4.1 Sơ đồ sản xuất Biogas
PHÂN TƯƠI BỂ PHÂN HUỶ BỂ ÁP SUẤT GAS TỐI ƯU 1 2 3 4 5 6
Hình 4-1 Sơ đồ hệ thống sản xuất Biogas
1- Bể lắng cât. 4- Bể đựng chất thải.
2-Ống dẫn phđn. 5- Hệ thống lọc H2S vă CO2. 3-Ống dẫn nước& bạ thải. 6- Bình chứa khí Biogas sạch.
Nguyín lý lăm việc của hệ thống:
Phđn tươi từ chuồng trại được đưa văo bể lắng cât (1) để lắng đâ, cât ...rồi qua ống dẫn phđn (2) văo bể phđn huỷ. Ở bệ phđn huỷ xẩy ra quâ trình lín men tạo khí sinh học như sau:
Hình 4-2 Sơ đồ nguyín lý tạo Biogas
Sau khi lín men hỗn hợp khí Biogas được dẫn văo hệ thống lọc khí H2S vă CO2, hỗn hợp được lọc chứa phần trăm H2S vă CO2 nhỏ, thănh phần trăm CH4 chiếm khoảng 80%- 97,9% . Sau đó hỗn hợp được dẫn văo bình chứa Biogas (6), câc chất bê sau khi phđn huỷ được dẫn ra bể chứa chất thải (6) vă được tưới cho cđy trồng.
4.2 Tính năng của Biogas
4.2.1 Thănh phần chủ yếu của Biogas
Biogas từ câc nguồn khâc nhau thì có chất lượng tương đối khâc nhau vă phụ thuộc văo một số yếu tố nhất định. Thănh phần của Biogas phụ thuộc văo loại chất thải bị phđn huỷ, độ dăi của thời gian lưu trong đó chất thải trải qua quâ trình phđn huỷ. Biogas sinh ra từ quâ trình phđn huỷ kỵ khí lă hỗn hợp của nhiều loại khí. Hỗn hợp năy thông thường bao gồm 60-70% CH4, 30-40% CO2, vă ít hơn 1% hydrogen sulfide (H2S). Hăm lượng H2S nói chung văo khoảng từ 100 đến 2000 ppm. Thỉnh thoảng cũng gặp trường hợp nhỏ hơn 2 ppm vă cao hơn 8000 ppm. Lượng vết nitrogen (đến 10%), hydrogen (đến 5%), oxygen, vă câc thănh phần khâc cũng có thể có mặt với nồng độ khâc nhau. Tuy nhiín, do hăm lượng của chúng quâ nhỏ, nín chúng rất khó phât hiện vă thường chẳng quan trọng.
Biogas sau khi qua lọc thì thănh phần gồm 70-90% CH4, 9-29% CO2
Giai đoạn III. huỷ prôtíin Chất bĩo. Câc chất tan Huỷ chất bĩo. Vi khuẩn phđn Hydrat cacbon Vi khuẩn phđn Huỷ Cenluloza Prôtíin Vi khuẩn phđn
Vi khuẩn + Axít hữu cơ có KLPT nhỏ + CO2, H2 + Ancol ... sinh axít Vi khuẩn sinh CH4 + CH4 + H2S,CO2 Giai đoạn II.
4.2.3 Câc tính chất của Biogas
a. Tính chất vật lý.
Bảng 3-3 Câc tính chất của câc thănh phần 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 259.0 0F (=1440C) 60.80C
Điểm đông -296.6 0F(-164.80C) -69.9 0F (-38.830C)
Khối lượng riíng 0.66kg/m3 1.82kg/m3
Nhiệt độ nguy hiểm 116.0 0F (=64.440C) 88.0 0F(=48.890C)
Âp suất nguy hiểm 45.8 at 72.97at
Nhiệt dung Cp (1atm) 6.962.10-4 J/ kg-0C
Tỷ lệ Cp/Cv 1.307 1.303
Nhiệt chây 55.403J/kg
Giới hạn chây 5-15% Thể tích
Tỷ lệ chây hoăn toăn trong không khí
0.0947 Thể tích 0.0581 Khối lượng b. Nhiệt trị của nhiín liệu Biogas
Methame tinh khiết có nhiệt tri thấp khoảng (8115.2 Kcal/m3). Do Biogas chứa khoảng 70-90% Methame nín nhiệt trị của Biogas nằm trong khoảng 5480 Kcal/m3.
