D 445) 6 Cặn các bon của 10% cặn chưng
d. Chỉ tiêu chất lượng của cồn Ethanol
Bảng 2-11. Đặc tính cồn Ethanol 95%
Các chỉ tiêu / Loại nhiên liệu Cồn ethanol 95%
Thành phần khối lượng , kg/kg 0,496C; 0,124H2; 0,33O2; 0,05H2O Thành phần khối lượng, kg/lít 0,397C; 0,099H2; 0,264O2; 0,04H2O Khối lượng riêng ở 150C (kg/dm3) 0,80
Nhiệt ẩm (kJ/kg ở 250C) 840
Nhiệt trị thấp Qt (MJ/kg) 25,898* Nhiệt trị hồ khí Q't (MJ/m3 TC) 3,736* Lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy
1kg nhiên liệu - theo khối lượng, (kg/kg) - theo thể tích, (m3/kg) 8,4 6,5 Trị số octan (RON) 106 Trị số CETAN 5 Độ nhớt động học (m2s-1.106)* 1,4 Sức căng bề mặt (Nm-1.103) 22 2.3.3. Biodiesel 2.3.3.1. Sản xuất Biodiesel
- Biodiesel là methyl este của những axít béo. Để sản xuất Biodiesel người ta pha khoảng 10% mêtanol vào dầu thực vật và dùng nhiều chất xúc tác khác nhau (đặc biệt là hiđrơxít kali, hiđrơxít natri và các ancolat). Ở áp suất thông thường và nhiệt độ vào khoảng 60°C liên kết este của glyxêrin trong dầu thực vật bị phá hủy và các axít béo sẽ được este hóa với mêtanol. Chất glyxêrin hình thành phải được tách ra khỏi dầu Biodiesel. Nguyên liệu sản xuất Biodiesel khá phong phú, nhưng hiện nay trên thế giới chủ yếu sử dụng: dầu cây cải dầu, dầu đậu nành, dầu cây hướng dương, dầu dừa, dầu hạt cau, ... Chữ đầu từ dùng cho tất cả các methyl este từ dầu thực vật theo DIN EN 14214 là PME. Tùy theo loại nguyên liệu cơ bản người ta cịn chia ra thành:
Bảng 2-12. Các loại nơng sản để sản xuất Biodiesel
Loại nông sản kg oil/ha litres oil/ha lbs oil/acre US gal/acre
Ngô 145 172 129 18
Hạt điều 148 176 132 19
Yên mạch 183 217 163 23
Đậu lupin 195 232 175 25
Cây dâm bụt Đông Ân Độ 230 273 205 29
Bông 273 325 244 35
Cây gai dầu 305 363 272 39
Đậu nành 375 446 335 48
Coffee 386 459 345 49
Hạt lanh 402 478 359 51
Hạt cây phỉ 405 482 362 51
Hạt bí ngơ 449 534 401 57
Cây rau mùi 450 536 402 57
Hạt cây mù tạc 481 572 430 61
Hạt vừng 585 696 522 74
Cây rum 655 779 585 83
Gạo 696 828 622 88
Dầu cây tùng 790 940 705 100
Cây hướng dương 800 952 714 102
Cacao 863 1,026 771 110
- RME: Mêthyl este của cây cải dầu (Brassica napus) theo DIN EN 14214 (có giá trị tồn châu Âu từ 2004).
- SME: Mêthyl este của dầu cây đậu nành hay dầu cây hướng dương. - PME: Mêthyl este của dầu dừa hay dầu hạt cau.
Ở Việt Nam, đãcó nhiều nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng Biodiesel. Theo báo Sài gịn giải phóng,19/09/2006 thì nhóm các nhà khoa học gồm TS Nguyễn Đình Thành, Th.s Phạm Hữu Thiện, KS Võ Thanh Thọ và Lê Trần Duy Quang cũng đã có cơng trình tổng hợp biodiesel từ nguồn dầu mỡ phế thải (mỡ cá basa, dầu ăn phế thải).
2.3.3.2. Tính chất của Biodiesel
B100 có tính chất hóa học và vật lý tương tự diesel và trong vài trường hợp có thể thay thế cho diesel với lượng nhỏ mà không cần hiệu chỉnh động cơ hoặc hệ thống hiên liệu. B100 có hàm lương lưu huỳnh thấp hơn diesel, hàm lượng lưu huỳnh trong B100 nhỏ hơn 15ppm. Chứa 11% oxi và có TSXT cao hơn diesel, tạo điều kiện cho quá trình cháy hồn thiện hơn và mức phát thải ít hơn.
Để sử dụng B100 như một nhiên liệu độc lập cho động cơ diesel, cần lưu ý các đặc điểm sau: B100 là một dung mơi tốt. Nó có thể làm nở ra hoặc hịa tan các cặn trong bình nhiên liệu và hệ thống nhiên liệu. Vì thế, nếu hệ thống nhiên liệu có nhiều cặn ban nên rữa sạch thùng chứa và hệ thống trược khi sử dụng B100. Bên cạnh đó, biodiesel sẽ phân hủy các ống dẫn nhiên liệu và các vòng đệm bằng cao su.
