Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lò đốt hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp cấp nhiệt cho lò sấy gỗ kiểu hơi đốt gián tiếp với công suất 10 m3mẻ sấy

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Mọi tài liệu tham khảo luận văn trích dẫn cụ thể Huế, ngày 20 tháng năm 2017 Tác giả Phạm Xuân Cát ii LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hoàn thành luận văn tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Đinh Vương Hùng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình thực hồn thành đề tài nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy, khoa Cơ khí - Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm Huế, với giúp đỡ số chuyên gia lĩnh vực sấy lĩnh vực hóa khí, giúp đỡ bạn bè, đồng môn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập hoàn thành luận văn Tuy nhiên thời gian ngắn kinh nghiệm thực tế thân hạn chế khơng tránh khỏi sai sót, tơi mong góp ý thầy, giáo, bạn bè người để đề tài hồn thiện Tác giả Phạm Xn Cát iii TĨM TẮT Tính cấp thiết đề tài Năng lượng đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế Nền kinh tế phát triển nhu cầu lượng lớn dẫn đến suy giảm nhanh chóng nguồn nhiên liệu hóa thạch, đẩy giá nhiên liệu (xăng dầu, than, khí…) lên cao gia tăng lượng khí CO2 thải vào khí quyển, gây nên hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu tồn cầu Do đó, nghiên cứu giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu nghiên cứu, ứng dụng công nghệ nhằm phát triển, tạo nguồn lượng thay thế, bổ sung cho nguồn lượng hoá thạch cần quan tâm Trên giới, cơng nghệ hóa khí sử dụng phế thải nơng, lâm nghiệp để tạo gas cho đun nấu, hệ thống lò sưởi, chạy máy phát điện, chiết xuất thành nhiên liệu hóa khí lỏng ứng dụng nhiều Ở Việt Nam, cơng nghệ hóa khí số sở nghiên cứu ứng dụng để chế tạo bếp hóa khí đun nấu cho hộ gia đình tạo nhiệt cho hệ thống sấy nơng sản Tuy nhiên, chưa có đề tài nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ hóa khí gas để làm khí đốt cho lò sấy gỗ, nguồn nguyên liệu nước ta lớn Xuất phát từ tình hình thực tiễn trên, hướng dẫn TS Đinh Vương Hùng, thực đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lị đốt hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp cấp nhiệt cho lò sấy gỗ kiểu đốt gián tiếp với công suất 10 m3/mẻ sấy” Mục đích đề tài nghiên cứu, thiết kế hệ thống lị đốt hóa khí phục vụ khí đốt cho lị sấy gỗ để thay phương pháp đốt truyền thống Từ nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu đốt; nâng cao chất lượng gỗ sau sấy giảm khí thải từ hoạt động đốt lị mơi trường Tạo điều kiện cho việc phát triển rộng rãi cơng nghệ hóa khí cho lò sấy, lò nung địa bàn Quảng Nam - Đà Nẵng Mục đích nghiên cứu - Tính tốn cân nhiệt lị sấy gỗ cơng suất 10 m3/ mẻ sấy - Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế lị hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp cấp nhiên liệu đốt cho lị sấy gỗ với cơng suất 10 m3/ mẻ - Chế tạo mơ hình lị hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp - Xác định số yếu tố ảnh hưởng đến suất hóa khí chất lượng khí gas làm sở cho thiết kế hệ thống hóa khí phù hợp với loại nguyên liệu phế thải ngành chế biến gỗ - Hệ thống có hiệu kinh tế - kỹ thuật cao iv Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế hệ thống hóa khí gas từ lị đốt phế thải nơng lâm nghiệp cấp nhiên liệu đốt cho lị sấy gỗ có cơng suất lị sấy 10m3/ mẻ sấy Chế tạo mơ hình lị hóa khí sử dụng cho thí nghiệm, khảo nghiệm Đối tượng nghiên cứu - Lò sấy gỗ kiểu đốt gián tiếp công suất 10 m3/ mẻ sấy - Vật liệu sấy - Lị hóa khí gas từ nguyên liệu sinh khối Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp điều tra, thu thập số liệu - Phương pháp vấn chun gia - Phương pháp tính tốn thiết kế - Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố - Phương pháp xử lý số liệu thống kê Kết nghiên cứu - Tính tốn thiết kế lị đốt hóa khí gas từ phế thải nơng lâm nghiệp phục vụ cho lị sấy gỗ cơng suất 10m3/ mẻ sấy - Sản phẩm ứng dụng: Chế tạo 01 lị đốt hóa khí gas từ mạt cưa, dăm bào phục vụ cho việc nghiên cứu thực nghiệm - Đánh giá ảnh hưởng yếu tố nguyên liệu đến suất lị hóa khí v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ x ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan cơng nghệ hóa khí sản phẩm xenlulo 1.1.1 Khái niệm hóa khí 1.1.2 Vai trò lượng hóa khí 1.1.3 Thành phần tính chất hóa học hóa khí gas 1.1.4 Tình hình phát triển sử dụng cơng nghệ hóa khí giới 1.1.5 Tình hình phát triển sử dụng cơng nghệ hóa khí Việt Nam 1.2 Tổng quan kỹ thuật sấy gỗ 1.2.1 Khái niệm sấy gỗ 1.2.2 Yêu cầu chất lượng gỗ sau sấy 1.2.3 Một số kiểu lò sấy gỗ sử dụng giới nước 1.3 Các loại lò đốt cung cấp nhiệt cho sấy gỗ 1.3.1 Đặc điểm lò đốt sử dụng củi 1.3.2 Đặc điểm lò đốt sử dụng than 1.3.3 Đặc điểm lò đốt sử dụng dầu FO 10 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 11 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 11 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 12 2.2 Phương pháp nghiên cứu 13 vi 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 13 2.2.2 Phương pháp điều tra, thu thập số liệu 13 2.2.3 Phương pháp vấn chuyên gia 13 2.2.4 Phương pháp tính tốn thiết kế 13 2.2.5 Phương pháp thực nghiệm xử lý số liệu thống kê 13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẤY GỖ VÀ QUÁ TRÌNH HĨA KHÍ 15 3.1 Cơ sở lý thuyết lò sấy gỗ 15 3.1.1 Các thông số lò sấy gỗ 15 3.1.2 Tính tốn cân nhiệt hệ thống sấy 15 3.1.3 Nguyên liệu sấy 16 3.1.4 Môi trường sấy 18 3.1.5 Động học trình sấy 20 3.2 Cơ sở lý thuyết q trình hóa khí 23 3.2.1 Cơ sở tính tốn cơng nghệ hóa khí 23 3.2.2 Thành phần khí gas 24 3.2.3 Hiệu suất hóa khí gas 25 3.2.4 Ngun liệu hóa khí gas 25 3.2.5 Lị hóa khí gas 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33 4.1 Tính tốn cân nhiệt hệ thống sấy 33 4.1.1 Lựa chọn chế độ sấy 33 4.1.2 Tính tốn thơng số trình sấy 35 4.1.3 Xây dựng trình sấy lý thuyết 37 4.1.4 Tính tốn tổn thất nhiệt 39 4.1.5 Xác định lượng khơng khí khơ thực tế 44 4.1.6 Cân nhiệt hiệu suất nhiệt hệ thống sấy 44 4.2 Tính tốn cân nhiệt buồng đốt khí gas 45 4.2.1 Hiệu suất truyền nhiệt dàn trao đổi nhiệt (clorifer) 45 4.2.2 Tính cơng suất nhiệt buồng đốt khí gas 46 vii 4.3 Tính tốn, thiết kế lị hóa khí 46 4.3.1 Lựa chọn công nghệ 46 4.3.2 Q trình hình thành khí gas 47 4.3.3 Các thơng số kích thước lị đốt hóa khí tạo gas 48 4.4 Tính tốn đầu đốt khí gas cấp cho lò sấy 51 4.5 Tính tốn chọn quạt cấp khí 54 4.5.1 Năng suất quạt gió 54 4.5.2 Công suất cần thiết quạt gió 54 4.6 Thí nghiệm, khảo nghiệm 56 4.6.1 Vật liệu, dụng cụ bố trí thí nghiệm 56 4.6.2 Tiến hành thí nghiệm, khảo nghiệm 59 4.7 Xác định