Máy phát điện sử dụng khí Biogas phần 1

Máy phát điện sử dụng khí Biogas

1 Hỡnh 2.1.1. Phoi st b oxi hoỏNGHIấN CU THIT K MY PHT IN CHY BNG KH BIOGAS Bựi Kim Cng Phan Minh Hong(*) 05CN1 i Hc Lc Hng Túm tt : Nghiờn cu thit k mỏy phỏt in chy bng khớ biogas l mt gii phỏp ti u, ti c nghiờn cu v ch to da trờn kin thc tng hp: hoỏ hc, c khớ ng lc, mỏy in, in - in t v lp trỡnh iu khin nhm mc ớch gim bt lng khớ thi gõy hiu ng nh kớnh thi ra mụi trng, ng thi gii quyt c cuc khng hong nng lng nh hin nay, giỳp cỏc h chn nuụi tng gia sn xut, gim chi phớ giỏ thnh v gúp phn tớch cc vo vic ci thin i sng ngi dõn. 1. S LC KH BIOGAS V Mễ HèNH HM CHA : [7] Biogas hay khớ sinh hc l hn hp khớ methane (CH4) v mt s khớ khỏc phỏt sinh trong mụi trng k khớ t s phõn hu cỏc vt cht hu c nh rỏc thi (rm, rau c ), quỏ trỡnh x lý nc hay cht thi ng vt. V thnh phn chớnh: thnh phn chớnh ca Biogas l CH4 (50-60%) v CO2 (>30%) cũn li l cỏc tp cht khỏc nh N2, O2, H2S, CO Trong ú CH4 to ra s chỏy khớ tip xỳc vi oxi, H2S l khớ c hi gõy mựi khú chu, n mũn cỏc chi tit kim loi, CO2 lm gim kh nng t chỏy. Cũn li l cỏc khớ khỏc chim t l thp v ớt nh hng n mụi trng. Mụ hỡnh xõy dng hm cha: Mụ hỡnh gm cỏc b phn: - ng ng dn cỏc cht thi ng vt hay cht thi hu c. - B cha kớn lờn men quỏ trỡnh k khớ. - ng ng dn n ni tiờu th. - Cỏc thit b o v m s dng khớ. 2. THIT K H THNG LC KH BIOGAS CHO MY PHT: Biogas cha khớ Mờtan (CH4) cú kh nng sinh ra s chỏy nờn c dựng lm nhiờn liu thay th cho xng, du diesel chy ng c t trong v mỏy phỏt in. Khớ H2S v CO2 l hai tp cht quan trng ta cn loi b. Khớ H2S sau khi t chỏy sinh ra khớ SOx gõy n mũn cỏc chi tit kim loi ca ng c, mỏy phỏt v lm ụ nhim mụi trng khụng khớ. S hin din ca khớ CO2 trong biogas lm gim nhit tr nhiờn liu chỏy. Do ú vn c t ra ta phi loi b khớ H2S v CO2 trc khi a n mỏy phỏt. 2.1 VT LIU LC KH BIOGAS: Vic lc tp cht c thc hin bng phng phỏp hp ph [5]. Hp ph loi b khớ H2S: kh tp cht H2S ta dựng cỏc phoi st ó b ụxi hoỏ [2]. V quỏ trỡnh phn ng din ra nh sau: Fe2O3 + 3H2S ặ Fe2S3 + 3H2O Fe3O4 + 4H2S ặ FeS+Fe2S3 + 4H2O FeO + H2S ặ FeS + H2O Phn ng trờn din ra tt nht iu kin nhit 28300C, m vt liu 30% [5] Hp ph loi b khớ CO2: Vic tỏch CO2 ra khi biogas c thc hin vo tớnh cht hp ph ca khớ cacbornic ca than hot tớnh. Than hot tớnh ta cú th ly t cỏc nguyờn liu gn Hỡnh 1. Mụ hỡnh xõy dng hm to khớ Biogas 2 Hình 2.1.2. Than hoạt tính gũi và thông dụng như: than bùn, than đá, các thực vật (gáo dừa, mùn cưa, gỗ…). Ngoài ra việc hấp phụ khí CO2 ta có thể cho khí đi qua hơi nước [2]. 