Nghiên cứu một số thông số của lò đốt phế thải nông nghiệp bằng công nghệ tầng sỏi nền cát

Lời Mở đầu Trong 10 năm qua, từ chuyển sang chế thị trờng, ngành chế biến nông sản Việt Nam đợc quan tâm đầu t có bớc phát triển đáng kể với tốc độ phát triển hàng năm 10 ữ 11% đà chiếm 40% tổng giá trị sản lợng nông nghiệp Đà hình thành nhiều vùng sản xuất nguyên liệu tập trung cho chế biến nh vùng sản xuất thóc gạo, chè, cà phê, mía đờng, rau Nhiều nhà máy chế biến đợc xây dựng đà tạo nhiều sản phẩm có sức cạnh tranh thị trờng đáp ứng đợc yêu cầu tiêu dùng ngày cao thị trờng nớc nh xuất Từ dẫn đến yêu cầu lợng lớn giải lợng lớn chất thải từ phụ phẩm nông lâm nghiệp nh trấu, mùn ca, vỏ cà phê, cùi ngô, bà mía, xơ dừa, rơm rạ nguồn nhiên liệu khổng lồ ngày tăng với tăng diện tích canh tác suất trồng Hàng năm nớc ta có khoảng triệu trấu, nửa triệu vỏ cà phê, hàng trăm ngàn bà mía, cùi ngô, xơ dừa mùn ca thải từ sở sản xuất chế biến lâm- nông sản Một phần nhỏ số đợc sử dụng làm nhiên liệu đốt, thức ăn gia súc, phân bón, phần lớn thải ao hồ, cống rÃnh làm ảnh hởng đến môi trờng sinh thái lÃng phí nguồn nhiên liệu cách đáng kể Việc sử dụng phế thải lâm nông nghiệp sinh hoạt nông thôn ngày giảm tính không thuận tiện đợc thay nguồn nhiên liệu thuận lợi nh than, củi, điện, gasTrong đó, sở sản xuất, chế biến nông lâm sản lại cần nhiều lợng dạng nhiệt mà phải sử dụng loại nhiên liệu đắt tiền phải nhập từ nớc Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng phế thải nông lâm nghiệp tạo nguồn nhiệt phục vụ công nghiệp chế biến nông lâm sản việc làm cần thiết Đề tài Nghiên cứu số thông số lò đốt phế thải nông nghiệp công nghệ đốt tầng sôi cát giải pháp công nghệ để thực nhiệm vụ đặt Chơng I Tổng quan 1.1 Tầm quan trọng lợng Năng lợng có ý nghĩa to lớn ngời nh hoạt đông sản xuất kinh doanh Tất ngành nông - công nghiệp cần sử dụng tới lợng Từ hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật đến triển khai dự án phát triển kinh tế cần lợng Do lợng vấn đề quan trọng phát triển kinh tế mỗt quốc gia Từ lâu ngời ta đà đánh giá tiềm kinh tế quốc gia qua số lợng Nhiều sản phẩm giá lợng chiếm tỷ trọng cao giá thành Con ngời luôn tìm nguồn lợng để nâng cao chất lơng sản lợng lợng Các nguồn lợng chủ yếu từ than, dầu mỏ, thuỷ điên, lợng nguyên tử nguồn lợng từ gió, thuỷ triều, lợng mặt trời đợc ngời sử dụng nhiều quy mô khác Nhiên liệu cho sản suất lợng đáng kể than Từ cuối kỷ 18, đầu kỷ 19, than dùng động nớc đà đẩy công nghiệp châu Âu phát triển nên bớc nhảy vọt Than cung cấp lợng chủ yếu nhiệt đợc sử dụng hầu hết ngành công nghiệp Tiếp theo dầu lửa, nhờ kỹ thuật thăm dò khai thác phát triển, ngời ta đà khai thác đợc nguồn nhiên liệu quý giá này, nguồn nhiên liệu chủ yếu cho loại động Song trữ lợng tài nguyên lên vô hạn, nhu cầu lợng ngời tăng lên không ngừng Việc khai thác tài nguyên ngày trở nên khó khăn hơn, chi phí tốn Các nớc nghèo phải khai thác vội và để trả nợ tồn tại, nớc giàu khai thác dè dặt nguồn tài nguyên đất nớc họ Nguồn lợng thuỷ điện Đây nguồn lợng lớn trớc đợc coi ảnh hởng tới môi trờng, song vốn đầu t yêu cầu lớn Những năm sau này, ngời ta phát không hoàn toàn không ảnh hởng tới môi trờng, tác động âm thầm, chậm chạp song hậu môi trờng lại lớn Các nguồn lợng nguyên tử hạt nhân lớn song không an toàn sử dụng, yêu cầu trình độ sử dụng cao, nguồn lợng loại có số nớc công nghiệp phát triển Ngoài có nguồn lợng khác nh gió, sóng biển, thuỷ triều, lợng mặt trời dạng lợng sạch, song sử dụng nguồn lợng phải đầu t lớn, mặt khác không ổn định, phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên vị trí địa lý Trớc nguy thiếu hụt lợng, ngời buộc phải tìm nguồn lợng song song với sử dụng triệt để nguồn lợng tái tạo nhằm tăng hiệu suất giảm thất thoát môi trờng Một nguồn lợng đà đợc nớc giới quan tâm phế thải nông - lâm nghiệp Sử dụng phế thải nông nghiệp, hiệu lợng có hiệu tích cực bảo vệ môi trờng sinh thái 1.2 Phế thải tình hình sử dụng phế thải Việt Nam Trấu Vỏ Lá Hình 1.1: Một số loại phế thải nông nghiệp Các chất phế thải từ phụ phẩm nông - lâm nghiệp nh trấu, mùn ca, vỏ cà phê, cùi ngô, bà mía, xơ dừa, rơm rạ nguồn nhiên liệu khổng lồ ngày tăng với tăng diện tích canh tác suất trồng nớc ta nay, nguồn phế thải nông nghiệp đợc sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu phục vụ đời sống nh rơm rạ, lõi ngô, trấu, song việc sử dụng ít, cha mang tính công nghiệp nên hiệu thấp ô nhiễm môi trờng Một loại phế thải mang tính tập trung cao bà mía Trong năm vừa qua (1995 - 2002), ngành công nghiệp mía đờng phát triển mạnh Cả nớc có tới 40 nhà máy đờng hoạt ®éng L−ỵng b· mÝa sau Ðp ®−ỵc sư dơng làm nhiên liệu cho nồi cấp cho công đoạn nấu cô đặc Buồng đốt nồi hình trụ thẳng đứng, bà mía đợc thổi vào ngang thân Do đợc đầu t với quy mô lớn công nghệ sản xuất đờng cần nhiều lợng nên bà mía nhà máy đợc sử dụng triệt để Hình 1.2: Bà mía thừa không sử dụng hết nhà máy đờng Lam Sơn Trong loại phụ phẩm nông nghiệp trấu lợng phụ phẩm đáng quan tâm nhất, với trữ lợng nhiều Hiện sản lợng thóc nớc 32 triệu tấn/năm Với tỷ lệ trấu 20% tơng đơng khoảng 6,4 triệu tấn/năm Theo tính toán cho thấy lợng cần thiết cho trình xay sát lúa 40% lợng sinh đốt l−ỵng trÊu cđa mét tÊn lóa Nh− vËy l−ỵng trÊu d thừa so với yêu cầu xay sát Trấu dùng làm chất đốt phân bón, phần nhỏ cho công nghiệp hóa chất để sản xuất Fufuron, than hoạt tính, chất độn công nghiệp vµ chÊt tÈy rưa TrÊu lµ phÕ liƯu sau mét trình gia công nên có tính tập trung Hiện trấu đợc sử dụng làm nhiên liệu đốt phân bón quy mô gia đình, trấu sử dụng làm nhiên liệu quy mô lớn cha phát triển Một số nhà máy xay sát cỡ nhỏ sư dơng mét phÇn trÊu cho sÊy lóa tr−íc xay, phần lại bán cho nông dân vùng trồng công nghiệp làm phân bón Hình 1.3: Vỏ trấu Đồng sông Cửu Long Ngoài sản xuất lúa gạo, cà phê đứng vị trí thứ hai kim ngạch xuất Hiện cà phê tập trung nhiều tỉnh phía Bắc vùng Tây Nguyên nh Lai Châu, Sơn La, Đắc Lắc, Gia Lai trữ lợng cà phê ngày tăng: chẳng hạn nh Sơn La (năm 1998 đạt 4000 tấn, với diện tích canh tác tới 5300 ha) Đắc Lắc, diện tích cà phê lên tới 165 000 ha, suất trung bình 24 tạ /ha Với sản lợng nh trữ lợng vỏ cà phê số lớn Hiện vỏ cà phê chủ yếu dùng để ủ làm phân sau lại bón lại cho cà phê Trong cà phê thu hoạch vào mùa ma vùng miền núi, việc vận chuyển nhiên liệu nh than, dầu từ miền xuôi lên khó khăn, việc phá rừng bị cấm Vì thiếu nguồn nhiên liệu để sấy cà phê nên lợng mát tổn thất sau thu hoạch lớn Nếu tận dụng đợc vỏ cà phê làm nhiên liệu sấy cà phê mang lại hiệu kinh tế lớn cho ngời trồng cà phê Nếu chế biến cà phê theo phơng pháp ớt, vỏ cà phê dùng để làm nhiên liệu đốt chiếm 20% ữ 30% trọng lợng cà phê, tơng đơng khoảng 450.000 ữ 600.000 