2.2. Cỏc loại nhiờn liệu sử dụng trong lũ hơi cụng nghiệp Việt Nam
2.2.3.3. Đặc điểm và việc sử dụng nhiờn liệu biomas sở Việt Nam
a. Đặc điểm
Nhiờn liệu sinh khối nhỡn chung là nhiờn liệu non tuổi cú nhiệt trị thấp, (12 – 21 MJ/kg nhiờn liệu) khối lƣợng riờng nhỏ (khoảng 130 – 600 kg/m3), hàm lƣợng chất bốc cao (63 – 83 %), hàm lƣợng oxy trong nhiờn liệu cũng cao (35 – 60 %).
Với đặc tớnh nhƣ vậy, nhỡn chung, nhiờn liệu sinh khối khỏ dễ chỏy so với than nhƣng nhiệt trị và khối lƣợng riờng thấp khiến cho việc sử dụng nhiờn liệu sinh khối gặp nhiều khú khăn trong vận chuyển và kho chứa. Việc thiết kế buồng đốt phự hợp cho nhiờn liệu sinh khối cũng khỏc với than và yờu cầu cú thể tớch lớn hơn.
Đối với phụ phẩm nụng nghiệp nhƣ rơm, trấu, hàm lƣợng tro là khỏ lớn (15 – 21 %) so với củi (0,5 – 1 %) nờn khú khăn trong việc thải tro xỉ khi đốt. Tro lại dễ chảy với nhiệt độ chảy thấp (khoảng 800 oC) nờn việc thải xỉ cũn khú khăn hơn. Việc đỏnh giỏ cỏc thành phần húa học của nhiờn liệu sinh khối cũng tƣơng tự nhƣ với than và dầu với cỏc thành phần C, O, H, N, S, Cl, A, Q.[16]
Bảng 2.10. Đặc tớnh nhiờn liệu sinh khối
Đặc tớnh Nhiờn liệu
Trấu Bó mớa Rơm rạ Phế thải gỗ Khối lƣợng riờng (kg/m3) 120 260 200 500 Nhiệt lƣợng (kJ/kg) 12560 7745 10467 14654 Độ ẩm trung bỡnh (%) 14 50 35 25 Độ tro (%) 16-18 2-5 10-12 1-3
Nguyờn liệu sinh khối nhƣ trấu lỳa, mớa đƣờng, gỗ, cọ dừa và ngũ cốc thu hoạch theo mựa vụ tự nhiờn. Chỳng ảnh hƣởng đến hoạt động của lũ hơi sinh khối. Hệ thống thu gom và lƣu trữ sinh khối cần đƣợc xỏc lập giữa cỏc bờn cung ứng, bờn bỏn và bờn sử dụng. Điều kiện thuận lợi là cỏc quốc gia vựng Mờ Kụng đều cú khớ hậu nhiệt đới rất phự hợp cho việc thu hoạch nhiều mựa vụ trong một năm.
36
Kớch cỡ của nhiờn liệu sinh khối cú thể định dạng: mựn cƣa, chất thải ngũ cốc nhƣng trong trƣờng hợp cần thiết chất thải gỗ và mớa đƣờng phải đƣợc cắt nhỏ. Nguyờn liệu sinh khối phần lớn đều cồng kềnh nờn cần lƣu ý đến vấn đề lƣu trữ và vận chuyển, thụng thƣờng nguyờn liệu sinh khối cần tiến hành một vài quỏ trỡnh sơ chế để khống chế kớch thƣớc thể tớch tự nhiờn nhƣ ộp thành bỏnh than hay dạng viờn nộn để thuận tiện cho lƣu trữ và vận chuyển. [15]
Mặc dự đặc tớnh cụng nghệ của sinh khối khụng tốt nhƣ cỏc nhiờn liệu húa thạch nhƣng trong tƣơng lai chắc chắn sinh khối sẽ là nhiờn liệu thay thế, do một số đặc điểm sau:
* Vai trũ của sinh khối
Sinh khối cú thể đƣợc xem nhƣ một dạng tớch trữ năng lƣợng mặt trời. Năng lƣợng mặt trời đƣợc “giữ” lại bởi cõy cối qua quỏ trỡnh quang hợp trong giai đoạn phỏt triển của chỳng.