2.2 THIẾT KẾ THÁP VÀ QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÍ : Khí biogas khi qua tháp hấp phụ phải khử được lượng tạp chất đồng thời họng khí phải đáp ứng đủ nhiên liệu cho hoạt động máy phát. Việc tính toán thiết kế tháp dựa trên [5]: đường hấp phụ đẳng nhiệt, tính cân bằng vật chất, tỷ số truyền khối, tổn thất áp suất … Trên cơ sở tính toán nhóm thiết kế tháp như sau: - Vật liệu tháp được làm từ nhựa ống PVC. - 2 ống tháp có đường kính Φ = 90mm, ống cấp khí Φ = 10mm và chiều cao là 0.8m. - Vật liệu than hoạt tính và phoi sắt được chứa đầy trong 2 ống tháp. 3. THIẾT KẾ CHI TIẾT CUNG CẤP KHÍ BIOGAS CHO MÁY PHÁT : 3.1. ĐẶC ĐIỂM BAN ĐẦU: Máy phát được sử dụng là loại máy có công suất 550W của hãng Honda, điện áp ra 220V-50Hz, nguyên thuỷ máy chạy bằng xăng sau đó được cải tiến chạy bằng khí biogas. 3.2. THIẾT KẾ CHI TIẾT CUNG CẤP KHÍ BIOGAS CHO MÁY PHÁT : Chi tiết được thiết kế phải kín tạo được độ chân không cần thiết để hút khí, đồng thời cung cấp đủ lượng khí đưa vào họng máy phát. [3] Chi tiết có bề dày Φ = 10mm, đường kính hút khí thiên nhiên lớn nhất bằng đường kính họng đưa vào xylanh Φ = 16mm và được lấy đồng tâm nhau, một lỗ Φ = 6mm được khoan bên hông nhằm mục đích luồn một ống bằng kim loại để ta có thể gắn ống khí dễ dàng đến máy phát. Chi tiết phải cứng, có khả năng chịu nhiệt cao. Chi tiết thiết kế xong được kẹp giữa bộ chế hoà khí và thân máy phát thông qua một thanh ốc cố định được bắt sẵn trên thân máy. Hình 2.2.1. Quy trình xử lý khí biogas Hình 3.1. Máy phát cải tiến sang Biogas Hình 3.2.1. kích thước chi tiết cung cấp khí Hình 3.2.3. Chi tiết đặt giữa bộ chế hoà khí và họng máy phát Hình 3.2.2. Chi tiết cấp khí sau khi hoàn thànhHình 3.2.4. Bộ chế hoà khí, chi tiết cấp khí và thân máy bắt cố định nhau 3 12VDCC933pF0P2.05VDCP2.6PWM_2C152200uFP0.1C121uFR25330R91K/1W0P3.6P1.5LS1RELAY 8 CHAN75624318R231KSW3NUT 2ISO1PC6211243ISO2OPTO PC6211243D6LEDD4Led Phat5VDCP3.35VDCP3.5R18330C52200uFP2.3R211KP1.3D20LEDQ8D468-+U3ALM324321411R241KD12DIODEJ5DIEN TRO THANH123456789Q3A10 150HIP0.5P3.2P2.30P2.0J4DIEN TRO THANH1234567895VDCU8Led 7 Doan12457109368edc.agfVccbVcPWM_1P2.7P0.0ISO3PC62112435VDCP2.5R81K12VDC12VDCP3.1P3.0C111uFR28330HIP2.5P0.4P0.3P1.7P2.10D2LEDC833pF5VDCD8YELLOWRSTR131K5VDC0P0.7P0.5Q5A10 