tấn/năm Nếu chế biến cà phê theo phơng pháp khô, trấu làm nhiên liệu cao hơn, chiếm 35% ữ 45%, tơng đơng khoảng 700.000 ữ 100.000 tấn/ năm Đây nguồn lợng có khả tái tạo khổng lồ cha đợc quan tâm, gây lÃng phí vấn đề nhức nhối ô nhiễm môi trờng cho vùng dân c sống xung quanh xí nghiệp, nhà máy chế biến cà phê nớc ta Loại phế thải cần kể đến mùn ca phế thải từ trình chế biến gỗ Cho đến nay, toàn Ngành Nông nghiệp Phát triển nông thôn có 757 sở chế biến gỗ, có 30 sở làm ván dăm ván sợi với công suất 150.000 m3 sản phẩm/năm Theo kế hoạch sản xuất ngành nông nghiệp - công nghiệp chế biến gỗ, đôi với việc trồng triệu rừng, cần xây 32 nhà máy chế biến ván nhân tạo quy mô từ 5000 ữ 54.000 m3 sản phẩm/năm dây chuyền sản xuất ván ghép thanh, ván tre luồng qui mô 1000 ữ 4000 m3 sản phẩm năm Nh số lợng mùn ca, vỏ bào phần thừa chế biến tre luồng hàng năm lên đến nhiều triệu Loại phế thải có khả ứng dụng công nghệ đốt tầng sôi, nơi có điều kiện thu gom tập trung, nớc xây khoảng hàng trăm dây chuyền công nghệ đốt tầng sôi sử dụng mùn ca, dăm bào với công suất vừa lớn, nhiệt đợc sử dụng để xử lý, sấy gỗ sản phẩm từ gỗ Bảng 1.1 bảng 1.2 dới trình bày giá nhiệt trị trấu, vỏ cà phê, bà mía mùn ca, nh nhiên liệu thông thờng đợc thay chất đốt phế thải nông nghiệp Bảng 1.1 Nhiệt trị chất thải sinh khối TT Chất thải sinh khối Độ ẩm (%) Nhiệt trị (MJ/kg) Đổi (Kcal/kg) Gỗ (ớt, cắt cành) 40 10,9 2604 Gỗ (khô, để nơi ẩm thấp) 20 15,5 3703 Gỗ khô 15 16,6 3965 Gỗ thật khô 20 4778 Than củi 29 6928 B· mÝa (víi ®é Èm cao) 50 8,2 1960 B· mÝa (kh«) 13 16,2 3870 Vỏ cà phê (khô) 12 16,0 3823 Vỏ trấu (khô) 14,4 3440 10 Vỏ lúa mì 12 15,2 3631 11 Thân ngô 12 14,7 3512 12 Lõi ngô 11 15,4 3679 13 Hạt 24 11,9 2843 14 Thân 12 16,4 3918 15 Vỏ dõa 40 9,8 2341 16 Sä dõa 13 17,9 4276 17 Rơm rạ 12 ữ 20 14,6 ữ 15 3488 ữ 3583 18 Mùn ca (gỗ) 12 ữ 20 18,5 ữ 19 4420 ữ 4778 19 Vỏ hạt điều 12 ÷ 12 24,0 ÷ 25,0 5056 20 Vá qu¶ døa 16 ữ 18 - - Bảng 1.2 Nhiệt trị chất hoá thạch TT Nhiên liệu hoá thạch §é Èm (%) NhiƯt trÞ (MJ/kg) §ỉi (Kcal/kg) Than antracite 31,4 7502 Than bitum 29,3 ≈ 7000 Than chøa nét sè bitum 18,8 4491 Than n©u 11,3 2700 Than bïn Than nâu viên 20,1 4802 Gas 40,0 Dầu diezel 35,0 Nguån: Biomass fuel various moder/non – tradition a fuels FEA (1977) 1.3 số loại lò đốt phế thải nông nghiệp đợc sử dụng Việt Nam giới 1.3.1 Lò đốt trấu ghi nghiêng Lò đốt trấu ghi nghiêng loại lò đợc dïng phỉ biÕn cđa n−íc ta hiƯn cho c¸c nhà máy sấy thóc, đặc biệt vùng đồng sông Cửu Long Lò có cấu tạo nguyên lý làm việc nh sau : Ghi lò Vách ngăn P Buồng đốt Phễu nạp liệu Cửa thoát khí C Buồng lắng tro Trần lò A Hố tro K Đờng khí vào Hình 1.4: Lò đốt trấu ghi nghiêng Nhiên liệu đợc cấp từ phễu nạp liệu 2, cấu tạo ghi hình bậc thang nên trình cháy trấu đợc trôi dần xuống phía dới trải suốt bề mặt nghiêng ghi lò Xuống đến bậc thang cuối trấu đà cháy hết phần chất bốc, tro phần than cha cháy hết đợc cời khỏi cửa tháo, khói bốc lên mang theo phần tro than có kích thớc nhỏ Vách ngăn có tác dung gây trở lực cục làm lắng đọng lại phần than tro Khí lò đợc hút qua cửa hút 5, phần tro đợc lấy theo cửa C Loại lò này, trình cháy không ổn định trấu không đợc cháy hoàn toàn, khả ®iỊu chØnh nhiƯt ®é sÊy rÊt khã, ho¹t động suất thấp thờng nhiên liệu không cháy hết 1.3.2 Lò đốt trấu viện lúa Philipin Đây loại lò có sử dụng ống tâm có