tiêu kinh tế - kỹ thuật lị đốt hóa khí gas 64 4.8 Đánh giá hiệu kinh tế - xã hội 64 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 65 Kết luận 65 Đề nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT G1 - khối lượng gỗ trước sấy; (kg) G2 - khối lượng gỗ sau sấy; (kg) tk - nhiệt độ khơng khí; ( oC) th - nhiệt độ khơng khí; (oC) Ph - áp suất khơng khí , (bar) Pk - áp suất khơng khí , (bar)  - Độ ẩm tương đối; (%) d - lượng nước chứa kg khơng khí khơ; (g/kgKK) I - entanpi kg khơng khí khơ d gram ẩm; (kJ/kg kk ) Kw - số trạng thái cân nước – gas ηth - Hiệu suất nhiệt, (%)  - thời gian sấy; (giờ) φ0 - nhiệt độ trời ; (0C) Cpk - nhiệt dung riêng khơng khí khơ; (kJ/kgK) Cpa - nhiệt dung riêng nước; (kJ/kgK) I0 - Entanpy; (kJ/kg) r - nhiệt ẩn hoá hơi: r = 2500; (kJ/kg) Lo - lượng khơng khí khơ lý thuyết; (kgkk/kg ẩm)  - hệ số khơng khí thừa buồng đốt;  bd bd - hiệu suất buồng đốt; Cnl, Cpk - tương ứng nhiệt dung riêng nhiên liệu khói khơ Qbc -Nhiệt lượng tổn thất qua kết cấu bao che;(kJ/h) - lượng chứa ẩm không khí ứng với nhiệt độ ban đầu H - chiều cao buồng sấy m B,R - hai cạnh buồng sấy m Cv - nhiệt dung riêng vật liệu sấy tv1, tv2 - tương ứng nhiệt độ vào, vật liệu sấy Cvk - nhiệt dung riêng vật liệu khô Cn - nhiệt dung riêng nước Gm - mức độ tiêu thụ gas tính bằng; kg/h L - lượng khơng khí khơ cần thiết, m3/h  - khối lượng riêng khơng khí điều kiện sấy ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các lĩnh vực sử dụng sinh khối Bảng 1.2 Tỷ lệ phân bố loại hạt bụi lò đốt than, xử lý khói thải lị Bảng 1.3 Nồng độ chất khí thải lị đốt dầu FO điều kiện cháy tốt, xử lý khói thải lò 10 Bảng 3.1 Các phản ứng quan trọng xảy lị hóa khí 24 Bảng 3.2 Sự tạo xỉ nguyên liệu phế thải nông lâm nghiệp lị hóa khí28 Bảng 3.3 Khối lượng thể tích trung bình 30 Bảng 3.4 Một số ưu, nhược điểm loại lò KHSK lớp chặt 32 Bảng 4.1 Bảng kê số liệu tính tốn tổn thất nhiệt qua vỏ lò sấy 41 Bảng 4.2 Thành phần hoá học mạt cưa, dăm bào 48 Bảng 4.3 Thành phần hoá học gas sinh từ mạt cưa, dăm bào 49 Bảng 4.4 Bố trí thí nghiệm theo khối lượng nguyên liệu nạp vào lò 59 Bảng 4.5 Ký hiệu loại nguyên liệu nạp vào lò 59 x DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý hệ thống sấy khói lị Hình 1.2 Cấu tạo lị sấy gỗ đốt gián tiếp Hình 1.3 Cấu tạo lị sấy nước thông dụng Việt Nam Hình 1.4 Cấu tạo lị sấy gỗ lượng mặt trời kiểu nửa nhà kính Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống sấy gỗ sử dụng đốt gián tiếp 15 Hình 3.2 Đồ thị trình sấy 23 Hình 3.3 Một số mẫu mạt cưa, dăm bào 26 Hình 3.4: Các kiểu lị hóa khí tầng sôi cố định 30 Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống sấy sử dụng khói lị làm tác nhân sấy 33 Hình 4.2 Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết 37 Hình 4.3 Sơ đồ ngun lý lị đốt hóa khí phế thải sinh khối 47 Hình 4.4 Sơ đồ cấu tạo buồng đốt khí gas 51 Hình 4.5 Cấu tạo lị hóa khí 55 Hình 4.6 Cấu tạo lị hóa khí 55 Hình 4.7 Dụng cụ thí nghiệm 56 Hình 4.8 Thí nghiệm kiểm tra suất hóa khí lị hóa khí 57 Hình 4.9 Một số hoạt động thí nghiệm, khảo nghiệm lị hóa khí 58 Biểu đồ 4.1 Ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu / mẻ đến suất hóa khí loại ngun liệu R1 60 Biểu đồ 4.2 Ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu / mẻ đến suất hóa khí loại nguyên liệu R2 60 Biểu đồ 4.3 Ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu / mẻ đến suất hóa khí loại ngun liệu R3 61 Biểu đồ 4.4 Mối quan hệ khối lượng nguyên liệu/ mẻ lượng khí gas thu được61 Biểu đồ 4.5 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu đến suất hóa khí 63 56 4.6 Thí nghiệm, khảo nghiệm 4.6.1 Vật liệu, dụng cụ bố trí thí nghiệm a Vật liệu thí nghiệm - Loại nguyên liệu: mạt cưa, dăm bào, đầu mẩu gỗ - Độ ẩm nguyên liệu nhỏ 20% - Khối lượng thể tích ngun liệu 440 ÷ 460 kg/m3 b Dụng cụ thí nghiệm - Lị hóa khí: Trong đề tài này, để tiết kiệm chi phí thí nghiệm, thử nghiệm tác giả chế tạo mơ hình lị hóa khí đồng dạng với lị hóa khí thiết kế để cấp khí gas cho lị sấy gỗ với cơng suất 10 m3/ mẻ sấy có thơng số kích thước cụ thể sau: + Đường kính D = 250mm, chiều cao H = 1200mm + Thể tích vùng nhiệt phân: Vnp= 0,3.3,14.d2/4 = 0,014 m3 + Thể tích vùng chứa nguyên liệu: Vnl = 0,7.3,14 d2/4 = 0,034 m3 + Lượng nguyên liệu tối đa nạp vào cho lần thí nghiệm: mln  Vln nl  0,034.460  15,798  16 kg - Quạt gió lựa chọn loại quạt chuyên dụng cho bếp lị (ĐKKD-0700261487, 220v-50Hz, 35W), điều chỉnh cơng suất quạt từ 10W đến 35W - Cân đĩa Nhơn Hòa có giới hạn cân 60kg, độ xác ±0,01kg - Túi chứa khí chất liệu nilon suốt, dung tích 50 lít - Đồng hồ đo thời gian - Máy đo độ ẩm xenlulo DELMHORST J-2000 Cân đĩa Quạt lò Đồng hồ thời gian Hình 4.7 Dụng cụ thí nghiệm Máy đo độ ẩm 57 c Bố trí thí nghiệm - Mục tiêu việc thí nghiệm để khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến suất hóa khí mạt cưa, dăm bào, đầu mẫu gỗ lị nhiệt phân - Theo phân tích chương có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến suất hóa khí có yếu tố phân bố nguyên liệu lò (khối lượng nguyên liệu/ lần cấp) kích thước ngun liệu hóa khí Vì vậy, phạm vi đề tài tác giả chọn nguyên liệu mạt cưa, dăm bào đầu mẫu gỗ có khối lượng thể tích khoảng 450kg/m3, có nhiệt trị thấp khoảng Qt = 4500 kJ/kg Tiến hành thí nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến suất hóa khí lị hóa khí: - Ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu/1 lần nạp đến suất hóa khí - Ảnh hưởng kích thước, hình dáng ngun liệu đến suất hóa khí Điều chỉnh khí cấp cho lị hóa khí mức phù hợp giữ cố định cho tất thí nghiệm Sau cấp khí cho lị hóa khí hoạt động khoảng phút ta tiến hành kiểm tra khả cháy gas sau tiến hành đo lưu lượng khí gas Ở thí nghiệm ta đo lưu lượng khí cách sử dụng túi ni lon để chứa khí (với dung tích chứa 50 lít), đem gắn vào đầu ống khí gas sau sử dụng đồng hồ thời gian để kiểm tra thời gian bơm đầy túi khí từ xác định lượng khí sinh bình qn dm3 giây thời điểm đo Bố trí khoảng thời gian kiểm tra lượng khí gas ngồi theo khoảng cách 10 phút ta kiểm tra lần ghi kết vào bảng Hình 4.8 Thí nghiệm kiểm tra suất hóa khí lị hóa khí 58 a Cân nguyên liệu b Kiểm tra chất lượng khí gas c Nạp ngun liệu vào lị d Túi ni lon chứa khí gas Hình 4.9 Một số hoạt động thí nghiệm, khảo nghiệm lị hóa khí 59 4.6.2 Tiến hành thí nghiệm, khảo nghiệm - Trong thí nghiệm đơn yếu tố, lấy mức biến thiên thời gian k = 10 phút với khoảng biến thiên thời gian mức yếu tố, số lần thí nghiệm lặp lại n = - Trong đề tài này, tác giả xác định ảnh hưởng yếu tố đến năng suất hóa khí: + Ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu nạp vào lị hóa khí / lần nạp + Ảnh hưởng kích thước ngun liệu đến suất hóa - Điều