lâm sản ở Việt Nam
2.1. Một vài tính chất lý hóa sinh khối và khả năng sinh nhiệt
2.1.1. Tính chất
* Thành phần cơ bản của sinh khối gồm: Carbon, Oxygen, Nitrogen... Kết quả nghiên cứu P.A. Hicks, đại diện của FAO tại các n−ớc Châu á và Thái Bình D−ơng về tính chất của trấu (thóc) cho thấy ở độ ẩm với điều kiện 11,5 ữ 12% thì các thành phần của chúng nh− sau:
Thành phần Độ ẩm Tro Carbon Hydrogen Oxygen Nitrogen L−u huỳnh
% 11,51 17,49 35,49 4,56 30,44 0,51 -
2.1.2. Khả năng sinh nhiệt của phế phẩm sinh khối
Để có cơ sở chọn dạng phụ phẩm sinh khối, cần xác định khả năng cung cấp năng l−ợng của từng loại. Khi chọn dạng sinh khối cho quá trình đốt trực tiếp thì nhiệt trị là một trong những tham số quan trọng để xác định mức độ thiết kế các dây chuyền đốt tạo ra năng l−ợng. Bảng 2.1 nêu rõ giá trị sinh nhiệt của một số chất thải sinh khối hiện đang phổ biến ở n−ớc ta.
Bảng 2.1. Nhiệt trị của chất thải sinh khối
TT Chất thải sinh khối Độ ẩm % Giá trị sinh
nhiệt MJ/Kg Đổi ra Kcal/Kg
1 Gỗ (−ớt, cắt cành) 40 10,9 2604 2 Gỗ (khô, để nơi ẩm thấp) 20 15,5 3703 2 Gỗ (khô, để nơi ẩm thấp) 20 15,5 3703
3 Gỗ khô 15 16,6 3965
4 Gỗ thật khô 0 20 4778
5 Than củi 5 29 6928
6 Bã mía (với độ ẩm cao) 50 8,2 1960 7 Bã mía (khô) 13 16,2 3870 7 Bã mía (khô) 13 16,2 3870 8 Vỏ cà phê (khô) 12 16,0 3823 9 Vỏ trấu (khô) 9 14,4 3440 10 Vỏ lúa mì 12 15,2 3631 11 Thân cây ngô 12 14,7 3512
12 Lõi ngô 11 15,4 3679
13 Hạt bông 24 11,9 2843
14 Thân cây bông khô 12 16,4 3918
15 Vỏ dừa 40 9,8 2341 16 Sọ dừa 13 17,9 4276 17 Phân súc vật đóng thành bánh 12 12 2867 18 Rơm rạ 12 - 20 14,6 - 15 3488 - 3583 19 Mùn c−a (gỗ) 12 - 20 18,5 - 19 4420 - 4778 20 Vỏ hạt điều 11 ữ 12 24,0 - 25,0 5056 21 Vỏ quả dứa 16 ữ 18 - -
7
Để tiện so sánh giữa chất thải sinh khối với chất hoá thạch, bảng 2.2 giới thiệu giá trị sinh nhiệt của một số chất hoá thạch.
Bảng 2.2. Nhiệt trị của các chất hoá thạch
TT Nhiên liệu hoá thạch Độ ẩm % Giá trị sinh nhiệt KJ/Kg Quy đổi KCal/Kg
1 Than antracite 5 31.4 7502
2 Than bitum 5 29.3 ≈ 7.000
3 Than chứa một số bitum 5 18.8 4491
4 Than nâu - 11.3 2.700
5 Than bùn -
6 Than nâu viên - 20.1 4802
7 Than cốc viên - 23.95710
8 Than bùn viên - 28.5 6809
9 Cốc dầu mỏ - 35.2 8410
Nguồn: Biomass fuels various moder/non-tradition a fuels-FEA (1977).
Nh− vậy từ số liệu bảng 2.1 và 2.2 cho thấy giá trị sinh nhiệt của từ 2 ữ 3 kg chất thải sinh khối t−ơng đ−ơng với 1 kg than antracid. Mỗi kg than antracid là 1.000 đồng, ba kg chất thải (ví dụ trấu) chỉ là 30 đồng, tức bằng 3% của nhiên liệu hoá thạch.
2.1.3. Một vài tính chất hoá học của trấu
Trong quá trình chuẩn bị xây dựng dây chuyền công nghệ đót tầng sôi (FBC – CHP) tại Long An (1998 ữ 2001), chúng tôi đã tiến hành phân tích các hợp chất sẵn có trong trấu, đồng thời tham khảo tài liệu của nhiều tác giả n−ớc ngoài, cho thấy một số tính chất hoá học của trấu nh− bảng sau:
Bảng 2.3. Thành phần hóa học trong trấu và tro
Thành phần các chất %
Chất mềm dễ cháy 2.06
Chất gỗ 32.83
Cellulose 22.53
Man nan & galactan 7.66
Tro 14.50 Tổng 100 SIO2 82.7 K2O 12.3 P2O5 3.5 MgO 0.6 CaO 0.6 Tro Na2O 0.3
8
2.1.4. Về giá trị sinh nhiệt thực tế của trấu
Thông th−ờng, tuỳ từng loại thóc, tỉ lệ trấu trong thóc chiếm từ 15 ữ 26% trung bình là 20%. Về nguyên tắc, nhà máy xay xát gạo sản ra l−ợng trấu khi dùng để đốt phát nhiệt điện sẽ đ−ợc dùng trong khâu làm khô, chế biến của nhà máy. Giá trị sinh nhiệt của trấu khá cao, nh−ng thông qua dây chuyền phát nhiệt - điện hiệu suất thực tế sẽ là:
* Hiệu suất dây chuyền trấu: η1 = 0,90;
* Hiệu suất lò đốt: η2= 0,90;
* Hiệu suất nồi hơi: η3 = 0,80;
* Hiệu suất nhiệt của động cơ (hoặc tuốc bin): η4 = 0,75 ữ 0,85; * Hiệu suất calorife: η5 = 0,30.