lỗ tiếp khí để tăng khả phối trộn khí lò với không khí, ống tâm có chiều cao lớn tạo nên sức hút lớn Dạng côn có tác dụng làm tăng cờng độ bc xạ từ vùng cháy sang vùng nhiên liệu đợc nạp vào, nâng nhiệt độ trấu lên đến nhiệt độ bắt cháy Không khí để đốt cháy hết nhiên liệu đợc chia làm hai dòng, dòng đầu từ dới đáy lên qua lớp than trấu thực trình cháy lợng cacbon cố định trấu, lợng khí phần lợng khí toàn bộ, không làm giảm nhiệt độ hạt than xuống dới nhiệt độ cháy, trì nhiệt độ cho hạt than cháy tốt hơn, giảm lợng than theo tro Dòng khí thứ hai tiếp vào vùng cháy qua mạng lỗ ống trung tâm Cách chia dòng khí đà tạo điều kiện cho trình cháy tốt hơn, tăng hiệu suất lò, lò hoạt động ổn định, khói, dễ nhóm Tuy nhiên loại lò có kích thớc nhỏ, thích hợp với qui mô gia đình Năng suất lò dới 3kg trÊu /h èng trung t©m KiỊng PhƠu chøa liƯu Buồng cháy Buồng chứa tro Chân đế Hình 1.5: Lò ®èt trÊu cđa ViƯn Lóa Philipin 1.3.3 Lß ®èt trÊu cải tiến Đại học nông-lâm TP Hồ Chí Minh Lò có kết cấu hình trụ đợc sử dụng nh Xyclon lắng tro, không khí đốt đợc chia làm hai phần nh lò viện lúa Philipin nhằm tạo đủ ôxi cho trình cháy, tăng hiệu suất lò 1- Đáy lò 2- Tờng dới 3- Guồng tháo tro 4- Cöa khÝ 5- Cöa khÝ thø 6- T−êng 7- Ông trung tâm 8- Van tiếp liệu 9- Phễu nạp liệu 10- Ghi lò A- Hố đọng tro P- Buồng cháy C- Buồng lắng tro K- Không khí đầu E - Không khí thứ Hình 1.6: Lò đốt trấu cải tiến Đại học nông-lâm TP.HCM 10 5.3 Tính toán so sánh chi phí sấy FBC lò đốt than đá a Tiêu thụ điện nhiên liệu lò đốt để cung cấp lợng cho máy sấy suất (7 T/mẻ) Qua trình theo dõi loại lò đốt dùng để cung cấp nhiệt cho máy sấy tĩnh vỉ ngang có suất T/mẻ, có tính toán so sánh nh sau: + Lò đốt than đá: - Tiêu thụ điện: 1,5 kW - Tiêu thụ than đá: 35 kg/h + Lò đốt phế thải FBC: - Tiêu thụ điện: 4,0 kW - Tiêu thụ trấu, vỏ cà phê: 60 kg/h a Chi phÝ sư dơng ®Ĩ sÊy giờ: ã Lò đốt than đá: - Chi phí điện năng: 1,5 kW/h x 1.200 đ/kW = 1.800 ®/h - Chi phÝ than ®¸: 35 kg/h x 1.200 ®/kg = 42.000 ®/h Tỉng chi phÝ: 43.800 ®/h • Lò đốt phế thải FBC: - Chi phí điện năng: kW/h x 1.200 ®/kW = 4.800 ®/h - Chi phÝ trÊu: 60 kg/h x 150 ®/kg = 9.000 ®/h Tổng chi phí: 13.800 đ/h Nh chi phí lợng (điện nhiên liệu) sử dụng lò đốt phế thải FBC để sấy 30% so với chi phí sấy đốt than đá với suất nhiệt suất máy sấy 65 5.4 Nghiên cứu khả ứng dụng FBC vào thực tế viƯt nam 5.4.1 Sư dơng tro cđa FBC mét sè lÜnh vùc Qua nhiỊu lÇn thùc nghiƯm, ViƯn vËt liệu xây dựng (Bộ Xây dựng) đà tiến hành phân tích tro sau đốt FBC so sánh với công nghệ đốt thông thờng, kết thu đợc nh sau: Chỉ tiêu phân tích ã ã ã ã • • • SiO2 K2O MgO Al2O3 CaO Fe2O3 Na2O Thành phần hóa học phân tích tro; % Đốt công nghệ Đốt công nghệ FBC thông thờng 93,1 48,78 2,3 5,746 0,5 15,06 0,4 1,30 0,4 28,12 0,2 0,166 0,1 0,790 Kết cho thấy đốt công nghệ FBC tro có thành phần SiO2 93%, thành phần quan trọng, lợng tro sử dụng vào sản xuất vật liệu xây dựng (bê tông, lợp, vật liệu cách âm, cách nhiệt v.v) làm chất phụ gia cho xi măng 5.4.2 u điểm FBC a) Chi phí sấy: Kết tính toán thực nghiệm cho thấy tổng chi phí trực tiếp để sấy cà phê (hoặc hạt ngũ cốc khác) Khi sử dụng lò đốt vỏ cà phê theo công nghệ tầng sôi 30 % so với sử dụng lò đốt than đá b) Về độ lớn, độ bền khả giới hoá ã Nhiệt ghi lò đốt than đá antraxit giới hạn từ 523-814 kWm2h Trong lò đốt tầng sôi đốt