Lợi ớch
- Trƣớc nhất, đõy là một nguồn năng lƣợng tỏi tạo, nếu chỳng ta cú thể bảo đảm đƣợc tốc độ trồng cõy thay thế.
- Sinh khối đƣợc phõn bố đồng đều hơn trờn bề mặt trỏi đất so với cỏc nguồn năng lƣợng khỏc (nhiờn liệu húa thạch…), và cú thể đƣợc khai thỏc mà khụng đũi hỏi đến cỏc kỹ thuật hiện đại phức tạp và tốn kộm.
- Giảm sự phụ thuộc vào cỏc nguồn năng lƣợng húa thạch nhƣ than đỏ, dầu mỏ. - Tạo ra cơ hội cho cỏc địa phƣơng, cỏc khu vực và cỏc quốc gia trờn toàn thế giới tự bảo đảm cho mỡnh nguồn cung cấp năng lƣợng một cỏch độc lập.
- Đõy là một giải phỏp thay thế cho năng lƣợng húa thạch, giỳp cải thiện tỡnh hỡnh thay đổi khớ hậu đang đe dọa trỏi đất.
- Phỏt triển năng lƣợng sinh khối tạo thờm cụng ăn việc làm cho ngƣời lao động (sản xuất, thu hoạch…).
- Thỳc đẩy sự phỏt triển cụng nghiệp năng lƣợng, cụng nghiệp sản xuất cỏc thiết bị chuyển húa năng lƣợng…
37
- Việc đốt sinh khối theo cụng nghệ cũ sinh ra cỏc hạt bụi lơ lửng gõy ụ nhiễm. ễ nhiễm khụng khớ là một trong những nguyờn nhõn gõy bệnh tật và tử vong.
- Nếu tập trung vào nguồn sinh khối gỗ thỡ gõy tỏc động tiờu cực đến mụi trƣờng, phỏ rừng, xúi mũn đất, sa mạc húa, và những hậu quả nghiờm trọng khỏc.
b. Phõn loại
- Nguồn nhiờn liệu sinh khối sơ cấp từ cỏc vựng đất rừng (rừng tự nhiờn, rừng trồng, rừng tỏi sinh từ việc trồng cỏc cõy cụng nghiệp nhƣ cao su, điều, v.v.); từ cụng tỏc canh tỏc đất nụng nghiệp.
- Nguồn nhiờn liệu sinh khối thứ cấp từ cụng nghiệp chế biến gỗ nhƣ mựn cƣa, gỗ vụn, gỗ phế thải.
- Nguồn nhiờn liệu sinh khối thứ cấp từ phế thải nụng nghiệp nhƣ trấu, bó mớa, vỏ hạt điều, vỏ dừa, vỏ cà phờ, lừi ngụ v.v.
- Nguồn nhiờn liệu sinh khối sơ cấp từ cỏc sản phẩm động vật (phõn, phế thải của cụng nghiệp giết mổ)
c. Tỡnh hỡnh sử dụng biomass trong lũ hơi Việt Nam
Sinh khối sử dụng ở Việt Nam chủ yếu là đốt trực tiếp. Một số thiết bị khớ húa sinh khối đang đƣợc phỏt triển với mong muốn sử dụng đƣợc cho lũ hơi. Cỏc thiết bị này cú thể nhập từ Trung Quốc, Ấn Độ hoặc sản xuất trong nƣớc nhƣng chủ yếu chỉ sử dụng đƣợc cho lũ hơi cỡ nhỏ với cụng suất vài trăm kg/h. Hiện nay nhiều cơ sở chế biến sinh khối từ phế thải của cụng nghiệp gỗ, rừng hay nụng nghiệp thành cỏc dạng viờn nộn, thanh củi, hay nghiền mịn giỳp làm tăng hiệu quả sử dụng nhiờn liệu. Tuy nhiờn do giỏ thành cao nờn cỏc nhiờn liệu này chủ yếu để xuất khẩu sang Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc, Chõu Âu. Đõy cũng là nguồn nhiờn liệu tốt nờn đƣợc sử dụng cho lũ hơi trong tƣơng lai.