15C101uFD5Led ThuP3.7-+D195A2134R121K0P2.6P3.6P2.6P2.2P1.25VDCP0.1U6Led 7 Doan12457109368edc.agfVccbVcJ3DIEN T RO THANH123456789P2.3P2.2EAP1.6PWM_2U7Led 7 Doan12457109368edc.agfVccbVcP1.0RSTP3.1P1.212VDCP1.7D9GREENP2.2J612VAC12R20330C42200uFQ6IRF540LOP2.2R1330R71KP2.0R17330P0.7P2.6D7RED0R291KQ9D468R151KR101KP0.6P2.0C16104P2.6SW1RESETP0.2P3.7R161KP2.0P2.1C17104R11 1K5VDCSW2 NUT 1D13LEDC710uFP2.75VDCP0.0P1.0U9Led 7 Doan12457109368edc.agfVccbVcP1.4P2.65VDC5VDCP0.2P1.312VDC5VDC0P0.4Q2A1015LOP2.4P3.5D14LEDP2.5J7NOI COM 9123D3LEDD18DIODEP1.1P1.2P2.1P3.3P0.15VDCQ1B688LOP3.1R61KHIP3.0R41KR19330C2104C1104P0.0P0.5P2.4P2.205VDCEAP2.3P2.2P2.4Q7IRF540Q4A1015PWM_1P0.4P2.4P2.1P2.5P2.1P1.6J9Motor D C 212C32200uFR271KP3.25VDCR21KD16LEDJ8Motor D C 11212VDCU489V5129304020311918939383736353433321234567821222324252627281011121314151617PSENALEVCCGNDEAX1X2RSTP0.0/ AD0P0.1/ AD1P0.2/ AD2P0.3/ AD3P0.4/ AD4P0.5/ AD5P0.6/ AD6P0.7/ AD7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDLS2RELAY 8 CHAN75624318P1.4P3.4D11LEDP3.7J112VAC12Y112MP2.3P2.3P0.3R261KC14104HIP3.2P0.75VDCU5MAX23213451615261291110138147C1+C1-C2+C2-VCCGNDV+V-R1OUTR2OUTT1INT2INR1INR2INT1OU TT2OU TU17805123VINGNDVOUTR141KP0.6R22330-+D1DIODE CAU 5A2134ISO4PC6211243P2.4R31KHID17DIODE0P2.4P3.5P2.5R301KD15DIODE MAX0P3.0C131uFP0.65VDCP2.5C61040P1.4P3.4P2.1P1.0P1.1-+D10DIODE 5A2134J2DIEN TRO T HANH123456789P2.0P0.2P1.6J1024VAC12R510KP1.5U27812123VINGNDVOUTHỡnh 4.1. S mch thit k3.3 HOT NG H THNG: ẽ Quy trỡnh hot ng: Khớ biogas sau khi qua hai thỏp hp ph ta cú th a n cho hot ng mỏy phỏt, n õy khớ biogas c chia lm 2 nhỏnh. Vi nhỏnh th nht i qua i qua van gim ỏp, lm gim bt lu lng khớ, lng khớ vo mỏy phỏt s cung cp va hot ng sinh ra in ỏp 220V nhng vi iu kin khụng ti ng thi to ngun cho board mch hot ng. Nhỏnh hai c gii hn bi mt van in. quỏ trỡnh khi ng mỏy van v trớ úng, khi cú s thay i v ti, b o tn s quay ca mỏy phỏt s a tớn hiu n mt board in t so sỏnh vi tớn hiu chun ca mỏy (220V) v sut tớn hiu ra iu khin úng m hng cung cp khớ ca van. úng m hng van s tu thuc vo s lng ti ln hay bộ a lng khớ vo nhiu hay ớt cho phự hp. 4. THIT K BOARD IU KHIN: ỏp ng iu khin cỏc ngừ vo/ra mt cỏch cỏch thớch hp v tham kho [6], nhúm ó chn IC89V51 ca hóng Phillip c lp trỡnh v iu khin h thng. Mch s nhn tớn hiu tn s quay, so sỏnh tớn hiu, xut tớn hiu iu khin van, quột led cho hin th thụng s. 5. LI CH S DNG: S dng khớ biogas