L ỜI NÓI ĐẦ UU
4.6.1. Tính toán thiết kế Cyclone
- Cyclone được tính toán thiết k Thiết Bị Khí Hóa - Lưu lượng dòng ra 40Nm3/h - Năng suất: 46,083 kw/h Không khí 30m3/h %CO = 15.2% %CO2 = 12.7% Rơm rạ : 21.21kg %CH = 0.65% 4 %H2 = 11.45%
0
- Nhiệt độ dòng khí ra T = 450 C
- Lưu lượng của khí ra khỏi thiết bị khí hóa tại nhiệt độ trên là - V = 40 * 723.16/273.16 = 105.89 m3/h = 0.0294m3/h
Đường kính của Cyclone được xác định theo công thức:
q w V D . 785 . 0 =
V – Lưu lượng khí đi vào Cyclone , V = 0.0294 m3/s
35 . 2 * 785 . 0 0294 . 0 = D
Vậy đường kính Cyclone = 0.126 m = 130 mm = D/2 = 130/2 = 65 mm
Chiều cao cửa vào Clycone Hc
= 0.2*D = 0.2 * 130 = 26 mm Chiều rộng cửa vào Clycone Xc
Và các kính thước khác được biểu diễn trên hình vẽ
Tốc độ khí vào Cyclone = 0.0294 / (0.065*0.026) = 17.6 m/s Vi
Chênh lệch áp suất trong cyclone được xác định:
2 2 5 . 6 e d i g D A V p × × × = Δ ρ Trong đó 0 g ρ - tỷ trọng khí, tại 450 C là 0.493kg/m3 - Tốc độ khí vào cyclone (m/s) i V
- Đường kính cửa thoát khí (m)
e
D
- Tiết diện cửa vào , m2
d A 2 2 065 . 0 065 . 0 0325 . 0 6 . 17 493 . 0 5 . 6 × × × × = Δp Vậy = 496,3(N/m2) 4.6.2. Tính toán thiết bị rửa
- Với tốc độ dòng khí ra khỏi cyclone vào khoảng 17m/s ,Thiết bị rửa được thiết kế với dựa trên nhiệt độ dòng khí vào 4500C và nhiệt độ dòng khí ra 450C, ở đây sử dụng nước làm lạnh với nhiệt độ khoảng 300C và lưu lượng nước yêu cầu 0.63m3/h.
- Thiết bị được thiết kế và thử nghiệm (bởi Kern 1986 và Read,1988) chạy phù hợp với các thông số trên có các thông số kĩ thuật sau:
- Chiều cao thiết bị :1.3m
- Sử dụng thép với bề dày 1.5mm
- Sử dụng đệm sứ rascing làm mát :- chiều cao lớp đệm 0.8m
- -
4.7. Lựa chọn thiết bị phụ trợ a. Thiết bị mồi lửa
- Sử dụng thiết bị mồi lửa LPG burner :
- Để bắt đầu cho quá trình khởi động, thiết bị mồi lửa được lựa chọn với năng suất vào khoảng 0.7kw để đốt cháy nguyên liệu khi cho vào trong
thiết bị khí hóa. Khi quá trình cháy xảy ra. Thiết bị ngừng hoạt động, và thiết bị thổi không khí duy trì quá trình cháy được khởi động
b. Thiết bị thổi không khí
- Với tốc độ lưu lượng đầu vào khoảng 30m3/h, lựa chọn quạt có thể tạo ra được một lực đẩy lớn, với chiều dài ống đẩy lên tới 100cm…
4.8. Chí phí cho dây chuyền
Tính toán kinh tế
A. Diện tích toàn phần của các thiết bị trong hệ thống khí hóa sinh khối 1. Thiết bị khí hóa 1. Thiết bị khí hóa
Thiết bị này được chia làm 3 phần: phần thân, phần chứa nguyên liệu vào và phần chứa tro và xỉ than.
Thân thiết bị có chiều cao 1m, đường kính lớp vỏ bên trong của thiết bị là 0,3m và lớp vỏ kim loại có đường kính là 0,4m.
