Việt Nam - Thái Lan 5/2014 Phạm Hoàng Lương Nguyễn Minh Tiến Tiềm sử dụng Biomass sản xuất [9] lượng việt nam theo phương pháp chu trình vịng đời Tạp chí lượng Nhiệt, 11/2006 Phạm Hồng Lương, Lê Anh Tuấn Mơ động nhiên liệu kép syngas- [10] diesel dùng cụm máy phát điện cỡ nhỏ Tạp chí khoa học cơng nghệ trường kỹ thuật 2014 Phạm Hồng Lương “Hiệu suất hệ số phát thải CO bếp đun Biomass [11] Việt Nam” Tạp chí Khoa học Công nghệ trường Đại học kỹ thuật Việt Nam, no 48+49 (2004), trang 157-161 [12] Phạm Hồng Lương Nghiên cứu phát triển cơng nghệ sử dụng nhiên liệu Biomass để sản xuất lượng Việt Nam Kỷ yếu Hội nghị Khoa học lần thứ 71 20-Phân ban KH&CN Nhiệt–Lạnh, NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2006 [13] Trần Gia Mỹ Kỹ thuật cháy Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2005 Tiếng Anh: [14] [15] Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems Ajay Kumar et al Thermochemical Biomass Gasification: A Review of the Current Status of the Technology Energies, 2, 2009, pp556-581 Avdhesh [16] Kr Sharma Equilibrium and kinetic modeling of char reduction reaction in a downdraft Biomass gasifier: A comparion Solar Energy 82, 2008, pp918-928 [17] Avdhesh Kr Sharma Experimental study on 75 kWth downdraft (Biomass) gasifier system Renewable Energy 34 (2009), pp 1726–1733 Avdhesh Kr Sharma Modeling and simulation of a downdraft Biomass gasifier [18] Model development and validation Energy Conversion and Management 52, 2011, pp 1386–1396 Barrio M et al A Small-Scale Stratified Downdraft Gasifier Coupled to a [19] gas Engine for heat and Power Production Proc 6th International Conference on Technologies and Combustion for Clean Environment Portugal, 7/2001, pp1269-1276 [20] [21] [22] Bhattacharya S.C, Mizanur Rahman Siddique, Hoang-Luong Pham A study on wood gasification for low-tar gas production Energy 24, 1999, pp 285-296 Bhattacharya S.C et al A study on a multi-stage hybrid gasifier-engine system Biomass and Bioenergy 21, 2001, pp455-460 Blasi C.D Modeling a stratified downdraft wood gasifier with primany and secondary air entry Fuel 104, 2013, pp847–860 Bocci E, Sisinni M, Moneti M, Vecchione L, Di Carlo A, Villarini M State of art [23] of small scale Biomass gasification power systems: a review of the different typologies Energy Procedia, 45 (2014) 247 – 256 [24] Brandt P et al High tar reduction in a two-stage gasifier Energy and Fuels, 14, 2000, pp816–819 Buljit Buragohain, Pinakeswar Mahanta, Vijayanand S Moholkar Biomass [25] gasification for decentralized power generation - The Indian perspective Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14 (2010) 73–92 72 Cao Yan et al A Novel Biomass Air Gasification Process for Producing Tar-Free [26] Higher Heating Value Fuel Gas, Fuel Processing Technology, 87, 2006, pp343 – 353 [27] Christopher Higman, Maarteen van der Burgt Gasification second edition 2008 Chyan Muti Lin Jeng Development of an Updraft Fixed Bed Gasifier with [28] an Embeded Combustor Fed by Solid Biomass Journal of The Chinese Institute of Engineers, Vol 29, 2006, pp557 – 562 Daya Nhuchhen, P Abdul Salam Experimental study on two –stage air [29] supply downdraft gasifier and dual fuel engine system Biomass Conversion and Biorefinery 2, 2012, pp 159-168 Dennis Y.C Leung, X.L Yin, C.Z Wu A review on the development and [30] commercialization of Biomass gasification technologies in China Renewable and Sustainable Energy Reviews, (2004) 565–580 Fiseha M Guangul et al Study of the effects of operating factors on the resulting [31] producer gas of oil palm fronds gasification with a single throat downdraft gasifier Renewable Energy 72, 2014, pp271-283 Gopal Gautam Parametric Study of a Commercial-Scale Biomass Downdraft [32] Gasifier: Experiments and Equilibrium Modeling A thesis of Master of Science, 12/ 2010 [33] H.A.M Knoef Handbook Biomass gasification Gasnet 2005 Hoang-Luong Pham.Wood Energy Basics: A Technical Document, Regional [34] Wood Energy Development Programme of Food and Argriculture Organization (FAO/RWEDP), Bangkok, Thailand, 1999 [35] Hobb M.L et al Combustion and Gasification of Coal in Fixed Bed Progress Energy Combustion Journal, Vol 19, 1993, pp 505-586 I.