kiện thí nghiệm: Độ ẩm nguyên liệu W =15%, lưu lượng quạt cấp gió Vn = 0,05dm3/s Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu nạp vào lò / lần nạp đến suất hóa khí - Thay đổi khối lượng ngun liệu cấp /1 lần nạp từ G1 đến G5 Bảng 4.4 Bố trí thí nghiệm theo khối lượng nguyên liệu nạp vào lò G1 (kg) G2 (kg) G3 (kg) 11 G3 (kg) 13 G5 (kg) 15 - Loại nguyên liệu có ký hiệu R1, R2, R3 Bảng 4.5 Ký hiệu loại nguyên liệu nạp vào lò R1 Mạt cưa R2 Dăm bào R3 Đầu mẩu - Tiến hành thí nghiệm: + Khối lượng nguyên liệu thay đổi từ G1 đến G5 + Mỗi thí nghiệm lặp lại lần + Ghi kết vào biểu mẫu 01 - Đo thể tích khí gas sinh giây (dm3/s) Tương ứng theo thí nghiệm thời gian 270 phút Ghi kết vào biểu mẫu ví dụ biểu mẫu 02 - Kết thí nghiệm: Qua phân tích, xử lý số liệu thí nghiệm ta thu biểu đồ thể ảnh hưởng sau: 60 Biểu đồ 4.1 Ảnh hưởng khối lượng ngun liệu / mẻ đến suất hóa khí loại nguyên liệu R1 - Qua biểu đồ ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu / mẻ đến suất hóa khí loại ngun liệu R1 cho thấy: + Ở khoảng thời gian 40 phút đầu tốc độ hóa khí tăng lên nhanh, thí nghiệm có khối lượng nạp vào nhỏ có tốc độ nhanh thí nghiệm có khối lượng lớn + Trong khoảng 40 phút đến 120 phút (đoạn q trình hóa khí) lưu lượng khí gas đạt mức cao sau 80 phút khởi động lị hóa khí, thí nghiệm có khối lượng ngun liệu nạp vào lớn lưu lượng khí ga đạt mức cao + Ở đoạn sau, lưu lượng khí gas thí nghiệm giảm dần, thí nghiệm có khối lượng ngun liệu nạp vào nhiều thời gian hóa khí kéo dài Biểu đồ 4.2 Ảnh hưởng khối lượng ngun liệu / mẻ đến suất hóa khí loại nguyên liệu R2 61 - Qua biểu đồ ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu / mẻ đến suất hóa khí loại ngun liệu R2 cho thấy quy luật diễn tương tự thí nghiệm với loại nguyên liệu R1 nhiên có số điểm khác sau: + Tốc độ hóa khí giai đoạn đầu diễn nhanh (lưu lượng khí gas đạt mức cao sau khởi động lị hóa khí khoảng 50 phút + Cùng lượng ngun liệu nạp vào thí nghiệm với loại ngun liệu R2 kết thúc q trình hóa khí sớm thí nghiệm với loại nguyên liệu R1 Biểu đồ 4.3 Ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu / mẻ đến suất hóa khí loại ngun liệu R3 - Qua biểu đồ ảnh hưởng khối lượng ngun liệu / mẻ đến suất hóa khí loại nguyên liệu R3 cho thấy quy luật diễn tương tự thí nghiệm với loại nguyên liệu R1 R2 nhiên có số điểm khác sau: + Thời gian đầu tốc độ hóa khí diễn chậm so với thí nghiệm với lợi nguyên liệu R1 R2 + Thời gian hóa khí kéo dài loại ngun liệu R1 R2 có khối lượng nguyên liệu nạp vào Biểu đồ 4.4 Mối quan hệ khối lượng nguyên liệu/ mẻ lượng khí gas thu 62 Nhận xét: Qua bảng số liệu biểu đồ 4.1 đến biểu đồ 4.4 cho thấy - Khối lượng nguyên liệu cấp/ mẻ hóa khí có ảnh hưởng đến suất hóa khí, thời gian hóa khí lưu lượng khí gas giai đoạn: + Ở giai đoạn 40 phút đầu thí nghiệm có khối lượng nhỏ tốc độ hóa khí nhanh + Trong khoảng từ 40 phút đến 90 phút thí nghiệm có khối lượng lớn có tốc độ hóa khí nhanh đạt suất lớn + Ở giai đoạn cuối tốc độ hóa khí gần nhau, thí nghiệm có lượng ngun liệu nhiều thời gian hóa khí kéo dài - Căn vào biểu đồ tương quan số liệu khối lượng nguyên liệu lượng khí gas thu sau thí nghiệm ta có nhận xét: + Khi lượng ngun liệu cấp vào tăng tổng lượng khí gas tăng lên + Giữa khối lượng nguyên liệu cấp vào tổng lượng khí thu khơng có mối tương quan theo tỉ lệ hàm bậc