7. Hệ thống cung cấp khí biogas cho động cơ tĩnh tại
7.2.3 Khả năng ứng dụng Biogas cho động cơ tĩnh tại
Chất thải của quâ trình sản xuất như một nguồn năng lượng, đó lă một mô hình lý tưởng cho xê hội. Việc sử dụng nguồn năng lượng năy ở những dạng khâc nhau phải hết sức cẩn thận, phụ thuộc văo điều kiện khí hậu từng địa phương, mật độ dđn số, nguồn đất sẵn có, điều kiện thổ nhưỡng, thời tiết vă nhiều nhđn tố khâc.
Nguồn năng lượng sinh khối từ nhiín liệu tâi tạo chiếm một vị trí quan trọng trong nguồn năng lượng tổng số nhưng chỉ mới được tận dụng một phần. Nhiều cơ hội còn tiềm ẩn, nhiều chương trình đê được triển khai, nhiều dự ân đê được lín kế hoạch nhằm sử dụng triệt để nguồn năng lượng năy.
Trong xu thế năy, chúng ta lă những người trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung, ngănh Động Lực nói riíng cần phải phât huy vai trò của mình nghiín cứu cặn kẽ hơn nữa về nguồn năng lượng năy để ứng dụng nó lăm nguồn năng lượng cho động cơ đốt trong. Điều năy không những giải quyết được về vấn đề năng lượng đang có nguy cơ thiếu hụt hiện nay mă còn góp phần giải quyết vấn đề môi trường. Mặt khâc cũng mở rộng hơn nữa phạm vi ứng dụng của động cơ đốt trong đối với thực tiễn.
Hình 7-1 Chu trình Biogas
Tính chất của Biogas sử dụng lăm nhiín liệu cho động cơ đốt trong.
Tính chất vật lý vă hoâ học của Biogas có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn công nghệ sử dụng cho việc xử lý vă đốt chây Biogas. Thănh phần chính của Biogas lă CH4 vă CO2. Câc tính chất vật lý liín quan đến chúng vă sẽ được liệt kí sau đđy:
Bảng 6-1 Một số tính chất của Biogas.
Câc tính chất vật lý Methane (CH4) Carbon Dioxide (CO2)
Trọng lượng phđn tử 16,04 44,01
Tỷ trọng 0,554 1,52
Điểm sôi (1at) 144 0C 60,8 0C
Điểm đông (1at) -164,8 0C -38,83 0C
Khối lượng riíng 0,66 kg/m3 1,82 kg/m3
Nhiệt độ nguy hiểm 64,44 0C 48,89 0C
Âp suất nguy hiểm 45,8 at 72,97at
Nhiệt dung Cp (1at) 6,962.10-4 J/ kg-0C 2,643.10-4 J/ kg-0C
Tỷ lệ Cp/Cv 1,307 1,303
Nhiệt chây 55,432 J/kg
Giới hạn chây 5-15% Thể tích
Tỷ lệ chây hoăn toăn trong không khí
0,0947 Thể tích 0,0581 Khối lượng Nhiệt trị của nhiín liệu:
Giâ trị nhiệt cao của methane, chất chây cơ bản trong Biogas, lă 1012 Btu/ft3 (37,71.103KJ/m3). Giâ trị nhiệt thấp được định nghĩa bằng giâ trị nhiệt cao trừ đi năng lượng cần thiết để lăm bay hơi nước trong nhiín liệu vă sản phẩm chây. Đối với methane giâ trị nhiệt thấp lă 912 Btu/ft3(33,98.103KJ).
Câc chất cơ bản trong Biogas:
Ngoăi hai thănh phần chính lă CH4 vă CO2 còn có câc tạp chất cơ bản dạng khí có mặt trong Biogas được liệt kí dưới đđy:
- Hydrogen sulfide H2S - Hơi nước H2O
- Sulfur dioxide SO2 - Nitrogen oxides NO2
- Hỗn hợp fluorine bay hơi (ví dụ: HF, SiF4)
- Hợp chất nitrogen. - Carbon monoxide CO.
Yíu cầu của Biogas sử dụng lăm nhiín liệu cho động cơ đốt trong.
Vấn đề đâng quan tđm vă cần được nghiín cứu tiếp lă lăm sao có thể nđng cao hiệu suất động cơ vă giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải động gđy ra. Ta biết rằng trong Biogas có một lượng đâng kể hydrogen sulfide H2S (khoảng 10.000ppm thậm chí sau khi qua câc thiết bị xử lý vẫn còn khoảng 200-400ppm
Hình 7-2 Chu trình carbon khi sử dụng Biogas trong đun nấu
H2S) lă một khí rất độc tạo nín hỗn hợp nổ với không khí. Khi Biogas được sử dụng lăm nhiín liệu, khí H2S có thể ăn mòn câc chi tiết của động cơ, sản phẩm của nó lă SOx cũng lă một khí rất độc cho con người (TCVN cho phĩp lă 0,3mg/m3). Vì thế, hoăn thiện quâ trình chây trong động cơ sử dụng nhiín liệu Biogas lă vấn đề đặt ra để có thể vừa kĩo dăi tuổi thọ động cơ vừa giảm thiểu ô nhiễm trong khí thải động cơ. Hăm lượng của câc chất năy không được vượt quâ mức cho phĩp.
Mặc dù không phải lă chất chiếm nhiều trong Biogas như carbon dioxide, nhưng hơi nước có thể có ảnh hưởng đâng kể đến câc đặc trưng của quâ trình chây Biogas. Dù hăm lượng nhỏ nhưng hơi nước
đê ảnh hưởng đâng kể đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn chây, nhiệt trị thấp vă tỷ lệ không khí/nhiín liệu của Biogas. Ngoăi ra nó lăm tăng nguy cơ ăn mòn thiết bị, do đó cần thiết phải giảm lượng hơi nước có trong Biogas. Phụ thuộc văo nhiệt độ thông thường Biogas lấy ngay từ hầm phđn huỷ có hăm lượng ẩm khoảng 50 mg/l, gần với nồng độ bêo hoă.