trấu vỏ cà phê 1000-1200 66 kW/m2.h Nh diện tích ghi lò tầng sôi 68% diện tích ghi lò đốt than đá Để đợc lợng nhiệt đầu nh nhau, lò đốt tầng sôi có kích thớc nhỏ ã Lò đốt tầng sôi có khả giới hoá cấp liệu lấy xỉ dễ dàng cao so với lò đốt lớp chặt loại Do chế độ cháy lợng nhiệt phát ổn định, thích hợp liên hợp với hệ thống làm việc liên tục nh nồi hơi, máy sấy liên tục, cấp liên tục cho trình chế biến nông lâm sản v.v 5.4.3 Nhợc điểm FBC Bên cạnh u điểm đợc tính toán phân tích trên, lò đốt tầng sôi có nhợc điểm nh sau: a) Chi phí điện lớn so với lò đốt lớp tĩnh (để tạo lớp sôi hỗn hợp cát vật liệu) Tuy nhiên chi phí điện chiếm phần nhỏ so với chi phí nhiên liệu trình sấy, không ảnh hởng đến hiệu kinh tế chung ứng dụng công nghệ b) Đầu t ban đầu lớn (thờng lớn lần so với lò đốt lớp chặt), vận hành phức tạp đòi hỏi công nhân vận hành phải có trình độ cao 5.4.4 Khả sử dụng FBC FBC sử dụng phơng án khác nhau: + Dạng nhiệt - điện kết hợp Nồi Turbin FBC (50 kW) P18 at Không khí Máy phát điện (50kW) Calorife 220/380V Sấy sản phẩm NN cần Nớc ngng tụ 67 + Lò đốt tầng sôi (Viện Cơ điện Nông nghiệp dùng sấy nông sản cần sạch) Phế thải FBC Kh«ng khÝ Kh«ng khÝ nãng Calorife HƯ thèng sÊy nông sản cần + Lò đốt trực tiếp (Viện Cơ điện Nông nghiệp dùng sấy nông sản) Không khí Phế thải FBC Hơi nóng Hoà trộn không khí Lắng bụi Hơi nóng Sấy sản phẩm NN không cần Nhận xét: Với việc khảo sát thông số ảnh hởng tới trình cháy nhiên liệu trấu lò đốt tầng sôi ta sơ chọn thông số cho lò đốt: Kích thớc cát: d = 0,5 ữ mm; Chiều cao lớp cát nền: H = 300 mm; Hệ số cấp không khí : = 25 ữ 30%; Với thông số chọn nh ta có nhiệt độ lò đốt t 820 0C Hiệu suất lò đốt đạt khoảng 90 ữ 93 % Chi phí điện lớn so với lò đốt lớp tĩnh (để tạo lớp sôi hỗn hợp cát vật liệu) Tuy nhiên chi phí điện chiếm phần nhỏ so với chi phí nhiên liệu (7- 8%) trình sấy, không ảnh hởng đến hiệu kinh tế chung ứng dụng công nghệ Kết phân tích tro cho thấy: đốt công nghệ FBC tro có thành phần SiO2 93%, thành phần quan trọng, lợng tro sử dụng vào sản xuất vật liệu xây dựng (bê tông, lợp, vật liệu cách âm, cách nhiệt v.v) làm chất phụ gia cho xi măng 68 Kết luận Qua nghiên cứu tổng quan loại phế thải nông nghiệp Các loại lò đốt u nhợc điểm chúng đà tìm đợc nguyên lý lò đốt tầng sôi đốt trấu Đà thiết lập đợc phơng trình xác định nhiệt độ bề mặt cháy nhiên liệu lò đốt (3.7) khoảng vận tốc dòng để thực công nghệ đốt tầng sôi Bằng cách trì trình cháy buồng đốt nhờ chất (cát) Mục đích tăng bề mặt tiếp xúc, giảm thời gian cháy hạt nhiên liệu Cát tạo thành trạng thái tầng sôi không gian lò làm cho nhiệt độ lò đồng đều, nhiên liệu bắt cháy rơi vào lò, tận dung đợc diện tích lò Nhờ u điểm lò đốt đốt đợc nhiên liệu có nhiệt trị thấp độ ẩm cao Đà thiết lập đợc mô hình cân nhiệt lò đốt (hình 4.1 4.2) phơng trình tính toán lợng cát cần thiết cho trình cháy ổn định lò đốt (Gc = 0,83 kg) Khi chia lợng không khí làm hai thành phần: Lợng khí đầu (khí sơ cấp khí thứ lợng cát cần thiết cho trình cháy ổn định nhiệt đà giảm đợc 70% Lò đốt tầng sôi hạt trơ có nhiệt độ đồng đều, trình cháy lò dễ ổn định, dễ chia vùng không gian lò Phần dới tầng sôi có mật độ cao không khí (lợng khí sơ cấp), phần cần thiết cho trình cháy hết nhiên liệu phía trên, chiếm từ 10 đến 60% chiều cao Kết nghiên cứu thực nghiệm đà xác định đợc ảnh hởng vận tốc không khí