Công thức tính S toàn phần của hình trụ 2
. . ( )
S =π D h m
S : Diện tích hình trụ D: Đường kính h: Chiều cao Thay số vào ta có:
Diện tích toàn phần của lớp vỏ trong của thiết bị
2 1 1 0,3 3,14 0,942
S = × × = m
Diện tích của lớp vỏ ngoài
2 2 1 0,4 3,14 1,256
S = × × = m
Tổng diện tích phần thân thiết bị
m2 1 2 0,942 1,256 2,198
than
Thiết bị khí hóa
Bộ phận chứa nguyên liệu có thể tích chứa đúng bằng thể tích trong của thân thiết bị, như vậy một cách xấp xỉ ta có thể lấy S toàn phần gần bằng S của vỏ trong thân TB khí hóa
2 1 0,942
chua
S = S = m
m
Bộ phận chứa tro và xỉ than có chiều cao 0,5m và đường kính trung bình là 0,5m. Như vậy S toàn phần của bộ phận này là
2
. . 3,14 0,5 0,5 0,785
xi
S =π D h = × × =
2
2,198 0,942 0,785 3,925
KhiHoa than chua xi
S S S S m = + + = + + = 2. Cyclone lọc bụi
Thiết bị Cyclone lọc bụi có chiều cao 0.52 m, đường kính 0,13 m. Áp dụng công thức ở trên ta tính được S xung quanh của 1 thiết bị là
m2
. . 0,2123
Cyclone
S =π D h =
3. Thiết bị rửa khí
Thiết bị rửa khí có chiều cao trung bình là 1,5m và đường kình là 0,35m. Áp dụng công thức ở trên ta tính được trung bình S toàn phần của thiết bị rửa là
m2
. . 3,14 1,5 0,35 1,6485
rua
S =π D h = × × =
Thiết bị rửa khí
Tổng diện tích xung quanh của các thiết bị là
2
3,925 0,2123 1,6485 5,7858
KhiHoa Cyclone rua
S = S +S +S = + + = m
Như vậy số mét vuông INOX tấm cần thiết để chế tạo các thiết bị trong hệ thống là: 17,36 m2
B. Tổng số các thiết bị phụ trợ, các van khí, cút nối và đường ống dẫn khí. khí.
Trong hệ thống gồm có các thiết bị phụ trợ : bơm, thiết bị mồi lửa (ở đây sử dụng thiết bị LPG Burner), quạt thổi gió, quát hút, thiết bị đo lưu lượng dòng khí. Ngoài ra là các van khí, cút nối và đường ống dẫn.
Bảng số liệu chi phí cho hệ thống thiết bị khí hóa
Chi phí cho hệ thống khí hóa
STT Nội dung Đơn vị tính Số lượng Đơn giá (triệu) Thành tiền (triệu) 1 Thiết bị khí hóa Inox tấm kg 200.0 0.2 40.0 Ống Inox phi 20 m 30.0 0.3 9.0 Ống Inox phi 30 m 30.0 0.3 9.0
Van cầu, van tiết lưu cái 10.0 0.5 5.0
Cơ cấu chuyển động ghi đáy lò bộ 2.0 5.0 10.0 Cơ cấu Start up bộ 1.0 10.0 10.0 Chân đế bộ 1.0 5.0 5.0 2 Thiết bị Cyclone lọc bụi
Inox tấm kg 100.0 0.2 20.0 Ống Inox phi 20 m 10.0 0.3 3.0 Ống Inox phi 30 m 10.0 0.3 3.0 Van cầu, van tiết lưu cái 10.0 0.5 5.0
3 Thiết bị hấp phụ
Inox tấm kg 50.0 0.2 10.0 Ống Inox phi 20 m 20.0 0.3 6.0
Chân đế bộ 1.0 5.0 5.0 4 Thiết bị rửa khí
Inox tấm kg 100.0 0.2 20.0 Ống Inox phi 20 m 20.0 0.3 6.0
Ống Inox phi 30 m 20.0 0.3 6.0
Van cầu, van tiết lưu cái 20.0 0.5 10.0 Chân đế bộ 1.0 5.0 5.0 Dàn tưới bộ 2.0 3.0 6.0 5 Quạt hút Bộ 2 2.0 4.0 6 Thiết bị mồi lửa Bộ 2 2.0 4.0 7 Quạt thổi không khí Bộ 2 2.0 4.0 8 Quạt hút khí Bộ 2 2.0 4.0 9 Nguyên vật liệu khác Inox tấm kg 50.0 0.2 10.0 Cút, T-chờ, zacco bộ 20.0 0.2 4.0
Van nước, van BI INOX (ren) 3/4 '' (dn20) cái 5.0 0.2 1.0 Van tay chịu nhiệt độ thường
( van côn INOX 3/4 "(dn20) cái 5.0 0.2 1.0 Van tay chịu nhiệt độ 150 độ C
( van côn INOX 3/4 "(dn20) cái 5.0 0.2 1.0 Van tay chịu nhiệt độ cao 400 độ C
( van côn toyo DN 15 (gang) cái 10.0 0.4 4.0
Cút nối chạc 2 cái 20.0 0.2 4.0