B100 có nhiệt độ đơng đặc cao hơn diesel, là vấn đề cần tính tốn trước khi sử dụng. B100 bắt đầu kết tinh (vẩn đục) ở khoảng (-3 ÷ 12)oC . Khi bắt đầu đặc, độ nhớt tăng lên, tăng tới mức cao hơn cả diesel, là nguyên nhân tăng trợ lực cho bơm cung cấp và cho cả vịi phun nhiên liệu. Vì thế vùng có khí hậu lạnh nên dùng hỗn hợp của biodiesel. Khi chất lượng tia phun không tốt nhiên liệu không cháy kiệt, phần nhiên liệu bám vào thành xi lanh sẽ lọt xuống các-te, biodiesel bị phân hủy do nhiệt độ cao tại đây, tạo ra các chất cặn thể rắn hay ở dạng keo. Chúng sẽ làm giảm đi tính bơi trơn của dầu bôi trơn và dẫn đến động cơ bị hao mịn nhiều hơn. Vì thế mà nên rút ngắn thời kỳ thay nhớt khi sử dụng RME.
2.3.3.3. Ứng dụng của Biodiesel
Biodiesel dùng kết hợp với diesel bằng các hỗn hợp B1, B2, B5, B20 lúc này hệ thống nhiên liệu động cơ diesel hầu như ít thay đổi, cơng suất động cơ giảm ít, hàm
Hình 2-7. Ứng dụng của Biodiesel trên động cơ
lượng khí thải CO, HC giảm và NOx tăng ít. Nhưng khi hàm lượng biodiesel lớn hơn 20%kl thì cơng suất của động cơ giảm, suất tiêu hao nhiên liệu giảm, động cơ ít ồn hơn, hàm lượng CO, HC trong khí thải giảm và NOx trong khí thải tăng nhanh.
2.3.4. Biogas
2.3.4.1. Sản xuất Biogas
Biogas là kết quả phân hủy các chất hữu cơ trong mơi trường thiếu khơng khí. Các chất hữu cơ (cây cối, rơm rạ, xác sinh vật, các chất thải từ quá trình chế biến thực phẩm...), các chất thải từ q trình chăn ni... Biogas chứa chủ yếu methane (50- 70%) và CO2 (25-50%) còn lại là các chất khác như N2, O2, H2S, CO..
Bảng 2-13. Thành phần khí Biogas
Thành phần %
Mathane 50 -75
Carbon dioxine, CO2 25 - 50
Nitrogen, N2 0 -10
Hydrogen, H2 0 -1
Hydrogen sulphide, H2S 0 -3
2.3.4.2. Tính chất của Biogas
CH4 được mệnh danh là nhiên liệu “sạch”, có nhiệt trị cao, nhiệt trị thấp của CH4 là 1012 Btu/ft3 (37,71.103KJ/m3). 1m3 CH4 khi cháy tỏa ra một nhiệt lượng tương đương với 1,3kg than đá, 1,15 lít xăng, 1,7 lít cồn hay 9,7kwh điện. Nếu sử dụng biogas làm nhiên liệu, 1m3 khí biogas có thể cung cấp cho động cơ 1 sức ngựa chạy trong 2 giờ. Vì vậy nếu khí biogas được lọc sạch các tạp chất thì chúng sẽ là nguồn nhiên liệu thay thế rất lý tưởng để chạy động cơ đốt trong trên cơ sở các thành tựu đã đạt được về động cơ sử dụng nhiên liệu khí.
2.3.4.3. Ứng dụng của Biogas a. Ứng dụng của Biogas a. Ứng dụng của Biogas
Do CH4 có nhiệt tri cao nên có thể sử dụng Biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Khi đó yêu cầu phải xử lý Biogas trước khi sử dụng vì H2S là một khí rất độc tạo nên hỗn hợp nổ với khơng khí. Khí H2S có thể ăn mịn các chi tiết trong động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc. Hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng kế đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ khơng khí/nhiên liệu của Biogas.
Phong trào xây dựng các hầm khi biogas qui mơ gia đình và ở các hộ chăn ni gia súc ở nước ta cũng đã được phát triển. Khí biogas hiện nay chủ yếu được dùng để thay thế chất đốt. Kết quả đem lại rất tích cực cả về hiệu quả kinh tế lẫn bảo vệ mơi trường. Nguồn khí biogas nhận được từ các hầm khí sinh học đã cung cấp năng lượng phục vụ việc đun nấu, do đó hiện tượng chặt phá rừng làm chất đốt ở nông thôn phần nào đã được kiểm soát. Tuy nhiên nhu cầu năng lượng ở nông thơn khơng phải chỉ dừng lại ở đó. Trong thực tế sản xuất và sinh họat ở nông thôn hiện nay, những động cơ cỡ nhỏ kéo các máy công tác thông thường như bơm nước, phát điện, xay xát, máy lạnh để bảo quản sản phẩm nông nghiệp đang có nhu cầu sử dụng rất lớn. Sử dụng khí biogas để chạy các loại động cơ này sẽ giúp cho người nơng dân tiết kiệm được chi phí năng lượng, giảm giá thành sản xuất và góp phần tích cực vào việc cải thiện đời sống người dân. Trên thế giới người ta đã sản xuất những động cơ cỡ lớn sử dụng khí biogas của các bãi rác làm nhiên liệu để sản xuất điện năng. Tuy nhiên các động cơ cỡ nhỏ (công suất nhỏ hơn khoảng 7kW) chạy bằng khí biogas chưa được nghiên cứu phát triển. Nước ta có hơn 80% dân số sống ở nơng thơn. Việc tận dụng các nguồn năng lượng tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho nơng dân tiết kiệm được kinh phí, làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân. Sử dụng động cơ nhiệt chạy bằng khí biogas để kéo máy công tác trong sản xuất và đời sống ở nơng thơn vì vậy có ý nghĩa rất thiết thực. Mặt khác việc sử dụng nguồn năng lượng này trong sản xuất và đời sống cịn góp phần giảm thiểu chất thải, bảo vệ tài nguyên và môi trường.