chúng tỏ q trình hóa khí tiêu hao lượng nguyên liệu để sấy khô vùng nguyên liệu phía trước hóa khí - Như q trình vận hành lị hóa khí cần nạp tối đa lượng nguyên liệu tương ứng với thể tích buồng hóa khí nhằm mục đích giảm tối đa tổn hao nhiệt để sấy khô nguyên liệu trước hóa khí Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng kích thước ngun liệu đến suất hóa khí - Qua kết thí nghiệm xác định ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu cấp/ lần nạp cho thấy lượng nguyên liệu nạp vào mức G5 đạt suất cao thí nghiệm thực thí nghiệm để kiểm tra mối quan hệ kích thước ngun liệu đến suất hóa khí với mức ngun liệu G5 = 15kg - Tiến hành thí nghiệm: + Kích thước nguyên liệu thay đổi từ R1 đến R3 + Mỗi thí nghiệm lặp lại lần + Ghi kết vào biểu mẫu 01 - Đo thể tích khí gas sinh giây (dm3/s) Tương ứng theo thí nghiệm thời gian 270 phút - Kết thí nghiệm: Qua phân tích, xử lý số liệu thí nghiệm ta thu biểu đồ thể ảnh hưởng sau: - Qua thí nghiệm thực nghiệm ta có biểu đồ sau: 63 Biểu đồ 4.5 Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu đến suất hóa khí Nhận xét: Qua biểu đồ 4.5 cho thấy mối quan hệ kích thước hình dáng ngun liệu có ảnh hưởng đến suất hóa khí cụ thể sau: - Ở giai đoạn đầu loại ngun liệu dăm bào có tốc độ hóa khí nhanh loại mạt cưa đầu mẩu - Trong đoạn tốc độ hóa khí mạt cưa loại đầu mẩu độ hóa khí tăng lên, cịn dăm bào có tốc độ hóa khí giảm dần - Ở giai đoạn sau tốc độ hóa khí loại ngun liệu giảm dần tốc độ gần - Loại ngun liệu dăm bào có q trình hóa khí kết thúc sớm so với nguyên liệu mạt cưa đầu mẩu Như ta kết luận: Kích thước, hình dáng ngun liệu có ảnh hưởng đến tốc độ hóa khí ngun nhân chính: + Khả cản dịng hóa khí ngồi: Kích thước nhỏ, mịn gây cản trở dùng khí lớn + Hình dáng ngun liệu có diện tích bề mặt lớn thời gian hóa khí nhanh + Ảnh hưởng đến tốc độ hóa khí từ ngồi vào hạt ngun liệu: Kích thước ngun liệu lớn tốc độ hóa khí từ diễn chậm tổng diện tích tiếp xúc thời gian làm nóng lâu Như để đạt hiệu cao trình hóa khí ngun liệu mạt cưa dăm bào phế phẩm ngành chế biến gỗ ta nên kết hợp nhiều kích thước nguyên liệu lúc nhằm vừa đảm bảo độ xếp chặt lò tránh làm cản trở q trình lưu thơng khí gas vừa đảm bảo trì tốc độ hóa khí buồng hóa khí 64 Tận dụng nguồn nhiệt dư hóa khí loại ngun liệu hạt nhỏ để gia nhiệt cho ngun liệu có kích thước lớn 4.7 Xác định tiêu kinh tế - kỹ thuật lị đốt hóa khí gas Qua thực tiễn thí nghiệm sử dụng thiết bị hóa khí cho thấy: - Thiết bị có khả hóa khí phế phẩm nhà máy chế biến gỗ phế thải nơng nghiệp Lị hóa khí sinh loại khí gas sạch, có khả phát triển để sử dụng cấp nhiệt cho lò sấy gỗ loại nơng sản địi hỏi cao chất lượng cấp khí gas cho động đốt sử dụng khí gas - Tiết kiệm nhiên liệu, tận dụng nhiên liệu phế thải nông lâm nghiệp như: than, củi… - Hệ thống hóa khí có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt sử dụng - Giá thành chế tạo máy thấp, sử dụng vật liệu sẵn có địa phương nên dễ triển khai ứng dụng rộng rãi vào sản xuất 4.8 Đánh giá hiệu kinh tế - xã hội Việc ứng dụng thiết bị hóa khí phế thải lâm nghiệp, nông nghiệp đem lại hiệu kinh tế - xã hội sau: - Việc sử dụng lị đốt từ nguồn nhiên liệu phế thải nơng lâm nghiệp nên phù hợp với điều kiện sản xuất khả đầu tư tài sở sản xuất vừa nhỏ; - Kết nghiên cứu mở triển vọng việc ứng dụng cơng nghệ hóa khí vào đời