-S Antonopoulos, A Karagiannidis, L Elefsiniotis, G Perkoulidis, A [36] Gkouletsos Development of an innovative 3-stage steady-bed gasifier for municipal solid waste and Biomass, Fuel Processing Technology, 92 (2011), pp 2389-2396 Jindrich Sulc et al Biomass waste gasification - can be the two stage [37] process suitable for tar reduction and power generation? Waste Management 32, 2012, pp692-700 73 [38] Juan Daniel et al Experimental study on Biomass gasification in a double air stage downdraft reactor Biomass and bioenergy 2011, 35 (pp 3465-3480) Juan F Pérez et al Effect of operating and design parameters on the [39] gasification/combustion process of waste Biomass in fixed bed downdraft reactors: An experimental study Fuel 96 (2012), pp 487–496 Juan J Hernández et al Gasification of Biomass wastes in an entrained [40] flow gasifier: Effect of the particle size and the residence time Fuel Processing Technology 91, 2010, pp 681–692 K Jaojaruek S Jarungthammachote, Maria K B Gratuito, H Wongsuwan, S Homhual Experimental study of wood downdraft gasification for an [41] improved producer gas quality through an innovative two-stage air and premixed air/gas supply approach Bioresource Technology 102 (2011), pp 48344840 [42] Koch T The TKE 3-Stage Gasifier, Gasification and Combined Heat and Power Production in Small Scale, Presentation Trondheim Luisa Burhenne et al Technical demonstration of the novel Fraunhofer ISE [43] Biomass gasification process for the production of a tar -free synthesis gas Fuel processing technology 106, 2013, pp751-760 M.R Nouni, S.C Mullick, T.C Kandpal.Biomass gasifier projects for [44] decentralized power supply in India: A financial evaluation Energy Policy 35, 2007, pp 1373–1385 Natthakich Assaneea and Chakkawan Boonwanb State of The Art of [45] Biomass Gasification Power Plants in Thailand Energy Procedia, (2011) 299 – 305 [46] [47] Niladri Sekhar Barman Gasification of Biomass in a fixed bed downdraft gasifier A realistic model including tar Bioresource Technology 107, 2012, pp505–511 Nowacki P Coal Gasification Process Noyes Data Coorporation, 1981, pp78-79 P Abdul Salam, S Kumar and Manjula Siriwardhana Report on the status [48] of Biomass gasification in Thailand and Cambodia Energy Environment Partnership (EEP) Mekong Region 10/2010 [49] Pedro Garcia-Bacaicoa scale-up of downdraft moving bed gasifiers (25-300 kg/h)design, experimental aspects and results Bioresource Technology 48 (1994), pp 74 229-235 Pham Hoang Luong Promoting eficient and clean use of Biomass fuels for energy [50] production in Vietnam The project final report (code: AP05\PRJ03\Nr06), submitted to the Flemish Inter-University Council for University Development Cooperation (VLIR UOS, Belgium), June 2007 Pino Giovani et al Syngas Production by a Modified Biomass Gasifier and [51] Utilization in a Molten Carbonate Fuel Cell The 5th International Biennial Workshop Advanced in Energy Studies Porto Venere, 9/2006, pp12-17 [52] [53] Prabir Basu Biomass gasification and pyrolysis Practical design and Theory Elsevier, UK, 2010 Raman P and N.K Ram Design improvements and performance testing of a Biomass gasifier based electric power Biomass Bioenergy 56, 2013, pp555-571 Raman P et al A