đến độ chênh áp, vận tốc không khí đến chiều cao lớp cát, chiều cao lớp cát đến chi phí lợng riêng, ảnh hởng đến nhiệt độ lò đốt, ảnh hởng nhiệt độ lò đốt đến hiệu suất FBC thể đồ thị 5.2; 5.3; 5.4; 5.6; 5.12 xác định đợc khoảng cho phép yếu tố: - Kích thớc hạt cát: d = 0,5 ữ mm; - Chiều cao líp c¸t: H = 300 mm; - HƯ sè = 25 ữ 30%; Với thông số nh ta có nhiệt độ lò đốt t 820 0C, Hiệu suất lò đốt đạt khoảng 90 ữ 93% So sánh sử dụng lò đốt tầng sôi chi phí lợng (điện nhiên liệu) để sấy khoảng 30% so với lò đốt than đá 69 Tài liệu tham khảo A Tiếng việt Phạm Văn Chí (1996), Lò công nghiệp, Trờng ĐHBK Hà Nội Hoàng Văn Chớc (1997), Kỹ thuật sấy, NXB KHKT, Hà Nội Phạm Lê Dần - Bùi Hải (1997), Nhiệt động kỹ thuật, NXB KHKT, Hà Nội Bùi Hải - Dơng Đức Hồng - Hà Mạnh Th (1996), Thiết bị trao đổi nhiệt, Trờng ĐHBK Hà Nội Nguyễn Thị Liêm (1996), Nghiên cứu thu hồi sản phẩm nhiệt phân phế liệu thực vật, Luận án phó tiến sĩ khoa học kỹ thuật Đặng Quốc Phú cộng (1999), Truyền nhiệt, NXB Giáo dục, Hà Nội Trần Văn Phú (2001), Tính toán thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội Trần Văn Phú (1997), Những vấn đề chän läc cđa lý thut trun nhiƯt trun chÊt, bµi giảng cao học, Trờng ĐHBK Hà Nội Vũ Đình Tiến (1996), Nghiên cứu lý thuyết trình truyền nhiệt, Luận văn cao học ngành máy thiết bị hoá chất, Trờng ĐHBK Hà Nội 10 Trần Ngọc Tân (1999), Nghiên cứu xác định trình trao đổi nhiệt & đốt cháy trấu tháp cháy trấu tầng sôi tuần hoàn, Luận văn cao học ngành Máy & thiết bị hoá chất, Trờng ĐHBK Hà Nội 11 Hoàng Cơ Kim (1986), Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp, NXB KHKT, Hà Nội 12 Trần Xoa - Nguyễn Trọng Khuông - Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay trình & thiết bị công nghệ hoá chất, NXB KHKT, Hà Nội 70 B TiÕng n−íc ngoµi 13 Anthony, E.J (1995), Fluidized bed Combustion of alterative solid fuels; Stator, Successes and problems of the Technology, Progress in energy and combustion science 21NO3, (P239 - 268) 14 Acke, and Lindqvist, (1997), Reactions during the calcination of a limestone under different atmospheres at fluidised bed combustion conditions: A fixed bed reactor study to be presented at the 14th Int Conf on Fluidized Bed Combustion, Vancouver, Canada 15 Bergrougnow.M.A (1997) Fluidized bed combustor design, contruction and operation, London 16 Chen Zhishun (1996), Use of Rice-Husk Gasification in Grain Drying, No.71, Australian Centre for International Agricultural Research Canberra 17 Martin Rhodes (1986), Circulating Fluidized Beds, Massachusetts Institute of technology, USA 18 Miettinen, Lindqvist (1991), Conf on Fluidized Bed Combustion, Montreal, Canada 19 G Morris (1999), The Value of the Benefits of U.S Biomass Power, National Renewable Energy Laboratory, Green Power Institute Berkeley, California, USA 20 Phan Hieu Hien - Nguyen Hung Tam - Truong Vinh - Le Quang Loc (1996), Grain Drying in Vietnam: Problems and Priorities, Australian Centre for International Agricultural Research Canberra 21 Dr Stephen Joseph (1998), Modelling of Fluid bed Combustors Using Exel Spreadsheets, AAECP III, Vietnam Workshop 71 22 Ted Knowlton (1984), Effect of temperature and pressure, Institute of Gas Technology & PSRI, Chicago, Illinois, USA 23 Ted Knowlton (1984), Distributor design, Institute of Gas Technology & PSRI, Chicago, Illinois, USA 