4.3 Tình hình sử dụng Biogas hiện nay
Hiện nay, khí nhiín liệu thay thế đê trở thănh đề tăi nghiín cứu được nhiều nhă quan tđm thì những lựa chọn để sử dụng nguồn năng lượng năy căng trở nín phong phú. Câc xu hướng chính sử dụng nhiín liệu Biogas trín thế giới như sau:
+ Đốt trực tiếp.
+ Lăm nhiín liệu cho câc loại động cơ. + Bân cho câc nhă cung cấp khí tự nhiín.
Hình 4-4 Sơ đồ câc ứng dụng Biogas
4.4 Khả năng ứng dụng Biogas để chạy động cơ đốt trong
Có thể nói rằng động cơ đốt trong sử dụng Biogas từ câc hệ thống xử lý râc thải thănh phố đê được ứng dụng trín mấy chục năm nay vă mang lại những thănh công ở nhiều mức độ khâc nhau. Trong những năm trở lại đđy, công nghệ năy đê được ứng dụng rộng rêi cho câc ngănh sản xuất nông nghiệp vă công nghiệp dưới sức ĩp của việc khan hiếm năng lượng hoâ thạch trong tương lai. Câc động cơ đânh lửa cưỡng bức cố định có thể cung cấp năng lượng cho rất nhiều loại thiết bị tải bao gồm:
+ Mây phât điện. + Mây bơm.
Nguồn biogas.
Đốt trực tiếp.
Động cơ. Bân cho nhă
cung cấp. Tạo năng lượng. Công suất trín trục. Vận tải. Cấp nhiệt, lăm lạnh. Sấy. Quạt, bơm, mây nĩn. Xe khâch, Xe tải, Mây kĩo Phât nhiệt điện.
Turbin lỏng. Tur bin khí. Điều hoă
hay đun
nước Mây phât Phât điện.
+ Quạt.
+ Thiết bị nđng chuyển.
+ Bơm nhiệt, điều khoă không khí.
Ngoăi ra, Biogas cũng lă nguồn năng lượng tiềm năng để cung cấp cho câc phương tiện vận tải như xe ca, xe tải cũng như câc thiết bị công nghiệp khâc như mây kĩo…
Việc đânh giâ hiệu quả ứng dụng của câc hệ thống năy sẽ nhằm mục đích tối ưu hoâ việc ứng dụng Biogas. Những vấn đề cần quan tđm lă:
4.4.1 Mức độ ứng dụng
Việc cung cấp Biogas cho động cơ như thế năo cho có hiệu quả nhất. Có cần thiết một hệ thống nĩn khí hay một hệ thống cung cấp đặc biệt năo khâc cho động cơ hay không cũng lă vấn đề cần quan tđm.
4.4.2. Chi phí lắp đặt
Hệ thống bơm nước chạy bằng Biogas thường yíu cầu chi phí lắp đặt tương đối cao hơn so với động cơ chạy bằng năng lượng điện. Hệ thống cũng thường yíu cầu chi phí cho hệ thống điều khiển vă kết nối.
4.4.3 Chi phí vận hănh, bảo dưỡng
Câc nhă mây phât điện lớn thường có chi phí vận hănh vă bảo dưỡng thấp hơn so với câc nhă mây nhỏ. Câc mây móc tiíu thụ tải lớn cần được ưu tiín lắp đặt trước câc mây tải nhỏ. Chi phí sửa chữa cũng cần dược tính đến.