Cút nối chạc 3 cái 20.0 0.4 8.0
Cút nối chạc 4 cái 10.0 0.5 5.0
Mặt bích các loại bộ 20.0 0.5 10.0 Bảo ôn m 100.0 0.1 10.0 Vật liệu chịu lửa m2 10.0 0.5 5.0
Đồng hồ đo nhiệt độ chiếc 10.0 0.5 5.0
Chất hấp phụ SiO2 kg 50.0 0.2 10.0 Can nhiệt cái 10.0 0.5 5.0 Dây điện 4ly m 100.0 0.1 10.0
Dây điện 8ly m 100.0 0.1 10.0 Dây cáp 3pha x 4ly m 50.0 0.2 10.0
Ổn áp cái 5.0 5.0 25.0
Khởi động từ cái 2.0 10.0 20.0 Cầu dao 3 pha cái 20.0 0.2 4.0 Ổ cắm, chân nối, đầu chờ các loại bộ 50.0 0.1 5.0 Chân đế bộ 1.0 5.0 5.0 Thanh INOX gia lực m 30.0 0.2 6.0
Khác 10.0
408.0
- Vậy tổng chi phí cho dây chuyền này vào khoảng 400 triệu
4.9.Sơđồ mặt bằng dây chuyền
Theo tính toán thiết kế trên, mặt bằng để vận hành dây chuyền trên vào khoảng 100m2.
Dây chuyền đang trong quá trình chạy thử nghiệm được xây dựng trong nhà và được biểu diễn như hình vẽ
A C B 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8
Sơ đồ mặt bằng dây truyền sản xuất khí từ nhiên liệu sinh khối
1: Thiết bị khí hóa 5: Động cơ đốt 2: Cyclone lọc bụi 6: Máy phát điện 3: Thiết bị rửa khí 7: Máy biến áp 4: Tháp hấp phụ 8: Hệ thống ép viên
PHẦN V: KẾT LUẬN
Qua một 4 tháng tìm hiểu và tính toán, em đã tìm hiểu được nhiều vấn đề về công nghệ khí hóa. Với tính toán thiết kế trên em hy vọng có thể được vận dụng vào trong thực tiễn để sản xuất. Giúp bà con nông dân có thể ứng dụng, tận dụng nguồn nguyên liệu là các phụ phẩm từ nông nghiệp như: trấu, rơm,... ngay trên quê hương mình để sản xuất năng lượng phục vụ cho chính mình. Một lần nữa em xin chân thành cám ơn TS.Văn Đình Sơn Thọ đã nhiệt tình giúp đỡ em để hoàn thành đồ án này. Trong đồ án chắc hẳn không thể tránh khỏi sai sót. Mong các thầy cô góp ý kiến. Em xin chân thành cám ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- [1]. Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems
- [2].San Shwe Hla . A Study on a Biomass Gasifier – Engine System
1999
- [3]. Prabir Basu . Biomass gasification and Pyrolysis 2010
- [4]. Anil K.Rajvanshi .Biomass Gasification india 1986
- [5]. Jared P,Ciferno John J. Marano BenchmarkIng Biomass
Gasification Technologies for Fuels, Chemicals and Hydrogen Production 2002
- [6]. PGS.TS. ĐInh Thị Ngọ ; TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng. Nhiên liệu sạch và các quá trình xử lý trong hóa dầu. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2008.
- [7] Tuyển tập “Báo cáo hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ 6” - Nghiên cứu sản xuất viên nhiên liệu từ biomass. Đại học Đà Nẵng, 2008.
- [8]. Bộ Công thương, International FInance Corporation, WB
(2009), Hội thảo năng lượng trấu biến chất thải thành năng lượng và lợi nhuận, ngày 12 tháng 11 năm 2009
- [9]. Tập thể tác giả - Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, Tập 1,2. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội 2000
- [10]. http://www.freepatentsonline.com/
- [11]. www.build-a-gasifier.com
- [12].www.gasifyer.com
- [13].www.gekgasifier.com
- [14].http://www.biomassgasifier.com/
PHỤ LỤC
Một số hình ảnh tham khảo về hệ thống thiết bị khí hóa sinh khối đang
được sử dụng và vận hành tại một số quốc gia trên thế giới.