24 Ted Knowlton (1984), Relevant particle and powder properties, Institute of Gas Technology & PSRI, Chicago, Illinois, USA 25 Victor Rudolph (1995), Solids drying in fluidized bed, The University of Queensland, Australia 26 Victor Rudolph (1995), Solids mixing and segregation in gas fluidized bed, The University of Queensland, Australia 27 U Thet Zin Kyi Lwin (1982), Utilization of agricultural waste as fuel for producer gaz with emphasis on rice husk, FAO, Bangkok,Thailan 28 Nguyen Van Xuan - Truong Vinh - Pham Tuan Anh and Phan Hieu (1996), Development of Rice-husk Furnaces for Grain Drying, No.71, Australian Centre for International Agricultural Research Canberra 72 Phơ lơc Phơ lơc 1: B¶ng 1: Tû lƯ lu lợng dòng sơ cấp / tổng dòng khí: = 10% TT 10 Nhận xét cảm quan Nhiệt độ bng ®èt (0C) Thêi gian thÝ nghiƯm (h) T1 T2 T3 Ttb 0.3 1.5 2.5 3.5 4.5 25 586 650 703 721 748 750 748 749 750 25 581 649 693 698 738 746 743 751 747 25.6 582 651 701 708 729 754 752 747 741 25.2 583 650 699 709 738.33 750 746 749 758 Mầu tro Mầu khí thải Mầu đen Khói đen Bảng 2: Tỷ lệ lu lợng dòng sơ cÊp / tỉng dßng khÝ: α =20% TT 10 Thêi gian thÝ nghiÖm (h) 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 Nhận xét cảm quan Nhiệt độ buång ®èt (0C) T1 T2 T3 23 576 603 701 716 743 753 781 780 23.2 581 589 703 731 748 746 779 776 23.1 556 596 708 724 729 754 780 779 782 778 779 73 Ttb MÇu tro 23.1 571 Mầu 596 xẫm 704 đen 723.667 740 751 Mầu 780 xẫm 778 779.667 Mầu khí thải Khí thải mầu đen Mầu đục Bảng 3: Tỷ lệ lu lợng dòng sơ cấp / tổng dòng khí: =3 0% TT 10 Nhận xét cảm quan Nhiệt độ buồng ®èt (0C) Thêi gian thÝ nghiÖm (h) T1 T2 T3 0.3 1.5 2.5 3.5 4.5 22 607 650 725 778 801 818 821 820 819 21.9 613 662 713 781 829 819 824 820 819 22.1 621 653 701 785.5 809 820 811 815 816 Ttb Mầu tro Mầu khí thải 22 613.6 655 713 735 776 819 813 838 852 Mầu sáng Mầu trắng Bảng 4: Tỷ lệ lu lợng dòng sơ cấp / tỉng dßng khÝ: α =4 0% TT 10 NhËn xÐt cảm quan Nhiệt độ buồng đốt (0C) Thời gian thÝ nghiÖm (h) T1 T2 T3 Ttb 0.3 1.5 2.5 3.5 4.5 22.3 586 650 703 721 745 744 743 739 739.2 22 581 649 693 698 740 738 740 741 739.2 22 582 651 701 708 730 734 732 736 736.4 22.1 583 650 699 686 738.3 718 720 755 773 74 MÇu tro Mầu khí thải mầu sáng Mầu trắng pha lẫn mầu xanh Bảng 5: Tỷ lệ lu lợng dòng sơ cÊp / tỉng dßng khÝ: α =5 0% TT 10 Thêi gian thÝ nghiÖm (h) 0.3 1.5 2.5 3.5 4.5 NhiƯt ®é bng ®èt (0C) T1 T2 T3 Ttb 22 596 621 638 657 672 678 679 677 22 601 609 627 645 680 679 679 680 22 602 619 629 642 676 681 680 678 22 599.6 616.33 631.3 648 676 679.3 679.3 678.3 679 679 678 678.667 Nhận xét cảm quan Mầu Mầu tro khí đốt thải Mầu xẫm Khói có mầu đục Phụ lục Bảng 1: = 20%; TT NhiƯt ®é α ch¸y C 600 625 650 675 700 725 750 775 810 (%) 20 20 20 20 20 20 20 20 20 HiƯu st bng ®èt % 67 70 74 77 78 79 79.5 80 80.1 TT 75 Bảng 2: = 30%; Nhiệt độ Hiệu suất ch¸y C 600 625 650 675 700 725 750 795 810 (%) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 buång ®èt % 70 81.1 83.2 85.2 86.4 87.6 88.7 90.7 89.5 B¶ng 3: α = 40%; HiƯu st α TT NhiƯt ®é bng ®èt C 600 625 650 675 700 725 750 775 810 buång ®èt % 72 76 79 80.9 83 84 85 85 85 (%) 40 40 40 40 40 40 40 40 40 Phô lục Thí nghiệm số : Không có cát Vị trí Độ thiết bị chênh Lu lợng áp lực điều chỉnh lệch áp dòng khí quạt dòng khí suất áp suất hộp gió