* Hiệu suất máy phát điện: η6 = 0,90 ữ 0,95 Hiệu suất toàn phần từ băng truyền trấu đến khi phát điện
6
η = ∏ηi = 0,90 x 0,90 x 0,80 x 0,80 x 0,30 x 0,92 ≈ 0,10
i=1
Với hiệu suất tổng là 10%, mỗi kg trấu tạo đ−ợc 3300 kCal. Mỗi kWh sinh đ−ợc 860 kCal, về ph−ơng diện lý thuyết mỗi kWh cần:
860 kCal/kWh = 2,6 Kg trấu/kWh 330 kCal/kg trấu
Cứ mỗi một tấn thóc đ−ợc xay xát thu đ−ợc 200 kg trấu. Nh− vậy xát 1 tấn thóc dùng công nghệ phát điện cho đ−ợc 77 kWh. (hay là 105 mã - lực - giờ). Từ đó cho thấy khả năng sản sinh năng l−ợng từ trấu ở n−ớc ta là khá lớn.
2.2. Sử dụng chất thải sinh khối trong phát nhiệt điện
2.2.1. Sử dụng trấu làm nguyên liệu đốt phát nhiệt - điện làm khô lúa hè thu ở Đồng bằng sông Cửu Long.
Theo số liệu của Tổng cục thống kê và tổ chức FAO mất thu hoạch lúa ở n−ớc là trên 10%. Phơi sấy là khâu quan trọng, ảnh h−ởng trực tiếp đến số l−ợng, chất l−ợng của hạt. Thời kỳ thu hoạch lúa hè thu độ ẩm của hạt thóc từ 20 ữ 30% và đang là mùa m−a, hạt bị nảy mầm, bị ẩm vàng, chất l−ợng gạo kém, tỷ lệ gạo
9
nguyên thấp khi xay xát. nếu điều kiện thông thoáng tốt, hạt lúa ở độ ẩm là 14%, khi đó có thể bảo quản đ−ợc từ 3 ữ 4 tháng: ng−ợc lại chỉ đ−ợc vài tuần nếu độ ẩm hạt là 18% trở lên. nếu sử dụng trấu để chạy máy phát điện, nhiệt thứ cấp dùng để xấy (nếu lò đốt theo công nghệ tầng sôi) FBC - CHP, là công nghệ sấy sạch.
Ngoài thời gian sấy lúa, hệ thống FBC - CHP còn đủ nhiệt để sấy gạo, sấy cám, thức ăn gia súc hoặc các loại quả, củ khác v.v… Với khoảng 4 ữ 5 triệu tấn thóc thu hoạch và vụ hè thu ở Đồng bằng sông Cửu Long trong điều kiện độ ẩm cao nh− trên đây nh−ng khâu làm khô bằng máy mới chỉ đạt d−ới 10%. Nguyên nhân chính là thiếu năng l−ợng, thiếu thiết bị sấy hoặc thiết bị sấy không phù hợp, giá thành sấy còn cao nh−ng ch−a đ−ợc ứng dụng rộng. Cũng do đó hao hụt lúa hè thu là lớn.
2.2.2. Xây dựng nhà máy công nghệ FBC - CHP tại Xí nghiệp chế biến l−ơng thực hai Thanh Hoá, Công ty l−ơng thực Long An tỉnh Long An thực hai Thanh Hoá, Công ty l−ơng thực Long An tỉnh Long An
Với tiềm năng của trấu trong công nghệ phát điện - nhiệt từ 1998 đ−ợc sự hỗ trợ của chính phủ úc trong ch−ơng trình úc - ASEAN - giai đoạn III Viện cơ điện Nông nghiệp đã phối hợp công ty l−ơng thực Long An xây dựng dây chuyền phát nhiệt - điện sử dụng nguyên liệu trấu theo công nghệ đốt tầng sôi theo sơ đồ nguyên lý sau.
10
Bảng sau giới thiệu tóm tắt đặc điểm kỹ thuật của dây chuyền phát nhiệt - điện ở Long An.
Bảng 2.4. Đặc điểm kỹ thuật các loại dây chuyền FBC - CHP
I. Nồi hơi và lò đốt
1.1. L−u l−ợng n−ớc tại cửa ra của nồi hơi, t/h 2,5 1.2. áp hơi cực đại, kG/cm2 17 1.2. áp hơi cực đại, kG/cm2 17 1.3. Nhiệt độ của hơi n−ớc tại cửa ra của nồi hơi, 0C 209,9 (hơi n−ớc bão hoà) 1.4. Nhiệt độ của n−ớc cung cấp tại cửa vào nồi hơi, 0C 70 1.5. Vỏ nồi hơi hợp kim 1.6. Đ−ờng kính trong, mm 1.685 1.7. Chiều dài vỏ nồi hơi, mm 3.600 1.8. Diện tích bề mặt thu nhiệt của ống lửa, m2 70 1.9. Kiểu vách của buồng đốt cấu trúc vách màng
1.9. Lò đốt kiểu buồng đốt tầng sôi không khí đ−ợc cung cấp vào lò Diện tích cát làm nền, m2 1,70 Diện tích cát làm nền, m2 1,70
Điểm cấp liệu vào lò đốt 1