dual fired downdraft gasifier system to produce cleaner gas for [54] power generation: Design, development and performance analysis Energy 54, 2013, pp302-314 [55] San Shwe Hla A Study on a multi-stage Biomass gasifier –engine system Thesis of Master of Engineering 8/1999 Saravanakumar A et al Experimental Investigation Modeling Study of Long Stick [56] Wood Gasification in Top Lit Updraft Fixed Bed Gasifier Fuel 86, 2006, pp2846 2856 [57] Shinya Yokoyama The Asian Biomass handbook Japan institute of energy, 2008 Somrat Kerdsuwan et al Modified Diesel Engine as Dual Fuel Engine with Diesel [58] Oil and Syngas from Wastewater Sludge Gasification International Conference on Thermal treatment technologies and hazardous waste combustors 2010, pp 179-188 [59] [60] [61] [62] Stefan Hamel et al Autothermal two-stage gasification off low -density waste - derived fuels Energy 32, 2007, pp95-107 Susanto Herri and Beenackers Antonio A.C.M A Moving-bed Gasifier with Internal Recycle of Pyrolysis Gas, Fuel, Volume 75, 1996, pp1339-1347 T.B Reed and A Das Handbook of Biomass downdraft gasifier engine system US Department of energy 3/1988 T.Bui et al Multi-stage reactor for thermal gasification of wood Energy, Vol 19, 75 No 4, 1994, pp 397-404 [63] Truong Nam Hai Current status of Biomass utilization in Vietnam Biomass-asia workshop, Tokyo-Tsukuba, Japan January 19-21, 2005 Vinay Shrivastava et al Performance and Emission studies of a CI Engine couple [64] with gasifier running in dual fuel mode Procedia Engineering 51, 2012, pp600608 [65] Vinay Shrivastava Design and development of downdraft gasifier for operating CI engine on dual fuel mode Thesis of Master of Engineering 5/2012 W.F Fassinou, L Van de Steene, E Martin, F Broust, J.S Teglbjaerg and HoangLuong Pham “ Char quality and tar formation independence: First experiments in a [66] new two stages gasifier”, Proceeding of the 14th European Biomass Conference and Exhibition: Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, Paris 17-19 October, 2005, pages [67] [68] [69] Wang Y and Kinoshita Kinetic model of Biomass gasification Solar Energy vol 51, No 1, 1993, pp19-25 Z.A Zainal et al Experimental investigation of a downdraft Biomass gasifier Biomass and bioenergy 2002, 23 (pp 283-289) Zhaoqiu Zhou, Xiuli Yin, Jie Xu, Longlong Man The development situation of Biomass gasification power generation in China Energy Policy, 51 (2012) 52–57 Zhongqing Ma et al Design and experimental investigation of a 190 kWe Biomass [70] fixed bed gasification and polygeneration pilot plant using a double air stage downdraft approach Energy 46, 2012, pp140-147 [71] [72] http://vi.wikipedia.org/wiki/C490E1BB8Ba_lC3BD_ViE1BB87t_Nam http://www.enerteam.org/da-thuc-hien-264/xay-dung-mo-hinh-lo-nung-gach-gomlien-tuc-4-buong-ket-hop-he-thong-khi-hoa-tu-trau-493.aspx [73] http://www.khoahoc.com.vn/timkiem/Lũ+lụt+nghiêm+trọng+tại+pháp/index.aspx [74] http ://www.Biomassgasifier.com/ [75 http://www.build-a-gasifier.com/ ... ? ?Nghiên cứu sử dụng Biomass cho động đánh lửa cưỡng tĩnh cỡ nhỏ? ?? đối tượng nghiên cứu luận văn công nghệ khí hóa kết hợp máy phát điện sử dụng xăng cỡ nhỏ nhiên liệu sử dụng sản xuất khí Biomass. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRƯƠNG QUANG TRUNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BIOMASS CHO ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC TĨNH TẠI CỠ NHỎ Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 60.52.01.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ... nhập cho người nông dân bán loại phế phẩm này, đề tài tỏ rõ tính thực tiễn ý nghĩa khoa học Như mục đích nghiên cứu rõ, với đề tài ? ?Nghiên cứu sử dụng Biomass cho động đánh lửa cưỡng tĩnh cỡ nhỏ? ??