sống, sản xuất sở chế biến nông lâm nghiệp địa bàn Quảng Nam – Đà Nẵng; - Việc áp dụng đề tài vào đời sống sản xuất giúp tiết kiệm nguồn lượng khác đồng thời góp phần giảm phát thải gây ô nhiễm môi trường 65 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Quá trình thực đề tài thu số kết sau: - Đã xây dựng cơng thức tính tốn thiết bị hóa khí phù hợp với lò sấy gỗ vừa nhỏ cho số địa bàn định - Lập giải phương trình cân nhiệt cho hệ thống sấy gỗ cơng suất 10 m3/ mẻ - Xác định yếu tố ảnh hưởng đến suất hiệu suất thiết bị hóa khí gồm: yếu tố khối lượng ngun liệu nạp vào lị hóa khí/mẻ yếu tố hình dáng, kích thước ngun liệu - Đã thiết kế chế tạo mơ hình lị hóa khí để thí nghiệm - Thực nghiệm đơn yếu tố với nhiều mức nạp nguyên liệu kích thước nguyên liệu khác đánh giá mức độ ảnh hưởng cụ thể sau: + Ảnh hưởng khối lượng ngun liệu nạp vào lị hóa khí cho lần nạp đến suất tốc độ hóa khí: tăng khối lượng nguyên liệu từ 7kg lên 15kg suất hóa khí tăng từ 15,34 dm3 khí gas lên 22,68 dm3 khí gas + Ảnh hưởng kích thước, hình dáng loại ngun liệu hóa khí đến suất tốc độ hóa khí: thay đổi hình dáng, kích thước ngun liệu suất tốc độ hóa khí thay đổi Việc ứng dụng cơng nghệ hóa khí vào sản xuất mang lại nhiều lợi ích từ vấn đề tiết kiệm nguồn nhiên liệu hóa thạch góp phần bảo vệ mơi trường, vấn đề cộng đồng quốc tế quan tâm Đề nghị - Nước ta đất nước có nguồn phế thải nơng lâm nghiệp dồi dào, cần phát triển công nghệ tân dụng nguồn nguyên liệu để tái tạo nguồn lượng quý giá góp phần phát triển kinh tế vừa góp phần bảo vệ mơi trường - Cần có giải pháp khuyến khích sử dụng nguồn lượng hóa khí từ phế thải nơng lâm nghiệp phục vụ cho đời sống sản xuất vùng nông thôn, sở sản xuất kinh doanh nhỏ - Cần tiếp tục nghiên cứu lĩnh vực hóa khí nhằm khắc phục khó khăn sử dụng nguồn lượng so với việc sử dụng nguồn lượng khác 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng (1999), Nhiệt động kỹ thuật, NXB Gáo dục [2] Hồ Xuân Các (1976), Sấy Gỗ, Trường đại học Lâm nghiệp, NXB Nơng Nghiệp, Hà Nội [3] Đào Ngọc Chân, Hồng Ngọc Đồng (2008), Lò Hơi & Thiết Bị Đốt, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật [4] Hoàng Văn Chước (2006), Thiết kế hệ thống thiết bị sấy, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] Phạm Lê Dần, Nguyễn Cơng Hân (2005), Cơng nghệ lị mạng nhiệt, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật [6] Hồng Cơ Kim (1986), Tính tốn kỹ thuật nhiệt lị cơng nghiệp, NXB KHKT, Hà Nội [7] Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương (1993), Kỹ thuật sấy nông sản Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [8] Trần Văn Phú (1995), Hệ thống máy công nghiệp dân dụng Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [9] Trần Thanh Sơn (2016), Nghiên cứa trình hóa khí Biomass, Đề tài khoa học cơng nghệ, Trường Đại học Đà Nẵng [10] Phạm Ngọc Tâm (2013), Nghiên cứu trinh đốt sinh khối từ trấu làm nhiên liệu đốt qui mô công nghiệp, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt,Trường Đại học Đà Nẵng [11] Trần Ngọc Tân (1999), Nghiên cứu xác định trình trao đổi nhiệt đốt cháy trấu tháp cháy trấu tầng sơi tuần hồn, Luận văn cao hoc ngành học Máy thiết bị hoá chất, Trường ĐHBK, Hà Nội [12] Nguyễn Đình Tùng,“nghiên cứu thực nghiệm đốt cháy sinh khối lò tầng sơi tĩnh quy mơ nhỏ (SFBC-400)”,Tạp chí Khoa Học