Nhiệt độ hộp gió áp suất sàng áp suất cyclon Chiều cao lớp cát [Pa] [l/min] [kPa] [kPa] [oC] [kPa] [kPa] [mm] 0 0,8 4,8 31,5 0,5 - 10 0,9 4,7 31,5 0,5 - 1,5 15 0,9 4,7 31,5 0,5 - 20 0,85 4,7 31,5 0,5 - 2,5 50 0,8 4,65 0,05 31,5 0,5 - 2,6 100 0,8 4,6 0,1 32,5 0,55 - 2,7 150 0,75 4,6 0,15 33 0,58 0,05 - 2,8 200 0,75 4,6 0,15 34,5 0,6 0,07 - 2,9 300 0,7 4,6 0,25 35,5 0,65 0,1 - 400 0,65 4,6 0,3 36,5 0,7 0,16 - 3,1 450 0,65 4,6 0,4 38 0,8 0,2 - 76 Ghi chó Kh«ng cã vËt liƯu nỊn ThÝ nghiƯm sè 2; C¸t : - 0,5mm, 100mm, ~1,16kg Vị trí Độ thiết bị chênh Lu lợng áp lực điều chỉnh lệch áp dòng khí quạt dòng khí suất [Pa] [l/min] [kPa] 0 0,5 4,8 10 0,5 4,8 1,5 15 0,5 4,8 20 0,4 4,7 2,5 50 0,4 4,7 2,7 100 0,4 4,7 2,8 150 0,4 4,7 ¸p suÊt hép gió Nhiệt độ hộp gió áp suất sàng áp suất cyclon ChiỊu cao líp c¸t [kPa] 0 1,3 1,4 [oC] 30,5 30,5 30,5 30,5 31 31 [kPa] 0,2 0,2 0,2 1,05 1,3 0,9 [kPa] 0 0 0,01 0,04 [mm] 100 100 100 100 180 160 0,7 32 0,7 0,05 160 Ghi Sôi mạnh mẽ áp suất hộp gió khoảng 0,2 đến 1,2 KPa 2,9 200 0,4 4,7 0,5 33 0,6 0,06 170 300 0,4 4,7 0,5 34 0,6 0,08 170 Kh«ng ỉn ®Þnh 3,2 400 0,4 4,6 0,5 34 0,65 0,12 170 3,3 450 0,4 4,6 0,6 35 0,65 0,15 150 æn định Chiều cao lớp cát = 30mm; @ Độ chênh lệch áp suất = 100Pa đà hoàn thành thí nghiệm; Kết cyclon: 160g Thí nghiệm số 3: C¸t: 0,5 - 1mm, ChiỊu cao líp c¸t 100mm, khèi lợng 1,2 kg Vị trí Độ thiết bị chênh Lu lợng áp lực điều chỉnh lệch áp dòng khí quạt dòng khí suất [Pa] [l/min] [kPa] 0 0,5 4,8 10 0,5 4,8 1,5 15 0,5 4,7 ¸p suất hộp gió Nhiệt độ hộp gió áp suất sàng ¸p st cyclon ChiỊu cao líp c¸t [kPa] 0 [oC] 33,5 33,5 33,5 [kPa] 0,2 0,2 0,2 [kPa] 0 [mm] 100 100 100 20 0,4 4,7 33,5 1,05 100 2,3 50 0,4 4,7 1,3 33,5 1,4 0,005 120 2,6 100 0,4 4,6 1,4 33,5 1,5 0,025 150 2,8 2,9 3,2 150 200 300 400 0,4 0,4 0,4 0,4 4,6 4,6 4,6 4,6 1,5 1,6 1,7 1,8 35 35,5 36 37,5 1,5 1,6 1,65 1,7 0,04 0,07 0,1 0,14 170 190 200 240 3,4 450 0,35 4,6 1,9 37,5 1,75 0,15 260 ë cyclon: 10 g cát 77 Ghi Không khí bắt đầu thổi xuyên qua lớp cát Có di chuyển cát lò đốt Không có nhiên liệu phía lớp sôi Thí nghiệm số Cát : - 1,6mm, 100mm, ~1,4kg Vị trí Độ thiết bị chênh Lu lợng áp lực áp suất điều chỉnh lệch áp dòng khí quạt hộp gió dòng khí suất [Pa] [l/min] [kPa] [kPa] 0 0,5 4,8 10 0,7 4,8 1,5 15 0,7 4,8 20 0,6 4,8 0,4 2,5 50 0,5 4,8 1,4 2,6 100 0,5 4,8 1,5 2,7 150 0,5 4,8 1,6 2,8 200 0,5 4,7 1,95 300 0,5 4,7 1,75 3,1 400 0,5 4,7 1,9 3,2 450 0,5 4,7 ChiÒu cao lớp cát = 100mm; Kết cyclon: 0g Nhiệt độ hộp gió áp suất sàng áp suất cyclon Chiều cao líp c¸t [oC] 34 34 34 34 34 34 34 34 35 36 36 [kPa] 0,3 0,3 0,3 0,6 1,5 1,6 1,65 1,7 1,8 1,9 [kPa] 0 0 0,01 0,03 0,04 0,06 0,1 0,12 0,15 [mm] 100 100 100 100 110 130 140 150 190 210 230 78 Ghi Không ổn định 79 ... pháp nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu së khoa häc nh»m chän mét sè th«ng sè chÝnh lò đốt trấu công nghệ tầng sôi cát, đảm bảo sử dụng có hiệu chất phế thải sinh khối công nghệ. .. dụng lò đốt tầng sôi FBC (Fluids Bed Combustor) tiêu tốn lợng nhiên liệu phế thải nông nghiệp tới 60 triệu tấn/năm Trung quốc, khoảng 60 triệu tấn/năm phế thải nông nghiệp đà đợc đốt công nghệ tầng. .. trờng Một nguồn lợng đà đợc nớc giới quan tâm phế thải nông - lâm nghiệp Sử dụng phế thải nông nghiệp, hiệu lợng có hiệu tích cực bảo vệ môi trờng sinh thái 1.2 Phế thải tình hình sử dụng phế thải