3.1 .Tổng quan phần mềm Comsol multiphysic
4.2. Mô tả hệ thống
Hình 4.1: Mơ hình thử nghiệm UCG
1. Bình Nitơ 2. Oxy 3. Buồng cấp nước 4.Thiết bị gia nhiệt 5. Giá đỡ 6. Lớp gỗ 7. Bông gốm ceramic cách nhiệt và vỏ bọc 8. Khung sắt 9. Bông cách nhiệt 10. Gạch chịu nhiệt 11. Ống thu hồi khí 12. Điện trở gia nhiệt 13. Bê tông chịu lực 14. Ống cấp hơi 15. Ống chứa can nhiệt 16. Tấm thép chịu lực 17. Cơ cấu nén.
77
Nhiệm vụ của mơ hình dùng để thí nghiệm q trình truyền nhiệt của mẫu than trong q trình khí hóa.
Kích thước của mơ hình 2000 x 1000 x 400 chứa được lượng than tối đa khoảng 100 - 200 kg. Để đảm bảo độ cách nhiệt cho lò, ta sử dụng gạch chịu nhiệt (10) có chiều dày 114 mm, bơng thủy tinh (7) chiều dày 25mm và bông cách nhiệt (9) chiều dày 25mm. Lò làm việc ở nhiệt độ và áp suất cao nên cần phải bọc bởi hộp thép bảo vệ (8) có chiều dày 8mm. Đồng thời để bảo vệ lớp bông thủy tinh bên ngồi, ta sử dụng lớp tơn bao bên ngoài (0.8 mm). Tấm thép chịu lực (16) và cơ cấu nén (17) có nhiệm vụ giữ kín cho lị và bảo đảm an tồn cho q trình thực nghiệm. Mơ hình thực nghiệm thực tế có 3 chế độ thực nghiệm tùy thuộc yếu tố đầu vào: khơng khí, oxy. Bình Nitơ (1), bình oxy (2) dùng để cấp khơng khí cho q trình cháy và q trình khí hóa. Thiết bị gia nhiệt (4): gia nhiệt cho khí hoặc oxy đầu vào. Trường hợp có sử dụng nước để khí hóa, ta sử dụng bình chứa nước (3) cấp nước. Thiết bị mồi lửa (12) là một điện trở có nhiệm vụ mồi lửa cho khối than. Đường ống dẫn khí và hơi cấp vào (14) và ống thu hồi khí (11) có đường kính Φ50. Ống cấp khí và hơi cấp vào được khoan các lỗ nhỏ để phân bố oxy đều cho quá trình cháy. Can nhiệt (13) dùng để lấy tín hiệu nhiệt độ.
78
4.2.1. Ý nghĩa của mơ hình khí hóa thực nghiệm
Q trình khí hóa than ngầm thường diễn ra trong một thời gian dài, với một khối lượng than lớn gấp nhiều lần so với mơ hình thực nghiệm. Do phải đầu tư một khoản chi phí rất lớn cho quá trình xây dựng hệ thống khí hóa vì vậy phải nghiên cứu kỷ về các loại than, dự đốn được các trường hợp có thể xảy ra. Trước u cầu đó, mơ hình khí hóa than ngầm được thiết kế và xây dựng gần giống với thực tế nhằm thử nghiệm trước khi xây dựng một hệ thống lớn hơn khi biết chắc chắn điều đó sẽ mang lại lợi nhuận kinh tế cao. Với mơ hình này, q trình khí hóa than diễn ra gần giống như dưới lịng đất đều dựa trên những cơ sở lý thuyết chung cho cơng nghệ khí hóa. Với một đường ống dẫn hỗn hợp khí + hơi nước và một đường ống thu hồi khí tổng hợp. Qua đó, nghiên cứu về các q trình lý hóa thành phần, chất lượng khí thương phẩm.
So sánh kết quả tính tốn thiết kế với kết quả thực tế khi thử nghiệm cho ta thấy được ý nghĩa và sự cần thiết của việc khí hóa than ngầm trên mơ hình thực nghiệm. Tùy từng loại than, môi trường xung quanh và cách thức vận hành mà thành phần các khí trong hỗn hợp khí sản phẩm tạo ra là khác nhau. Do đó, có thể tính tốn, thiết kế và xây dựng hệ thống khí hóa than ngầm trên thực tế phù hợp với mục đích sử dụng, tối ưu hóa q trình khí hóa mang lại hiệu quả cao nhất.
Bên cạnh đó, qua quá trình thực nghiệm, nghiên cứu, đánh giá kết quả thu được, ta sẽ có những cái nhìn tổng thể và chắc chắn hơn về ngành công nghiệp khai thác than bằng phương pháp mới này. Từ đó, đưa ra những nhận xét và dự đốn kết quả có thể xảy ra trong q trình khí hóa than ngầm dưới lịng đất với những điều kiện khắc nghiệt hơn. Giảm thiểu tối đa những tổn thất có thể xảy ra để đem lại lợi ích kinh tế lớn nhất.
79
4.2.2. Nguyên liệu than để khí hóa
- Than đá có kích thước 1 x 2 cm.
Hình 4.3. Hình ảnh than đá dùng để khí hóa
- Thành phần hóa học có trong than
Bảng 4.1.Thành phần các chất có trong than khi chưa đốt cháy
Các thành phần có trong than Clv Hlv lv c
S Nlv Olv Alv Wlv
Phần trăm (%) than 55,5 3,72 0,99 0,98 10,38 18,43 10