Công Nghệ, Đại Học Đà Nẵng số 6(29)-2008 [13] Soukanh Vongphachanh (2008), Nghiên cứu số thông số máy sấy gỗ sử dụng hóa khí gas từ lị đốt nhiên liệu phế thải nông lâm nghiệp, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật máy thiết bị giới hóa nơng lâm nghiệp,Trường Đại học Nơng nghiệp Hà Nội [14] Website:http://maysaycongnghiep.net [15] Tiêu chuẩn ngành 04 TCN 66:2004, Gỗ Việt Nam – tên gọi đặc tính bản, Bộ Nơng nghiệp Phát triển nơng thôn 67 PHỤ LỤC Bảng số liệu kết thí nghiệm, khảo nghiệm Biểu mẫu 01 Biểu mẫu ghi kết xử lý số liệu thí nghiệm Thí nghiệm G1R1: Lưu lượng khí gas đo (dm3/s) Thời gian (phút) Lần Lần Lần Giá trị trung bình Phương sai T (phút) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 … 270 Tổng VG1R1 (dm /s) VG1R1.2 VG1R1.3 3 (dm /s) (dm /s) y n  yi n i 1 68 Biểu mẫu 02 Biểu mẫu ghi chép số liệu thí nghiệm Ký hiệu thí nghiệm Khối lượng (kg) Kích thước G1R1 G1 R1 G1R2 G1 R2 G1R3 G1 R3 G2R1 G2 R1 G2R2 G2 R2 G2R3 G2 R3 G3R1 G3 R1 G3R2 G3 R2 G3R3 G3 R3 G4R1 G4 R1 G4R2 G4 R2 G4R3 G4 R3 G5R1 G5 R1 G5R2 G5 R2 G5R3 G5 R3 Lưu lượng khí gas Y1 Y2 Y3 3 (dm /s) (dm /s) (dm3/s) Y Yi n i 1 69 Bảng 4.1 Ảnh hưởng khối lượng nguyên liệu nạp vào đến suất hóa khí Thời gian (phút) Lưu lượng khí gas trung bình (dm3/s) Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 10 0,05 0,04 0,03 0,03 0,02 20 0,15 0,13 0,13 0,1 0,08 30 0,30 0,28 0,26 0,2 0,19 40 0,34 0,32 0,3 0,28 0,25 50 0,35 0,35 0,32 0,31 0,29 60 0,36 0,36 0,34 0,34 0,31 70 0,35 0,36 0,36 0,36 0,33 80 0,34 0,36 0,36 0,37 0,35 90 0,33 0,35 0,36 0,37 0,36 100 0,31 0,34 0,35 0,36 0,37 110 0,29 0,31 0,33 0,35 0,37 120 0,26 0,29 0,31 0,33 0,36 130 0,23 0,26 0,29 0,31 0,35 140 0,21 0,23 0,26 0,29 0,33 150 0,19 0,2 0,23 0,26 0,3 160 0,17 0,18 0,2 0,23 0,27 170 0,14 0,16 0,18 0,2 0,25 180 0,12 0,14 0,16 0,18 0,22 190 0,10 0,12 0,14 0,16 0,2 200 0,08 0,10 0,12 0,14 0,18 210 0,05 0,08 0,1 0,12 0,16 220 0,00 0,05 0,08 0,1 0,14 0,00 0,05 0,08 0,12 0,00 0,05 0,09 0,00 0,05 230 240 250 260 270 0,00 70 Bảng 4.2 Ảnh hưởng kích thước ngun liệu đến suất hóa khí Lưu lượng khí gas trung bình (dm3/s) Thời gian (phút) Y1 Y2 Y3 0,00 0,00 0,00 10 0,02 0,02 0,02 20 0,08 0,08 0,06 30 0,19 0,19 0,17 40 0,25 0,25 0,22 50 0,29 0,29 0,27 60 0,31 0,31 0,3 70 0,33 0,33 0,32 80 0,35 0,35 0,34 90 0,36 0,36 0,36 100 0,37 0,37 0,37 110 0,37 0,37 0,38 120 0,36 0,36 0,38 130 0,35 0,34 0,37 140 0,33 0,32 0,36 150 0,3 0,29 0,34 160 0,27 0,26 0,32 170 0,25 0,23 0,29 180 0,22 0,21 0,26 190 0,2 0,18 0,23 200 0,18 0,16 0,2 210 0,16 0,14 0,18 220 0,14 0,12 0,16 230 0,12 0,1 0,14 240 0,09 0,05 0,12 250 0,05 0,09 260 0 0,05 270 0 ... thực đề tài: ? ?Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo lị đốt hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp cấp nhiệt cho lò sấy gỗ kiểu đốt gián tiếp với công suất 10 m3/mẻ sấy? ?? Mục đích đề tài nghiên cứu, thiết kế hệ... sấy - Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế lị hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp cấp nhiên liệu đốt cho lò sấy gỗ với công suất 10 m3/ mẻ - Chế tạo mô hình lị hóa khí gas từ phế thải lâm nghiệp - Xác... tượng nghiên cứu Lị sấy gỗ Lị sấy đốt có hai loại: lò sấy đốt trực tiếp lò sấy đốt gián tiếp lò sấy đốt trực tiếp, đốt thu từ lò đốt lọc đưa thẳng vào lò sấy đốt vừa chất tải nhiệt vừa chất dẫn nhiệt