CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
3.1Lựa chon thông số ban đầu và nhiệm vụ thiết kế
3.1.1. Lựa chọn thông số ban đầu.
Bước đầu tiên là tìm ra một thiết kế có khả năng vận hành trong thực tế, có thể được lấy làm cơ sở cho việc gia cơng lắp đặt thiết bị hóa khí. Bài trình bày dưới đây là sự biến tấu kết hợp giữa lị hóa khí Imbert và lị hóa khí thuận chiều.
31 Lị hóa khí thuận chiều là một lị phản ứng đồng dịng trong đó khơng khí đi vào bộ hóa khí ở một độ cao nhất định bên dưới đỉnh. Khí sản phẩm cũng đi xuống và rời khỏi phần dưới của lị hóa khí qua lớp tro nóng. Bởi vì nó đi qua vùng nhiệt độ cao của tro nóng, hắc ín trong khí sản phẩm có điều kiện thuận lợi để phân hủy. Vì lý do này, trong tất cả các loại, lị hóa khí thuận chiều có hắc ín sinh ra thấp nhất
Điều này nhằm tận dụng những ưu điểm của cả hai thiết kế, đặc biệt là sự dễ dàng nạp sinh khối vào thiết bị hóa khí thơng qua nắp mở và hiệu ứng phân hủy hắc ín ở thân lị. Một bộ phận có chức năng duy trì viên nén RDF đã được đưa vào để giải quyết vấn đề cầu nối bổ sung của nguyên liệu ở vùng phản ứng. Người ta cũng nhận thấy rằng, ở giai đoạn này, khí tổng hợp sẽ được đốt cháy trong một vòi đốt đơn giản hơn là cấp cho động cơ đốt trong.
3.1.2 Nhiệm vụ thiết kế
Mục tiêu của việc chế tạo thiết bị hóa khí nhằm phục vụ cung cấp nhiên liệu đốt cho lị hơi có thơng số như sau:
Bảng 3.1. Thơng số ban đầu.
Thông số Số liệu Đơn vị
Công suất nhiệt yêu cầu 50 kW
Cơng suất cần thiết của thiết bị hóa khí.
𝑄𝑔𝑎𝑠𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 = 𝑄𝑏𝑜𝑖𝑙𝑒𝑟 η𝑔𝑎𝑠𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 =
50
0,7785 = 64,223 𝑘𝑊 Chọn cơng suất nhiệt lị hóa khí : 𝑄𝑔𝑎𝑠𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 = 65 𝑘𝑊.
η𝑔𝑎𝑠𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 : Hiệu suất của lị hóa khí ; η𝑔𝑎𝑠𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 = 0,7785 dựa theo mô phỏng Aspenplus [64]
Sau một vài cân nhắc kỹ thuật, công suất 65kW sử dụng khơng khí làm tác nhân hóa khí đã được quyết định làm đầu ra được thiết kế cho bộ hóa khí.
32
Bảng 3.2: Thơng số đầu vào của lị hóa khí.
Các đặc tính của lị hóa khí . Lị hóa khí thuận chiều
Loại nhiên liệu. Viên nén rác tổng hợp (RDF).
Tỷ trọng đổ viên nén RDF [61] 733 Kg/m3
Hiệu suất của lị hóa khí 0,7785
Tỷ số khơng khí 0,3
Cơng suất đầu ra u cầu của lị hóa khí. 65 kW.
Nhiệt trị thấp của khí gas 4,574 MJ/Nm3
Viên nén RDF từ rác tổng hợp là một nguồn năng lượng tiềm năng thích hợp cho việc hóa khí. Trong rác thải chứa nhiều thành phần độc hại khi đốt cháy và phác thải ra mơi trường thì cần rất nhiều giai đoạn xử lý khói. Cho nên việc lựa chọn viên nén RDF để hóa khí giúp hạn chế kinh tế phần xử lý khói cho các lị đốt rác. Bên cạnh đó nó cũng giúp các đơn vị có thể đưa ra hướng xử lý rác của doanh nghiệp tại chính nơi sản sinh ra rác.
3.1.3. Thơng số đầu vào.
Đối với bất kỳ thiết kế nào, thông số kỹ thuật của máy là rất quan trọng. Đầu vào bao gồm đặc điểm kỹ thuật của nhiên liệu, mơi trường hóa khí và khí sản phẩm. Thơng số kỹ thuật nhiên liệu điển hình sẽ bao gồm phân tích gần và cuối cùng, nhiệt độ hoạt động và đặc tính tro. Đặc điểm kỹ thuật của mơi trường hóa khí dựa trên việc lựa chọn hơi nước, oxy và / hoặc khơng khí và tỷ lệ của chúng.
Các thơng số này có thể ảnh hưởng đến thiết kế của thiết bị hóa khí như sau:
1. Giá trị gia nhiệt mong muốn của khí sản phẩm quyết định việc lựa chọn mơi trường hóa khí. Nếu khơng khí là mơi trường hóa khí, giá trị nhiệt thấp hơn (LHV) của khí nằm trong khoảng 4,7 MJ / m3, trong khi trong trường hợp hóa khí dựa trên oxy và hơi nước, giá trị này nằm trong khoảng 10,20 MJ/m3 (Ciferno và Marano, 2002, trang 4). Có thể lưu ý rằng khi nguyên liệu là sinh khối, giá trị gia nhiệt thấp hơn do hàm lượng oxy và độ ẩm cao.
33 2. Hyđrơ có thể được tối đa hóa bằng hơi nước, nhưng nếu khơng được ưu tiên, ơxy hoặc khơng khí là lựa chọn tốt hơn, vì nó làm giảm năng lượng được sử dụng để tạo ra hơi nước và năng lượng bị mất qua hơi nước chưa được sử dụng.
3. Nếu nitơ trong khí sản phẩm khơng được chấp nhận thì khơng thể chọn khơng khí. 4. Chi phí vốn thấp nhất đối với khơng khí, tiếp theo là hơi nước. Cần đầu tư lớn hơn nhiều cho một nhà máy ôxy, cũng tiêu tốn một lượng lớn điện năng phụ trợ.
5. Tỷ lệ hóa khí (ER) có ảnh hưởng lớn đến chuyển đổi carbon hiệu quả. Đối với khí sản phẩm, đặc điểm kỹ thuật bao gồm:
a. Thành phần khí mong muốn
b. Giá trị gia nhiệt mong muốn
c. Tốc độ sản xuất mong muốn (Nm3/s hoặc MWth được sản xuất)
d. Sản lượng khí sản phẩm trên một đơn vị nhiên liệu tiêu thụ
e. Công suất đầu ra yêu cầu của bộ hóa khí, Q. Kết quả mơ phịng bằng ASPEN PLUS.
Bảng 3.3: Thành phần khí sử dụng mơ phỏng Aspenplus [64].
Thành phần khí sản phẩm
CO CO2 H2 CH4 N2 LHV (MJ/m3)
% 22,24 5,9 16,16 - 48,61 4,547