Lượng khí sinh học sinh ra từ quá trình phân huỷ kỵ khí từ bể UASB − Tổng lượng khí sinh học sinh ra: V = 5508 (m3/ngày)
− Tổng khí CH4 sinh ra: V1= 3580,2 (m3/ngày) − Năng lượng sinh ra từ CH4: E = 118.106 (KJ/ngày) − Khối lượng dầu FO đốt trong 1 ngày là 4116 (kg/ngày) − Năng lượng sinh ra từ dầu FO trong 1 ngày
4116 41860 172295760( / )
FO
E = × = KJ kg
Trong đó giá trị 41.860 (kJ/kg) là giá trị nhiệt trị của dầu FO
Bảng PL-23: Nhiệt trị của một số loại nhiên liệu
Loại nhiên liệu Nhiệt trị (kJ/kg)
Than ít bitum loại A 24490 – 26823 Than ít bitum loại B 22158 – 24490 Than ít bitum loại C 19358 – 22158 Than non loại A 14693 - 19358
Than non loại B 14693
Dầu nặng (dầu FO) 41131 - 43138
Dầu Diesel (dầu DO) 43138
Khí hóa lỏng LPG 39927 - 54900
Khí thiên nhiên 55979 ( hay 37118 kJ/m3 ở 1atm và 20oC) (Nguồn: Trung tâm ứng dụng khoa học và công nghệ Đà Nẵng, 2005)
KSH thay thế được 0,39 x 4116 = 1605 kg dầu FO 1605 100
39% 4166
TT
E = × =
Như vậy: KSH thay thế được 39% kg dầu FO.
A.2 Khả năng cải tiến lò đốt dầu FO hiện tại thành lò đốt với hai loại nhiên liệu là dầu và khí là dầu và khí
Hệ thống lò đốt hiện hữu tại công ty sử dụng bec đốt dầu FO, công suất đốt là 172 kg/h. Lò đốt hiện hữu sẽ được lắp thêm 2 bec đốt. Một là bec đốt khí sinh học, có công suất tương đương 67 (kg dầu FO/h), hai là lắp thêm bec đốt dầu FO công suất 105 kg/h. Bec đốt dầu FO hiện hữu vẫn được giữ lại để dự phòng, trong trường hợp xảy ra sự cố thì bec đốt cũ sẽ hoạt động với công suất 172 kg/h.
A.3 Bể tách nước (bẫy nước)
Chọn chiều sâu ngập nước của ống là 1 m, thể tích bể chứa là 2,25 m3.
Thiết kế bể có kích thước L x B x H = 1,5 x 1,5 x 1, làm bằng thép dày 5 mm
A.4 Tính toán bình thu khí và liều lượng hóa chất cần dùng
Khối lượng KSH: m = D x V = 0,716 x 5508 = 3944 (kg/ngày) = 2,74 (kg/phút) Trong đó:
D – Khối lượng riêng của KSH, D = 0,716 (kg/m3). (Nguồn: Biogas, seminar. Dương Minh Khang – Đại học Nông Lâm TP. HCM)
Sử dụng dung dịch NaOH 5% để loại CO2 và H2S trong hỗn hợp KSH. Khi gặp hơi nước H2S tạo thành axít gây ăn mòn và làm hư hỏng hệ thống ống dẫn, CO2 gây ảnh hưởng đến nhiệt lượng và thiết bị sử dụng khí. Vì vậy cần phải loại bỏ chúng.
Khi sục hỗn hợp KSH vào dung dịch NaOH 5% sẽ diễn ra phản ứng: 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O (1)
Na2CO3 từ phản ứng (1) sẽ tác dụng với H2S theo phản ứng sau: Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 (2)
1 kg NaOH hoà tan trong 1 m3 nước đủ để loại 3 m3 khí CO2 (Nguồn: Nguyễn Văn Tuấn – Đại Học Nông Lâm TP. HCM)
Trong hỗn hợp KSH CO2 chiếm 30% tổng thể tích khí 3 30 5508 1652, 4( ) 100 V = × = m
Khối lượng NaOH cần để để loại 1652 m3 khí CO2 1 1652, 4
550( / ) 3
NaOH
m = × = kg ngày
Thể tích của bình chứa tính theo công thức 3 5508 12 390,56 W 465( ) 10000 10000 5 1,109 tb h NaOH h x Q n m m b γ × × × × = = = × × × × Trong đó: KSH
Q - Lưu lượng KSH, QKSH= 5508 (m3/ngày) m – Khối lượng dung dịch NaOH, m = 390,56 (g/m3) n - Thời gian giữa hai lần hòa tan NaOH, chọn n = 12 giờ
x
γ - Khối lượng riêng của dung dịch, γ = 1,109 (tấn/m3), (tra theo Bảng I.2. Khối lượng riêng của một số chất lỏng và dung dịch (với nước) thay đổi theo nhiệt độ, trang 9. Sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Học, tập 1).
Chọn 3 thiết bị dạng hình trụ tròn, tiết diện phần hình trụ 5 m x 5 m, chiều cao 6,2 m. Vỏ thiết bị bằng thép dày 5 mm, ở đáy có lắp van xả kiệt. Ở phần miệng thiết bị có lắp phễu châm dung dịch NaOH 5%.
A.5 Máy nén khí và bình chứa áp cao
Muốn có khí nén – khí có áp suất cao hơn áp suất khí quyển thì phải nén nhỏ thể tích, tức là thể tích tỉ lệ nghịch với áp suất khí dẫn vào máy nén khí
Sau khi đã tách nước, CO2, H2S khí CH4 được dẫn vào máy nén khí, máy nén có công suất nén 2,5 m3/phút, công suất 15 bar.
Phương trình khí lý tưởng 3 1,78 29, 27 298 238,7( ) 15 GRT PV GRT V m P × × = → = = = Trong đó:
P – Áp suất khí trong máy nén, p = 15 bar V – Thể tích bình chứa (m3)
T – Nhiệt độ tuyệt đối (oK), T = t + 273 = 25 + 273 = 298 oK t – nhiệt độ không khí xung quanh, t = 25oC
R – Hằng số khí, R = 6,75
G – Khối lượng khí CH4, G = 0,65 x 3944 = 2563,6 (kg/ngày) = 1,78 (m3/phút), (trong hỗn hợp KSH CH4 chiếm 65%).
Kiểm tra lại dung tích bình chứa khí áp cao như sau:
Với thể tích khí CH4 trước khi vào máy nén là 3580,2 m3, áp suất khí quyển tiêu chuẩn là 1,013 bar, khi sử dụng máy nén khí có áp suất là 15 bar thì thể tích sẽ
giảm đi 15 lần 3 1 3580, 2 238,68( ) 15 V = = m Từ 2 giá trị V và V1 chọn V = 240 m3
Chọn 3 bình chứa dạng hình trụ tròn, tiết diện phần hình trụ 4 m x 4 m, chiều cao 5 m, vỏ thiết bị làm bằng thép dày 5 mm.