kt hp vi hot ng chn nuụi sn xut l mt gii phỏp ti u nht. - Giỳp gi cnh quan t nhiờn, trỏnh cỏc cht thi nụng nghip, x lý nc hay cht thi chn nuụi khụng mong mun thi ra mụi trng. [4] - Khớ biogas cũn c mnh danh l ngun nhiờn liu sch cho hot ng ca ng c t trong, mỏy phỏt in. Giỳp gim bt lng khớ CO2 gõy hiu ng nh kớnh thi ra mụi trng, phũng trỏnh tỏc hi khụng mong mun trong tng lai. [4] - Ngoi mc ớch s dng khớ biogas cho vic un nu sinh hot, khớ biogas cũn c dựng lm nhiờn liu chy ng c, mỏy phỏt. Giỳp ngi dõn gim c chi phớ chn nuụi, tng hiu qu sn sut, ci thin c i sng v giỳp tit kim in cho mng li in quc qia. [1] 6. HN CH TI : Nhit mụi trng xung quanh gim lm nh hng n cht lng khớ Biogas(mựa lnh) cụng sut mỏy phỏt khụng t c theo yờu cu, h thng phi chy li bng xng. (*) KHOA : C IN TI LIU THAM KHO: [1] Bựi Vn Ga, Ngụ Vn Lnh, Ngụ Kim Phng, Venet Cederic: Th nghim khớ biogas trờn ng c xe gn mỏy. Tp chớ Khoa hc v Cụng ngh, i hc Nng, s 1(18), pp. 1-5, 2007. [2] Bựi Vn Ga, Lờ Minh Tin, Nguyn Vn ụng, Nguyn Vn Anh: H thng cung cp biogas cho ng c Dual-Fuel biogas/diesel. Tp chớ Khoa hc v Cụng ngh, i hc Nng- 2(25), 2008. [3] Bựi Vn Ga, Trn Vn Quang, Trng Lờ Bớch Trõm, Nguyn Phi Quang: Ti u húa quỏ trỡnh cung cp biogas cho ng c tnh ti s dng hai nhiờn liu biogas-du m. Tp chớ Khoa hc v Cụng ngh, i hc Nng- s 5(28), 2008. Hỡnh 3.2.5. S h thng cung cp khớ cho mỏy phỏt 4 [4] Bùi Văn Ga, Trương Lê Bích Trâm, Lê Minh Tiến, Nguyễn Văn Đông: Khả năng giảm phát thải CO2 ở Việt Nam nhờ sản xuất điện năng bằng Biogas. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng-số 1(30).2009. [5] Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu tinh chế Biogas bằng phương pháp hấp phụ của nhóm sinh viên khoa Công Nghệ Sinh Học – Môi Trường, Đại học Lạc Hồng. [6] VI ĐIỀU KHIỂN 8051 –TỐNG VĂN ON. [7] www.Google.com.vn , www. vi.wikipedia.org Keyworlds : biogas, máy phát điện, bộ chế hoà khí. . C 212 C32200uFR271KP3.25VDCR21KD16LEDJ8Motor D C 11 212 VDCU489V 512 9304020 311 918 9393837363534333 212 345678 212 223242526272 810 111 213 1 415 1 617 PSENALEVCCGNDEAX1X2RSTP0.0/. CHAN75624 318 P1.4P3.4D11LEDP3.7J 112 VAC12Y 112 MP2.3P2.3P0.3R261KC1 410 4HIP3.2P0.75VDCU5MAX23 213 4 516 152 612 911 1 013 814 7C1+C1-C2+C2-VCCGNDV+V-R1OUTR2OUTT1INT2INR1INR2INT1OU TT2OU TU1780 512 3VINGNDVOUTR141KP0.6R22330-+D1DIODE CAU 5A 213 4ISO4PC6 211 243P2.4R31KHID17DIODE0P2.4P3.5P2.5R301KD15DIODE