Cụng nghệ sử dụng sinh khối cho lũ hơi
- Sử dụng trực tiếp từ cỏc dạng nhiờn liệu sinh khối thụ, rời
Nhiờn liệu sinh khối nhƣ củi, gỗ, bó mớa, cỏc loại vỏ hạt cà phờ, điều…đƣợc sử dụng trực tiếp làm nhiờn liệu đốt lũ, cỏc nhiờn liệu sinh khối trờn chỉ cần qua một số cụng đoạn đơn giản nhƣ sàng lọc, phơi khụ, là cú thể đem sử dụng. Ƣu điểm là dễ
38
sử dụng, tuy nhiờn chƣa tạo đƣợc cỏc sản phẩm cú chất lƣợng cao, yờu cầu diện tớch kho bói chứa hàng lớn và chƣa thƣơng mại húa đƣợc sản phẩm.
- Sử dụng dƣới dạng cỏc bỏnh than hoặc viờn nộn sinh khối.
Ngoài việc sử dụng sinh khối trực tiếp thỡ sinh khối cũn đƣợc sản xuất dƣới dạng cỏc bỏnh than sinh khối – briquettes hoặc viờn nộn sinh khối – pellets (hỡnh 2.4) để tạo ra cỏc sản phẩm sinh khối cú chất lƣợng cao hơn, thay thế than, dầu; dễ sử dụng và cú thể thƣơng mại húa sản phẩm sinh khối đem lại nguồn thu ngoại tệ đỏng kể. Nguyờn liệu đầu vào chủ yếu là từ bó mớa, trấu, rơm rạ, gỗ vụn, mựn cƣa, vỏ cà phờ…trải qua một vài cụng đoạn nhƣ sấy, nghiền, nộn, làm mỏt sẽ cho ra cỏc sản phẩm sinh khối sử dụng cho cỏc bếp đun gia đỡnh, cỏc lũ đốt cụng nghiệp, cỏc lũ hơi và phục vụ nhu cầu xuất khẩu.
Hỡnh 2.4. Cỏc dạng nhiờn liệu sinh khối cao cấp
Cụng nghệ đốt trực tiếp sinh khối
Trong phƣơng phỏp đốt trực tiếp sử dụng cỏc cụng nghệ sau: [16] - Chỏy chất đống
Kết cấu đơn giản với ghi cố định, nhiờn liệu đƣợc cấp vào buồng đốt từ phớa trờn hoặc dƣới ghi đốt. Phƣơng phỏp đốt này thớch hợp cho loại nhiờn liệu sinh khối cú độ ẩm cao và dải phõn bố kớch thƣớc hạt rộng, hiệu suất chỏy thấp (50 ữ 60 %).
- Chỏy trờn ghi
Cú 3 dạng ghi: ghi nghiờng cố định, ghi chuyển động và ghi lắc. Nhiờn liệu đƣợc rải đều trong buồng đốt. Tốc độ cấp nhiờn liệu phải phự hợp với tốc độ chỏy, độ ẩm trong nhiờn liệu: 10 %. Hiệu suất chỏy tƣơng đối cao: 85 ữ 95 %.
39 - Chỏy theo dũng
Cú 2 kiểu: chỏy dạng phun và chỏy theo dũng xoỏy (xiclon), cần cú hệ thống xử lý và cung cấp nhiờn liệu phức tạp. Nhiờn liệu cần sấy trƣớc khi sử dụng, cỡ hạt nhiờn liệu nhỏ, dao động trong khoảng 0,075 ữ 0,1 mm đối với chỏy dạng bột phun; nhỏ hơn 6 mm đối với chỏy theo dũng xoỏy (xiclon). Cho phộp đốt đồng thời nhiờn liệu sinh khối với than, phạm vi cụng suất rộng cú thể đƣợc ứng dụng trong cỏc nhà mỏy nhiệt điện.
- Chỏy lớp sụi và lớp sụi tuần hoàn
Nhiờn liệu chỏy lơ lửng trong lớp hạt trơ (cỏt, tro, chất hấp thụ), cỡ hạt nhiờn liệu phải đồng đều. Tốc độ giú trong buồng đốt cao: 1 ữ 3 m/s đối với chỏy sụi bọt, 4 ữ 12 m/s đối với chỏy tầng sụi tuần hoàn, cần hệ thống xiclon phức tạp để thu hồi cỏc hạt tro bụi nhỏ bay theo dũng. Cú thể ỏp dụng cho sinh khối với độ ẩm và độ tro cao, hiệu suất chỏy cao 95 ữ 99 %.